与大陆岩浆作用有关的铜镍矿床的成因.pdf

Genesis of Cu-Ni Deposits Related to Continental Magmatism 与大陆岩浆作用有关的铜镍矿床的成因与大陆岩浆作用有关的铜镍矿床的成因 Critical Factors 重要条件重要条件 1 Ni-Cu fertile magma 富铜镍的岩浆富铜镍的岩浆 2 Sulfide saturation at crustal levels 在地壳浅处岩浆中硫化物达到饱和在地壳浅处岩浆中硫化物达到饱和 3 Concentration of sulfide liquid in limited localities 硫化物珠滴在局部富集硫化物珠滴在局部富集 How does mantle peridotite melt 地幔橄榄岩部分熔融 In peridotites, PGE, Cu and Au are mainly in small sulfide or alloy grains; Ni is partitioned between sulfide-alloy and olivine 橄榄岩中橄榄岩中, PGE, 铜和金主要存在于硫化物或合金中铜和金主要存在于硫化物或合金中; 镍分配于硫化物和 橄榄石中 镍分配于硫化物和 橄榄石中 Arndt 10 partial melting 部分熔融部分熔融 At 10 melting, PGE, Au and Cu remain in sulfides; Ni is partitioned between sulfide and silicate phases; the melt is poor in Ni and PGE 10熔融状态下熔融状态下, PGE, 金和铜仍然在硫化物中金和铜仍然在硫化物中, 镍位于硫化物和橄榄石中镍位于硫化物和橄榄石中, 岩浆中镍不高岩浆中镍不高, PGE 很低很低 Arndt 30 partial melting 部分熔融部分熔融 At 30 melting, sulfide is completely resorbed; the melt becomes very rich in PGEAu and moderately rich in Ni and Cu 在在30熔融状态下熔融状态下, 硫化物全部熔融硫化物全部熔融, 岩浆富含岩浆富含PGE和金和金, 及较高的镍和铜及较高的镍和铜 Arndt Partial Melting of Spinel Lherzolite Mantle 地幔二辉橄榄岩部分熔融 Naldrett 2009 地幔中硫化物耗尽硫化物耗尽 硫化物残留硫化物残留 地幔中 岩浆中岩浆中 Cu, Ni 含量含量 岩浆中岩浆中 PtPd 含量含量 地幔部分熔融程度地幔部分熔融程度 S in magma ppm at sulfides aturation 岩浆中硫饱和状态下硫的含量岩浆中硫饱和状态下硫的含量 压力压力 T in Kevin, P in kb, X mole fraction Li Ripley 2009 岩浆中硫饱和状态下硫的含岩浆中硫饱和状态下硫的含量 ppm 深度深度 公里公里 高镁玄武岩浆高镁玄武岩浆 科马提岩浆科马提岩浆 Cu and Ni in magma ppm 岩浆中岩浆中 Cu, Ni 含量含量 岩浆中岩浆中 MgO含量含量 wt 65 Naldrett 2009 硫化物不饱和硫化物饱和硫化物不饱和硫化物饱和 Consequence of fractional crystallization of magma ed by 18 mantle lherzolite partial melting 岩浆岩浆18地幔二辉橄榄岩部分熔融地幔二辉橄榄岩部分熔融分离结晶作用的后果分离结晶作用的后果 S in magma ppm 岩浆中岩浆中 S 含量含量 分离结晶作用分离结晶作用 Silicate/Sulfide Ratio 硅盐酸硅盐酸/硫化物的比值硫化物的比值 1wt sulfide in whole rock 全岩全岩1wt硫化物硫化物 岩浆中硫饱和状态下硫的含量岩浆中硫饱和状态下硫的含量SCSS Variation of silicate/sulfide ratio during fractional crystallization of sulfide-saturated magma with composition similar to the parental magma of the Lower zone of the Bushveld Complex 硫化物饱和岩浆分离结晶过程硅盐酸硫化物饱和岩浆分离结晶过程硅盐酸/硫化物的比值硫化物的比值 Addition of Crustal Sulfur 地壳硫的加入 Selective assimilation of S-bearing phases in country rocks 围岩中含硫相的选择性同化作用围岩中含硫相的选择性同化作用 Fluid or vapor transportation of S released from footwall 下盘围岩释放出的硫通过流体或蒸汽相加入到下盘围岩释放出的硫通过流体或蒸汽相加入到岩浆岩浆里里 Oxidation 氧化作用 Magma Mixing岩浆混合岩浆混合作用 The amount of sulfide that may be produced by magma mixing is too small to a Ni-Cu deposit but may be enough to a PGE deposit 岩浆混合作用产生的硫化物量少岩浆混合作用产生的硫化物量少, 可能形成铂族元素矿床可能形成铂族元素矿床, 但很 难形成 但很 难形成 Cu-Ni 矿床矿床 Oxidation e.g. CO2addition decreases S solubility in magma mainly because some FeO is converted into Fe2O3 氧化作用例如CO2的加入减少硫的溶解度少硫的溶解度, 主要是因为岩浆中 部分 主要是因为岩浆中 部分FeO被转化成被转化成Fe2O3 Sulfides extract metal from a silicate magma just as a tax collector extracts money from tax payers 硫化物从岩浆中提取金属元素 就像税务所向个人收税一样 硫化物从岩浆中提取金属元素 就像税务所向个人收税一样 R 因子方程式因子方程式 Naldrett 2009 R Magma/Sulfide Ratio 岩浆与硫化物比值岩浆与硫化物比值 Naldrett 2009 硫化物中硫化物中Pd含量含量 ppm 硫化物中硫化物中Ni, Cu含量含量 wt R 效应效应 The Effect of R Naldrett 2009 Metal Upgrading 提高硫化物中金属含量提高硫化物中金属含量 硫化物中的铁原子 硫化物中的镍原子 硫化物中的铁原子 硫化物中的镍原子 Sulfide Concentration 硫化物富集作用硫化物富集作用 1 Flow Concentration 流动富集流动富集作用 2 Gravitational Settling 重力富集富集作用 3 Capillary Suction 细管吸取作用 Sub-horizontal feeder Vertical feeder