Question

矿床地质特征

Answer 1

1.矿体和矿石类型

金川矿床矿石可划分为三种类型，与之对应的独特矿化作用为岩浆作用、气成热液作用和热液作用。岩浆型矿石根据其离熔作用（不混溶硫化物分离）发生的地点及侵位的次序可划分为就地熔离型矿石、深部熔离贯入型矿石及晚期贯入型矿石三种类型。气成－热液矿化主要形成接触交代矿石。纯热液型矿石主要叠加于深部熔离－贯入矿体之上，个别叠加于就地熔离矿体之上。

（1）就地岩浆熔离矿石（主要为浸染状硫化物矿石）　这种类型矿石在金川矿床中为第二大有经济价值的矿石类型，呈透镜状遍布侵入体各个部分所有相带中。其长可达几百米，厚为1m至数十米，宽度变化大，沿矿体的走向、倾向有分枝复合现象，沿矿体倾向分枝现象更为明显。较大矿体一般产于较富橄榄石的二辉橄榄岩中，一般位于侵入体之中、下部。

就地岩浆熔离矿石的主要类型为浸染硫化物型。矿体中部硫化物最富。从矿体到围岩硫化物逐渐减少。主要硫化矿物是磁黄铁矿、镍黄铁矿及黄铜矿，其比率是5.9:5.6:1；其它硫化矿物为方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿。上述硫化矿物呈不规则布丁状，一般粒径约1～3mm，均匀地充填于硅酸盐矿物如橄榄石和辉石的空隙里。矿体较下部边缘可见由晚期阶段热液作用所形成的斑杂状矿石。这些矿石矿物以其集合体块度变化大（0.1～10cm）为特征。矿体上部镍黄铁矿和磁黄铁矿大多已被蚀变为紫硫镍矿和白铁矿、黄铁矿，但保留有残余结构。

（2）深部岩浆熔离－贯入矿石（主要形成网状硫化物矿石）　在金川矿床里，这种矿石最为重要。由其组成的矿体规模大，厚几十米至几百米，长几百米到几千米，主要产于侵入体之深部或者说是底部（图3）。有几个矿体位于岩体之上盘，有一两个矿体贯入到侵入体之下盘。矿体形态通常呈平板状、透镜状，但也有些矿体呈似脉状。矿体会突然变薄或变厚，分枝现象更为常见。矿体倾角时而陡于侵入体，时而又缓于侵入体，穿插于先存侵入体各岩相中。矿体分布不受早期分异相分布的控制。

矿体规模和位置与侵入体的分异程度、规模无关。含硫化物的岩石是纯橄岩。由岩体中部向边部，辉石含量有所增加。硫化物集合体大小约1～6mm，充填于硅酸盐矿物的间隙里，形成网状矿石，其含量可占纯橄岩的12%～15%。局部动力和热液作用使得硫化物呈似片麻状、绒毛状、星云状构造。此类矿石的结构和矿物组合基本与就地岩浆熔离矿体相同，可见到发育良好的乳浊状、似火焰状、格子状、文象状和薄层状结构，它们均是离熔作用的产物。由交代作用形成的网状结构、环带结构较为常见。主要金属矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿，其比例是4.8:2.6:1。在一些矿带里，Pt、Pd、Au、Ag较为富集，含量高于1×10^-6，这样的矿带厚可达几十米，长几百米，向下延深达100m。

图3　金川矿床Ⅱ矿区地质横剖面图及矿石元素变化剖面图

1—纯橄岩；2—蚀变纯橄岩；3—二辉橄榄岩；4—斜长二辉橄榄岩；5—橄榄二辉岩；6—二辉岩；7—浸染状矿石；8—半网状矿石；9—富网状矿石；10—蚀变富网状矿石；11—富星云状矿石；12—富浸染条纹状矿石；13—交代矿石；14—富Pt（Pd）带；15—矿石元素含量

富矿带的主要特征是：构造裂隙比较发育，矿石结构、构造及矿物组合变化较大；矿石结构既可见到网状结构，也可见到交代网状结构（硫化物呈叶片状）以及似片麻状、星云状或似云状构造；硫化物一般表现出交代熔蚀结构、残留结构；硅酸盐矿物一般被强蚀变为蛇纹石、碳酸盐矿物和滑石，形成纤蛇纹石－滑石－菱镁矿集合体。

铜矿物特别是方黄铜矿，在富矿带中明显增加，甚至可达硫化物总量一半以上。这些富矿带正如图3所清楚表明的那样，富集了包括Cu在内的Pt、Pd、Au、Ag、Se等元素。这些元素主要以砷化物、自然元素、金属混合物、碲化物、铋化物、锑化物形式存在于主矿物里。Co主要以固溶体形式存在于镍矿物里，w（Ni）/w（Co）=41，镍－辉砷钴矿与铁－镍－辉砷钴矿一般很少见到。Se往往在硫化物中替代S。

表3　金川矿石类型的成分（相当于100%硫化物）

注：WC为各类矿石相对于所有类型矿石之重量；

为相对于100%硫化物的平均含量；S为分散系数。

（3）晚期贯入矿石（主要形成块状硫化物矿石）这类矿石位于侵入岩最深部位的深部熔离－贯入矿体之底部或其与围岩之接触带。矿体通常以不规则状透镜体或脉体群形式出现，长约几米至几百米，厚数十厘米至20m，狭缩、膨胀变化突然。块状硫化物是这类矿石的主要类型，矿体边部或末端有时出现次块状、角砾状矿石。矿石中棱角状碎屑物成分各不相同，与其局部围岩成分类似，角砾成分包括原生网状结构矿石、辉绿岩及其它围岩。脉石矿物通常少于块状硫化矿石的2%，主要以绿泥石集合体为代表。块状硫化矿石里的矿物是磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿及少量磁铁矿、赤铁矿、硫铁铜钾矿。磁黄铁矿（黄铁矿）、镍硫化物和黄铜矿三者间含量之比为4.3:1:1。这种类型矿石中镍硫化物含量比其它类型矿石低，其原因可能是这类矿体切割了辉绿岩脉，或是其自形程度较低、交代结构不发育、近矿围岩有些蚀变的缘故。笔者认为，这些矿体是在岩浆晚期温度较低的环境中形成的。

（4）接触交代矿石　这类矿石部分产于侵入体之上盘或围岩的捕虏体里，但主要产于侵入体之下盘。规模较大的矿体长约几百米、厚几米至几十米，呈层状、透镜状或者似囊状紧靠含硫化物侵入体或与围岩整合产出。矿体主要由稀疏浸染状、稠密浸染状、网状矿石组成，侵入体附近镍含量最高，远离侵入体，则镍含量降低。铜与镍情况相反。矿石中的主要硫化矿物为磁黄铁矿（＋黄铁矿）、镍黄铁矿（＋紫硫镍矿）及黄铜矿（＋方黄铜矿、墨铜矿），它们之间的含量比为1.2:0.7:1。磁铁矿和赤铁矿总是低于1%，马基诺矿很少出现。硫化矿物呈半自形或他形，罕见条纹交代结构、交代假象结构以及出溶结构。围岩经过交代作用，也可形成矿体。这些围岩包括大理岩、片麻岩及斜长角闪岩。大理岩常被蚀变为含钙铝榴石的透辉岩、透闪岩及绿泥片岩。蚀变作用主要围绕矿体的外侧分布。

2.矿石成分

金川矿床中矿体占整个侵入体体积的43%。整个侵入体平均含Ni 0.42%、Cu 0.23%、S 1.74%，不同类型矿石的成分（相对于100%硫化物中的含量）见表3。

不同期次里各类矿石的硫同位素组成相似，δ³⁴S值与陨石硫接近，因此，硫及其它矿石成分可能来源于地幔。