Question

铼的成矿作用和矿床类型

Answer 1

一、铼的成矿作用

根据铼的地壳丰度和地球化学性质，铼如果要从分散富集到形成矿床，从克拉克值富集到1g/t至少需要富集5000倍以上；如果从平均的MORB丰度富集到1g/t，也至少需要富集1000倍以上。因此，任何一种单一的地球化学过程要使铼一次富集成矿的话，必须满足以下条件：第一，体系中铼的初始丰度足够高，体系中铼的量足够大；第二，可以使铼在不同相之间的分配系数大于1000；第三，有足够的时间和稳定的条件完成富集过程；第四，有适当的载体或空间储存铼。对于内生地球化学过程，根据铼在不同体系的分配系数（表10-6），可以发现只有两类过程能够满足分配系数大于1000，即在（固态或液态）金属-硅酸盐熔体之间，以及（固态或液态）硫化物-硅酸盐熔体之间可以满足要求。前者仅出现在地球早期核幔分异过程中，后者在岩浆体系演化过程中常见。对于表生地球化学过程，在黑色页岩的沉积过程中，铼从水体进入沉积物可以富集上万倍（表10-3，表10-4）。对热液过程，铼的高度可溶性使热液成为溶解和搬运铼的有效介质（Xiong and Wood，1999）。因此从一般的理论和逻辑分析，可以看到最有希望能够形成铼矿的地球化学过程是：①岩浆硫化物形成过程；②缺氧沉积形成黑色页岩的表生过程；③热液过程。

早期，Noddack夫妇的研究发现，低温形成的热液硫化物铼的含量虽然低，但是在一些热液硒化物中铼的含量却相对较高。在热液结晶沉淀的后期阶段，铼在热液中能够以相对稳定的高铼酸根离子的形式存在，因此尽管有部分铼可以进入铌酸盐、钽酸盐、钼酸盐和钨酸盐的矿物中，但在有重金属离子存在时铼会优先进入结晶的硫化物相（Malouf and Zimmerley，1962）。因此热液硫化物自然成为铼的载体矿物。当有辉钼矿形成时，辉钼矿是铼最理想的载体。

铼在辉钼矿中含量的高低与辉钼矿多型之间的转变没有明显的成因联系。α-辉钼矿和β辉钼矿都可能含有较高的铼。通过对前苏联各种成因类型矿床中辉钼矿的系统研究，发现在单个矿床和在同一类型的不同矿床中，铼的含量总是多变的；在中温成矿阶段形成的辉钼矿或在中温矿床中的辉钼矿，其铼的含量一般比高温阶段或高温矿床中的辉钼矿高；辉钼矿中铼含量与硒的含量呈正相关（Ivanov et al.，1972）。根据铼与钼、硒的共生关系，似乎暗示在热液过程中当硫和钼相对亏损时，有利于铼和硒的超常富集；至少由于硫和钼的减少，在同样情况下会使铼和硒显得相对富集。

尽管现在多数人一致认为斑岩铜钼矿床是铼的最重要载体，但是对斑岩钼矿和斑岩铜钼矿床中铼是如何迁移和沉淀的却知之甚少。将铼与钼进行类比，是一件非常自然的事。根据目前对斑岩矿床成矿流体、成矿物质来源和成矿模式的研究，可以推断斑岩铜钼矿床中高含量的铼可能来自俯冲带的地幔楔、再循环的洋壳和重熔的下地壳（Sawkins，1990；McCandless and Ruiz，1993；Mclnnes et al.，1999），铼可能是以氯的络合物形式（Xiong and Wood，1999）或气态的HReO₄形式（Bernard et al.，1990）在高温高盐度的超临界成矿流体中迁移，在到达近地表的环境时由于流体不混溶、天水稀释和水岩反应导致铼钼沉淀，铼大量进入辉钼矿。

二、铼的矿床类型

目前有报道的铼矿床仅有一个，是20世纪60年代在前苏联卡萨克斯坦Dzhezkasgan含铜砂岩型铜矿床中发现的，铼赋存在斑铜矿、黄铜矿、方铅矿、辉铜矿和闪锌矿中。其它的铼矿床都是伴生铼矿。而铼矿床中最主要的工业类型是与斑岩铜钼矿床伴生的铼，其次是产于超基性岩中与铂族元素矿床伴生的铼（Morgan，1999）。鉴于在中国南方下寒武系的Ni-Mo-PGE硫化物富集层中，铼在个别地段的品位已经达到和超过工业品位，单个样铼最高达33×10^-9；其次在加拿大育空地区的泥盆系黑色页岩中铼也和铂族元素形成很高程度的富集（Horan et al.，1994）；再次东欧二叠系含铜砂页岩中的曼斯非尔德型多元素铜矿床中含铼极高，曾经从中提取过铼（Ivanov et al.，1972）。因此建议可能存在铼的黑色页岩型伴生矿床或独立矿床类型。当然这还需要以后研究和勘查的证实。

总之，随着铼分析技术的提高，铼的研究程度不断深入，研究的领域不断扩大，相信在一些硫化物矿床、氧化物矿床、黑色页岩和褐煤中，尤其是块状硫化物矿床中会发现含铼高的块段或矿体，甚至发现新类型的铼矿床。