Question

铂族矿物研究的新进展

Answer 1

近年来在铂族金属结晶化学和矿物学领域取得了一批新资料，为研究铂族金属矿床的形成条件提供了新的依据。矿物－地球化学参数可以用作矿床形成的物理－化学条件指标。

1.氧化态铂族矿物的发现及意义

近年来由于测试技术手段的进步，发现了一系列新矿物，其中包括一些在氧化条件下形成的矿物。氧化态铂族矿物的发现为铂族元素具有活动性的认识提供了新证据，即表明铂族元素在一定的条件下是可活动的而不是惰性的。这对于突破传统成矿理论的束缚、开拓找矿新思路具有重要意义。

自从Johnson和Lampadius于1837年最先在巴西碰到钯、铁和氧的天然化合物以来，铂族元素的氧化物（以低反射率区别于其他铂族矿物）是否存在一直受到质疑（Cabri等，1981;Nixon等，1990;Milliotti和Stumpfl,1994;Jedtvab等，1993;Prichard等，1994）。大多数的铂族元素氧化物出现在冲积矿点（Cabri等，1981;Weiser,1990；Jedwab等，1993;Jed-wab,1995;Augé等，1995），原地的铂族元素氧化物和氢氧化物在铬铁岩中也有报道（Nixon等，1990;Miiolttil和Stumpfl.1994；Prichard等，1994;Augé和Legendre,1994;Auge和Maurizot,1995），但那主要是Ru和Ir的类型，并在交代带中与蚀变的硫钌矿伴生（Milllotti和Stumpfl,1994;Augé和Legendre,1994）。Clark等（1974）曾经报道在巴西Itabira的重砂矿物中发现有Pd-Hg氧化物（90%Pd O和10%Hg O）。在新喀里多尼亚的蚀变铬铁矿中也有罕见的与Ru-Mn-Fe氧化物和氢氧化物伴生的Pd-Fe氧化物细小颗粒（Auge和Legend-re,1994）。在Shetland，从富铬铁矿纯橄榄岩中的钯锑化物蚀变而来的低反射率Pd氧化物，可能是由原有铂族矿物风化而成的（Prichard等，1994）。但直到1993年，Jedwab等人才首次肯定了巴西Itabira重砂中存在氧化钯矿物（Pd O），而后在前扎伊尔的许多地方也发现了palladinite、富Ce的palladinite及Pt和Ru的氢氧化物（Jedwab等，1995,1997）。

近年来新发现的PGE呈氧化物形态出现的地点远不是个别现象，如：

在马达加斯加Andriamena地区面积不大（直径小于2km）的超基性侵入岩杂岩体中，含有浸染状铬铁矿和硫化物的条带，其中的PGE含量较高。杂岩体是在地壳扩张的某一阶段侵入到太古宇下地壳麻粒岩和角闪岩中的（Ohnenstetter等，1993），并且在后期绿片岩相条件下重新达到平衡。同岩浆的斜长花岗岩中的锆石年龄为0.78～0.77Ga。Guerrot等人（1993）认为这一时间与泛非裂谷形成的时代（0.80～0.75Ga）一致，但Salpeteur等人（1992）认为杂岩体要老，因为锆石年龄代表的是构造后的岩浆事件。

Mc Donald等人（1999）对其中一个杂岩体（UM2）的钻孔岩心进行了分析，结果发现了高PGE品位的条带。UM2有3层矿化，均位于表生红土化带以下的部位（Salpeteur等，1992）。含矿的纯橄榄岩是中粒的，尽管有些蛇纹石和菱镁矿的细脉充填，但仍然相对新鲜。薄片中橄榄岩由大于90%的橄榄石（Fo84～87）、小于1%的金云母和各约1%左右的铬尖晶石和硫化物组成，其余是蛇纹石、绿泥石和菱镁矿充填的细脉。

铂族矿物组合主要是Pt和Pd的砷化物和锑砷化物，硫化物和硫砷化物少见。矿物学研究发现了低反射率的含Pd的铂族矿物，铂族矿物在3个条带的最下部呈Pd的砷化物相[Pd₃（Sb,As）]出现。铂族矿物常见于硫化物（磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿）集合体的边部，铂族矿物至少有一个边直接与橄榄石或次生含水硅酸盐矿物接触。硫化物集合体的不规则形态显示了不同程度的蚀变，包括富铁碳酸盐和氢氧化物的交代作用。在对硫化物的强烈交代过程中伴随有次生含水硅酸盐矿物的形成，可能与蛇纹石化流体的作用有关。富Pt铂族矿物和大多数富Pd矿物没有被次生流体交代，但从编号为2C的矿化带中识别出了5种低反射率的富Pd铂族矿物。在其他带中还没有发现类似的矿物。

电子探针分析表明氧化物相的铂族矿物至少有两种组合，一种可能是含水相的钯华（hydrated form of palladinite,[Pd O（H₂O）_n]），另一种可能是氢氧化物[Pd（OH）₂]。结构特点表明它们可能是交代原来的富Pd铂族矿物所形成的（而不是从含Pd的流体中直接沉淀的），交代过程中Pd没有明显的转移。它们是在低温条件下、在干旱和盈水条件交替变化的过程中，通过交代和淋滤原有的富Pd矿物形成。因此，Pd的氧化物和氢氧化物一般是不稳定的，受浅部地下水季节性变化的影响很大。果真如此的话，除地表以外，潜水面也可能是PGE氧化物形成的有利环境，在那里也许会找到新的铂族矿物及其氧化物。但目前对于PGE氧化物矿物的特点还知之甚少。Salpeteur等（1992）曾描述过可能为palladinite和Pd-Cu合金的混合物，与vincentite[Pd3（As,Sb,Te O）]的残留物伴生，它们出现在Lavatrafo富PGE的超基性杂岩体的风化土壤中出现的富铁硫化物窗格状构造中。

2.黑色页岩中的铂族矿物

在20世纪的后20年里，人们开始对非传统型铂族元素的成因和经济价值（包括与不同时代碳质页岩和富碳质物含铜砂岩矿床有关的铂矿化）引起高度注意。国外尤其是前苏联国家发现了一些大规模的矿床，如俄罗斯的干谷。中国也对西南部广泛分布的前寒武系黑色岩系地层开展了调查，但由于对其中成矿物质的赋存状态了解很少而进展不大。因此，要取得黑色页岩中铂族元素矿床的找矿突破必须注意研究黑色岩系中铂族元素的赋存状态及铂族矿物的特点。但由于黑色岩系中PGE的含量较低，矿物粒度很细，目前对这些成因类型的铂族矿物还发现得很少，直到前苏联解体之前实际上也并没有在PGE含量异常高的黑色页岩中找到可靠的铂矿物。

但20世纪90年代以后，出现了新的进展。如，俄罗斯学者H·M·切尔内绍夫在沃罗涅日结晶地块发现了PGE和Au含量异常高的层状黑色页岩与交代岩

参见：地质科技动态，1996（2）:26～27。在库尔斯克磁异常区中部的季姆－亚斯特列别夫地堑向斜中，古元古代黑色页岩岩层内的贵金属含量最高。在下季姆亚组（厚约1500～2000m）的火山－陆源－炭质黑色页岩建造内，铂族元素矿点产于含硫化物碳质页岩中。在与铂族矿物的连晶中，发现了一种尚未命名但极为常见的钛酸钡矿物，其成分类似于钙钛矿，化学式为（Ba,Ca）（Ti,Zr）O₄。钡和铋的钛酸盐的细小集合体是（Ba,Bi）_1-x（Ti,Nb）O₃成分的固溶体的出溶产物，析出钡的独立化合物BaTiO₃和经验分子式近似于Ba Bi₂（Ti,Nb）₃O₁₀的铋的化合物。此外，在这些集合体当中，还见有Ba₂Ti₅O₁₂成分的另一种钡的钛酸盐细小颗粒（1～5µm）。钡的钛酸盐颗粒具细粒结构，单颗粒的大小不超过5µm，呈等轴多边形，在粉碎过程中，这些矿物集合体容易同容矿岩石分离。在钡的钛酸盐颗粒内，其他矿物的包裹体小于3µm，数量也很少，包括方铅矿、重晶石、石英、钠长石（?）以及黑云母和方解石的集合体（?）。在这些岩石中，铂族矿物同钡、钙和铋的钛酸盐紧密伴生；因此，当在黑色页岩中寻找铂族元素矿化时，可将这些矿物作为可靠的找矿标志。虽然还没有完全查明铂族矿物及与其伴生的钡、钙和铋的钛酸盐矿物与造岩矿物及黑色页岩中典型矿石矿物的相互关系，但库尔斯克磁异常区黑色页岩中铂族矿物这种非同寻常的伴生现象，即自然钯和自然铂、钯的硒化物和锡化物、铂和钡、钙和铋的钛酸盐伴生，是已知天然矿床所绝无仅有的。这种现表明，在层状黑色页岩中，铂族元素呈传统的矿物形式进行富集，而不必经过基性－超基性岩结晶分异那样的过程。

从上述对于近年来铂族元素矿床地质找矿与成矿理论方面进展的简要回顾可以看出，铂族元素矿床绝不局限于布什维尔德、斯提耳沃特和诺里尔斯克等少数地区。实际上，这些巨型矿床应该看成铂族元素矿床的特例，而不是典型，运用布什维尔德的成矿模式难以找到新的矿产地，因为像布什维尔德这样的大岩体在世界上本身就非常罕见。尽管这些大型超大型矿床意义巨大，但对于找矿来说，不大可能一下子就找到特大型矿床，而总是先发现矿点，从矿点中发现小型矿床，再从小型矿床发展到中型、大型、特大型矿床。因此，什么样的成矿模式才能反映不同地质环境下铂族元素矿床的成矿机制并有助于今后的地质找矿，看来是迫切需要研究的。