Question

热液成矿机制

Answer 1

热液在铂矿形成中的作用，得到了越来越多的研究成果的证实。这些证据除了矿物学和地球化学之外，还有许多宏观和微观的地质现象佐证。例如，在萨德伯里矿床，观察到一些大矿体显然是在主要“含镍侵入体”结晶之后形成的，矿化作用与萨德伯里侵入体下盘中时代较新的边缘侵入体有关，特别是与含捕虏体的苏长岩有关，矿体的时代比这些边缘侵入体更新一些。在诺里尔斯克含矿岩体的东部边缘，铂金属含量偏高的针镍矿－黄铜矿角砾状矿石胶结了侵入岩的碎块，说明这种铂族金属较为富集的矿石是在晚期形成的。在侵入体北部下盘的“凹槽”中，产有脉型矿石，脉体有时延伸到下盘岩石中去。微观佐证也很多，例如，显微镜下可见到诺里尔斯克的铂族金属大部分是在硫化物（如镍黄铁矿脉）形成以后沉积的，富集在脉壁附近的镍黄铁矿晶体中（沿劈理分布），或形成切割较老的磁黄铁矿和黄铜矿的小细脉。芒切哥尔斯克矿床的铂族金属则产在黄铜矿细脉中（交代了磁黄铁矿和磁铁矿），说明铂族金属可能是由晚期热液活动形成的。在矿物共生关系方面，发现铂族元素与各种金—银—铜合金的矿物构成组合，有些矿床上发现它们与水化硅酸盐密切共生。这都说明铂族元素的富集是在晚期岩浆热液环境中完成的。

铬铁岩型铂矿床大部分是在岩浆旋回早期、通过分异作用形成的，代表性矿床分布在乌拉尔和阿尔丹地盾。产于布什维尔德杂岩体纯橄岩岩筒中的铬铁岩型矿床，其成因较特殊。野外和室内研究，使越来越多的人认识到纯橄岩岩筒实际上属于伟晶岩相，并且是在很晚的阶段才形成的。有人认为翁韦尔瓦奇特岩筒是由高温热液交代了古铜辉岩而形成的，这种热液很可能是使铂族矿物搬运和沉积的营力。如果说布什维尔德杂岩体中的岩筒状矿床和梅林斯基层矿床在成因上有所不同，则至少其成矿溶剂可能是相同的。因此，铬铁矿型的岩简状矿床很可能属于高温热液成矿。

铜镍硫化物型的代表性矿床包括诺里尔斯克、萨德伯里和梅林斯基层，其形成主要与岩浆晚期热液有关。有人认为铂族元素可能是由原始岩浆以溶解在硫化物熔融体中的形式带上来的，而最后在较低温度条件下富集。因此，这种热液在温度和成分上与形成典型热液矿床的热液不同。这种热液成矿作用在许多实例中只是起着使铂族元素在基性－超基性岩中重新分布和最终富集的作用。

基性超基性岩的蛇纹石化作用对铂族金属的富集具有重要意义。在蛇纹石化时，镍和铂族金属从橄榄石和尖晶石晶架中释放出来，依能否得到硫和氧的能力不同，它们或作为自然金属或作为硫化物沉积下来，形成有经济价值的矿石。芬兰的希土拉含铂镍矿床就是一个最好的实例，它产在蛇纹石化超基性岩中。岩体中Pt的平均含量为0.027g/t,Pd为0.048g/t，蛇纹石化后生成铂矿床，蛇纹石化最强的部位铂族金属也最富集。在接触带上铜和铂的品位皆高，而在接触带附近的绿泥石－角闪石岩的硫化物聚集体中Pt的品位最高（600g/t）。铂矿物主要为砷铂矿，有少量硫砷铱矿和硫砷铑矿。在阿尔丹地盾伊纳格林矿床中，蛇纹石化也对铂的富集起了重要作用。

与基性－超基性岩没有明显联系、成矿作用完全与热液活动有关的矿床也是存在的，如德兰士瓦的米西纳矿床。该矿床产于高级变质岩中，周围没有发现基性火成岩，主要矿体受地质构造（两个褶皱系交汇处）控制，铂族金属矿物与辉铜矿、硒铅矿、斑铜矿、石英、绿帘石和绿泥石等低温热液矿物共生，因此被认为是典型的热液矿床。此外，美国怀俄明州的热液型新兰比莱铜矿中，铜矿石（主要是黄铜矿）含Pt平均达3g/t（最高75g/t），钯56g/t（最高600g/t），这些金属是由热液作用从受动力变质的辉长岩杂岩中带来的。

即使对砂铂矿来说，热液（至少是溶液）的作用也是不可忽视的。一方面，在砂矿形成中有新矿物从溶液中产生出来，如在巴西米纳斯吉拉斯州的砂矿中，发现自然铂与钯汞矿组成连生体，这种连生体在原生矿中未发现，而且在Pd-Hg相上有Pt的明显生长带，说明它是在河流搬运过程中由次生增生作用形成的。另一方面，在一些砂矿中铂族元素表现出以溶液状态搬运和沉积的规律，（Os+Ir）/（Pt+Ru+Rh）比值离海岸越远越高。这种规律是由Os和Ir的溶解度较大造成的。在维特瓦特斯兰德砾岩中和古德纽斯湾滨海砂矿中都有这种现象。

综上所述，热液作用在岩浆旋回的晚期阶段、在变质过程中、在典型的热液环境下、在外生条件的砂矿形成过程中，都对铂矿的生成起着重要的作用。然而铂族金属矿床的形成并不是某一种单独地质过程的结果，从岩浆作用到沉积作用，铂族金属的聚集是一个连续的、继承性的过程，各种类型铂族金属矿床的形成及成分上的变化，都是各种因素综合作用的结果。