Question

墨江金镍矿铂族元素地球化学

Answer 1

一、样品和测试方法

本次研究主要采集了猫鼻梁子和烂山露天采场的原生和未氧化金镍矿石和镍矿石，为对比研究还采集了金厂岩体中较新鲜和已蚀变的橄榄岩。由于单一矿种的含金石英脉型金矿石中普遍硫化物含量低，预计其PGE含量低而影响测量精度，故仅挑选一个样03128用于分析。将样品洗净并烘干后，按不同矿石类型和围岩类型分别球磨粉碎至粒度75μm，以尽量减少样品污染。

样品分析在河南岩矿分析测试中心完成。其中Pt，Pd和Au采用湿法分解，活性炭等富集，光谱法测定：将10 g样品用盐酸-过氧化氢溶样，活性炭-树脂组合工艺富集，富集物灰化后加入光谱缓冲剂，用光栅光谱仪摄谱，相板用光谱超痕量分析测量系统测定，方法检出限为Pt：0.2×10^-9，Au和Pd：0.1×10^-9；Os和Ru采用碱熔分解-蒸馏分离-催化光度法测定：将5g样品用过氧化钠熔融法分解，硫酸酸化，以溴酸钠-重铬酸钾-氯化钠作氧化剂，乙醇-硫酸为分离剂，蒸馏法分离锇、钌，利用锇、钌对铈（Ⅳ）-砷（Ⅲ）体系，催化分光光度法测定，方法检出限0.02×10^-9；Rh和Ir用锍试金富集-催化光度法和催化极谱法测定：Rh和Ir经小锍试金分离富集，试金扣置于蒸馏水中粉化，加入稀盐酸加热溶解，过滤除去铁和镍，待测铂族元素硫化物沉淀后用焦硫酸钠融熔法分解，用水提取并分成两份溶液，在硫酸-六次甲基四胺体系中，催化极谱法测铑，砷（Ⅲ）-铈（Ⅳ）-Ag（I）体系中，催化光度法测铱，样品用量10g，方法检出限0.02×10^-9；Ag用王水溶解-原子吸收法测定：王水溶解银后，溶液蒸至尽干，用盐酸赶硝酸，转化为盐酸介质，定溶后用 GGX-9 型原子吸收测定；检出限为0.2×10^-6。用该方法分析中国国家标准物质GBW07288 和GBW07289 ，分析结果与推荐值相符，12次测定精密度为GBW07288：Pt 22%，Ir 25%，Ru 8.7%，Os 5.4；GBW07289：Pt 22%，Pd 18%，Rh 16%，Ir 20%，Ru 7.5%，Os 5.0%。

Ni和Cu等微量元素分析在南京大学成矿作用国家重点实验室完成，分析仪器为美国Perkin-Elmer公司生产ELAN9000型的ICP-MS。

二、分析结果和讨论

墨江金镍矿主要矿石类型和金厂超基性岩体的PGE，Au，Ag，Ni和Cu的测试结果见表4-1 ，从中可见：①墨江矿无论金镍矿石还是镍矿石中PGE含量均较低，其中金镍矿石中∑PGE为（2.58～92.96）×10^-9，镍矿石中∑PGE为（21.8～109.66）×10^-9，与蚀变超基性岩的∑PGE［（14.58～50.48）×10^-9］相差不大，金厂超基性岩体（方辉橄榄岩—橄榄斜方辉石岩）的低PGE 含量与一般方辉橄榄岩具有低∑PGE 特征一致。②墨江样品 PGE 均属于 IPGE（Os + Ir + Ru）富集而 PPGE（Rh + Pt + Pd）亏损型，PPGE/IPGE均低于1 ，为0.17～0.56 ，此点与冉红彦等的分析结果稍有不同；考虑到Au的活动性较Pd强很多，故本书未将Au计入PPGE。③墨江样品中Au均高于100×10^-9，Ni含量变化很大，但受到风化作用的镍矿石Ni含量明显降低，仅为60×10^-9，显示后期风化作用将Ni从矿石中带出，而Ag和Cu含量普遍较低。④墨江样品特征元素对的比值变化较大，即使是同类样品也如此，显示其中贵金属元素分布受到多种地质作用的控制。其Pt/Pd为0.09～1.57，均低于球粒陨石的Pt/Pd（1.84），而Pd/Ir为0.18～10.0，大多数高于球粒陨石的Pd/Ir（1.21），相对靠近岩浆型镍矿的Pd/Ir比值，而远低于热液型镍矿的Pd/Ir值（＞100，据Maier，1996），说明墨江金镍矿中镍矿主要为岩浆成因，后期热液作用并不是Ni成矿的主导因素。

表4-1 墨江金镍矿主要矿石和围岩铂族元素（PGE）、Au、Ag、Ni和Cu含量及相关参数^①　Table4-1 PGE，Au，Ag，Ni and Cu contents and relative parameters of ores and around rocks from Mojiang Au-Ni deposit

续表　Continues Tab.

①PGE和Au的单位为10^-9，Ag、Ni和Cu的单位为10^-6；②不包括Au在内。

类似与稀土元素（REE）的Eu和Ce异常表达方式，可以采用如下公式计算PGE中Pt和Pd的异常：

云南哀牢山喜马拉雅期造山型金矿带矿床地球化学及成矿模式

式中Pt_N，Rh_N，Pd_N，Au_N均为球粒陨石标准化值。

对墨江不同类型样品的PGE+Au数据进行CI碳质球粒陨石标准化后作图（图4-1），从中可见：各种样品的PGE+Au元素配分曲线较为一致，绝大多数样品出Pt和Ir的负异常和Ru和Rh的正异常，图形呈较明显的M型，表4-1 上也可见墨江样品多数的Pt/Pt^∗＜1 ，显示金镍矿和镍矿中的PGE来源较为一致，与超基性岩体有关。同时，绝大多数样品中较高的Ru正异常说明墨江金镍矿的原始岩浆中S已达到饱和，因为在PGE中，只有Ru可单独与S形成硫化物RuS₂，Ru的含量可以用来指示岩浆中S是否达到饱和（Barnes et al.，1985）。

在Pt/Pd-Ir/Pd关系图（图4-2）上，可见墨江各类矿石和超基性围岩主要落在地幔线附近，也显示该矿中PGE主要来源于地幔。在Cu/Ir-Ni/Pd和Ni/Cu-Pd/Ir图上（图4-3），可见墨江多数样品落在地幔岩范围内或其附近，亦显示墨江金镍矿中超基性岩的原始岩浆直接来自地幔。

图4-1 墨江金镍矿主要矿石和超基性岩体PGE+Au的球粒陨石标准化曲线

（CI球粒陨石PGE和Au含量据文献McDonough et al.，1995）

Fig.4-1 Chondrite⁃normalized patterns of PGE and Au in ores and ultramafic in trusions in Mojiang Au⁃Ni deposit

图4-2 墨江金镍矿主要矿石和超基性岩体Pt/Pd-Ir/Pd关系图

（据Jiang et al.，2003，经改编）

Fig.4-2 Pt/Pd vs.Ir/Pd for ores and ultramafi intrusions from Mojiang deposit.

●金镍矿石；

镍矿石；

超基性岩

在Pd/Ir-Pt/Pt^∗图（图4-4）上，可见墨江矿石和超基性岩主要落在部分熔融趋势内，而远离结晶分异趋势，显示墨江金镍矿的原始岩浆主要是地幔岩部分熔融形成的，但变化很大的Cu/Pd比值（表4-1）显示其部分熔融的程度相差较大。但实验资料证实，在岩浆结晶分异过程中，IPGE 相对于PPGE 为相容元素，IPGE 优先进入橄榄石等矿物中，而PPGE主要进入残留熔体，而在部分熔融过程中，PPGE优先进入熔浆中，而IPGE留在残留体内，使得部分熔融形成的岩浆的原始地幔或球粒陨石配分曲线具有富集PPGE而亏损IPGE的特点，许多地幔熔岩正具有这种PGE配分模式（Lorand et al.，1999；Tat⁃sumi et al.，2000），而墨江金镍矿超基性岩和矿石的PGE配分曲线正好相反，具有富集IPGE和亏损PPGE的正斜率型配分模式，与西藏许多蛇绿岩套底部地幔橄榄岩的PGE配分模式相似（喻亨祥等，2000；夏斌等，2001；陈根文等，2002），说明墨江金厂超基性岩可能是由经历了基性岩浆抽提和交代作用形成的亏损地幔部分熔融产生的。

由于墨江金矿区受到强烈的韧性变形和逆掩推覆以及伴随的水/岩反应，原生矿石的结构构造受到较多的破坏和被掩盖。但从镍矿的PGE组成看，其主成矿期应与金厂岩体同时，亏损上地幔部分熔融而来的超基性岩浆中接近饱和的S与岩浆中的Fe²⁺等形成黄铁矿等硫化物，由于Ni²⁺在硫化物和硅酸盐熔体间配分系数为100左右，Ni²⁺将会优先进入硫化物而形成岩浆型镍矿。后期的韧性剪切变形对超基性岩等围岩进行强烈改造的同时，其中的硫化物亦将发生塑性变形。来自下地壳等处的地质流体对原生镍矿石及其围岩进行交代，导致Ni等元素的活化迁移，并形成Au的矿化。因此墨江应属早期岩浆型Ni矿和晚期热液型Au（Ni）矿叠加形成的复合矿床，其中岩浆型镍矿的成矿时代将有待于矿石中镍黄铁矿等硫化物的Re-Os同位素精确定年。

图4-3 墨江金镍矿主要矿石和超基性岩体Cu/Ir-Ni/Pd和Ni/Cu-Pd/Ir图

（据Pasava et al.，2003）

Fig.4-3 Cu/Ir vs.Ni/Pd and Ni/Cu vs.Pd/Ir diagram of Mojiang deposit

图例与图4-2同