鄂东南矿集区铁/铜矿床中铂族元素的赋存状态及富集机制研究

The previous studies of the applicant and others have shown that anomalous platinum-group element (PGE) enrichment, particularly in Pt and Pd, has been reported in a number of iron/copper deposits in South-Eastern Hubei ore concentration area, East China. However, the distribution and concentration characteristics of PGE, mechanism of enrichment, and metallogenic significance remains unclear. The intent of this proposal is to discuss the occurrence and mechanism of enrichment in PGE in these deposits. The study will include Fe/Cu deposits: Tongshankou, Tonglvshan, Jiguanzui and Tieshan. Analytical methods such as (ID)-ICP-MS and ICP-AES will be used to obtain detailed geochemical data on PGE and trace elements. Then, the relationship between PGE and Au, As, Bi, Cu, Fe, Mo, S, Sb, Te, etc, will be discussed and the distribution characteristics of PGE in different geological bodies will be illustrated. Using SEM-EDX, EPMA with MLA (Mineral Liberation Analysis) will facilitate recognition of the occurrence of PGE and determine the name of PGM. In addition, define the composition, property and evolution of mineralized fluid by fluid inclusion studies, to explain the transport form, mechanism of enrichment of PGE, based on the outcome of the previous experimental studies. At last, compare and summarize the similarities and differences in occurrence and mechanism of enrichment in PGE between continental and island arc environment.

前人资料和申请者的已有工作表明，在鄂东南矿集区部分Fe/Cu矿床中有铂族元素（特别是Pt和Pd）的富集，但对这些矿床中PGE的分布特征、富集规律、成因机制和矿床学意义尚不很清楚。本申请紧密围绕铂族元素的赋存状态及其富集机制这一主题，拟选择铜山口、铜绿山、鸡冠嘴、铁山四个铁/铜矿床为研究对象，利用(ID)-ICP-MS和ICP-AES准确获得不同地质体中的PGE含量，建立PGE与As、Au、Bi、Cu、Fe、Mo、S、Sb、Te等元素间的关系，查明PGE的分布特征；借助SEM-EDX和EPMA，配合使用MLA矿物分析系统，进行PGE赋存状态和PGM矿物种类研究；利用流体包裹体研究，查明成矿流体的组成、性质和演化，综合前人实验学研究成果，探讨PGE在热液中的搬运形式和富集机制。最后，对比总结陆内环境富PGE矿床与岛弧环境富PGE矿床在PGE分布特征、赋存状态和富集机制上的异同点。

铂族元素（PGE）是强烈亲铁元素，其富集成矿通常与镁铁质-超镁铁质岩有关，往往富集在岩浆矿床中。然而，前人资料和申请者的已有工作均表明，在鄂东南矿集区部分Fe/Cu矿床中发生了铂族元素，特别是Pt和Pd的富集。鉴于此，本项目对铜山口、铜绿山、鸡冠嘴和铁山矿床，开展了针对铂钯的专门研究。研究表明，这些矿床中普遍富集Pd和Pt，且Pd/Pt>1，表明Pd更易于Pt在矿床中富集，并与产于岛弧环境中的斑岩型矿床相较，产于陆内环境中的斑岩型矿床中岩体、弱矿化岩体以及矿石中的Pd、Pt含量低于岛弧环境中斑岩型矿床同类样品Pd、Pt含量约1~2个数量级，而精矿样品中Pd、Pt含量基本一致。不同矿床的精矿产品测试数据表明，铜绿山的铜精矿产品具有最高的Pd+Pt含量，含量在200 ppb左右，而鸡冠嘴和鸡笼山精矿样品中PGE含量相对较低。Au、Pd更易富集于铜精矿产品中，Pt则相对易于富集在钼精矿产品中，而铁精矿产品中，往往贵金属含量都相对偏低。. 岛弧环境和陆内环境具有不同的壳幔演化历史，可以借助于Re含量进行判别。在岛弧环境中，Re含量往往从几千到几百ppm，而在陆内拉张环境中，Re含量往往只有几十ppm，说明岛弧环境中斑岩型矿床的母岩浆来自于相对更加富集的富集地幔。因此，从母岩浆来源上来讲，岛弧环境斑岩型矿床更易于富集PGE。结合前人对Pt、Pd在不同环境中的搬运方式的研究成果，认为在铜山口矿床中，Pt和Pd是以二硫化物络合物的形式进行搬运，而在丰山矿床中是以氯的络合物形式进行搬运。已知氯的络合物是Pd、Pt搬运的最有效形式，因此，丰山矿床中Pd+Pt含量相对高于铜山口矿床。. 通过对陆内富PGE斑岩型矿床的研究，综合前人对岛弧型富PGE斑岩型矿床的成果，认为：（1）首先必须要有地幔来源的岩浆，这是PGE富集的首要条件；（2）相对氧化且酸性的环境，有利于PGE的搬运，而且氯的络合物形式是最佳搬运方式；（3）岩浆演化阶段，硫的不饱和是至关重要的，只有硫发生不饱和，才能使得PGE一直留存在岩浆中，直至晚期的热液阶段，随流体出溶进而富集成矿。