金川超大型Ni-Cu-(PGE)矿床贱金属硫化物中PGE赋存状态及其控制因素

PGE可能以类质同相、纳米级聚合态、微小矿物颗粒或合金等多种形式赋存于贱金属硫化物中，PGE的赋存状态是硫化物熔体分离结晶过程中PGE的地球化学行为重要的理论问题之一。近年来，尽管对金川矿床的年代学、岩浆演化、硫化物熔离机制等方面的研究取得重要进展，但对贱金属硫化物中PGE的赋存状态及其控制因素研究薄弱。本项目以金川矿床24号矿体和58矿体为研究对象，借助LA-ICP-MS技术对贱金属硫化物中PGE的原位分析，结合ID-ICP-MS对贱金属硫化物及矿石中PGE含量的全岩分析，细致研究贱金属硫化物中PGE的含量变化、赋存状态及分布规律，深入揭示硫化物熔体分离结晶过程中PGE的分异机制、控制因素和地球化学行为。本项目的研究不仅对金川矿床硫化物熔体分离结晶过程中PGE的地球化学行为有更加深入和细致的认识，而且对我国其它岩浆硫化物矿床中PGE的地球化学行为的研究具有重要借鉴意义。

本项目以世界上第三大在采岩浆铜镍硫化物矿床—金川超大型铜镍硫化物矿床24号和58号矿体为研究对象，利用ID-ICP-MS和LA-ICP-MS分析技术，细致探讨了岩石及其中的贱金属硫化物的铂族元素（PGE）含量变化、赋存状态和分布规律,取得了一些新的认识：（1）金川矿床西岩体上部岩相带贫硫化物、而下部岩相带富集硫化物，但是上部岩相带100%硫化物中的PGE含量明显高于下部岩相带的。定量模拟计算表明上部岩相带的硫化物是PGE不亏损的母岩浆形成的，而下部岩相带的硫化物是来自在深部岩浆房发生过第一次微弱的硫化物熔离、PGE亏损的母岩浆再次熔离形成。这些结果表明金川矿床形成于复杂的岩浆通道系统中。（2）绝大部分Co、Ni、和Pd以类质同像赋存在镍黄铁矿中，Re、Os、Ru、Rh、和Ag等元素主要以类质同像赋存在镍黄铁矿和磁黄铁矿中，黄铜矿中仅含少量Ag，而PGE含量极低。Ir、Pt主要与As、Bi等矿物形成铂族矿物。硫化物分离结晶作用和PGM的形成是控制这些元素不同赋存状态的主要机制。Pt形成铂族矿物、Pd扩散进入镍黄铁矿中导致金川稠密浸染状及块状矿石的Pt、Pd发生显著分异。（3）此外，在本项目的资助下，项目组还开展了与造山型岩浆铜镍硫化物矿床—甘肃黑山大型铜镍硫化物矿床开展了对比研究，发现岩体母岩浆的PGE极为亏损，这可能是母岩浆来自PGE亏损的地幔源区或者地幔低程度部分熔融使得硫化物残留在地幔中。