一、内容概述
岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床是指与镁铁质-超镁铁质岩浆成矿作用有关的、以硫化物为主的矿床，是赋存Cu、Ni 及铂族元素的重要矿床类型。目前，世界的镍、铜和铂族金属主要来源于镁铁质、超镁铁质岩有关的岩浆硫化物矿床，在镍、铜、铂族资源中占有重要地位。世界镍储量的34%、开采量的60%及世界铜储量的55%来自岩浆型铜镍硫化物矿床；90%以上的铂族金属来自镁铁质、超镁铁质岩有关的铂族矿床和铬铁矿等岩浆型矿床。
超大型岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床所处的构造环境主要有：①大陆内部裂谷带，如加拿大的萨德伯里（Sudbury）和俄罗斯的诺里尔斯克（Noril'sk）等矿床；②大陆边缘裂谷带（如中国的金川矿床等）；③太古宙—元古宙绿岩带，如澳大利亚卡姆巴尔达（Kambalda）和加拿大的托普逊矿床（Thompson）。而活动的造山带环境只形成较小的矿床，如美国的莫希矿床（Moxie）。
世界级超大型岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床主要形成于以下几个时代：新太古代，如Abitibi成矿年龄为2700Ma（Ayer et al.，2002）；古元古代，如Pechenga成矿年龄为1900Ma（Naldrett，2004）；中元古代，如沃伊赛湾（Voisey's Bay）成矿年龄为1120Ma。全球性的镍成矿事件主要集中于约3000 Ma、2700 Ma、1900 Ma以及二叠纪—三叠纪之交（270～230Ma），而这些成矿事件是由大规模地幔柱活动引起的初始地壳生长和原始科马提质和拉斑玄武岩质岩浆的发展演化以及同源溢流玄武岩有关的矿化镁铁质±超镁铁质侵入岩形成所致（Hoatson et al.，2006）。
矿床赋存的岩体几乎都与镁铁质或超镁铁质岩体相关。镁铁质和超镁铁质岩体的母岩浆可以分为2个岩浆系列：科马提岩岩浆和拉斑玄武岩岩浆。超镁铁质科马提岩岩浆限于太古宙—元古宙，如澳大利亚卡姆巴尔达（Kambalda）、佩赛维兰斯（Perseverance）、加拿大的托普逊（Thompson）等矿床。拉斑玄武岩岩浆形成的矿床主要发育于克拉通地区，如加拿大的沃伊塞湾（Voisey's Bay）、俄罗斯的贝辰加（Pechenga）、中国的金川等地。
对岩浆型铜镍硫化物矿床的成矿作用研究始于加拿大萨德伯里（Sudbury）矿床（1886年）。经过一百多年的研究和世界二十多个大型岩浆型铜镍硫化物矿床的发现，在矿床的成矿时代、成矿地质环境、成矿机制、成矿物质来源、含矿岩体特征以及成矿规律等方面取得了大量的研究成果。人们对矿床的成因也有了进一步的认识。Hoatson et al.（2006）和Paznicka（2006）、李文渊（2007）等根据含矿岩石、岩体形态、构造环境将该类矿床划分了5个亚类：①与科马提岩质火山岩流及岩床有关的矿床：如澳大利亚的基斯山（Mt.Keith）、佩塞维兰斯（Perseverance）、雅卡宾迪（Yakabindie）、卡姆巴尔达（Kambalda）、加拿大的托普逊（Thompson）；②与陆上溢流玄武岩岩床有关的矿床：如俄罗斯的诺里尔斯克（Noril'sk-Talnakh）、美国的德卢思（Duluth）；③与拉斑玄武岩岩浆分异的镁铁质-超镁铁质侵入体有关的矿床：如加拿大的沃伊塞湾（Voisey's Bay）；④与陨石撞击有关的苏长岩-辉长岩型矿床：如加拿大的萨德伯里（Sudbury）；⑤与大型层状镁铁质-超镁铁质侵入杂岩有关的铂族矿床、铜镍硫化物矿床：如南非布什维尔德（Bushveld）、津巴布韦大岩墙（Great Dyke）等。
关于镍铜铂族成矿机制，传统观点认为是岩浆在岩浆管道或深部岩浆房中由于物理化学条件（包括温度、压力、氧逸度和硫逸度）的变化最终导致富硫化物的液相和岩浆失去平衡而产生不混熔作用，并以重力下沉的方式富集成矿。在镍铜岩浆硫化物矿床的主要成因模式中，岩浆熔离成矿作用模型是经典的，这种模型认为在岩浆演化过程中硫化物出熔，形成不混熔液滴，并在硅酸盐岩浆中聚集、熔离沉淀形成硫化物熔浆。可见，硫在岩浆中达到饱和是铜镍硫化物矿床形成的必要条件，硫在岩浆中的溶解度是温度、压力、氧逸度和硫逸度的函数。温度与硫的溶解具有负相关关系（Liand Ripley，2005）。关于硫化物从硅酸盐岩浆出熔的原因主要有：①岩浆混合作用：通过岩浆混合所产生的硫化物熔浆量较少，可以形成铂族元素矿床，但很难形成Cu-Ni矿床。②氧化作用：如CO2使岩浆中的Fe2＋转化为Fe3＋，从而降低硫在岩浆中的溶解度。③地壳硫的加入。当前对世界级镍铜铂族硫化物矿床研究表明，此矿床成矿的必要条件是：岩浆中有足够的Ni、Cu亲铜元素；必须有S熔离出来；熔离出的S必须有机会充分与大量岩浆发生反应，以便萃取大量的Ni；硫化物必须积聚在某一特定部位，否则成不了大矿、富矿，甚至不成矿。
二、应用范围及应用实例
（一）诺里尔斯克（Noril'sk）式（溢流玄武岩型）铜镍硫化物矿床
诺里尔斯克式铜镍硫化物矿床位于西伯利亚地块Tunguska盆地西北缘，地块西部为叶尼塞凹槽。区内褶皱及断裂发育，岩浆活动激烈而频繁，形成了西伯利亚“暗色岩建造”。区域上主要为北北东向（近南北向）断裂，也有少量的北北西向断裂和错动距离较大的羽状断裂，与矿床成矿作用密切相关的断裂为诺里尔斯克-Kharaelakh断裂。诺里尔斯克式铜镍硫化物矿床的赋矿地层为玄武岩、泥盆纪碳酸盐岩、硬石膏、泥板岩。含矿岩体主要为晚二叠世—三叠纪岩浆活动产物，含矿岩石类型有苦橄岩、辉绿岩、橄榄辉长岩、苏长岩、粗玄岩；成矿时代为246Ma左右。诺里尔斯克矿床与暗色岩，特别是与辉长岩、辉绿岩分异侵入体在空间上密切相关，富含较多的矿体通常产于这种分异岩体的底部；矿区主要矿石矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、硫铁铜矿、富铁磁黄铁矿、陨硫矿等；岩浆作用与成矿作用受断裂控制。含矿岩体沿断裂呈群状分布，形成诺里尔斯克矿区和塔尔纳赫矿区，包括诺里尔斯克、十月等4个超大型矿床和其他一些规模较小的矿床。
Naldrett（1999，2005）经研究认为，诺里尔斯克矿床成矿过程为：①由地幔形成的玄武质岩浆，沿着诺里尔斯克-Kharaelekh断裂上升到深部岩浆房，岩浆发生结晶分异作用，岩浆房顶部岩石发生熔融、顶部岩浆受到混染，导致岩浆房上部岩浆中的硫化物达到了饱和并发生熔离，亲铜元素进入到硫化物中，形成含有硫化物的“晶粥”；②“晶粥”上升到地壳内的高位岩浆房，在发生结晶分异作用的同时受到围岩（蒸发岩、石膏层）的混染，使硫化物进一步饱和；③后期岩浆不断涌入岩浆房，与残余岩浆充分混合使硫化物在新的岩浆推动作用下向南侵出形成Noril'sk矿体，向北侵出形成Talnakh矿体。因此，诺里尔斯克地区铜镍矿形成的模式可以概括为图1。
图1 诺里尔斯克（Noril'sk）矿床成矿模式图
（据Naldrett，2005）
总之，该矿床具有如下特点：①矿体沿着深大断裂呈带状分布；②矿体赋存于分异明显的镁铁-超铁镁质火山岩的底部，含矿岩体与大陆溢流玄武岩有亲缘关系，属拉斑系列的铁质岩石；③矿床属通道型矿床，矿床的形成与地壳物质的加入、深部岩浆房结晶分异及熔离作用有关。
（二）沃塞湾（Voisey's Bay）式（拉斑玄武岩型）岩浆型铜镍硫化物矿床
沃塞湾超大型Cu-Ni-Co矿床位于加拿大拉布拉多海岸，太古宙Nain省和元古宙Chunchill省的碰撞边界，赋矿地层为太古宙长英质片麻岩、角闪片麻岩、辉长片麻岩以及元古宙的石榴石矽线石片麻岩、含硫化物石墨片麻岩、紫苏花岗闪长质片麻岩等。矿体赋存于一个长6km的岩墙状岩浆通道系统中，容矿岩石为橄长岩和辉长岩，是Nain侵入岩套的一部分；岩体的Re-Os同位素年龄为（1323±135）Ma。矿石类型主要有侵染状和海绵陨铁状矿石，致密块状岩石出现在岩体底部岩浆通道附近。
Lambert et al.（2000）研究了Voisey's Bay铜镍硫化物矿床矿石的Re/Os值后认为，它们较高的Re/Os比值（2.9～38）和高的γOs值是由玄武质母岩浆与老地壳的强烈相互作用引起的。该矿床的Re-Os同位素资料支持其至少包括2个阶段地壳混染、2个岩浆房及不同地球化学性质的多脉冲岩浆成因模型。Li et al.（2000）研究认为，Voisey's Bay超大型Ni-Cu-Co矿床形成的关键因素包括：①相对过分异的玄武岩浆上升进入地壳；②岩浆和含硫副片麻岩的反应；③不混溶硫化物液体产生后岩浆的持续流动；④新的富Ni、Cu岩浆的重新上涌，并使已存在的硫化物含量增高。该矿床的成矿过程可以概括为图2。
图2 沃伊塞湾（Voisey's Bay）矿床成矿模式图
（据Li et al.，1999；转引自毛景文等，2012）
总之，该矿床具有如下特征：①矿体赋存于岩浆通道系统，属通道型矿床；②所有岩体均含矿，具有全岩矿化特征：③矿体处于岩浆通道的膨大部位、转折部位、坡度变缓部位、分叉部位。
（三）加拿大萨德伯里陨石撞击型铜镍硫化物矿床
加拿大萨德伯里（Sudbury）是陨石撞击型铜镍硫化物矿床的典型代表。Л.П.Лихачев（2006）总结了萨德伯里的成矿过程：①陨石坠落与下面岩体相撞发生破裂，坠落体呈颗粒流持续运动，颗粒流长达几千米；②运动过程中，重的金属颗粒快于轻颗粒聚集在被撞岩体的接触面上，然后渗入岩体底部形成支脉状矿石；③撞击形成的等离子蒸气、熔融体和固态物质的混合物进入大气，经过减压和迅速冷却随后返回到早先形成的火山口；④熔融体降落后其中的金属颗粒又回到了落体的锋面位置，形成了萨德伯里矿区中的次层状接触带型矿石（图3）。
图3 萨德伯里矿床成矿模式图
（据Л.П.Лихачев，2006；转引自施俊法等，2010）
总之，该矿床具有如下特点：①矿床沿萨德伯里盆地周边岩带断续产出，与基性火成杂岩体在空间上密切相关；②主要分布于基性火成杂岩体底部的围岩角砾岩、苏长岩、老岩层剪切带内及伴生的角砾岩、苏长岩-石英闪长岩体的放射状分支岩体中，主要分布于苏长岩边缘及支脉内；③顶板为角砾岩，底板为花岗质砾岩、角砾岩；④主要矿石矿物有磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿-黄铁矿-磁铁矿典型组合；⑤为宇宙源成矿代表。
三、资料来源
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