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小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论的比较

2014-04-30张照伟李文渊

地球科学与环境学报 2014年1期
关键词:硫化物岩体岩浆

张照伟 李文渊

摘 要:从小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论的提出、发展、完善及其主要成矿控制因素展开探讨,结合典型矿床实例,指出这两种理论在勘查实践中的贡献和应用价值,并比较其异同点。小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论的主要区别在于:小岩体成大矿理论中岩浆管道与岩浆通道成矿理论并非同一概念;深部熔离预富集是前者的主要控制因素;前者是硫化物深部熔离脉冲式贯入占主导,而后者是硫化物就地熔离局部聚集为主;在硫化物熔离机制方面,后者要求外来硫的加入是必需条件,而前者认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可以发生硫化物不混溶作用;在成矿物质聚集方式上,后者认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而前者则强调岩(矿)浆上侵是脉动式过程。在找矿实践过程中要重视小岩体,并注重含矿小岩体的下盘和岩浆上升的管道位置,这些地区是扩大区域找矿前景、增加资源储量最具潜力的部位。

关键词:深部熔离;就地熔离;预富集;小岩体;成矿;岩浆通道;铜镍矿;岩浆作用

中图分类号:P588.1;P611 文献标志码:A

0 引 言

小岩体成大矿理论是著名矿床学家汤中立院士长期探索总结形成的具有独创性的成矿理论认识,在指导找矿过程中发挥了重大作用[1-4]。1995年,汤中立院士和李文渊研究员在《金川铜镍硫化物(含铂)矿床成矿模式及地质对比》一书[5]中共同提出“小岩体成大矿”的金川模式,该成果荣获国家科技进步二等奖[6]。经过多年的发展,小岩体成大矿理论已在国内外地学界得到广泛认同,并在地质找矿实践中发挥着越来越重要的作用[7-9]。金川铜镍矿床、图拉尓根铜镍矿床以及新发现的夏日哈木大型铜镍矿床等,都是小岩体成大矿理论的典型代表[10-15]。另一方面,对岩浆铜镍硫化物矿床而言,硫化物熔离是成矿的关键因素,除小岩体成大矿理论之外,岩浆通道成矿理论也能很好地解释某些矿床的形成过程和地质特征,像加拿大的Voiseys Bay岩浆铜镍硫化物矿床和俄罗斯的Norilsk岩浆铜镍硫化物矿床。小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论之间在成矿关键控制因素、硫化物熔离方式、富集部位、指导区域找矿实践方面存在什么异同呢?笔者对比分析了小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论的特点,从成矿理论的提出、成矿关键控制因素、实例以及对指导区域找矿的贡献等方面系统比较,借助代表性矿床的深入剖析,试图得出规律性认识,以期小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论在引导区域找矿实践方面发挥更大的支撑作用,并为深入探讨岩浆铜镍硫化物矿床深部成矿过程提供参考。

1 小岩体成大矿理论

1.1 小岩体成大矿理论的提出

20世纪80年代初,汤中立院士基于对金川铜镍矿床的深入研究,首次提出“小岩体成大矿”的成矿思想。在随后的20年间,他又对中国西北地区小型镁铁—超镁铁质岩体与成矿作用进行了系统总结,详细阐述了小岩体成大矿与岩浆地幔源区的关系,以及成矿元素富集迁移的过程和影响因素,提出了完整的小岩体成大矿理论。该理论受到国外著名铜镍矿专家的高度评价,在指导与镁铁—超镁铁质岩体有关的铜镍硫化物矿床找矿过程中发挥了巨大作用,显示了强大的生命力。

汤中立院士及其团队提出的小岩体成大矿理论体系不仅适用于金川铜镍矿,而且适用于世界上绝大多数与镁铁质—超镁质岩体有关的铜镍矿床。其理论体系包括:小岩体成大矿中的小岩体最大截面积可大到n km2(n<10),小到0.001n km2,一般在1 km2左右或更小;与铜镍矿有关的小岩体原生岩浆一般认为是来自地幔的中等深度、经中度熔融的拉斑质苦橄岩浆和大深度、经高度或中度熔融的科马提岩浆,地幔浅部—较浅部低度熔融的玄武岩浆和碱性苦橄岩浆并不产生这类矿床;镁铁质、超镁铁质岩浆是深部熔离贯入成矿机制,包括深熔复式贯入、深熔脉冲式贯入、深熔单式贯入3种类型;镁铁—超镁铁质有关的铜镍矿床的原生岩浆多属拉斑质苦橄岩浆,是一种中等深度并经中度熔融的岩浆。矿床的形成必须满足3个条件:岩浆应达到硫化物饱和;硫化物要达到具有经济意义的镍铜(铂族)元素丰度,岩浆与硫化物之间应有足够的质量比;硫化物必须聚集到有限的空间;镁铁质、超镁铁质小岩体成大矿发生过深部预富集作用,正是这种预富集作用才导致了“小岩体成大矿”。该理论体系在指导地质找矿过程中发挥了重要作用,中国在20世纪后半叶,发现并勘查了力马河、吉林红旗岭、赤柏松、新疆喀拉通克、黄山等数十个大小不一的镍铜(铂族)矿床,这类矿床无一例外都产出于镁铁—超镁铁质小型侵入岩中[16]。

1.2 小岩体成大矿理论的主控因素

小岩体成大矿理论是指在规模较小的岩体内部和(或)内外接触带部位,形成了与岩浆作用有关的、规模相对大而富的矿床。小岩体成大矿理论的核心是深部预富集机制。其关键因素是:高镁拉斑玄武岩浆;深断裂;岩浆进入现存空间前发生深部熔离、结晶分异等预富集作用;在深部岩浆房或通道中由上而下分离为岩浆、含矿岩浆(对应形成浸染状矿石)、富矿岩浆(对应形成网状矿石)和矿浆(对应形成块状矿石)4个部分,熔离出硫化物的岩浆质量比其他3个部分大得多;由于动力作用,从上至下依次上侵到达地表或现存空间成岩成矿。由于先喷出地表或侵入其他空间成岩的岩浆质量是“大量的”,余下的岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆的质量是相对“小量的”,从而形成了“小岩体成大矿”[17]。

该理论建立了具有中国特色的岩浆硫化物矿床深部熔离分期贯入终端岩浆房聚集成矿模式。该模式完整地反映了小岩体成大矿理论中成矿过程与岩(矿)体就位的核心内容:幔源高镁拉斑玄武质岩浆到达地壳一定深度后发生深部熔离(岩浆分异为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆、矿浆);大部分不含矿岩浆侵入到不同空间或喷溢至地表(形成岩群或岩流);剩余岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆依次贯入终端岩浆房聚集成岩成矿。这种成岩成矿过程必然会导致小型赋矿岩体形成高含矿率、高品位矿石,且多为大型矿床。

1.3 小岩体成大矿理论的实例

越来越多的找矿实践证明,小岩体成大矿是一个基本地质事实。以汤中立院士为首的科研团队,经过长达半个世纪的理论研究和找矿实践,系统提出了小岩体成大矿理论体系。他首先发现金川铜镍矿和深部厚大隐伏富矿体,使得金川矿床储量翻了几倍,镍资源量达到589×104 t,铜资源量达到389×104 t,铂族元素资源量达到2 000 t,改变了中国缺镍少铂的被动局面,使金川铜镍矿跃升为世界级超大型铜镍矿之一,为金川镍工业的诞生和发展奠定了坚实的基础。汤中立院士及其科研团队经过近十年来的深入研究和不断创新,总结出金川矿床模式和镍矿成矿规律(图1),创新性地提出(超)基性小岩体成大矿学说。在金川矿床之前,世界流行的观点是只有基性大岩体才能熔离出大的铜镍矿,著名实例就是加拿大的Sudbury矿床,其岩体面积大于1 300 km2 。而金川岩体只有1.34 km2,却产有如此巨大的镍铜储量(图1)。汤中立院士结合其他同类矿床提出了深部熔离复式贯入、或单式贯入、或脉冲式贯入的成矿过程,有力推动了岩浆熔离矿床成矿理论的发展和镍矿勘查新思维的应用。

小岩体成大矿是形象化的客观描述,同样遵循事物发展的普遍规律。其中的“小”和“大”都是相对的概念,也符合质量平衡的客观规律,大矿是相对于含矿侵入岩而言的,不是针对勘查规范、或者勘查标准、亦或想当然的认识。要想成为名符其实的大矿,首先深部熔离预富集之前的岩浆量必须绝对的大。青海省化隆县拉水峡镁铁—超镁铁质岩体大部分被铜镍硫化物矿化,含矿率达90%,岩体即矿体,侵入于化隆群关藏沟岩组下岩段,平面上呈透镜状、板柱状,顺层分布,处于拉水峡背斜外倾转折端。岩体呈SEE—NWW向展布,地表出露长53 m,平均宽10 m;深部岩体向SE侧伏,控制延伸207 m,长61~68 m,平均厚5.7~8.4 m,岩体上缓下陡,深部变薄,呈板柱状,近地表倾向5°,倾角40°~60°,深部倾向40°~50°,倾角70°~80°[18]。拉水峡岩体含有2个具工业价值的矿体。1号矿体规模较大,主要产于角闪岩体与片麻岩接触带的岩体一侧,部分矿体进入片麻岩中,与岩层产状稍斜交;Ni平均品位(质量分数,下同)为42%,Cu、Co平均品位为065%、013%[18]。2号矿体规模次之,产于化隆群石英角闪片岩的层间,赋存于NW向和NE向断裂交汇处,长30 m,宽38.21 m,延深23 m,为一近SN向产出的、上宽下窄的楔形体;Ni平均品位为2.7%,Cu、Co平均品位为045%、001%。同时,拉水峡矿床也伴生铂族元素,Pt品位为0124%,Pd品位为0124%,在光片中也发现黄铜矿中有砷铂矿。拉水峡矿床块状矿石w(Pt)/w(Pd)值除一个样品较高外,其余均较低,平均值为002,浸染状矿石平均值为018,均小于原始地幔。块状矿石的(w(Pd)+w(Pt))/(w(Os)+w(Ir)+w(Ru))值为040~200,平均为113。拉水峡块状矿石w(Pd)/w(Ir)值为0.91~877,平均4.85;浸染状矿石w(Pd)/w(Ir)值为167~319,平均248;上述比值均大于原始地幔w(Pd)/w(Ir)值(122),说明在深部发生了硫化物熔离作用[10]。随着熔离出的硫化物不断聚集,在应力场的作用下,将富含硫化物的岩浆挤压到现存部位成岩成矿[19-21]。有限的岩浆量即便是在岩浆深部充分发生熔离预富集作用,也不能形成真正意义的大矿床,只是相对小岩体自身而言,90%以上都是矿化岩体的即为大矿,并且Ni最高品位超过了12%[22]。其中,w(·)为元素含量(质量分数,下同)。

2.3 岩浆通道成矿理论的实例

岩浆通道成矿理论的研究始于加拿大Voiseys Bay岩浆铜镍硫化物矿床和俄罗斯Norilsk岩浆铜镍硫化物矿床。Voiseys Bay含矿岩体相对较小,仅次于俄罗斯Norilsk、加拿大Sudbury及中国金川岩浆铜镍硫化物矿床之后,也是近20年新发现的重要铜镍矿床之一。前人对其开展了系统研究,认为其是岩浆通道成矿理论的典型表现[35-36]。Lightfoot等通过对Voiseys Bay矿床的系统研究,提出了成岩成矿模式(图2),认为其具有岩浆通道成矿理论的典型特征[37]。不仅如此,其成岩成矿模式同样符合小岩体成大矿理论的特点[38]。

除加拿大Voiseys Bay岩浆铜镍硫化物矿床之外,俄罗斯Norilsk岩浆铜镍硫化物矿床也是岩浆通道成矿理论的典型代表。矿体主要集中在岩浆流经的部位,且表现了岩浆通道成矿理论的主要特点[39-40]。随着研究的深入和矿床勘查的持续开发,Lightfoot等系统完善了岩浆通道成矿的主要认识(图3),这一认识在区域矿产资源勘查和评价工作中发挥了重要的指导作用[41]。

2.4 岩浆通道成矿理论对勘查找矿的贡献

岩浆铜镍硫化物矿床的形成,无论什么方式,都是硫化物熔离和富集的结果。小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论的主要区别是硫化物熔离的部位和聚集方式,一个是深部熔离占主导,另一个是就地熔离占主导。当然,岩浆通道成矿理论在国外找矿勘查中也做出了重要贡献。加拿大Voiseys Bay岩浆铜镍硫化物矿床起初只是在地表发现规模较小的铜镍矿体,依据岩浆通道成矿理论在岩浆通道不同的深度和部位又发现了大而富的铜镍矿体。岩浆通道成矿理论在俄罗斯Norilsk岩浆铜镍硫化物矿床的勘查中也发挥了非常重要的作用,在岩浆流过的通道内发现了一系列铜镍矿体,使该矿床一举成为世界上第一大岩浆铜镍硫化物矿床。

3 两种理论的异同

小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论都能成功解释某些岩浆铜镍硫化物矿床的形成过程及成因认识,均是硫化物不混溶和局部聚集的结果。但二者在4个方面存在不同认识和理解:①含矿岩体是岩浆通道还是终端岩浆房;②硫化物矿浆是在岩浆通道中逐渐凝聚形成的,还是在中间岩浆房(位于终端岩浆房和地幔源区之间)形成的;

③岩浆、含矿岩浆和矿浆的分凝和上侵是连续过程还是脉动式过程;④外来硫的加入和同化混染是否是成矿不可或缺的条件。

小岩体成大矿理论核心是深部熔离预富集,而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。二者相同的关键因素涉及高镁拉斑玄武岩浆、深断裂构造与动力作用、结晶分异与熔离预富集、深部岩浆房或通道中的岩(矿)浆熔离作用等。其成矿表现分别是小岩体成大矿和终端岩浆房成矿。在硫化物熔离机制方面,岩浆通道成矿理论要求外来硫加入是必需条件;小岩体成大矿理论认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用。小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论在成矿物质聚集方式上也存在分歧,岩浆通道成矿理论认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而小岩体成大矿理论则强调岩(矿)浆上侵是脉动式过程。

从图4可以看出,小岩体成大矿理论核心内容是深部熔离分期贯入终端岩浆房聚集成矿。其与岩浆通道成矿理论的本质区别在于,硫化物的深部熔离和就地熔离[35]。从典型矿床亦可看出,金川岩浆铜镍硫化物矿床是小岩体成大矿的典型代表,成矿表现主要为深部熔离的结果。毫无疑问,要形成大型、超大型矿床,岩浆首先要能得到保证,这也是遵守质量守恒的结果。如果岩浆量本身就比较有限,要形成大型或超大型的岩浆矿床也是不可能的。青海省化隆县拉水峡中小型岩浆铜镍硫化物矿床尽管发生了深部熔离和预富集,但自身的岩浆量决定了其不可能形成大型矿床。之所以认为拉水峡矿床也是小岩体成大矿的典型代表,是因为拉水峡镁铁—超镁铁质岩体的矿化率超过了90%,几乎全岩矿化,但岩体自身规模很小,相对侵入岩而言则是大矿。金川含矿岩体面积只有1.34 km2,却含有589×104 t Ni金属量,岩体矿化率近50%。由此可见,该类矿床的特点都是硫化物深部熔离相对预富集的结果,深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素。

加拿大Voiseys Bay超大型岩浆铜镍硫化物矿床赋矿部位基本都是岩浆流经的区域,直接形象为岩浆通道成矿。当然,该通道首先是开放体系,不断有新鲜岩浆补给,不断有硫化物熔离后的岩浆流出,这样熔离出来的硫化物液滴才能在理想部位聚集成矿,是一个动态过程,也是就地熔离的主要方式,但并非所有的岩浆铜镍硫化物矿床都是岩浆通道成矿的结果。

Maier等研究认为,世界范围内大多数岩浆铜镍硫化物矿床的赋矿火成岩规模均较小(直径数十米至数百米,直径达到数千米的较少),并且形状不规则(包括熔岩通道、岩墙、岩席),被认为是岩浆供给通道(Magma Feeder Conduits)[42]。Maier等在其成矿模式图中(图5),将世界上典型的岩浆铜镍硫化物矿床放在一个岩浆通道模式中[42],中国的金川矿床也位列其中,位于该岩浆系统的最下部。金川矿床是小岩体成大矿的最典型代表,与岩浆通道成矿有无关系暂且不论,至少说明深部熔离预富集是小岩体成大矿的主要控制因素。深部熔离脉冲式贯入、就地熔离局部聚集是二者不同的成矿方式。

4 结 语

(1)小岩体成大矿是汤中立院士长期找矿实践总结出来的成矿理论。随着研究的深入,该理论得到了系统完善和持续发展,是适应中国岩浆铜镍硫化物矿床特点的岩浆成矿理论,在指导找矿和勘查方面发挥了重要作用。在找矿实践过程中要重视小岩体,并注重含矿小岩体的下盘和岩浆上升的管道位置。

(2)深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素, 而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。小岩体成大矿理论中岩浆管道与岩浆通道成矿理论并非同一概念。小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论的主要区别在于:前者是硫化物深部熔离脉冲式贯入占主导,而后者是硫化物就地熔离局部聚集为主;在硫化物熔离机制方面,后者要求外来硫加入是必需条件,而前者认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用;在成矿物质聚集方式上,后者认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而前者则强调岩(矿)浆上侵是脉动式的过程。

谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞,衷心祝愿先生身体健康、学术长青!

③岩浆、含矿岩浆和矿浆的分凝和上侵是连续过程还是脉动式过程;④外来硫的加入和同化混染是否是成矿不可或缺的条件。

小岩体成大矿理论核心是深部熔离预富集,而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。二者相同的关键因素涉及高镁拉斑玄武岩浆、深断裂构造与动力作用、结晶分异与熔离预富集、深部岩浆房或通道中的岩(矿)浆熔离作用等。其成矿表现分别是小岩体成大矿和终端岩浆房成矿。在硫化物熔离机制方面,岩浆通道成矿理论要求外来硫加入是必需条件;小岩体成大矿理论认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用。小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论在成矿物质聚集方式上也存在分歧,岩浆通道成矿理论认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而小岩体成大矿理论则强调岩(矿)浆上侵是脉动式过程。

从图4可以看出,小岩体成大矿理论核心内容是深部熔离分期贯入终端岩浆房聚集成矿。其与岩浆通道成矿理论的本质区别在于,硫化物的深部熔离和就地熔离[35]。从典型矿床亦可看出,金川岩浆铜镍硫化物矿床是小岩体成大矿的典型代表,成矿表现主要为深部熔离的结果。毫无疑问,要形成大型、超大型矿床,岩浆首先要能得到保证,这也是遵守质量守恒的结果。如果岩浆量本身就比较有限,要形成大型或超大型的岩浆矿床也是不可能的。青海省化隆县拉水峡中小型岩浆铜镍硫化物矿床尽管发生了深部熔离和预富集,但自身的岩浆量决定了其不可能形成大型矿床。之所以认为拉水峡矿床也是小岩体成大矿的典型代表,是因为拉水峡镁铁—超镁铁质岩体的矿化率超过了90%,几乎全岩矿化,但岩体自身规模很小,相对侵入岩而言则是大矿。金川含矿岩体面积只有1.34 km2,却含有589×104 t Ni金属量,岩体矿化率近50%。由此可见,该类矿床的特点都是硫化物深部熔离相对预富集的结果,深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素。

加拿大Voiseys Bay超大型岩浆铜镍硫化物矿床赋矿部位基本都是岩浆流经的区域,直接形象为岩浆通道成矿。当然,该通道首先是开放体系,不断有新鲜岩浆补给,不断有硫化物熔离后的岩浆流出,这样熔离出来的硫化物液滴才能在理想部位聚集成矿,是一个动态过程,也是就地熔离的主要方式,但并非所有的岩浆铜镍硫化物矿床都是岩浆通道成矿的结果。

Maier等研究认为,世界范围内大多数岩浆铜镍硫化物矿床的赋矿火成岩规模均较小(直径数十米至数百米,直径达到数千米的较少),并且形状不规则(包括熔岩通道、岩墙、岩席),被认为是岩浆供给通道(Magma Feeder Conduits)[42]。Maier等在其成矿模式图中(图5),将世界上典型的岩浆铜镍硫化物矿床放在一个岩浆通道模式中[42],中国的金川矿床也位列其中,位于该岩浆系统的最下部。金川矿床是小岩体成大矿的最典型代表,与岩浆通道成矿有无关系暂且不论,至少说明深部熔离预富集是小岩体成大矿的主要控制因素。深部熔离脉冲式贯入、就地熔离局部聚集是二者不同的成矿方式。

4 结 语

(1)小岩体成大矿是汤中立院士长期找矿实践总结出来的成矿理论。随着研究的深入,该理论得到了系统完善和持续发展,是适应中国岩浆铜镍硫化物矿床特点的岩浆成矿理论,在指导找矿和勘查方面发挥了重要作用。在找矿实践过程中要重视小岩体,并注重含矿小岩体的下盘和岩浆上升的管道位置。

(2)深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素, 而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。小岩体成大矿理论中岩浆管道与岩浆通道成矿理论并非同一概念。小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论的主要区别在于:前者是硫化物深部熔离脉冲式贯入占主导,而后者是硫化物就地熔离局部聚集为主;在硫化物熔离机制方面,后者要求外来硫加入是必需条件,而前者认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用;在成矿物质聚集方式上,后者认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而前者则强调岩(矿)浆上侵是脉动式的过程。

谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞,衷心祝愿先生身体健康、学术长青!

③岩浆、含矿岩浆和矿浆的分凝和上侵是连续过程还是脉动式过程;④外来硫的加入和同化混染是否是成矿不可或缺的条件。

小岩体成大矿理论核心是深部熔离预富集,而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。二者相同的关键因素涉及高镁拉斑玄武岩浆、深断裂构造与动力作用、结晶分异与熔离预富集、深部岩浆房或通道中的岩(矿)浆熔离作用等。其成矿表现分别是小岩体成大矿和终端岩浆房成矿。在硫化物熔离机制方面,岩浆通道成矿理论要求外来硫加入是必需条件;小岩体成大矿理论认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用。小岩体成大矿和岩浆通道成矿理论在成矿物质聚集方式上也存在分歧,岩浆通道成矿理论认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而小岩体成大矿理论则强调岩(矿)浆上侵是脉动式过程。

从图4可以看出,小岩体成大矿理论核心内容是深部熔离分期贯入终端岩浆房聚集成矿。其与岩浆通道成矿理论的本质区别在于,硫化物的深部熔离和就地熔离[35]。从典型矿床亦可看出,金川岩浆铜镍硫化物矿床是小岩体成大矿的典型代表,成矿表现主要为深部熔离的结果。毫无疑问,要形成大型、超大型矿床,岩浆首先要能得到保证,这也是遵守质量守恒的结果。如果岩浆量本身就比较有限,要形成大型或超大型的岩浆矿床也是不可能的。青海省化隆县拉水峡中小型岩浆铜镍硫化物矿床尽管发生了深部熔离和预富集,但自身的岩浆量决定了其不可能形成大型矿床。之所以认为拉水峡矿床也是小岩体成大矿的典型代表,是因为拉水峡镁铁—超镁铁质岩体的矿化率超过了90%,几乎全岩矿化,但岩体自身规模很小,相对侵入岩而言则是大矿。金川含矿岩体面积只有1.34 km2,却含有589×104 t Ni金属量,岩体矿化率近50%。由此可见,该类矿床的特点都是硫化物深部熔离相对预富集的结果,深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素。

加拿大Voiseys Bay超大型岩浆铜镍硫化物矿床赋矿部位基本都是岩浆流经的区域,直接形象为岩浆通道成矿。当然,该通道首先是开放体系,不断有新鲜岩浆补给,不断有硫化物熔离后的岩浆流出,这样熔离出来的硫化物液滴才能在理想部位聚集成矿,是一个动态过程,也是就地熔离的主要方式,但并非所有的岩浆铜镍硫化物矿床都是岩浆通道成矿的结果。

Maier等研究认为,世界范围内大多数岩浆铜镍硫化物矿床的赋矿火成岩规模均较小(直径数十米至数百米,直径达到数千米的较少),并且形状不规则(包括熔岩通道、岩墙、岩席),被认为是岩浆供给通道(Magma Feeder Conduits)[42]。Maier等在其成矿模式图中(图5),将世界上典型的岩浆铜镍硫化物矿床放在一个岩浆通道模式中[42],中国的金川矿床也位列其中,位于该岩浆系统的最下部。金川矿床是小岩体成大矿的最典型代表,与岩浆通道成矿有无关系暂且不论,至少说明深部熔离预富集是小岩体成大矿的主要控制因素。深部熔离脉冲式贯入、就地熔离局部聚集是二者不同的成矿方式。

4 结 语

(1)小岩体成大矿是汤中立院士长期找矿实践总结出来的成矿理论。随着研究的深入,该理论得到了系统完善和持续发展,是适应中国岩浆铜镍硫化物矿床特点的岩浆成矿理论,在指导找矿和勘查方面发挥了重要作用。在找矿实践过程中要重视小岩体,并注重含矿小岩体的下盘和岩浆上升的管道位置。

(2)深部熔离预富集是小岩体成大矿理论的主要控制因素, 而岩浆通道成矿理论强调的是就地熔离局部聚集的结果。小岩体成大矿理论中岩浆管道与岩浆通道成矿理论并非同一概念。小岩体成大矿与岩浆通道成矿理论的主要区别在于:前者是硫化物深部熔离脉冲式贯入占主导,而后者是硫化物就地熔离局部聚集为主;在硫化物熔离机制方面,后者要求外来硫加入是必需条件,而前者认为外来硫的加入并非不可或缺,在岩浆深部就可发生硫化物不混溶作用;在成矿物质聚集方式上,后者认为含矿岩浆分凝和上侵是连续过程,而前者则强调岩(矿)浆上侵是脉动式的过程。

谨以此文祝贺汤中立院士八十华诞,衷心祝愿先生身体健康、学术长青!

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