第13卷第20期2013年7月 1671—1815f2013)20—5908-07 科学技术与工程 Vo1.13 No.20 Ju1.2013 Science Technology and Engineering ⑥2013 Sci.Tech.Engrg. 富宁基性岩区尾硐铜镍硫化物矿床矿化 特征及矿床成因探讨 周文龙李 波黄庆刘 明 (昆明理工大学,昆明650093) 摘要通过对尾硐铜镍硫化物矿床矿区地质特征、矿体分布特征、矿床矿化特征和S同位素分析,认为该矿区内各岩相带 呈渐变过渡关系,为同期侵入岩体,存在深部岩浆熔离作用。橄榄苏长辉长岩和辉长苏长岩是矿区内主要赋矿岩体。S同位 素分析显示其主要为幔源原生硫;但也可能有硫通过地壳混染作用加入。含矿岩浆深部熔离和岩体侵位后的岩浆分异结晶 是导致金属硫化物富集成矿的主要过程。岩浆期后热液的叠加改造作用对部分地段的成矿物质富集有重要贡献。 关键词基性岩 铜镍硫化物矿床 矿化特征 B 矿床成因 中图法分类号P618.41; 文献标志码富宁基性岩区位于华南褶皱系,处于扬子地台 西南缘、靠近越北古陆,是一个地台上的凹陷区,区 内出露的苏长辉长岩体大小共计19个、面积约60 km ,是铜镍矿成矿的有利地区之一。尾硐矿区位 于华南褶皱系之滇东南拗褶断带中的西畴弧形褶 皱区东段,北接广南丘北拗褶区,西邻文山马关隆 起区,距离富宁县城南约8 km处。区内主要出露上 二叠统吴家坪组(P2W)和中三叠统百篷组(T2b),地 层走向北西.南东,倾向北东,为一单斜构造。 灰色薄至中层状硅质页岩夹深灰色结晶灰岩、灰岩 扁豆体,中夹锰线。与岩体接触部位蚀变发育,形 成矽卡岩。岩层产状平缓,很少见到褶皱,常被剥 蚀成残盖分布。受侵人体影响,顶底出露不全。已 知剖面厚127.2 In。 下段(P w ):常为岩体中的捕掳体和围岩。 黄、灰绿、灰黑色泥岩、泥质粉砂岩、硅质泥岩夹凝 灰岩、硅质岩。与岩体接触部位蚀变发育,形成矽 卡岩。与下伏下二迭统茅口组平行不整合接触。 已知厚度73.8 in。 1.1.2 中三叠统百篷组(T2b) 1矿区地质 1.1矿区地层 分布于矿区北缘。为灰绿、紫红色中厚层状长 石石英细砂岩与薄层状泥岩、泥质粉砂岩互层。顶 区内出露上二叠统吴家坪组(P:W)和中三叠统 百篷组(T:b),山间低洼及缓坡处被残坡积物覆盖。 地层从老到新依次为: 1.1.1 上二叠统吴家坪组(P w) 底不全。与二迭统吴家坪组(P w)断层接触。 1.2矿区构造 矿区内地层总体走向北西、倾向北东,为一单 斜构造。构造以断裂为主,褶皱不发育。董堡-那桑 圩断裂穿越矿区,受其影响,次一级裂隙非常发育。 岩体的长轴方向与地层基本一致。据断层形成的 在区内广泛分布,被侵入基性岩体切割穿插, 据岩性差异分为上下两段。 上段(P2w:):灰色至深灰色薄层状钙质泥岩、 2013年3月29 13收到 第一作者简介:周文龙,男。昆明理工大学国土资源工程学院硕士 研究生。研究方向:矿床地球化学。E—mail:578064048@qq.toni。 时间大致分为岩体侵入前和侵入后两类断层。岩 体侵入前断层按断裂走向又分为北西向断层和近 东西向或北东向断层,控制了岩带的展布和侵入体 的具体就位。岩体侵入后断层走向北东,多切穿侵 人体,对岩矿体有一定的破坏作用。 科学技术与工程 13卷 长结构、全自形粒状结构、辉长结构、辉绿结构、含 斑或似斑状结构。岩石蛇纹石化、滑石化、绿泥石 化显著。为主要含矿岩石。 现,强弱不等。硅质围岩变质出现角岩化,蚀变矿 物有堇青石、红柱石、斜长石、绿泥石及少量黄铁 矿。碳酸盐岩围岩变质产生矽卡岩化,蚀变矿物有 石榴子石、透闪石、阳起石、含钛磁铁矿及少量黄铁 (3)辉长苏长岩相带(u—Un):分布广、厚度大, 与含橄辉长苏长岩~橄榄岩相带过渡,是矿区岩体 的主体岩相带,也是重要含矿岩相带。以辉长苏长 岩、苏长辉长岩、辉长岩为主,灰色,块状构造,细至 中粒状,镜下具辉长结构、嵌晶含长结构、辉绿结 矿褐磁黄铁矿。岩浆自变质作用在区内表现为岩浆 热液挥发分和水溶液引起的的自变质作用,在岩体裂 隙和岩体破碎带蛇纹石化、纳黝石化、纤维角闪石化 发育,该变质作用与铜镍硫化物的成矿关系密切。 构,偶见斑状结构、似粗面结构。主要矿物有斜长 石、斜方辉石、普通辉石,角闪石、黑云母、,可见含 量不等的硫化物浸染,为矿区重要含矿岩石。岩石 绢云母化、绿泥石化显著。 (4)角闪辉长岩~闪长岩相带( ):局部可见, 多与辉长苏长岩相带过渡。浅灰一灰色,块状构 造,中至细粒状,镜下具半自形粒状结构、含斑结 构、辉长结构及显微文象结构。主要矿物有斜长 石、普通辉石,角闪石、石英、钾长石、黑云母等。岩 石绢云母化、绿泥石化显著。 含橄辉长苏长岩~橄榄苏长辉长岩和辉长苏 长岩是矿区内主要的赋矿岩石,其中辉长苏长岩是 矿区的主要岩相,两者是同源岩浆深部分异的产 物,各岩相带呈渐变过渡关系,为同时侵入岩体,反 2矿床矿化特征 2.1矿体分布特征 矿区岩体下盘为硅质岩和硅质页岩,上盘为灰 岩夹大理岩,呈单斜岩墙,岩体受构造控制岩构造 断裂侵入,铜镍矿化严格受岩相带制约,目前探明 的具工业价值的矿体主要赋存于含橄辉长苏长岩 ~橄榄苏长辉长岩相和辉长苏长岩相中。据工程 其中I号矿群由I1号、I2号矿体组成,I1号产 控制的矿体(群)已达6个(表1)。 于含橄辉长苏长岩~橄榄苏长辉长岩相和辉长苏 长岩,硫化物呈浸染至密集浸染状,可见海绵陨铁 结构,硫化物含量自矿体边缘向中心增加,矿体底 板硫化物含量亦高于矿体顶板,显示一定的分带 性。I2号产于辉长苏长岩,硫化物呈浸染至稠密浸 染状,局部可见海绵陨铁结构,硫化物含量自矿体 边缘向中心增加,显示一定的分带性。II号矿体产 出于辉长辉绿岩与围岩(实为捕掳体)接触带,含矿 母岩为辉长辉绿岩或矽卡岩,可见扁豆状、脉块状含 映了深部岩浆分异作用的存在 ]。 1.4变质作用 矿区内区域变质作用不明显,岩层变质程度 浅,岩层变质程度浅,岩性和产状较稳定,仅表现为 动力变质作用形成的碳酸盐岩的重结晶。区内以 接触热力变质作用形成的角岩、大理岩为主,一般 发育在岩体与围岩的接触带,局部亦见接触交代变 质形成的矽卡岩。围岩蚀变产生范围狭小,断续出 镍硫化物富矿体。III号浅表部为氧化矿,下部为原 生(混合)矿以不均匀浸染状和被膜状矿化为主,浸 染状矿石矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿, 表1尾硐各矿体特征一览表 20期 周文龙,等:富宁基性岩区尾硐铜镍硫化物矿床矿化特征及矿床成因探讨 细脉状矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿为主。IV号矿体 产于辉长苏长岩岩相中,以均匀浸染状矿化为主, 矿石矿物以磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿为主。V1 号、V2及VI号矿体产出于辉长岩中,硫化物呈稀疏 浸染状至密集浸染状,硫化物含量自矿体边缘向中 心增加,并见纯硫化物细脉充填于蚀变矿物片理 间。VI号矿体产出于辉长辉绿岩中,矿石矿物主要 为硫化物,呈浸染状。 各矿体矿石矿物主要为原生硫化物,统计结果 表明尾硐矿区各矿体的原生硫化物主要为磁黄铁 矿(Po)、镍矿铁矿(Pn)和黄铜矿(Cp),其硫化物组 合有典型的岩浆熔离硫化物组合形式H J,见有少量 镍黄铁矿和磁黄铁矿交代而成的紫硫镍铁矿和黄 铁矿,硫化物次生作用较微弱。矿石节理裂隙面发 育细脉状的黄铁矿。各个矿体的品位变化较大,O O O O O O 0 0 O 其 O 0 0 8 0 4 ¨ 中I1、I2和V2的平均品位较高,加∞∞∞如∞m∞ Ni品位最高可达 0.64%,Cu最高品位可达0.51%;III号矿体相比Ni 和cu的品位最低;各个矿体的Ni/Cu变化不大,其 中II、IV和V1最高,这六个矿体都属于副Ni贫cu 矿体。各矿体的硫化物含量自矿体边缘向中心增 加,自矿体顶板向底板增加,并显示一定的分带性。 2.2成矿元素空间分布特征 矿区各矿体主要为原生硫化物矿体,其原生硫 化物主要为磁黄铁矿(Po)、镍矿铁矿(Pn)和黄铜矿 (cp)。选取主矿体即I号矿群的883 m中段分别 在穿脉方向自矿体顶板围岩穿过矿体向矿体底板 围岩取样,沿脉方向沿矿体自南向北侧依次取样, 893 rn中段穿脉方向自矿体顶板围岩穿过矿体向矿 体底板围岩取样,测得主成矿元素Ni和cu的矿石 品位结果数据如表2。 据图2所示,在883 m中段穿脉方向Ni的品位由 o.07%急剧升高至0.21%,之后依次增加至0.39%,之 后依次升高至0.63%,在33 m处降为0.48%,36 rn矿 体与周围岩体分界处急剧降为0.03%,显示矿体矿化 度较高,与周围岩体矿化界限明显。 另外从图3看出,在883 m中段沿脉方向的 Ni、cu品位变化随着取样深度的增加变化较大。其 中Ni的品位由0.21%降低至0.14%,后急剧上升 至0.92%,在缓慢下降至0.58%,再急剧上升到 口暑 j 0 Z 图2 I号矿体883 m中段穿脉方向Ni、Cu 品位变化曲线图 摹 暗 = 0 . Z l 1 l l l 0 O O 0 0 O 0 0 6 4 2 0 O O O 舯∞∞舯∞舳∞∞册∞ 图3 I号矿体883 m中段沿脉方向Ni、cu 品位变化图 图4 I号矿体893 m中段穿脉方向Ni、cu 品位变化曲线图 童 Z 图5 I号矿体各中段穿脉、沿脉方向Ni/Cu 比变化曲线图 1.0%以上甚至达到1.75%的峰值,随着取样深 度的增加急剧下降到0.30%以下。伴随Ni品位的变 3 3 4 O 2 O 8 ∞的∞5912 科学技术与工程 13卷 注:样品由云南省有色地质局测试中心分析。 化cu的品位亦有相似伴随的变化。矿体的Ni/Cu 比值变化较稳定,基本维持在1.40~1.90。Ni和 cu品位的第一处峰值对应矿体的底板位置,Ni、cu 的第二处峰值正好对应矿体底板向下凸出周围岩 体的部分。 图4亦显示了在矿体893 ITI中段穿脉方向M 一7.2%0一+3.8%o,多数样品的8MS%o在±2.0%0之 间,显示成矿s的幔源特性。幔源硫的8弭S一般被 认为是±2.0%0 j。其中两个围岩样品的8 S%o分 一3.3和一7.2,其中有六个矿石单矿物样品的6弘 S%o表现在一3.3%0一一5.3%0,这反映出岩浆在侵位 成矿前可能遭受过地壳混染,有地壳s的加入。矿 体S同位素测试显示矿体的s主要来自于幔源原生 的品位由0.02%急剧升高至0.26%,之后依上升加 至0.80%,转而急剧升高至1.0%以上达到0.66% 的峰值再沿着底板岩体方向急剧下降至0.78%,矿 硫,但也可能有少量地壳硫通过混染作用加入。 表3尾硐I号矿体铜镍富矿石S同位素分析结果 体周围岩体矿化界限明显。伴随Ni品位的变化cu 的品位亦有相似伴随的变化,显示了成矿过程中Nj 和cu的硫化物同步生成特征。矿体的Ni/Cu比值 变化较大最低0.15,最高时达2.8。 3 S同位素特征 世界级的基性-超基性铜镍伯族元素硫化物矿 床研究表明s作为该类岩浆矿床形成必要的矿化 剂,其加入和饱和是铜镍硫化物晶出的关键因素,S 元素必须要充分地和岩浆反应以便萃取Ni和cu形 成硫化物 J。据热力学和同位素分馏资料研究指 出,矿物的s同位素组成是温度、pH、氧逸度和溶液 中碱金属离子强度等的函数,随着温度的降低,氧 化形式的S逐渐增多,而低价态的s逐渐减少, 834s‰增高 J。该类矿床成矿s既有慢源s又有外 来s的加入,其中外来s的加入不仅促成了成矿岩 浆中的s饱和,其也是岩浆在侵位前是否遭受地壳 混染的指示剂。本次选取尾硐I号矿群富矿体进行 了S同位素取样分析,测试结果见表3。表3分析 结果表明:尾硐铜镍硫化物矿床的834S%o值总体在 注:样品由中国科学院贵阳地球化学研究所分析[磁黄铁矿(P0),黄铁 矿(Py)]。 4成矿作用及过程 4.1 岩浆熔离与铜镍硫化物分异结晶沉淀作用 20期 周文龙,等:富宁基性岩区尾硐铜镍硫化物矿床矿化特征及矿床成因探讨 Ni、cu和铂族元素在地壳中克拉克值是较低 的,而在尾硐各矿体、含矿岩体的分析资料显示Cu、 Nj元素在基性岩类中的平均含量比沉积岩高,亦高 于全球平均含量,说明Cu、Ni元素主要来自基性 岩。表明在深部就已熔离为富矿元素的基性一超 基性岩浆,这些岩浆沿着深大断裂侵入地壳深处, 在特定的物理化学条件下再次熔离并分异结晶成 矿。根据个别岩体或矿体内出现纯硫化物铜镍矿 脉这~地质特征,说明有岩浆期后热液作用或在苏 长辉长岩侵入过程中有不混熔的纯硫化物铜镍矿 浆存在,矿浆在压力作用的驱动下沿早期已凝固的 岩浆裂隙向上充填可形成纯硫化物矿脉。 含矿基性一超基性岩浆侵位后,随着温度压力的 逐渐降低,岩浆中金属硫化物出现熔离,并产生结 晶沉淀作用,在这一过程中橄榄石、辉石等硅酸盐 矿物最先晶出,金属硫化物则以胶结物形式充填在 硅酸盐矿物颗粒问的孔隙中,在局部富矿体部位可 见海绵陨铁状矿石,其堆晶结构发育。金属硫化物 从固溶体分离后,因岩浆重力分异而向下运移,在 母岩体的下底部位富集结晶成矿。由于岩体受构 造控制在空间上呈西南倾的岩墙状,矿体的成矿物 质分布特征也显示,成矿物质多聚集在岩体底部或 岩盆向下凹陷处。 4.2岩浆期后热液叠加与改造 一般认为热液作用对基性-超基性岩浆铜镍硫 化物矿床成矿影响不大。但加拿大萨德贝里矿床 近年来的野外调查、矿石地球化学和流体包裹体研 究表明,成矿过程和成岩后构造变质作用过程中伴 随的热液活动对成矿作用有重要贡献[6]。尾硐矿 区岩体侵位后期受断裂控制,岩体破碎,岩浆期后 热液沿岩体破碎带和节理面活动对先期的矿体有 重要的叠加改造作用,这种改造作用表现在成矿物 质在高压区活化迁移,在低压扩容区再次富集成 矿。岩浆期后热液叠加改造作用形成了许多典型 的矿化现象和矿化特征,如岩体的构造破碎带铜镍 矿化明显高于周围岩体,矿体中常出现浸染细脉状 矿化甚至是细脉状纯硫化物矿脉,显微镜下可见 铜、镍矿化具多期多阶段的特征。上述构造特征表 明:尾硐铜镍硫化物矿床的形成经历过多次成矿作 用,岩浆期后热液活动的叠加改造对矿化起到重要 贡献。 5结论 通过对矿区地质特征及矿体分布特征、矿床矿 化特征和s同位素分析,认为尾硐铜镍硫化物矿床 的形成经历了漫长而又复杂的过程。 (1)含橄辉长苏长岩~橄榄苏长辉长岩和辉长 苏长岩是矿区内主要的赋矿岩石,矿区各岩相带为 同时侵入岩体呈渐变过渡关系,反映了深部岩浆熔 离分异作用的存在。尾硐铜镍硫化物矿床中cu、Ni 元素主要来基性岩,显示其幔源特征;S同位素分析 显示矿体的S主要来自于幔源原生硫,但也可能有 少量地壳硫通过混染作用加入。 (2)该矿床具有典型的基性一超基性岩浆硫化 物矿床的特点,含矿岩浆的深部熔离作用和岩体侵 位后的岩浆分异结晶作用是导致金属硫化物富集 成矿的主要过程。岩浆期后热液的叠加改造作用 对部分地段的成矿物质富集有重要贡献作用。 参考文献 1云南省有色地质局312队.云南省富宁县铜矿区地质普查报 告.1991 2朱晖,周元昆,李迅.云南富宁尾洞岩体同镍矿化特征及成 矿条件.矿产勘查,2010;(1):334—338 3 Naldrett A J.Key factors in the genesis of Noril’sk,Sudbury,Jin— chuan,Voisey’s Bay,and other woad C lass Ni—Cu—PGE deposits: implications for exploration.Australian Journal of Earth Sciences, 1997;(44):283.351 4 Coleman M L.Sulphur i sotopes in petrology.Jonrnal of the Geolog— ical Society,1977;133:593—6O8 5 Ripley E M,Li C S.Applications of stable and rediogenic isotopes to Magmatic Cu-Ni-PGE deposits:examples and cautions.Earth Fron— tiers,2007;14(5):124—131 6 Molnar F,Watkinson D H,Jones P C,et a1.Multiple hydrothermal processes in footwall unit of the north range,suudbury igneneou com— plex,Canada,and implications of the genesis of vein—type Ni—Cu-PGE deposits.Eeon Geol,2001;(96):1645—1670 5914 科学技术与工程 13卷 Disscussion on Mineralization Characteristics and Genesis of Cu.Ni Sulide fDeposits of Weidong in Funing Basic Rocks Area ZHOU Wen—long,LI Bo,HUANG Qing,LIU Ming (Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,P.R.China) [Abstract]Through the analysis of geological characteristics of the Cu.Ni sulifde deposits in Weidong,together with its geological characteristics,distribution characteristics of ore.bodymineralization characteristics and S is0一 ,topes of the ore—body,It deems that there is a gradually transition relationship between every petrographical zona- tions.The magmatic rocks invaded in the same period and had a liquation in the deePThe ore.bodies are hosted .by olivine norite gahbro and norite gabbro.S isotope analysis shows it is mainly primary sulfide from mantle.h0w. ever it is possibly interfused by minute crust materi1.Deep.a1iquation and the latter fractional crystallizati0n of the magma are the main ore—forming processes,they have resulted in metal sulifde enrichment and mineralizati0n. Meanwhile,the superimposition and reformation of the magmatic hydrothermal had an important c0ntribution t0 minera1 enrichment in some parts. [Key words] basic rocks \ Cu—Ni sulfide deposits ; mineralization characteristics ore—genesis (上接第5907页) Close-range Image of a Free Control Point Absolute Prientation Algorithm LIU Xiao-yah,LI Hao,MAO Yu—feng (Hohai University Earth Science and Engineering,Nanjing 210098,P.R.China) l Abstract] In the photographic measurement of absolute orientation algorithm to deteⅡnine the seven absolute 0rientation elements,therefore need to be emplaced enough object control point.When a close.range phot0graphv measurement does not need to determine the subject in the space of the absolute position.the traditiona1 meth0d of absolute orientation will increase the workload of photo control survey SO as to reduce the work efifciencva kind 0f .control points In close range photogrammetry absolute orientation algorithm is presentsedThe method 0n1v needs t0 .the field measured object of one along the housing to the length of a line segment and the object can be detennined to,like to constuctr the model of the space relative orientationThe experimental results show thatthe algorithm ..can achieve the precision of centimeter leve1. [Key words] absolute orientaft0n direction of the segment close-range photogrammetry algorithm