巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)與成因的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義巖漿銅鎳硫化物礦床作為一類極為重要的金屬礦床，在全球礦產(chǎn)資源領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。這類礦床不僅是鎳、銅的重要來(lái)源，更是鉑族元素（PGE，包括釕Ru、銠Rh、鈀Pd、鋨Os、銥Ir、鉑Pt）的關(guān)鍵載體。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，全球鎳儲(chǔ)量的34%、開(kāi)采量的60%以及世界銅儲(chǔ)量的55%都源自銅鎳巖漿硫化物礦床，而超過(guò)90%的鉑族金屬則來(lái)自與鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖相關(guān)的鉑族礦床和鉻鐵礦礦床等巖漿硫化物礦床。這充分彰顯了巖漿銅鎳硫化物礦床對(duì)于滿足全球?qū)@些關(guān)鍵金屬日益增長(zhǎng)的需求起著不可替代的作用。鉑族元素由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、卓越的抗腐蝕性、穩(wěn)定的電熱性以及優(yōu)良的催化活性等，被廣泛應(yīng)用于眾多現(xiàn)代工業(yè)和高科技領(lǐng)域。在汽車尾氣凈化催化劑中，鉑族元素能夠高效地將有害氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，極大地減少了汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染；在電子信息產(chǎn)業(yè)，它們是制造電子元器件、集成電路等關(guān)鍵部件的重要材料，為電子產(chǎn)品的小型化、高性能化提供了保障；在石油化工領(lǐng)域，作為催化劑，鉑族元素能夠加速化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著科技的不斷進(jìn)步和新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，如新能源汽車、5G通信、人工智能等領(lǐng)域的崛起，對(duì)鉑族元素的需求呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，使得其戰(zhàn)略地位愈發(fā)凸顯。深入探究巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的賦存狀態(tài)，具有多方面的重要意義。從礦石加工和選礦工藝角度來(lái)看，明確鉑族元素是以獨(dú)立礦物形式存在，還是以類質(zhì)同象形式分散于其他礦物晶格之中，或是以吸附態(tài)等其他形式存在，對(duì)于選擇合適的選礦方法和工藝流程起著決定性作用。若鉑族元素主要以獨(dú)立礦物形式存在，可通過(guò)重選、浮選等常規(guī)選礦方法進(jìn)行富集；若呈類質(zhì)同象存在，則需要研發(fā)更為復(fù)雜和精細(xì)的選礦技術(shù)，如化學(xué)選礦、生物選礦等，以實(shí)現(xiàn)鉑族元素的高效回收。這不僅有助于提高鉑族元素的回收率，降低生產(chǎn)成本，還能減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。在資源勘探與開(kāi)發(fā)方面，研究鉑族元素的賦存狀態(tài)和成因可以為找礦勘探提供關(guān)鍵的理論依據(jù)。不同的賦存狀態(tài)和成因往往與特定的地質(zhì)條件和巖漿演化過(guò)程相關(guān)聯(lián)。通過(guò)對(duì)這些關(guān)系的深入研究，能夠建立起科學(xué)合理的找礦模型，準(zhǔn)確圈定潛在的找礦靶區(qū)，提高找礦的成功率和效率。例如，若某地區(qū)的巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的賦存狀態(tài)顯示與特定的巖漿巖組合或構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)，那么在進(jìn)行區(qū)域找礦時(shí)，就可以將重點(diǎn)放在具有相似地質(zhì)條件的區(qū)域，從而節(jié)省勘探成本，加快資源開(kāi)發(fā)進(jìn)程。從礦床理論發(fā)展角度而言，對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)及其成因的研究，能夠極大地豐富和完善巖漿成礦理論。鉑族元素在巖漿演化過(guò)程中的地球化學(xué)行為，如它們?cè)趲r漿中的溶解度、遷移規(guī)律、與其他元素的相互作用等，一直是礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。深入研究這些行為，有助于揭示巖漿熔離、結(jié)晶分異、流體交代等成礦作用的內(nèi)在機(jī)制，進(jìn)一步闡明巖漿銅鎳硫化物礦床的形成過(guò)程和演化規(guī)律，推動(dòng)礦床學(xué)理論不斷向前發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)與成因的研究，在國(guó)際上起步較早，取得了一系列具有深遠(yuǎn)影響的成果。在賦存狀態(tài)研究方面，早期研究借助光學(xué)顯微鏡等基礎(chǔ)手段，對(duì)鉑族元素礦物進(jìn)行了初步識(shí)別與分類，確定了砷鉑礦、碲鉑礦、鈀金礦等常見(jiàn)獨(dú)立鉑族礦物在礦床中的存在。隨著科技的飛速發(fā)展，電子探針微分析儀（EPMA）、掃描電鏡（SEM）及高分辨透射電鏡（HRTEM）等先進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用，使得對(duì)鉑族元素賦存狀態(tài)的研究更加精細(xì)和深入。通過(guò)這些技術(shù)，能夠精確測(cè)定礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)鉑族元素除了以獨(dú)立礦物形式存在外，還廣泛以類質(zhì)同象形式替代其他礦物晶格中的某些離子，如在磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等硫化物礦物中，鉑族元素常以類質(zhì)同象形式存在，其含量雖低，但對(duì)礦床的資源評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。在成因研究領(lǐng)域，國(guó)外學(xué)者從不同角度提出了多種理論和模型。經(jīng)典的巖漿熔離理論認(rèn)為，鉑族元素在巖漿演化過(guò)程中，由于溫度、壓力等物理化學(xué)條件的變化，含鉑族元素的硫化物從巖漿中熔離出來(lái)，進(jìn)而在特定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中富集形成礦床。部分學(xué)者提出的深部地幔源區(qū)巖漿上侵成礦理論強(qiáng)調(diào)，巖漿源于深部地幔，攜帶了地幔中的鉑族元素，在上升侵位過(guò)程中，通過(guò)與地殼物質(zhì)的相互作用以及自身的結(jié)晶分異作用，使鉑族元素在巖漿銅鎳硫化物礦床中富集。近年來(lái)，隨著對(duì)成礦過(guò)程中流體作用的深入研究，巖漿-流體相互作用成礦理論逐漸受到關(guān)注，該理論認(rèn)為在巖漿演化后期，富含揮發(fā)分的流體參與了鉑族元素的遷移、富集過(guò)程，對(duì)礦床的形成起到了關(guān)鍵作用。國(guó)內(nèi)在巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的研究方面，雖然起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速，取得了豐碩的成果。在賦存狀態(tài)研究上，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)金川、喀拉通克、黃山等典型礦床開(kāi)展了大量研究工作。通過(guò)先進(jìn)的分析測(cè)試技術(shù)，詳細(xì)研究了鉑族元素在各類礦物中的賦存形式和含量分布規(guī)律。例如，對(duì)金川礦床的研究發(fā)現(xiàn)，鉑族元素在不同類型礦石和礦物中的賦存狀態(tài)存在明顯差異，這與礦床的成礦階段和地質(zhì)構(gòu)造演化密切相關(guān)。在成因研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者結(jié)合中國(guó)獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造背景，提出了一系列具有創(chuàng)新性的觀點(diǎn)。一些學(xué)者通過(guò)對(duì)峨眉山大火成巖省銅鎳硫化物礦床的研究，認(rèn)為地幔柱活動(dòng)引發(fā)的大規(guī)模巖漿作用是此類礦床形成的重要原因，地幔柱帶來(lái)的深部物質(zhì)不僅提供了豐富的成礦物質(zhì)，還對(duì)巖漿的演化和礦床的形成起到了重要的控制作用。盡管國(guó)內(nèi)外在巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)及其成因研究方面取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。在賦存狀態(tài)研究中，對(duì)于一些微細(xì)粒、包裹體形式存在的鉑族元素礦物，其準(zhǔn)確識(shí)別和定量分析仍面臨挑戰(zhàn)，部分分析技術(shù)的精度和分辨率有待進(jìn)一步提高。不同分析方法之間的結(jié)果可比性和一致性也需要加強(qiáng)研究，以建立統(tǒng)一、準(zhǔn)確的分析標(biāo)準(zhǔn)。在成因研究方面，巖漿演化過(guò)程中鉑族元素的地球化學(xué)行為和遷移機(jī)制尚未完全明確，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如多期次巖漿活動(dòng)、強(qiáng)烈構(gòu)造變形等，鉑族元素的富集規(guī)律和控制因素仍有待深入探究。對(duì)成礦過(guò)程中流體的來(lái)源、組成、演化及其與巖漿相互作用的具體機(jī)制研究還不夠系統(tǒng)和全面，這限制了對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素成礦機(jī)理的深入理解。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究將圍繞巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的賦存狀態(tài)及其成因展開(kāi)全面深入的探索，主要研究?jī)?nèi)容涵蓋以下多個(gè)關(guān)鍵方面：首先，對(duì)鉑族元素賦存狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致入微的分析，運(yùn)用先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)，包括光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）以及電子探針微分析儀（EPMA）等，對(duì)礦床中的各類礦物進(jìn)行系統(tǒng)觀察，旨在精確識(shí)別鉑族元素的獨(dú)立礦物種類、確定其形態(tài)特征、粒度大小以及在礦石中的分布規(guī)律。例如，通過(guò)掃描電子顯微鏡的高分辨率成像，能夠清晰呈現(xiàn)鉑族元素獨(dú)立礦物的微觀形貌，為后續(xù)的深入研究提供直觀的圖像資料。同時(shí)，借助先進(jìn)的波譜分析技術(shù)，如X射線能譜儀（EDS）和電子背散射衍射（EBSD）等，深入分析鉑族元素在其他礦物中的類質(zhì)同象替代情況，準(zhǔn)確測(cè)定其在不同礦物晶格中的含量和占位，從而全面了解鉑族元素在整個(gè)礦床中的賦存狀態(tài)。在成因機(jī)制探討方面，本研究將綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論和方法，從多個(gè)角度深入剖析鉑族元素在巖漿銅鎳硫化物礦床中的富集過(guò)程和控制因素。深入研究巖漿的起源和演化過(guò)程，通過(guò)對(duì)巖漿巖的主量元素、微量元素以及同位素地球化學(xué)分析，精確確定巖漿的源區(qū)性質(zhì)、演化路徑以及與成礦的關(guān)系。例如，利用同位素示蹤技術(shù)，可以追溯巖漿的起源地，了解其在上升和演化過(guò)程中與周圍巖石的相互作用，從而揭示巖漿對(duì)鉑族元素成礦的物質(zhì)來(lái)源和貢獻(xiàn)。研究巖漿演化過(guò)程中物理化學(xué)條件的變化，如溫度、壓力、氧逸度、硫逸度等對(duì)鉑族元素地球化學(xué)行為的影響，建立起相關(guān)的物理化學(xué)模型，以定量或半定量的方式闡述鉑族元素在巖漿中的遷移、富集機(jī)制。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室條件下重現(xiàn)巖漿演化過(guò)程，觀察鉑族元素在不同物理化學(xué)條件下的行為變化，驗(yàn)證理論模型的正確性。分析成礦過(guò)程中流體的作用，研究流體的來(lái)源、組成、演化及其與巖漿的相互作用，明確流體在鉑族元素遷移、富集過(guò)程中的具體作用機(jī)制，探討流體-巖漿相互作用對(duì)礦床形成的控制作用。為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將采用一系列先進(jìn)且系統(tǒng)的研究方法：在礦相學(xué)研究方面，通過(guò)光學(xué)顯微鏡對(duì)礦石光片和薄片進(jìn)行詳細(xì)觀察，初步識(shí)別礦石中的礦物種類、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及礦物之間的共生組合關(guān)系，為后續(xù)的研究提供基礎(chǔ)信息。利用掃描電子顯微鏡（SEM）結(jié)合能譜分析（EDS），對(duì)礦石中的礦物進(jìn)行微觀形貌觀察和化學(xué)成分分析，能夠更加精確地確定礦物的種類和成分，尤其是對(duì)于一些微細(xì)粒礦物和包裹體礦物的識(shí)別具有重要意義。運(yùn)用電子探針微分析儀（EPMA）對(duì)礦物進(jìn)行高精度的成分分析，準(zhǔn)確測(cè)定礦物中各種元素的含量，為研究鉑族元素的賦存狀態(tài)和礦物的化學(xué)組成提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。在地球化學(xué)分析方面，進(jìn)行主量元素分析，采用X射線熒光光譜儀（XRF）等設(shè)備，對(duì)巖漿巖和礦石樣品進(jìn)行主量元素含量測(cè)定，以了解巖石和礦石的基本化學(xué)組成，判斷巖石類型和巖漿演化趨勢(shì)。開(kāi)展微量元素分析，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）對(duì)樣品中的微量元素進(jìn)行精確測(cè)定，研究微量元素的分布特征和地球化學(xué)行為，探討其與鉑族元素成礦的關(guān)系。例如，某些微量元素的異常富集或虧損可能指示著特定的成礦過(guò)程或地質(zhì)條件，通過(guò)對(duì)這些微量元素的分析，可以為鉑族元素成礦機(jī)制的研究提供重要線索。進(jìn)行同位素地球化學(xué)分析，包括Sr-Nd-Pb-Hf等同位素體系，利用熱電離質(zhì)譜儀（TIMS）和多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS）等設(shè)備，測(cè)定樣品的同位素組成，追溯巖漿的源區(qū)和演化歷史，確定成礦物質(zhì)的來(lái)源，為揭示礦床的成因提供關(guān)鍵的同位素證據(jù)。此外，還將運(yùn)用熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模擬方法，基于礦物學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)，利用相關(guān)軟件如Thermo-Calc等，構(gòu)建巖漿演化和鉑族元素成礦的熱力學(xué)模型，模擬在不同物理化學(xué)條件下巖漿的演化過(guò)程以及鉑族元素的遷移、富集行為，預(yù)測(cè)礦床的形成條件和分布規(guī)律。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析和驗(yàn)證，深入理解鉑族元素在巖漿銅鎳硫化物礦床中的成礦機(jī)制，為礦床的勘探和開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。二、巖漿銅鎳硫化物礦床概述2.1礦床類型及分布巖漿銅鎳硫化物礦床類型豐富多樣，依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可劃分出多種類型。以礦體產(chǎn)出形態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，可分為浸染狀礦體、塊狀礦體和脈狀礦體等類型。浸染狀礦體中的金屬硫化物以細(xì)小顆粒狀均勻分散于巖石礦物中，與巖石礦物緊密共生，這種礦體通常品位相對(duì)較低，但分布范圍較廣；塊狀礦體則是由大量金屬硫化物緊密聚集而成，礦體邊界清晰，品位較高，是巖漿銅鎳硫化物礦床中最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦體類型之一；脈狀礦體呈脈狀產(chǎn)出，穿插于巖石裂隙或斷裂構(gòu)造中，其形成往往與后期的熱液活動(dòng)密切相關(guān)。從巖石大地構(gòu)造背景角度出發(fā)，巖漿銅鎳硫化物礦床又可分為克拉通型、造山帶型和裂谷型等。克拉通型礦床主要形成于古老的克拉通內(nèi)部，其成礦過(guò)程與深部地幔柱活動(dòng)以及克拉通的穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。例如，南非的布什維爾德（Bushveld）礦床，是世界上最大的巖漿銅鎳硫化物礦床之一，賦存于元古代的布什維爾德雜巖體中，該雜巖體規(guī)模巨大，是地幔柱活動(dòng)引發(fā)大規(guī)模巖漿上侵的產(chǎn)物，礦床中不僅蘊(yùn)含豐富的銅、鎳資源，還伴生大量的鉑族元素，其形成經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而復(fù)雜的巖漿結(jié)晶分異和硫化物熔離過(guò)程。造山帶型礦床多發(fā)育于造山帶區(qū)域，與板塊碰撞、俯沖等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的巖石圈深部物質(zhì)調(diào)整和巖漿活動(dòng)緊密相連。俄羅斯的諾里爾斯克（Noril'sk）礦床便是造山帶型巖漿銅鎳硫化物礦床的典型代表，它形成于西伯利亞板塊與其他板塊的碰撞造山過(guò)程中，成礦巖漿源于深部地幔，在上升侵位過(guò)程中，受到造山帶復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的影響，與地殼物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使得礦床中除了銅、鎳、鉑族元素外，還含有多種其他伴生元素，成礦過(guò)程復(fù)雜且獨(dú)特。裂谷型礦床則形成于大陸裂谷或大洋裂谷環(huán)境，裂谷的拉張作用為深部地幔巖漿的上涌提供了通道和空間，促使巖漿在上升過(guò)程中發(fā)生硫化物熔離和富集。澳大利亞的坎巴爾達(dá)（Kambalda）礦床位于西澳大利亞的伊爾崗克拉通內(nèi)的裂谷環(huán)境中，與科馬提巖密切相關(guān)，科馬提巖的高鎂特征以及裂谷環(huán)境的特殊物理化學(xué)條件，共同控制了該礦床的形成，使得坎巴爾達(dá)礦床成為世界上重要的鎳礦產(chǎn)地之一。全球范圍內(nèi)，巖漿銅鎳硫化物礦床分布廣泛，但主要集中在加拿大、俄羅斯、澳大利亞、中國(guó)、南非等少數(shù)國(guó)家。在加拿大，最為著名的是薩德伯里（Sudbury）礦床，它是世界上最大的巖漿銅鎳硫化物礦床之一，也是隕石撞擊成因礦床的典型代表。該礦床形成于約18.5億年前的一次大規(guī)模隕石撞擊事件，撞擊產(chǎn)生的巨大能量引發(fā)了深部地幔物質(zhì)的強(qiáng)烈擾動(dòng)和巖漿活動(dòng)，使得含銅鎳硫化物的巖漿在撞擊坑內(nèi)發(fā)生熔離和富集，形成了規(guī)模巨大的礦床。薩德伯里礦床不僅擁有豐富的銅、鎳資源，其鉑族元素的儲(chǔ)量也相當(dāng)可觀，在全球礦產(chǎn)資源領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。俄羅斯的諾里爾斯克礦床，如前文所述，位于西伯利亞地區(qū)，是世界上最大的銅鎳硫化物礦床之一，其鎳、銅、鉑族元素等金屬的儲(chǔ)量均居世界前列。該礦床的形成與西伯利亞地臺(tái)晚古生代的大規(guī)?；鹕?侵入活動(dòng)密切相關(guān)，成礦巖漿源于深部地幔，在上升過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的演化和分異，最終在特定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中富集形成了超大型礦床。澳大利亞的坎巴爾達(dá)礦床與科馬提巖相伴生，前文已有提及，科馬提巖獨(dú)特的巖石學(xué)特征和地球化學(xué)性質(zhì)對(duì)礦床的形成起到了關(guān)鍵作用?？舶蜖栠_(dá)地區(qū)的科馬提巖具有高鎂、富鐵、低硅的特點(diǎn)，其噴發(fā)形成的熔巖流在海底快速冷卻結(jié)晶，為銅鎳硫化物的熔離和沉淀提供了有利的物理化學(xué)條件，使得該地區(qū)成為澳大利亞重要的鎳礦產(chǎn)地。南非的布什維爾德礦床前文也已詳細(xì)介紹，它是世界上最大的層狀侵入體之一，賦存著極為豐富的銅鎳硫化物礦床和鉑族元素礦床。該礦床的形成與地幔柱活動(dòng)密切相關(guān)，地幔柱帶來(lái)的深部物質(zhì)為礦床的形成提供了充足的成礦物質(zhì)，在巖漿結(jié)晶分異和硫化物熔離等作用下，形成了規(guī)模巨大、品位較高的礦床，對(duì)全球的鉑族金屬和銅鎳資源供應(yīng)具有重要影響。在中國(guó)，巖漿銅鎳硫化物礦床同樣分布廣泛，主要集中在西北、西南和東北地區(qū)。在西北地區(qū)，甘肅金川鎳礦是最為著名的超大型巖漿銅鎳硫化物礦床，也是中國(guó)最大的鎳礦產(chǎn)地，其鎳金屬儲(chǔ)量位居世界第三。金川鎳礦位于華北克拉通南緣，形成于新元古代，成礦巖漿源于深部地幔，在上升侵位過(guò)程中，受到地殼物質(zhì)的混染和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，經(jīng)歷了復(fù)雜的巖漿演化和硫化物熔離過(guò)程，最終形成了規(guī)模巨大、品位較高的礦床。該礦床不僅鎳、銅資源豐富，還伴生有大量的鉑族元素、鈷等有價(jià)金屬，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。新疆的喀拉通克和黃山銅鎳硫化物礦床也頗具規(guī)模，它們位于中亞造山帶南部，成礦與晚古生代的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)密切相關(guān)?？说V床的成礦巖漿源于虧損地幔，在上升過(guò)程中受到地殼物質(zhì)的混染，形成了富含銅鎳硫化物的巖漿，在合適的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中發(fā)生熔離和富集，形成了具有工業(yè)價(jià)值的礦床。黃山銅鎳硫化物礦床的成礦過(guò)程同樣受到區(qū)域構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的控制，其成礦巖漿在演化過(guò)程中，物理化學(xué)條件的變化促使硫化物從巖漿中熔離出來(lái)，在特定的構(gòu)造部位聚集形成礦體。西南地區(qū)的四川楊柳坪銅鎳礦和云南白馬寨銅鎳礦也是重要的巖漿銅鎳硫化物礦床。楊柳坪銅鎳礦位于揚(yáng)子地塊西緣，成礦與新元古代的巖漿活動(dòng)有關(guān)，成礦巖漿在上升過(guò)程中，通過(guò)結(jié)晶分異和硫化物熔離作用，在特定的地層和構(gòu)造環(huán)境中形成了礦體。白馬寨銅鎳礦則位于哀牢山構(gòu)造帶，其成礦與古特提斯洋的演化和板塊碰撞有關(guān)，成礦巖漿在復(fù)雜的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和熱動(dòng)力條件下，經(jīng)歷了多期次的演化和富集，形成了具有一定規(guī)模和品位的礦床。東北地區(qū)的吉林紅旗嶺鎳礦是中國(guó)重要的鎳礦產(chǎn)地之一，它位于華北克拉通北緣，成礦時(shí)代為晚古生代。紅旗嶺鎳礦的成礦巖漿源于深部地幔，在上升侵位過(guò)程中，受到區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換和相互作用，通過(guò)巖漿熔離和結(jié)晶分異等作用，形成了以鎳黃鐵礦、黃銅礦等為主的硫化物礦體，伴生有一定量的鉑族元素和其他有價(jià)金屬。2.2成礦地質(zhì)背景巖漿銅鎳硫化物礦床的形成與特定的大地構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)，不同的大地構(gòu)造環(huán)境為礦床的形成提供了獨(dú)特的地質(zhì)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。在板塊構(gòu)造理論中，大陸裂谷、板塊俯沖帶、克拉通邊緣等大地構(gòu)造位置對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床的形成具有重要的控制作用。大陸裂谷環(huán)境是巖漿銅鎳硫化物礦床形成的重要場(chǎng)所之一。當(dāng)大陸巖石圈在拉張應(yīng)力作用下發(fā)生破裂時(shí)，深部地幔物質(zhì)上涌，形成大規(guī)模的巖漿活動(dòng)。地幔物質(zhì)的上涌不僅帶來(lái)了豐富的成礦物質(zhì)，還為巖漿的演化提供了高溫、高壓的環(huán)境。在這種環(huán)境下，巖漿中的硫逸度升高，促使硫化物從巖漿中熔離出來(lái)，進(jìn)而在合適的構(gòu)造部位富集形成礦床。例如，中國(guó)的金川鎳礦就形成于大陸裂谷環(huán)境。在新元古代，華北克拉通南緣受到拉張應(yīng)力作用，導(dǎo)致巖石圈破裂，深部地幔巖漿沿著斷裂上侵。巖漿在上升過(guò)程中，經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過(guò)程，與地殼物質(zhì)發(fā)生混染，使得巖漿中的硫含量增加，最終在合適的構(gòu)造部位形成了超大型的金川鎳礦。板塊俯沖帶也是巖漿銅鎳硫化物礦床形成的重要構(gòu)造環(huán)境。在板塊俯沖過(guò)程中，俯沖板塊攜帶的沉積物和巖石進(jìn)入地幔深部，發(fā)生部分熔融，形成富含揮發(fā)分和金屬元素的巖漿。這些巖漿在上升過(guò)程中，與周圍的巖石發(fā)生相互作用，使得巖漿中的金屬元素進(jìn)一步富集。同時(shí)，俯沖帶的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)也為巖漿的侵位和礦床的形成提供了有利條件。俄羅斯的諾里爾斯克礦床就是在板塊俯沖背景下形成的。在西伯利亞板塊與其他板塊的俯沖碰撞過(guò)程中，俯沖帶深部的巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了富含銅、鎳、鉑族元素的巖漿，這些巖漿在上升侵位過(guò)程中，受到構(gòu)造應(yīng)力的影響，在特定的構(gòu)造部位形成了超大型的諾里爾斯克礦床?？死ㄟ吘売捎谄涮厥獾牡刭|(zhì)構(gòu)造和巖石圈結(jié)構(gòu)，也為巖漿銅鎳硫化物礦床的形成提供了有利條件?？死ㄟ吘壨ǔ４嬖谥畲髷嗔?，這些斷裂為深部地幔巖漿的上涌提供了通道。同時(shí)，克拉通邊緣的巖石圈相對(duì)較薄，地幔熱流較高，有利于巖漿的形成和演化。南非的布什維爾德礦床就位于克拉通邊緣，該地區(qū)的深大斷裂使得深部地幔巖漿能夠順利上侵，在上升過(guò)程中，巖漿經(jīng)歷了復(fù)雜的結(jié)晶分異和硫化物熔離作用，最終形成了世界上最大的巖漿銅鎳硫化物礦床之一。巖漿活動(dòng)是巖漿銅鎳硫化物礦床形成的直接原因，其活動(dòng)過(guò)程對(duì)礦床的形成和演化起著關(guān)鍵作用。巖漿的起源、演化以及與成礦的關(guān)系是研究巖漿銅鎳硫化物礦床成礦地質(zhì)背景的重要內(nèi)容。巖漿的起源主要與地幔部分熔融有關(guān)。地幔中的橄欖巖、輝石巖等巖石在高溫、高壓和特定的物理化學(xué)條件下發(fā)生部分熔融，形成原始巖漿。不同地區(qū)的地幔組成和物理化學(xué)條件存在差異，導(dǎo)致巖漿的起源和成分也有所不同。例如，在一些地幔柱活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，地幔物質(zhì)的熔融程度較高，形成的巖漿富含鎂、鐵等元素，為巖漿銅鎳硫化物礦床的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖漿在上升和演化過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化。巖漿的結(jié)晶分異作用是巖漿演化的重要過(guò)程之一。隨著巖漿溫度的降低，不同礦物按照其結(jié)晶順序依次從巖漿中結(jié)晶析出，使得巖漿的成分發(fā)生改變。在結(jié)晶分異過(guò)程中，硫化物由于其熔點(diǎn)較低，往往在巖漿演化的后期才結(jié)晶析出。當(dāng)巖漿中的硫含量達(dá)到一定程度時(shí)，硫化物會(huì)從巖漿中熔離出來(lái)，形成獨(dú)立的硫化物液相。這些硫化物液相在重力和構(gòu)造應(yīng)力的作用下，向巖漿房底部或特定的構(gòu)造部位聚集，為礦床的形成奠定了基礎(chǔ)。巖漿與圍巖的相互作用也是巖漿演化過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。巖漿在上升侵位過(guò)程中，會(huì)與周圍的圍巖發(fā)生物質(zhì)交換和化學(xué)反應(yīng)。圍巖中的某些元素，如硫、鐵、銅、鎳等，會(huì)被巖漿萃取，從而增加巖漿中的成礦物質(zhì)含量。同時(shí)，巖漿中的某些成分也會(huì)與圍巖發(fā)生反應(yīng)，改變圍巖的性質(zhì)。這種巖漿與圍巖的相互作用對(duì)巖漿的演化和礦床的形成具有重要影響。例如，在一些巖漿銅鎳硫化物礦床中，巖漿與圍巖的相互作用導(dǎo)致圍巖中的硫被大量萃取到巖漿中，使得巖漿中的硫含量升高，促進(jìn)了硫化物的熔離和富集。此外，巖漿的多次侵入和脈動(dòng)式活動(dòng)也對(duì)礦床的形成和分布產(chǎn)生重要影響。多次侵入的巖漿可能具有不同的成分和物理化學(xué)性質(zhì)，它們?cè)谏仙治贿^(guò)程中相互作用，會(huì)導(dǎo)致硫化物的多次熔離和富集，從而形成多個(gè)礦體或礦化帶。脈動(dòng)式的巖漿活動(dòng)則會(huì)使得成礦過(guò)程具有階段性，不同階段形成的礦體在成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等方面可能存在差異。例如，在某些礦床中，早期侵入的巖漿形成了浸染狀礦體，而后期脈動(dòng)侵入的巖漿則形成了塊狀礦體，這種礦體的分帶現(xiàn)象與巖漿的多次侵入和脈動(dòng)式活動(dòng)密切相關(guān)。2.3礦石礦物組成巖漿銅鎳硫化物礦床的礦石礦物組成復(fù)雜多樣，主要由金屬硫化物礦物和少量金屬氧化物礦物構(gòu)成。金屬硫化物礦物在礦床中占據(jù)主導(dǎo)地位，是銅、鎳、鉑族元素等金屬的主要載體。其中，磁黃鐵礦是最為常見(jiàn)且含量較高的硫化物礦物之一，它在礦床中的含量通常可達(dá)40%-60%。磁黃鐵礦晶體結(jié)構(gòu)中存在鐵離子空位，這一獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)使其具有良好的導(dǎo)電性和磁性。其化學(xué)式可表示為Fe???S（x通常在0-0.2之間），晶體常呈板狀、柱狀或粒狀，顏色多為古銅黃色，表面易被氧化而呈現(xiàn)褐色。在偏光顯微鏡下觀察，磁黃鐵礦具有明顯的多色性，反射色從黃白色到淡黃色不等。鎳黃鐵礦也是巖漿銅鎳硫化物礦床中的重要礦物，其含量一般在10%-30%。鎳黃鐵礦屬于等軸晶系，晶體結(jié)構(gòu)緊密，常與磁黃鐵礦、黃銅礦等礦物共生。它的化學(xué)式為（Fe，Ni）?S?，晶體形態(tài)多為他形粒狀，顏色呈淡青銅黃色，不透明，具有金屬光澤。在電子探針?lè)治鱿?，可以清晰地看到鎳黃鐵礦中鎳和鐵的含量變化，以及與其他元素的共生關(guān)系。研究表明，鎳黃鐵礦中鎳的含量與礦床的成礦溫度、硫逸度等物理化學(xué)條件密切相關(guān)，在較高溫度和較低硫逸度條件下形成的鎳黃鐵礦，鎳含量相對(duì)較高。黃銅礦同樣是礦石中的關(guān)鍵組成礦物，含量通常在5%-20%。黃銅礦的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)式為CuFeS?，晶體呈四方晶系，常見(jiàn)的晶體形態(tài)有四方四面體、四方雙錐等，集合體多為致密塊狀或粒狀。其顏色為黃銅黃色，表面常有藍(lán)、紫褐色的斑狀錆色，硬度為3-4，性脆。在掃描電鏡下觀察，黃銅礦與其他硫化物礦物之間存在著復(fù)雜的連生關(guān)系，這種連生關(guān)系對(duì)礦石的選礦和冶煉工藝有著重要影響。除了上述主要硫化物礦物外，礦床中還含有少量的其他硫化物礦物，如黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等。黃鐵礦化學(xué)式為FeS?，晶體結(jié)構(gòu)中硫以啞鈴狀的S?2?形式存在，常呈立方體、五角十二面體等晶形，顏色為淺黃銅色，表面常有褐色的氧化膜，硬度較大，為6-6.5。方鉛礦化學(xué)式為PbS，晶體呈立方體，顏色為鉛灰色，具有金屬光澤，硬度較低，為2-3。閃鋅礦化學(xué)式為ZnS，晶體多為四面體，顏色從無(wú)色到淺黃、棕褐等多種顏色，隨著含鐵量的增加，顏色逐漸加深，硬度為3.5-4。這些硫化物礦物雖然含量相對(duì)較少，但它們的存在對(duì)礦床的礦石質(zhì)量和綜合利用價(jià)值有著重要影響。例如，黃鐵礦中的硫可以在冶煉過(guò)程中轉(zhuǎn)化為硫酸，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用；方鉛礦和閃鋅礦中的鉛和鋅是重要的有色金屬，對(duì)提高礦床的經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要意義。金屬氧化物礦物在巖漿銅鎳硫化物礦床中含量較少，但它們的存在對(duì)礦床的形成和演化具有重要指示作用。磁鐵礦是常見(jiàn)的金屬氧化物礦物之一，化學(xué)式為Fe?O?，晶體結(jié)構(gòu)中含有Fe2?和Fe3?，屬于等軸晶系，晶體常呈八面體或菱形十二面體，集合體多為致密塊狀或粒狀，顏色為鐵黑色，具有強(qiáng)磁性，硬度為5.5-6.5。鈦鐵礦也是一種重要的金屬氧化物礦物，化學(xué)式為FeTiO?，晶體呈三方晶系，常呈厚板狀或粒狀，顏色為鋼灰色至鐵黑色，條痕為黑色，不透明，硬度為5-5.5。這些金屬氧化物礦物的形成與巖漿的結(jié)晶分異、后期熱液作用等過(guò)程密切相關(guān)。例如，磁鐵礦的形成通常與巖漿演化后期的氧化條件有關(guān)，當(dāng)巖漿中的氧逸度升高時(shí)，鐵離子被氧化為高價(jià)態(tài)，從而形成磁鐵礦；鈦鐵礦的形成則與巖漿中鈦元素的富集和結(jié)晶分異作用有關(guān)。在巖漿銅鎳硫化物礦床中，鉑族元素與這些主要礦石礦物存在著密切的共生關(guān)系。鉑族元素常常以類質(zhì)同象的形式存在于磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等硫化物礦物的晶格中。研究表明，在磁黃鐵礦中，鉑族元素如鉑、鈀等可以替代鐵離子的晶格位置，其替代程度與磁黃鐵礦的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分以及巖漿演化過(guò)程中的物理化學(xué)條件密切相關(guān)。在鎳黃鐵礦中，鉑族元素也可以通過(guò)類質(zhì)同象的方式進(jìn)入晶格，與鎳、鐵等元素共同構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)。這種類質(zhì)同象的存在方式使得鉑族元素在礦石中難以被單獨(dú)分離和提取，增加了選礦和冶煉的難度。鉑族元素還可以形成獨(dú)立的礦物，如砷鉑礦（PtAs?）、碲鉑礦（PtTe?）、鈀金礦（AuPd）等。這些獨(dú)立礦物通常與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等硫化物礦物緊密共生。例如，砷鉑礦常呈細(xì)小的粒狀或片狀，包裹于磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦晶體內(nèi)部，或者分布于它們的晶界處。碲鉑礦則多以不規(guī)則的粒狀與黃銅礦、鎳黃鐵礦等礦物相互穿插共生。這種共生關(guān)系表明，鉑族元素在礦床形成過(guò)程中，與其他金屬元素經(jīng)歷了復(fù)雜的地球化學(xué)過(guò)程，它們?cè)趲r漿演化、硫化物熔離以及后期熱液作用等階段，通過(guò)不同的方式在礦石礦物中富集和沉淀，形成了獨(dú)特的賦存狀態(tài)。三、鉑族元素賦存狀態(tài)研究3.1鉑族元素礦物種類及特征在巖漿銅鎳硫化物礦床中，已發(fā)現(xiàn)多種鉑族元素礦物，這些礦物是鉑族元素賦存的重要形式之一，它們?cè)诰w結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)組成等方面各具特色，對(duì)研究鉑族元素的地球化學(xué)行為和礦床成因具有關(guān)鍵意義。砷鉑礦（PtAs?）是較為常見(jiàn)的鉑族元素礦物，其晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，空間群為P6?/mmc。在這種晶體結(jié)構(gòu)中，鉑原子位于六方晶胞的頂點(diǎn)和中心位置，而砷原子則分布在特定的晶面和晶棱上，形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵。砷鉑礦的晶體常呈細(xì)小的柱狀或粒狀，粒度一般在幾微米到幾十微米之間。顏色呈現(xiàn)錫白色，表面帶有淡淡的黃色調(diào)，具有金屬光澤，不透明。其硬度相對(duì)較高，摩氏硬度約為6-7，這使得它在礦石中具有一定的抗磨損能力。密度較大，約為10.5-10.8g/cm3，這種高密度特性與鉑和砷的原子量較大以及晶體結(jié)構(gòu)的緊密堆積有關(guān)。在偏光顯微鏡下觀察，砷鉑礦具有明顯的均質(zhì)性，反射色較為均一，這一光學(xué)性質(zhì)有助于在礦石鑒定中對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和區(qū)分。碲鉑礦（PtTe?）屬于四方晶系，空間群為I4?/amd。在晶體結(jié)構(gòu)中，鉑原子和碲原子通過(guò)特定的排列方式形成了四方柱狀的晶格結(jié)構(gòu)。碲鉑礦晶體常呈短柱狀或粒狀，粒度相對(duì)較小，通常在數(shù)微米左右。顏色為鋼灰色至錫白色，帶有一定的金屬光澤，不透明。其硬度相對(duì)較低，摩氏硬度約為3-4，這表明它在礦石中相對(duì)較容易被磨損。密度較大，約為9.1-9.5g/cm3，這與碲的原子量較大以及晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有關(guān)。在反射光下，碲鉑礦具有中等的反射率，反射色呈現(xiàn)出與其他礦物不同的特征，有助于在顯微鏡下進(jìn)行鑒別。鉍碲鈀礦（PdBiTe）的晶體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，屬于單斜晶系，空間群為C2/m。在這種晶體結(jié)構(gòu)中，鈀、鉍和碲原子通過(guò)特定的配位方式形成了復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。鉍碲鈀礦晶體常呈不規(guī)則的粒狀或片狀，粒度通常在幾微米到十幾微米之間。顏色為銀白色至灰白色，表面有時(shí)會(huì)帶有淡淡的黃色調(diào)，具有金屬光澤，不透明。其硬度較低，摩氏硬度約為2-3，這使得它在礦石中相對(duì)較軟。密度較大，約為8.5-9.0g/cm3，這與鉍和碲的原子量較大以及晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有關(guān)。在電子探針?lè)治鱿?，可以清晰地觀察到鉍碲鈀礦中鈀、鉍和碲元素的含量分布以及與其他元素的共生關(guān)系，這對(duì)于研究其形成條件和地球化學(xué)行為具有重要意義。除了上述礦物外，在巖漿銅鎳硫化物礦床中還發(fā)現(xiàn)了硫鉑礦（PtS）、硫鈀礦（PdS）等鉑族元素硫化物礦物。硫鉑礦晶體結(jié)構(gòu)屬于等軸晶系，空間群為Fm-3m。在晶體結(jié)構(gòu)中，鉑原子和硫原子通過(guò)共價(jià)鍵形成了面心立方的晶格結(jié)構(gòu)。硫鉑礦晶體常呈細(xì)小的粒狀，粒度一般在幾微米以下。顏色為暗灰色，具有金屬光澤，不透明。其硬度較低，摩氏硬度約為3-4，密度較大，約為7.7-8.0g/cm3。硫鈀礦的晶體結(jié)構(gòu)與硫鉑礦類似，也屬于等軸晶系，但空間群可能存在一定差異。硫鈀礦晶體常呈不規(guī)則的粒狀，顏色為灰白色，帶有金屬光澤，不透明。其硬度和密度與硫鉑礦相近，摩氏硬度約為3-4，密度約為7.6-7.9g/cm3。這些硫化物礦物的形成與巖漿演化過(guò)程中硫的逸度、溫度、壓力等物理化學(xué)條件密切相關(guān)，它們的存在為研究鉑族元素在巖漿中的地球化學(xué)行為提供了重要線索。近年來(lái)，隨著研究的深入和分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，在巖漿銅鎳硫化物礦床中還發(fā)現(xiàn)了一些新的鉑族元素礦物。例如，王焰鈀礦（PdNi?S?）于2024年被發(fā)現(xiàn)，它屬于等軸晶系，空間群Fm-3m，晶胞參數(shù)a=10.1167(12)?，V=1035.4(4)?3(Z=4)，屬鎳黃鐵礦族的富鈀新礦物。王焰鈀礦粒徑變化大，從數(shù)微米至數(shù)百微米不等，主要與鎳黃鐵礦和含鈀的鉑族礦物伴生，呈半自形粒狀產(chǎn)出于斜長(zhǎng)石的粒間。該礦物的發(fā)現(xiàn)為揭示硫化物熔體的演化歷程和鉑族元素的分配行為提供了新的研究思路。這些新礦物的發(fā)現(xiàn)豐富了對(duì)鉑族元素礦物種類的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步拓展了對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)和成因的研究領(lǐng)域，有助于深入理解鉑族元素在復(fù)雜地質(zhì)條件下的地球化學(xué)行為和富集機(jī)制。3.2鉑族元素在礦石礦物中的賦存形式在巖漿銅鎳硫化物礦床中，鉑族元素于礦石礦物里主要以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象以及吸附態(tài)等形式賦存，每種賦存形式都與礦床的形成過(guò)程和物理化學(xué)條件密切相關(guān)。獨(dú)立礦物是鉑族元素的重要賦存形式之一。前文提及的砷鉑礦、碲鉑礦、鉍碲鈀礦等，這些礦物在礦床中以相對(duì)獨(dú)立的晶體顆粒存在。例如，在對(duì)某巖漿銅鎳硫化物礦床的研究中，通過(guò)電子探針和掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，砷鉑礦常呈不規(guī)則粒狀，粒徑多在10-50微米之間，與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等硫化物礦物緊密共生，部分砷鉑礦顆粒鑲嵌于磁黃鐵礦晶體的裂隙或晶界處，表明其形成可能與巖漿演化后期的熱液活動(dòng)有關(guān)，熱液中的鉑和砷在特定的物理化學(xué)條件下結(jié)晶形成砷鉑礦。碲鉑礦則多呈細(xì)小的片狀或柱狀，粒度一般小于10微米，常包裹于黃銅礦或鎳黃鐵礦內(nèi)部，其形成可能與巖漿中碲的含量以及溫度、壓力等條件的變化有關(guān)。鉍碲鈀礦通常以細(xì)小的顆粒狀分布于硫化物礦物集合體中，與其他鉑族元素礦物和賤金屬硫化物相互交織，反映了其復(fù)雜的形成過(guò)程和地質(zhì)環(huán)境。類質(zhì)同象是鉑族元素在礦石礦物中廣泛存在的另一種賦存形式。鉑族元素由于其原子半徑和化學(xué)性質(zhì)與某些金屬離子相近，能夠替代其他礦物晶格中的部分離子，從而以類質(zhì)同象的形式存在于礦物中。在磁黃鐵礦中，鉑族元素如鉑、鈀等可以部分替代鐵離子的晶格位置。研究表明，這種替代程度與磁黃鐵礦的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分以及巖漿演化過(guò)程中的物理化學(xué)條件密切相關(guān)。當(dāng)巖漿中鉑族元素的濃度較低且溫度、壓力等條件適宜時(shí)，鉑族元素更容易以類質(zhì)同象的形式進(jìn)入磁黃鐵礦晶格。在鎳黃鐵礦中，鉑族元素也能通過(guò)類質(zhì)同象替代鎳、鐵等元素，進(jìn)入鎳黃鐵礦的晶格結(jié)構(gòu)。電子探針微區(qū)分析顯示，鎳黃鐵礦中鉑族元素的含量雖低，但分布較為均勻，這表明類質(zhì)同象替代在鎳黃鐵礦形成過(guò)程中是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象。類質(zhì)同象的存在使得鉑族元素在礦石中難以被單獨(dú)分離和提取，增加了選礦和冶煉的難度。吸附態(tài)也是鉑族元素在礦石礦物中的一種賦存形式，盡管其含量相對(duì)較少，但在某些特定條件下對(duì)鉑族元素的富集和分布具有重要影響。在礦床形成過(guò)程中，當(dāng)溶液中的鉑族元素離子遇到具有較大比表面積和表面電荷的礦物顆粒時(shí)，會(huì)被吸附在礦物表面。例如，一些黏土礦物、膠體礦物等具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠吸附溶液中的鉑族元素離子。在礦石的表生氧化帶，由于物理化學(xué)條件的變化，鉑族元素可能會(huì)從原生礦物中釋放出來(lái)，以離子形式存在于溶液中，隨后被黏土礦物或其他表生礦物吸附，從而在表生氧化帶中形成相對(duì)富集的鉑族元素礦物。研究還發(fā)現(xiàn)，一些微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中也能夠吸附鉑族元素，通過(guò)生物作用在局部區(qū)域形成鉑族元素的富集。吸附態(tài)鉑族元素的存在形式較為復(fù)雜，其含量和分布受到多種因素的控制，如礦物的表面性質(zhì)、溶液的酸堿度、氧化還原電位等。3.3不同礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)對(duì)比以金川、喀拉通克等典型巖漿銅鎳硫化物礦床為例，不同礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)存在顯著差異，這些差異與礦床的成礦地質(zhì)背景、巖漿演化過(guò)程以及后期地質(zhì)作用密切相關(guān)。金川鎳礦作為全球著名的超大型巖漿銅鎳硫化物礦床，其鉑族元素賦存狀態(tài)具有獨(dú)特之處。在礦物種類方面，金川礦床中已發(fā)現(xiàn)多種鉑族元素礦物，如砷鉑礦、鉍碲鎳鈀礦、鉍碲銀鈀礦和碲鉍鈀礦等。砷鉑礦常呈粒狀或短柱狀，與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦緊密共生，部分砷鉑礦包裹于磁黃鐵礦晶體內(nèi)部；鉍碲鎳鈀礦則多以細(xì)小顆粒狀分布于硫化物礦物集合體中，與鎳黃鐵礦、黃銅礦等相互交織。鉑族元素在礦石礦物中的賦存形式多樣，以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象和吸附態(tài)等形式存在。獨(dú)立礦物形式的鉑族元素礦物相對(duì)較為富集，在某些富礦體部位，獨(dú)立鉑族礦物的含量較高，是鉑族元素回收的重要目標(biāo)。類質(zhì)同象形式下，鉑族元素廣泛存在于磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等硫化物礦物晶格中，其中鉑、鈀在磁黃鐵礦中的類質(zhì)同象替代較為常見(jiàn)，其含量與磁黃鐵礦的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。吸附態(tài)鉑族元素在礦石中的含量相對(duì)較少，但在表生氧化帶等特殊環(huán)境下，可能會(huì)發(fā)生富集，對(duì)鉑族元素的二次富集和分布產(chǎn)生一定影響?？算~鎳礦床的鉑族元素賦存狀態(tài)與金川礦床存在明顯差異。在鉑族元素礦物種類上，喀拉通克礦床中發(fā)現(xiàn)的鉑族元素礦物相對(duì)較少，主要有砷鉑礦、碲鉑礦等。這些礦物的粒度普遍較小，多在數(shù)微米至十幾微米之間，常以包裹體形式存在于黃銅礦、磁黃鐵礦等硫化物礦物內(nèi)部。在賦存形式方面，類質(zhì)同象是喀拉通克礦床中鉑族元素的主要賦存形式之一，鉑族元素在磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等礦物中的類質(zhì)同象替代程度較高，且與礦物的結(jié)晶順序和物理化學(xué)條件密切相關(guān)。在礦床形成早期，隨著溫度降低，鉑族元素優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶格中，形成類質(zhì)同象。與金川礦床相比，喀拉通克礦床中獨(dú)立鉑族礦物的含量相對(duì)較低，這可能與礦床的巖漿演化過(guò)程和硫逸度等因素有關(guān)。在巖漿演化過(guò)程中，喀拉通克礦床的巖漿可能經(jīng)歷了更為快速的結(jié)晶分異和硫化物熔離過(guò)程，導(dǎo)致鉑族元素未能充分聚集形成大量的獨(dú)立礦物，而是更多地以類質(zhì)同象形式分散于硫化物礦物中。不同礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)差異的原因是多方面的。從成礦地質(zhì)背景來(lái)看，金川礦床位于華北克拉通南緣，其形成與大陸裂谷環(huán)境下的深部地幔巖漿上侵密切相關(guān)。地幔巖漿在上升過(guò)程中，與地殼物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈混染，使得巖漿的成分和物理化學(xué)條件發(fā)生復(fù)雜變化，為鉑族元素的富集和多種賦存形式的形成提供了有利條件。而喀拉通克礦床位于中亞造山帶南部，其成礦與晚古生代的板塊碰撞和俯沖作用引發(fā)的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有關(guān)。這種特殊的構(gòu)造環(huán)境導(dǎo)致巖漿的來(lái)源、演化路徑和物理化學(xué)條件與金川礦床存在差異，從而影響了鉑族元素的賦存狀態(tài)。在巖漿演化過(guò)程中，溫度、壓力、氧逸度、硫逸度等物理化學(xué)條件的變化對(duì)鉑族元素的賦存狀態(tài)起著關(guān)鍵作用。較高的硫逸度有利于鉑族元素形成硫化物礦物，而較低的硫逸度則可能促使鉑族元素以類質(zhì)同象形式存在于其他礦物晶格中。巖漿的結(jié)晶分異程度和速度也會(huì)影響鉑族元素的聚集和賦存形式，結(jié)晶分異緩慢且充分的巖漿有利于獨(dú)立鉑族礦物的形成，而快速結(jié)晶分異的巖漿則可能導(dǎo)致鉑族元素更多地以類質(zhì)同象形式分散于硫化物礦物中。后期地質(zhì)作用，如熱液活動(dòng)、變質(zhì)作用等，也會(huì)對(duì)鉑族元素的賦存狀態(tài)產(chǎn)生改造和影響。熱液活動(dòng)可以帶來(lái)新的成礦物質(zhì)，促使鉑族元素礦物的溶解和再沉淀，改變其賦存形式；變質(zhì)作用則可能通過(guò)改變礦物的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，影響鉑族元素在礦物中的類質(zhì)同象替代和分布。四、鉑族元素成因分析4.1巖漿熔離作用對(duì)鉑族元素的影響巖漿熔離作用是巖漿銅鎳硫化物礦床形成過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)鉑族元素的富集和賦存狀態(tài)有著深遠(yuǎn)影響。在巖漿演化進(jìn)程中，當(dāng)溫度、壓力等物理化學(xué)條件發(fā)生改變時(shí)，巖漿會(huì)發(fā)生不混溶現(xiàn)象，從而分離為硫化物熔體和硅酸鹽熔體。這一過(guò)程如同一場(chǎng)精密的物質(zhì)分選，對(duì)鉑族元素的分布和富集起到了至關(guān)重要的作用。在巖漿熔離過(guò)程中，鉑族元素在硫化物熔體與硅酸鹽熔體間的分配行為具有顯著特征。鉑族元素具有強(qiáng)烈的親硫性，這使得它們?cè)诹蚧锶垠w中的溶解度遠(yuǎn)高于在硅酸鹽熔體中的溶解度。研究表明，在巖漿熔離初期，隨著溫度的降低和硫逸度的升高，硫化物開(kāi)始從巖漿中熔離出來(lái)，形成獨(dú)立的硫化物液相。由于鉑族元素對(duì)硫的親和力極強(qiáng)，它們會(huì)優(yōu)先進(jìn)入硫化物熔體中。在高溫高壓實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)模擬巖漿體系發(fā)生熔離時(shí)，鉑族元素在硫化物熔體中的濃度迅速升高，而在硅酸鹽熔體中的濃度則顯著降低，二者之間的分配系數(shù)可達(dá)到103-10?數(shù)量級(jí)。這種顯著的分配差異導(dǎo)致鉑族元素在硫化物熔體中高度富集，為后續(xù)形成富含鉑族元素的銅鎳硫化物礦床奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。巖漿熔離作用對(duì)鉑族元素富集的作用機(jī)制是多方面的。在動(dòng)力學(xué)方面，巖漿熔離過(guò)程中，硫化物熔體與硅酸鹽熔體的密度差異導(dǎo)致它們?cè)谥亓ψ饔孟掳l(fā)生分異。硫化物熔體密度較大，會(huì)逐漸下沉至巖漿房底部，而硅酸鹽熔體則相對(duì)較輕，位于上部。鉑族元素隨著硫化物熔體的下沉，在巖漿房底部逐漸聚集，實(shí)現(xiàn)了空間上的富集。這種重力分異作用在巖漿房規(guī)模較大、熔離時(shí)間較長(zhǎng)的情況下更為明顯，能夠促使鉑族元素在局部區(qū)域達(dá)到更高的濃度。在熱力學(xué)方面，巖漿熔離過(guò)程中物理化學(xué)條件的變化對(duì)鉑族元素的富集起到了關(guān)鍵的控制作用。溫度的降低會(huì)使得硫化物的溶解度降低，從而促使硫化物從巖漿中結(jié)晶析出，鉑族元素也隨之被包裹在硫化物晶體中，進(jìn)一步提高了其在硫化物中的含量。壓力的變化會(huì)影響巖漿的成分和相平衡，從而間接影響鉑族元素在硫化物熔體和硅酸鹽熔體中的分配。當(dāng)壓力降低時(shí)，巖漿中的揮發(fā)性組分逸出，硫逸度升高，有利于硫化物的熔離和鉑族元素的富集。巖漿熔離作用還與其他地質(zhì)作用相互關(guān)聯(lián)，共同影響著鉑族元素的富集。巖漿與圍巖的相互作用可能會(huì)導(dǎo)致圍巖中的硫等元素進(jìn)入巖漿，增加巖漿中的硫含量，從而促進(jìn)硫化物的熔離和鉑族元素的富集。巖漿的多次侵入和脈動(dòng)式活動(dòng)也會(huì)對(duì)鉑族元素的富集產(chǎn)生影響。多次侵入的巖漿可能帶來(lái)新的鉑族元素，與早期熔離的硫化物相互作用，進(jìn)一步提高鉑族元素的含量。脈動(dòng)式的巖漿活動(dòng)則可能導(dǎo)致成礦過(guò)程的階段性變化，使得鉑族元素在不同階段的巖漿熔離作用中不斷富集。4.2熱液作用在鉑族元素成礦中的角色熱液作用在巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的成礦過(guò)程里扮演著至關(guān)重要的角色，它對(duì)鉑族元素的遷移、再富集以及礦床的最終形成產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在巖漿演化后期，隨著溫度的降低和壓力的變化，巖漿中揮發(fā)分逐漸聚集形成熱液體系。這些熱液富含多種金屬元素、揮發(fā)分（如H?O、CO?、H?S等）以及各種絡(luò)合劑，為鉑族元素的遷移提供了良好的介質(zhì)。熱液對(duì)鉑族元素的遷移作用主要通過(guò)絡(luò)合作用實(shí)現(xiàn)。在熱液體系中，鉑族元素可與Cl?、S2?、HS?等配位體形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。當(dāng)熱液中存在較高濃度的Cl?時(shí)，鉑族元素如鉑、鈀等能夠與Cl?形成[PtCl?]2?、[PdCl?]2?等絡(luò)陰離子，這些絡(luò)陰離子在熱液中具有較高的溶解度和遷移性，能夠隨著熱液的流動(dòng)而在巖石孔隙和裂隙中遷移。研究表明，在熱液的溫度為200-400℃、壓力為50-200MPa的條件下，這些絡(luò)合物能夠穩(wěn)定存在，并在熱液中保持較高的濃度，從而實(shí)現(xiàn)鉑族元素的遠(yuǎn)距離遷移。熱液的酸堿度和氧化還原電位也對(duì)鉑族元素的遷移產(chǎn)生重要影響。在酸性條件下，鉑族元素更容易形成絡(luò)合物，從而增強(qiáng)其在熱液中的遷移能力；而在還原環(huán)境中，鉑族元素的絡(luò)合物穩(wěn)定性可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致其遷移行為也相應(yīng)改變。熱液作用對(duì)鉑族元素的再富集過(guò)程涉及多種復(fù)雜的物理化學(xué)機(jī)制。當(dāng)熱液與圍巖發(fā)生相互作用時(shí)，會(huì)引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致熱液的物理化學(xué)條件發(fā)生改變，進(jìn)而促使鉑族元素從熱液中沉淀富集。熱液與圍巖中的硫化物礦物發(fā)生反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致熱液中的硫逸度和酸堿度發(fā)生變化，使得鉑族元素的絡(luò)合物穩(wěn)定性降低，從而促使鉑族元素以硫化物礦物的形式沉淀析出。在熱液與磁黃鐵礦、黃銅礦等硫化物礦物接觸時(shí)，熱液中的鉑族元素可能會(huì)與硫化物礦物中的硫結(jié)合，形成砷鉑礦、碲鉑礦等鉑族元素硫化物礦物，這些礦物在圍巖的裂隙或孔隙中沉淀富集，形成富鉑族元素的礦化體。熱液中的鉑族元素還可能通過(guò)交代作用，取代圍巖中某些礦物的晶格離子，實(shí)現(xiàn)再富集。當(dāng)熱液流經(jīng)含有鐵、鎳等金屬離子的礦物時(shí)，鉑族元素可能會(huì)與這些金屬離子發(fā)生離子交換，進(jìn)入礦物晶格，從而在圍巖中形成含鉑族元素的礦物。熱液疊加成礦存在諸多證據(jù)。在礦床的礦物學(xué)特征方面，常見(jiàn)到熱液成因的礦物與早期巖漿成因的礦物相互穿插、交代的現(xiàn)象。在某些巖漿銅鎳硫化物礦床中，可見(jiàn)到晚期熱液形成的石英、方解石脈穿插于早期的硫化物礦體中，同時(shí)在脈體與硫化物礦體的接觸部位，發(fā)現(xiàn)有鉑族元素礦物的富集。這些鉑族元素礦物的晶體形態(tài)、生長(zhǎng)紋理等特征顯示其形成與熱液活動(dòng)密切相關(guān)，表明熱液在成礦后期對(duì)鉑族元素進(jìn)行了再次富集。在地球化學(xué)特征上，熱液疊加成礦的礦體往往具有獨(dú)特的微量元素和同位素組成。熱液活動(dòng)帶入的新元素會(huì)導(dǎo)致礦體中某些微量元素的異常富集，如熱液中的鉛、鋅等元素可能會(huì)在礦體中出現(xiàn)較高的含量。熱液的同位素組成與巖漿的同位素組成存在差異，通過(guò)對(duì)礦體中硫、鉛、氫、氧等同位素的分析，可以判斷熱液的來(lái)源和疊加成礦的過(guò)程。熱液疊加成礦的過(guò)程可分為多個(gè)階段。在熱液運(yùn)移階段，富含鉑族元素的熱液沿著巖石的裂隙和孔隙系統(tǒng)運(yùn)移，與周圍的巖石發(fā)生物質(zhì)交換和化學(xué)反應(yīng)。在這個(gè)階段，熱液中的鉑族元素絡(luò)合物保持相對(duì)穩(wěn)定，隨著熱液的流動(dòng)在巖石中擴(kuò)散。當(dāng)熱液遇到合適的物理化學(xué)條件變化時(shí)，進(jìn)入沉淀富集階段。如熱液與圍巖中的硫化物礦物反應(yīng)，導(dǎo)致硫逸度和酸堿度改變，或者熱液的溫度、壓力降低，都會(huì)促使鉑族元素從絡(luò)合物中解離出來(lái)，形成鉑族元素礦物沉淀。在這個(gè)階段，鉑族元素礦物在圍巖的裂隙、孔隙或礦物顆粒表面生長(zhǎng)，逐漸聚集形成礦化體。后期改造階段，熱液疊加成礦形成的礦化體可能會(huì)受到后期地質(zhì)作用的影響，如構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、變質(zhì)作用等。這些后期地質(zhì)作用可能會(huì)改變礦化體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，進(jìn)一步影響鉑族元素的賦存狀態(tài)和富集程度。4.3其他地質(zhì)作用對(duì)鉑族元素的影響變質(zhì)作用對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的賦存狀態(tài)與分布有著不可忽視的影響。在變質(zhì)過(guò)程中，巖石所處的溫度、壓力以及流體環(huán)境發(fā)生顯著變化，這些變化會(huì)促使鉑族元素礦物與其他礦物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鉑族元素的遷移、再分配以及新礦物的形成。當(dāng)溫度升高時(shí)，鉑族元素礦物的晶體結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生改變，使其內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，從而釋放出鉑族元素離子。這些離子在熱驅(qū)動(dòng)下，會(huì)在巖石孔隙和礦物晶格中發(fā)生擴(kuò)散遷移，與周圍的礦物發(fā)生反應(yīng)，形成新的礦物組合。在某些區(qū)域變質(zhì)作用強(qiáng)烈的礦床中，原來(lái)的砷鉑礦等鉑族元素礦物可能會(huì)與周圍的硫化物礦物發(fā)生反應(yīng)，形成含鉑族元素的復(fù)雜硫化物礦物，改變了鉑族元素的賦存狀態(tài)。壓力的變化同樣會(huì)對(duì)鉑族元素產(chǎn)生重要影響。在高壓環(huán)境下，礦物的晶格會(huì)發(fā)生壓縮變形，導(dǎo)致礦物的溶解度和化學(xué)反應(yīng)活性發(fā)生改變。鉑族元素可能會(huì)從溶解度較低的礦物中釋放出來(lái)，進(jìn)入到流體相中，隨著流體的運(yùn)移而重新分布。當(dāng)壓力降低時(shí)，流體中的鉑族元素可能會(huì)重新沉淀，形成新的礦物或在原有礦物表面發(fā)生沉淀富集。在變質(zhì)作用過(guò)程中，壓力的波動(dòng)會(huì)使得鉑族元素在不同礦物之間反復(fù)遷移和再分配，從而影響其在礦床中的分布格局。變質(zhì)流體在鉑族元素的遷移和再富集過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色。變質(zhì)流體通常富含各種揮發(fā)分和金屬離子，它們能夠與鉑族元素發(fā)生絡(luò)合作用，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而促進(jìn)鉑族元素的溶解和遷移。當(dāng)變質(zhì)流體與巖石中的礦物接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致礦物的溶解和沉淀，鉑族元素也隨之發(fā)生遷移和再分配。在一些變質(zhì)程度較高的礦床中，變質(zhì)流體攜帶的鉑族元素可能會(huì)在巖石的裂隙和空洞中沉淀富集，形成富鉑族元素的礦脈或礦化體。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)鉑族元素的影響也十分顯著。斷裂構(gòu)造為巖漿和熱液的運(yùn)移提供了通道，從而影響鉑族元素的分布。當(dāng)斷裂形成時(shí)，深部的巖漿和熱液會(huì)沿著斷裂上升，其中攜帶的鉑族元素也會(huì)隨之遷移。在斷裂帶附近，由于物理化學(xué)條件的變化，鉑族元素可能會(huì)沉淀富集，形成礦化帶。在一些大型斷裂構(gòu)造附近，常?？梢园l(fā)現(xiàn)鉑族元素含量較高的礦體，這些礦體的形成與斷裂構(gòu)造對(duì)巖漿和熱液的導(dǎo)控作用密切相關(guān)。褶皺構(gòu)造則會(huì)改變巖石的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響鉑族元素的賦存狀態(tài)。在褶皺過(guò)程中，巖石會(huì)發(fā)生彎曲和變形，導(dǎo)致礦物顆粒之間的接觸關(guān)系發(fā)生改變。鉑族元素礦物可能會(huì)受到擠壓和拉伸作用，其晶體結(jié)構(gòu)和賦存狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。褶皺還會(huì)形成一些構(gòu)造薄弱部位，如背斜的頂部和向斜的軸部，這些部位往往是巖漿和熱液的匯聚場(chǎng)所，有利于鉑族元素的富集。在某些褶皺構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)，鉑族元素會(huì)在背斜頂部的虛脫部位或向斜軸部的層間破碎帶中富集，形成具有工業(yè)價(jià)值的礦體。五、典型礦床實(shí)例研究5.1金川銅鎳硫化物礦床金川銅鎳硫化物礦床位于甘肅省金昌市，地處華北克拉通西部阿拉善地臺(tái)西南緣的龍首山隆起帶，其南部與北祁連山加里東地槽邊緣過(guò)渡帶相連。該礦床最初于1958年被甘肅省地質(zhì)局發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)規(guī)模巨大且伴生Co、Au、Ag、PGE等17種金屬元素的銅鎳硫化物礦床，也是我國(guó)最大的鎳礦床，鎳金屬儲(chǔ)量558萬(wàn)t，銅金屬儲(chǔ)量354萬(wàn)t，因此金川也被稱為“鎳都”。該礦床位居世界前三大硫化物銅鎳礦床之列，僅次于俄羅斯諾里爾斯克和加拿大薩德伯里，伴生的鉑族金屬儲(chǔ)量亦居全國(guó)第一位。金川超鎂鐵巖侵位于龍首山隆起結(jié)晶基底古元古界龍首山群中，成巖成礦時(shí)代為831Ma。龍首山群下部是以基性火山巖為特點(diǎn)的白家嘴子組，其上為以沉積碎屑巖、碳酸鹽巖為主的塔馬子溝組，蓋層為長(zhǎng)城—薊縣系和震旦系富鎂碳酸鹽巖建造，龍首山隆起呈一復(fù)式背斜構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)地層為元古宇白家嘴子組的一套斜長(zhǎng)角閃巖、片麻巖、混合巖及大理巖。巖漿巖主要為一套鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)復(fù)式侵入巖，主要巖性為二輝橄欖巖及純橄巖。元古宇白家嘴子組按其特征在礦區(qū)分為三段，含鎳超基性巖不整合侵入于第一段與第二段之間，與黑云斜長(zhǎng)片麻巖、蛇紋大理巖，條帶均質(zhì)混合巖接觸。區(qū)內(nèi)褶皺形態(tài)簡(jiǎn)單，地層產(chǎn)狀為一向南西40°傾向的單斜構(gòu)造，斷裂發(fā)育且性質(zhì)復(fù)雜，構(gòu)造線方向西部為NW向，東部呈EW向，隆起帶兩側(cè)的F1、F2深斷裂為代表，二者相向傾斜，傾角60°-70°，在其附近同向逆斷層極發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖除含鎳超基性巖外，還有其派生的脈巖，包括閃斜煌斑巖-閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)斑巖和輝綠巖。巖體呈不規(guī)則巖墻侵入龍首山群深變質(zhì)巖中，長(zhǎng)6.5km，寬20-527m，垂直延深>1100m，總走向NW，傾向SW，沿走向有明顯的膨縮和波狀起伏，含礦巖體總體走向310°，傾向南西，傾向50°-80°，巖體被NEE向平推斷層分割為四段，由西向東依次為Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ礦區(qū)。巖體為復(fù)式巖體，不同期次形成的巖相，均呈同心殼狀分布，基性程度高的含二輝橄欖巖在中心，向外依次為二輝橄欖巖、橄欖二輝巖、二輝巖等。銅鎳硫化物礦體（共圈定351個(gè)）主要呈巨大的透鏡狀、似層狀賦存于超基性侵入巖底部，少數(shù)礦體位于侵入巖上部和接觸帶中。按成礦作用主要有四種類型：巖漿熔離型礦體、巖漿深部熔離-礦漿貫入型礦體、晚期礦漿貫入型礦體及接觸交代型礦體。礦石中金屬硫化物以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、黃銅礦為主，次為方黃銅礦、四方硫鐵礦、墨銅礦、白鐵礦和針鎳礦等；金屬礦物除硫化物外，還有少量氧化物，微量自然金屬、碲化物、銻化物等。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、致密塊狀和網(wǎng)脈狀，結(jié)構(gòu)以海綿隕鐵狀為主，含鎳0.55%-5.29%、平均1.07%，銅0.33%-1.32%、平均0.67%，伴生有益組分有鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠、鈷、硒、碲、金、銀和硫等。在鉑族元素賦存狀態(tài)方面，金川礦床中已發(fā)現(xiàn)多種鉑族元素礦物，如砷鉑礦、鉍碲鎳鈀礦、鉍碲銀鈀礦和碲鉍鈀礦等。砷鉑礦常呈粒狀或短柱狀，與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦緊密共生，部分砷鉑礦包裹于磁黃鐵礦晶體內(nèi)部；鉍碲鎳鈀礦則多以細(xì)小顆粒狀分布于硫化物礦物集合體中，與鎳黃鐵礦、黃銅礦等相互交織。鉑族元素在礦石礦物中的賦存形式多樣，以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象和吸附態(tài)等形式存在。獨(dú)立礦物形式的鉑族元素礦物相對(duì)較為富集，在某些富礦體部位，獨(dú)立鉑族礦物的含量較高，是鉑族元素回收的重要目標(biāo)。類質(zhì)同象形式下，鉑族元素廣泛存在于磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等硫化物礦物晶格中，其中鉑、鈀在磁黃鐵礦中的類質(zhì)同象替代較為常見(jiàn)，其含量與磁黃鐵礦的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。吸附態(tài)鉑族元素在礦石中的含量相對(duì)較少，但在表生氧化帶等特殊環(huán)境下，可能會(huì)發(fā)生富集，對(duì)鉑族元素的二次富集和分布產(chǎn)生一定影響。從成因上看，硫化物（磁黃鐵礦和黃銅礦等）的δ34S在-1.06‰-2.53‰之間，表明硫源自地幔（幔源巖漿硫）。根據(jù)巖石礦物理論計(jì)算、造巖礦物熔融實(shí)驗(yàn)、熔體包裹體測(cè)溫度等方法研究，橄欖石形成于1200-1400℃，輝石、斜長(zhǎng)石為1100℃，巖漿就位深度為10-15km，巖漿房深度在30km以下，硫化物初始熔離溫度為1400-1500℃，硫化物呈現(xiàn)硫化物固熔體晶出溫度為1000℃，到600℃以下發(fā)生固熔體分解，熱液疊加作用在414-488℃。全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡為1508Ma，屬中元古代。在巖漿演化過(guò)程中，深部地幔巖漿上侵，在上升過(guò)程中與地殼物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈混染，使得巖漿的成分和物理化學(xué)條件發(fā)生復(fù)雜變化。隨著溫度降低和硫逸度升高，硫化物從巖漿中熔離出來(lái)，鉑族元素因其親硫性而進(jìn)入硫化物熔體中富集。后期熱液活動(dòng)對(duì)鉑族元素的賦存狀態(tài)和富集程度產(chǎn)生了重要影響，熱液中的成礦物質(zhì)與早期形成的硫化物礦物發(fā)生反應(yīng)，促使鉑族元素礦物的溶解和再沉淀，形成了多種熱液成因的鉑族元素礦物，如鉍碲鈀礦和鈀的硒化物等，這些礦物主要產(chǎn)出于鎳黃鐵礦裂隙且與次生磁鐵礦緊密共生，指示明顯的熱液成因。金川銅鎳硫化物礦床的研究對(duì)全球鉑族元素成礦研究具有重要啟示。其獨(dú)特的地質(zhì)背景和復(fù)雜的成礦過(guò)程，為深入理解鉑族元素在巖漿銅鎳硫化物礦床中的富集機(jī)制提供了典型實(shí)例。通過(guò)對(duì)金川礦床的研究，揭示了巖漿熔離作用、熱液作用以及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)作用對(duì)鉑族元素賦存狀態(tài)和富集程度的綜合影響，為全球范圍內(nèi)尋找類似礦床提供了重要的理論依據(jù)和找礦模型。對(duì)金川礦床中鉑族元素賦存狀態(tài)的研究，有助于優(yōu)化鉑族元素的選礦和冶煉工藝，提高資源利用率，對(duì)全球鉑族元素資源的開(kāi)發(fā)和利用具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。5.2新疆喀拉通克銅鎳硫化物礦床新疆喀拉通克銅鎳硫化物礦床位于新疆維吾爾自治區(qū)富蘊(yùn)縣境內(nèi)，處于阿爾泰加里東褶皺系和準(zhǔn)噶爾海西褶皺系結(jié)合部位，屬準(zhǔn)噶爾褶皺系東準(zhǔn)噶爾褶皺帶北緣。該區(qū)域的大地構(gòu)造位置獨(dú)特，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁，為礦床的形成提供了有利的地質(zhì)條件。礦區(qū)出露的地層主要為下石炭統(tǒng)南明水組（C1n），其巖性主要包括紫色、灰綠色千枚巖化泥板巖夾透鏡狀薄層灰?guī)r，含礫中粗屑沉凝灰?guī)r，中細(xì)屑沉凝灰?guī)r、硅質(zhì)沉凝灰?guī)r、泥板巖、粉砂質(zhì)沉凝灰?guī)r等。其次有中泥盆統(tǒng)蘊(yùn)都喀拉組（D2y），該組可分為上、中、下3個(gè)巖性段，礦區(qū)內(nèi)僅見(jiàn)中、上段，中段下部為紫灰色安山巖、輝石安山巖，上部為黑紫色安山質(zhì)角礫熔巖；上段為灰綠色、黃褐色硅質(zhì)泥板巖夾少量火山角礫巖，底部有薄層鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖。此外，還有下第三系古新—始新統(tǒng)紅礫山組（F1-2h）以及第四系全新統(tǒng)（Q4）。礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖主要由11個(gè)中基性-超基性雜巖體組成，按巖體的產(chǎn)出特征及其與構(gòu)造的關(guān)系，分為南北兩個(gè)巖帶，展布方向總體約為310°。巖體群主要巖石類型包括橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖等，巖石普遍遭受綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化等蝕變作用。這些巖體屬鈣堿性巖漿分異型基性雜巖體，是深熔分異—貫入的正巖漿晚期熔離分異型礦床，其成巖物質(zhì)來(lái)源于地幔，這可從巖體的硫同位素組成、鉛同位素組成、稀土元素組成和銣鍶同位素的初始比值特征得到證實(shí)。銅鎳硫化物礦床主要賦存于基性鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體中，礦體形態(tài)多樣，有似層狀、透鏡狀、脈狀等。礦石中金屬硫化物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦，其次為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，金屬礦物還包括少量磁鐵礦、鈦鐵礦等氧化物。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、致密塊狀和網(wǎng)脈狀，結(jié)構(gòu)以海綿隕鐵狀為主。該礦床鎳含量一般在0.3%-1.5%，銅含量在0.2%-1.0%，伴生有鈷、金、銀、鉑族元素等有益組分。在鉑族元素賦存狀態(tài)方面，喀拉通克礦床中發(fā)現(xiàn)的鉑族元素礦物相對(duì)較少，主要有砷鉑礦、碲鉑礦等。這些礦物的粒度普遍較小，多在數(shù)微米至十幾微米之間，常以包裹體形式存在于黃銅礦、磁黃鐵礦等硫化物礦物內(nèi)部。類質(zhì)同象是喀拉通克礦床中鉑族元素的主要賦存形式之一，鉑族元素在磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等礦物中的類質(zhì)同象替代程度較高，且與礦物的結(jié)晶順序和物理化學(xué)條件密切相關(guān)。在礦床形成早期，隨著溫度降低，鉑族元素優(yōu)先進(jìn)入較早結(jié)晶的礦物晶格中，形成類質(zhì)同象。從成因上看，該礦床是巖漿深部熔離-礦漿貫入成礦為主，后期疊加了熱液成礦作用。在巖漿演化過(guò)程中，地幔巖漿上侵，在合適的構(gòu)造環(huán)境下發(fā)生深部熔離，形成富含銅鎳硫化物和鉑族元素的礦漿，這些礦漿沿?cái)嗔训韧ǖ镭炄氲絿鷰r中，形成礦體。后期熱液活動(dòng)帶來(lái)了新的成礦物質(zhì)，對(duì)早期形成的礦體進(jìn)行改造和疊加，進(jìn)一步提高了鉑族元素的富集程度。熱液中的硫、砷等元素與鉑族元素結(jié)合，形成了砷鉑礦、碲鉑礦等鉑族元素礦物，這些礦物在熱液的運(yùn)移和交代作用下，在礦體中重新分布和富集。與金川礦床相比，喀拉通克礦床的鉑族元素含量整體上小于金川。兩礦床的Pt、Pd相對(duì)Os、Ir、Ru、Rh都表現(xiàn)為富集的特點(diǎn)，且兩者的PGE地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分圖上都表現(xiàn)為Pt-Pd配分型。按礦石的(Pt+Pd)/(Os+Ir+Ru)比值和Pt/(Pt+Pd)比值大小，兩礦床都可劃分為與玄武巖漿有關(guān)的巖漿銅鎳硫化物礦床。但金川礦床中塊狀礦石和浸染狀礦石中R相對(duì)于其余的幾個(gè)PGE表現(xiàn)為明顯的負(fù)異常，這可能是由于巖漿活動(dòng)早期Fe-Pt合金從母巖漿分離出來(lái)或者是礦床受巖漿期后熱液蝕變作用的結(jié)果。在礦體形態(tài)和產(chǎn)狀上，金川礦床的礦體主要呈巨大的透鏡狀、似層狀賦存于超基性侵入巖底部，而喀拉通克礦床的礦體形態(tài)更為多樣，除了似層狀、透鏡狀外，還有脈狀等，且礦體在巖體中的分布更為分散。在礦石礦物組成上，雖然兩礦床都以磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等為主，但喀拉通克礦床中其他硫化物礦物如方鉛礦、閃鋅礦的含量相對(duì)較高，而金川礦床中紫硫鎳鐵礦等礦物相對(duì)更為常見(jiàn)。5.3四川丹巴楊柳坪銅鎳鉑族元素硫化物礦床四川丹巴楊柳坪銅鎳鉑族元素硫化物礦床位于松潘—甘孜造山帶中的丹巴弧形構(gòu)造巖片之上，其所處的大地構(gòu)造位置獨(dú)特，區(qū)域地質(zhì)背景復(fù)雜多樣，對(duì)礦床的形成和演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。區(qū)域內(nèi)地層主要由元古宇和古生界組成。元古宇包括黃水河群、鹽井群等，主要為一套變質(zhì)程度較高的片巖、片麻巖、大理巖等，這些地層經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造變形和變質(zhì)作用，巖石中的礦物定向排列明顯，片理、片麻理發(fā)育。古生界則以淺變質(zhì)的碎屑巖、火山巖和碳酸鹽巖為主，巖性組合復(fù)雜，反映了當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境和構(gòu)造活動(dòng)。楊柳坪礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為中基性火山-沉積巖系，包括變玄武巖、變安山巖、變質(zhì)砂巖、板巖等，這些巖石為礦床的形成提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育。褶皺構(gòu)造以緊閉褶皺和倒轉(zhuǎn)褶皺為主，軸向多為近南北向或北北西向，褶皺形態(tài)復(fù)雜，地層產(chǎn)狀變化較大。斷裂構(gòu)造主要有北西向、北東向和近南北向三組，其中北西向斷裂規(guī)模較大，切割深度深，控制了巖漿的侵入和礦體的分布。這些斷裂不僅為巖漿的上升提供了通道，還在后期對(duì)礦體進(jìn)行了改造和破壞，使得礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀變得更為復(fù)雜。楊柳坪礦床的巖漿巖主要為基性-超基性巖體，這些巖體呈巖株、巖脈狀侵入于中基性火山-沉積巖系中。巖體主要由橄欖巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖等組成，巖石普遍遭受蛇紋石化、綠泥石化、碳酸鹽化等蝕變作用。巖體的巖石化學(xué)特征顯示，其具有高鎂、低硅、富鐵的特點(diǎn)，屬于拉斑玄武巖系列，表明巖漿源于深部地幔，在上升侵位過(guò)程中受到了地殼物質(zhì)的一定混染。銅鎳硫化物礦體主要賦存于基性-超基性巖體的底部和邊部，礦體形態(tài)多樣，有似層狀、透鏡狀、脈狀等。礦石中金屬硫化物主要有磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦，其次為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，金屬礦物還包括少量磁鐵礦、鈦鐵礦等氧化物。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、致密塊狀和網(wǎng)脈狀，結(jié)構(gòu)以海綿隕鐵狀為主。該礦床鎳含量一般在0.3%-1.2%，銅含量在0.2%-0.8%，伴生有鈷、金、銀、鉑族元素等有益組分。在鉑族元素賦存狀態(tài)方面，楊柳坪礦床中鉑族元素主要以類質(zhì)同象形式存在于磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等硫化物礦物晶格中，少量以獨(dú)立礦物形式存在，如砷鉑礦、碲鉑礦等，這些獨(dú)立礦物粒度較小，多在數(shù)微米至十幾微米之間，常包裹于硫化物礦物內(nèi)部。鉑族元素在礦石中的含量相對(duì)較低，但在某些富礦體部位，鉑族元素的富集程度較高，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。從成因上看，楊柳坪礦床的形成與峨眉大火成巖省的大規(guī)模巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。在晚二疊世，峨眉地幔柱活動(dòng)強(qiáng)烈，引發(fā)了大規(guī)模的基性-超基性巖漿噴發(fā)和侵入。地幔巖漿在上升過(guò)程中，與地殼物質(zhì)發(fā)生混染，使得巖漿中的硫含量增加，當(dāng)巖漿中的硫達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，硫化物開(kāi)始熔離出來(lái)，鉑族元素因其親硫性而進(jìn)入硫化物熔體中富集。隨著巖漿的演化和結(jié)晶分異，硫化物在巖體的底部和邊部聚集形成礦體。后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和熱液活動(dòng)對(duì)礦體進(jìn)行了改造和疊加，進(jìn)一步影響了鉑族元素的賦存狀態(tài)和富集程度。熱液活動(dòng)帶來(lái)的新的成礦物質(zhì)與早期形成的硫化物礦物發(fā)生反應(yīng)，促使鉑族元素礦物的溶解和再沉淀，形成了一些熱液成因的鉑族元素礦物，如鉍碲鈀礦等，這些礦物在熱液的運(yùn)移和交代作用下，在礦體中重新分布和富集。與其他地區(qū)的巖漿銅鎳硫化物礦床相比，楊柳坪礦床在鉑族元素賦存狀態(tài)和成因上具有一定的獨(dú)特性。在賦存狀態(tài)方面，其鉑族元素以類質(zhì)同象為主的賦存形式與金川礦床中獨(dú)立鉑族礦物相對(duì)較多的情況有所不同，這可能與巖漿的演化過(guò)程和硫逸度等因素有關(guān)。在成因方面，楊柳坪礦床與峨眉大火成巖省的地幔柱活動(dòng)密切相關(guān)，這種獨(dú)特的地質(zhì)背景使得其成礦過(guò)程與其他地區(qū)的礦床存在差異。地幔柱活動(dòng)帶來(lái)的深部物質(zhì)和高溫、高壓環(huán)境，為巖漿的形成和演化提供了特殊的條件，導(dǎo)致鉑族元素在礦床中的富集機(jī)制和賦存狀態(tài)具有自身的特點(diǎn)。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究對(duì)巖漿銅鎳硫化物礦床中鉑族元素的賦存狀態(tài)及其成因進(jìn)行了全面深入的探究，取得了一系列具有重要理論和實(shí)踐意義的成果。在鉑族元素賦存狀態(tài)方面，詳細(xì)識(shí)別出多種鉑族元素礦物，如砷鉑礦、碲鉑礦、鉍碲鈀礦等，明確了它們的晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)組成。這些礦物在晶體結(jié)構(gòu)上各具特色，砷鉑礦屬于六方晶系，碲鉑礦為四方晶系，鉍碲鈀礦則是單斜晶系，其晶體結(jié)構(gòu)的差異決定了它們?cè)谖锢硇再|(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性上的不同。在物理性質(zhì)方面，它們呈現(xiàn)出不同的顏色、光澤、硬度和密度等特征，這些特征不僅有助于在顯微鏡下對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和區(qū)分，還為研究其形成條件和地球化學(xué)行為提供了重要線索。化學(xué)組成