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镁铁-超镁铁岩的全岩和单矿物钴镍分布特征及其成矿指示
1
作者 崔梦萌 苏本勋 +1 位作者 王静 袁庆晗 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2489-2502,共14页
本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(... 本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(-6)~5045×10^(-6))含量均高于苦橄岩(Co=11×10^(-6)~177×10^(-6)、Ni=29.9×10^(-6)~2069×10^(-6))和玄武岩(Co=1.1×10^(-6)~300×10^(-6)、Ni=0.5×10^(-6)~2837×10^(-6)),表明地幔高程度部分熔融形成的熔体更加富集Co和Ni。地幔橄榄岩捕掳体的全岩Co(21×10^(-6)~220×10^(-6))和Ni(2.1×10^(-6)~4060×10^(-6))含量均显著高于辉石岩捕掳体(Co=7×10^(-6)~131×10^(-6)、Ni=4.58×10^(-6)~2311×10^(-6)),表明部分熔融过程中橄榄岩地幔源区相较于辉石岩地幔源区更容易形成富Co、Ni的玄武质岩浆。矿物学特征方面,地幔捕掳体中橄榄石的Co、Ni含量分别为41×10^(-6)~437×10^(-6)和148×10^(-6)~8970×10^(-6),尖晶石的Co、Ni含量分别为141×10^(-6)~745×10^(-6)和282×10^(-6)~9587×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Co=10×10^(-6)~364×10^(-6)、Ni=5.02×10^(-6)~4439×10^(-6))、单斜辉石(Co=4.09×10^(-6)~385×10^(-6)、Ni=11.1×10^(-6)~5931×10^(-6))和石榴子石(Co=0.47×10^(-6)~205×10^(-6)、Ni=0.09×10^(-6)~644×10^(-6))。同时,橄榄石和尖晶石的Co含量与其Ni/Co比值呈较好的负相关关系,而斜方辉石和单斜辉石的Co含量与其Ni/Co比值无明显相关性。这些特征表明部分熔融过程中尖晶石相地幔比石榴石相地幔更容易形成富Co、Ni的熔体。侵入岩中主要造岩矿物具有与地幔捕掳体中各矿物相一致的Co、Ni含量变化特征。这表明地幔部分熔融或岩浆结晶分异过程中,橄榄石和尖晶石是控制岩浆中Co、Ni含量的主要矿物相,并且可能造成岩浆中Co-Ni解耦,而斜方辉石和单斜辉石的熔融或结晶过程中Co-Ni倾向于共生。此外,蛇绿岩作为风化壳型镍矿床的成矿母岩,其橄榄岩和铬铁岩中尖晶石和橄榄石具有较高的Co和Ni元素含量,橄榄石的Ni(1280×10^(-6)~5789×10^(-6))含量明显高于尖晶石(229×10^(-6)~2616×10^(-6)),而其Co(41.2×10^(-6)~193×10^(-6))含量则明显低于尖晶石(176×10^(-6)~781×10^(-6)),表明风化过程中富集橄榄石的岩石更容易形成富Ni的风化壳型矿床,而富集尖晶石的岩石更容易贡献于风化壳型镍矿床中的Co矿化。 展开更多
关键词 镁铁-超镁铁岩 钴镍矿床 造岩矿物 钴-镍元素
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钴镍成矿规律与勘查技术研究进展:前言 被引量：4
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作者 苏本勋 蒋少涌 +2 位作者 崔梦萌 袁庆晗 闫立志 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期963-967,共5页
钴和镍为我国紧缺战略矿产资源,消耗量位居世界第一,对外依存度分别达95%和85%。我国现有钴矿规模小,类型多,赋存状态不清,成矿过程复杂,富集机理不明,针对性勘查技术缺失,亟待开展成矿规律研究,查明有效示矿信息与找矿标志,建立高效勘... 钴和镍为我国紧缺战略矿产资源,消耗量位居世界第一,对外依存度分别达95%和85%。我国现有钴矿规模小,类型多,赋存状态不清,成矿过程复杂,富集机理不明,针对性勘查技术缺失,亟待开展成矿规律研究,查明有效示矿信息与找矿标志,建立高效勘查技术体系,提升钴镍资源保障能力。本专辑以国家重点研发计划项目“钴镍成矿规律与高效勘查技术示范研究”为依托,收录的17篇学术论文对我国主要的钴镍矿床类型进行了梳理. 展开更多
关键词 成矿规律
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金川岩浆铜镍硫化物矿床中的镍钴分布规律及其控制因素 被引量：3
3
作者 袁庆晗 苏本勋 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1030-1040,共11页
幔源岩浆形成与演化过程中镍(Ni)、钴(Co)具有相似的地球化学行为。金川岩浆铜镍硫化物矿床以Ni、铜(Cu)为主要矿种,Co为伴生,Ni、Co在金川矿床中的空间分布规律同步变化,然而其Ni/Co比值(36.7)远高于地幔值(18.2)。这表明在金川矿床形... 幔源岩浆形成与演化过程中镍(Ni)、钴(Co)具有相似的地球化学行为。金川岩浆铜镍硫化物矿床以Ni、铜(Cu)为主要矿种,Co为伴生,Ni、Co在金川矿床中的空间分布规律同步变化,然而其Ni/Co比值(36.7)远高于地幔值(18.2)。这表明在金川矿床形成过程中Ni-Co发生了共生分离,但Ni-Co分布特征尚不清楚、其控制因素尚不明确。本文对该矿床中主要矿石矿物的Ni、Co含量及分布进行了系统总结,并与脉石矿物进行对比。结果表明矿石矿物镍黄铁矿是最重要的含Ni、Co矿物相,其Ni、Co含量均远高于磁黄铁矿、黄铜矿及脉石矿物。对于脉石矿物,Ni在橄榄石、磁铁矿、铬铁矿内的含量依次降低,在斜方辉石与单斜辉石中含量最低。Co则在铬铁矿、橄榄石内含量依次降低,在斜方辉石、单斜辉石、磁铁矿中含量最低。在硫化物熔离过程中,Ni在硫化物熔体内相容性更强,更加倾向于进入硫化物熔体,使Ni显著富集于硫化物熔体内,而Co则相对富集于硅酸盐熔体内,由此导致Ni-Co解耦。硫化物冷却结晶过程中,Ni、Co倾向于进入最早结晶的单硫化物固溶体(MSS),并在随后分解作用中集中进入镍黄铁矿内,使镍黄铁矿成为金川矿床中最重要的含Ni-Co矿物相,并使Ni、Co在金川矿床中具有相似的空间分布规律。在硅酸盐熔体结晶分异过程中,Ni在橄榄石中的相容性最强,Co在铬铁矿中相容性最强,因此Ni倾向于进入橄榄石,而Co倾向于进入铬铁矿,由此导致Ni-Co发生解耦。硫化物熔离、橄榄石堆晶均会造成残余熔体Ni亏损程度高于Co,且Ni在斜方辉石与单斜辉石中相容性高于Co将导致残余熔体随冷却结晶Ni/Co比值逐渐降低,因此在粒间硅酸盐矿物结晶过程中Ni、Co倾向于共生。脉石矿物亚固相下与硫化物熔体反应对于Ni-Co共生分离的影响则与结晶作用完全相反。镍黄铁矿和磁黄铁矿出溶于硫化物矿浆结晶早期形成的MSS,在不同岩/矿石类型内Ni、Co含量同步变化,表明镍黄铁矿和磁黄铁矿成分可以用来指示岩浆铜镍硫化物矿床成矿过程中硫化物熔体成分的演变。 展开更多
关键词 Ni-Co分布 矿石矿物 脉石矿物 金川铜镍硫化物矿床
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高温岩浆过程中的钴镍解耦机制及其成矿指示 被引量：2
4
作者 苏本勋 崔梦萌 +2 位作者 袁庆晗 王静 白洋 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2867-2878,共12页
钴(Co)和镍(Ni)具有相似的地球化学行为,在自然界多协同变化,然而在某些地质过程(尤其是成矿作用)中二者可发生解耦现象,解耦机制尚不清楚。本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石样品开展了主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征和迁移行为... 钴(Co)和镍(Ni)具有相似的地球化学行为,在自然界多协同变化,然而在某些地质过程(尤其是成矿作用)中二者可发生解耦现象,解耦机制尚不清楚。本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石样品开展了主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征和迁移行为的研究。地幔橄榄石的Ni(2500×10^(-6)~3400×10^(-6))和Co(110×10^(-6)~160×10^(-6))含量均高于原始地幔,其Ni含量与Fo值无明显相关性,而Co含量与Fo及Ni/Co比值呈较好的负相关关系。这表明部分熔融并不造成橄榄石中Ni含量的系统变化,但可控制Co含量和改变Ni/Co比值,其原因主要与两种元素在橄榄石中的相容性差异有关。熔-岩反应可引起矿物间及矿物内显著的Co-Ni解耦,但机制有所差异:在与玄武质熔体反应的过程中,橄榄石以吸收Co、丢失Ni为主,同时受到共结矿物尖晶石的影响;与碳酸盐熔体反应的过程中,橄榄石以丢失Co而Ni基本不变为特征。在幔源玄武质岩浆底侵麻粒岩相下地壳时,辉石中Co、Ni元素的迁移受控于浓度梯度和硫化物结晶,而Co的局部富集为地壳深熔形成富Co熔体提供了重要物质基础。镁铁-超镁铁质岩浆分异演化过程中,铬铁矿分离结晶、硫化物熔离均可造成岩石和/或矿物尺度的Co、Ni解耦。同时,铬铁矿聚集沉淀及硫化物熔体固结过程中释放的富水流体将大大促进亚固相状态下的元素交换效率,尤其加强Co的活动性,从而引起橄榄石甚至铬铁矿的Co、Ni负相关。对比研究发现,成矿与不成矿岩体以及含矿与不含矿岩石中矿物的Co、Ni含量变化趋势明显不同或截然相反,为识别岩体成矿潜力和指导找矿提供了依据。 展开更多
关键词 钴镍矿床 钴镍解耦 熔/流体-岩石反应 镁铁-超镁铁岩
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Co-Ni在镁铁-超镁铁层状岩体中的分布特征及对岩浆成矿的指示:以Stillwater岩体为例 被引量：4
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作者 白洋 苏本勋 +3 位作者 肖燕 崔梦萌 王静 袁庆晗 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1172-1184,共13页
美国Stillwater岩体是全球典型的大型层状岩体之一,由底部基底岩系、超镁铁岩系和条带状岩系组成。本文分析了该岩体不同岩石类型中橄榄石、辉石、铬铁矿及全岩的镍(Ni)、钴(Co)含量变化并揭示其控制因素。在超镁铁岩系内,橄榄石的Ni、C... 美国Stillwater岩体是全球典型的大型层状岩体之一,由底部基底岩系、超镁铁岩系和条带状岩系组成。本文分析了该岩体不同岩石类型中橄榄石、辉石、铬铁矿及全岩的镍(Ni)、钴(Co)含量变化并揭示其控制因素。在超镁铁岩系内,橄榄石的Ni、Co含量分别为2070×10^(-6)~3019×10^(-6)和105×10^(-6)~205×10^(-6),铬铁矿的Ni、Co含量分别为434×10^(-6)~1843×10^(-6)和221×10^(-6)~737×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Ni:464×10^(-6)~678×10^(-6);Co:31×10^(-6)~95×10^(-6))及单斜辉石(Ni:237×10^(-6)~378×10^(-6);Co:15×10^(-6)~45×10^(-6))。从岩体剖面上来看,最底层岩性旋回由于尚未发生铬铁矿的堆晶,橄榄石具有较高的Co含量(173×10^(-6)~193×10^(-6)),而相应G-H岩性旋回中铬铁岩所含橄榄石的Co含量由于铬铁矿的堆晶而明显降低(125×10^(-6)~141×10^(-6))。橄榄石的大规模结晶导致最底层岩性旋回层中的铬铁矿Ni含量(434×10^(-6)~558×10^(-6))明显低于其它含铬铁岩的岩性旋回层(B岩性旋回层:700×10^(-6)~1843×10^(-6);G-H岩性旋回层:641×10^(-6)~1206×10^(-6);J-K岩性旋回层:1046×10^(-6)~1135×10^(-6))。此外,橄榄石及铬铁矿二者的矿物比例与超镁铁岩带全岩的Co/Ni含量比值具有明显的负相关性,表明这两种矿物对熔体中Ni、Co元素的控制作用。在条带状岩系中,由于橄榄岩及铬铁矿仅在局部出现而未发生大规模堆晶作用,斜方辉石(Ni:375×10^(-6)~652×10^(-6);Co:101×10^(-6)~112×10^(-6))与单斜辉石(Ni:278×10^(-6)~384×10^(-6);Co:41×10^(-6)~56×10^(-6))的Ni、Co含量与下部岩系相比均略有增加,但全岩的Ni、Co含量(Ni:88×10^(-6)~947×10^(-6);Co:21×10^(-6)~53×10^(-6))相比于超镁铁岩系的Ni、Co含量(Ni:698×10^(-6)~1755×10^(-6);Co:99×10^(-6)~207×10^(-6))明显降低,暗示橄榄石及铬铁矿在超镁铁岩系的大规模结晶已经导致了熔体的Ni、Co亏损,从而无法发生大规模的Ni-Co硫化物矿化。而硫化物的缺失使得铂族元素(PGE)更多由铬铁矿结晶所释放出的流体汇聚并向上迁移,最终被岩体的下、中部条带状岩系中橄榄岩亚带OB-I和OB-V内饱和熔离的硫化物所捕获,形成世界级的J-M Reef和Picket Pin PGE矿化层。 展开更多
关键词 Stillwater层状岩体 钴-镍元素 橄榄石 铬铁矿 铂族元素
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铬同位素体系及其在铬铁矿成矿过程中的应用
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作者 白洋 苏本勋 +5 位作者 肖燕 史仁灯 潘旗旗 袁庆晗 崔梦萌 王静 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3637-3650,共14页
近年来铬(Cr)同位素体系在示踪地幔部分熔融、岩浆结晶分异及俯冲带流体相关的地质过程中均取得了重要进展。本文通过实例研究综述了Cr同位素在铬铁矿成矿作用方向的主要进展,包括:(1)Stillwater层状岩体橄榄岩带和Kizildag蛇绿岩壳幔... 近年来铬(Cr)同位素体系在示踪地幔部分熔融、岩浆结晶分异及俯冲带流体相关的地质过程中均取得了重要进展。本文通过实例研究综述了Cr同位素在铬铁矿成矿作用方向的主要进展,包括:(1)Stillwater层状岩体橄榄岩带和Kizildag蛇绿岩壳幔过渡带内铬铁矿及共生硅酸盐矿物的Cr同位素研究,揭示了层状/似层状铬铁矿成矿过程中可能发生明显的Cr同位素分馏,且主要受结晶分异和岩浆补给过程控制;(2)Kizildag蛇绿岩豆荚状铬铁矿床的Cr同位素研究,证明了俯冲带地幔橄榄岩中尖晶石的部分熔融,可能是豆荚状铬铁矿床主要的成矿物质来源之一,同时俯冲带流体也可能直接参与成矿;(3)层状岩体及蛇绿岩中普遍存在矿物间的Cr同位素不平衡分馏现象,不仅可用以记录岩浆作用的冷却时间,同时也证明了铬铁矿成矿过程中释放的流体对矿物间的元素交换具有明显促进作用。 展开更多
关键词 蛇绿岩 层状岩体 铬铁矿 铬同位素 铬矿床
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流体在岩浆型铬铁矿和铂族元素成矿过程中的作用及意义 被引量：3
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作者 苏本勋 刘霞 +6 位作者 袁庆晗 罗扬 潘旗旗 白洋 崔梦萌 肖燕 唐冬梅 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4091-4100,共10页
镁铁-超镁铁岩是揭示地幔物质组成和壳幔相互作用的重要窗口,也是Ni-Cu-PGE-Cr等金属矿产资源的重要载体。不同的镁铁-超镁铁岩体赋矿特征明显不同:蛇绿岩以产出铬铁矿床为特征,阿拉斯加型岩体主要赋含铂族元素(PGE)矿床,大型层状岩体... 镁铁-超镁铁岩是揭示地幔物质组成和壳幔相互作用的重要窗口,也是Ni-Cu-PGE-Cr等金属矿产资源的重要载体。不同的镁铁-超镁铁岩体赋矿特征明显不同:蛇绿岩以产出铬铁矿床为特征,阿拉斯加型岩体主要赋含铂族元素(PGE)矿床,大型层状岩体则可同时产出铬铁矿床、PGE矿床和Cu-Ni硫化物矿床。这种成矿差异显然与赋矿岩体形成的构造背景、母岩浆经历的岩浆演化过程有关,但缺少关键控制因素的研究。前人对上述不同种类矿床的研究工作主要集中于地幔源区的部分熔融、上升过程中或岩浆房内的围岩混染和结晶分异等岩浆过程,而极少关注流体作用。近年来,实验岩石学和岩石地球化学的研究均表明幔源岩浆演化过程中的流体活动可能对成矿元素的富集迁移起到至关重要的作用,同时这些成矿元素的赋存状态和分配系数也在不断更新。厘清Cr和PGE在熔体演化——尤其是流体出溶过程中的地球化学行为,刻画并揭示其迁移富集、分离和再富集的成矿过程及控制因素,已成为当前岩浆矿床研究的热点。本文围绕富水流体与铬铁矿和PGE成矿关系的科学问题,总结了不同镁铁-超镁铁岩体的成矿差异以及铬铁矿和PGE矿床成矿过程中的流体活动记录,提出流体性质和组分对铬铁矿和PGE迁移富集的控制作用,强调有必要开展蛇绿岩、大型层状镁铁-超镁铁岩体和阿拉斯加型岩体的对比研究。 展开更多
关键词 铬铁矿 铂族元素 蛇绿岩 层状岩体 阿拉斯加型岩体 流体
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