三、銅鎳硫化物礦石的形成條件
銅鎳塊狀硫化物礦石主要是由黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等鐵、銅、鎳硫化物礦物組成的,亦有少量磁鐵礦。以往認為,這些礦物組成的礦石是由基性岩漿熔離出來的硫化物熔體冷卻結晶形成的。
但近年來的實驗研究卻對此提出了異議。實驗結果說明,現在看到的礦石中的硫化物礦物組合不可能是高溫硫化物熔體直接結晶的產物。
體係相關係的實驗研究是眾多硫化物實驗研究中最係統的一個,也是對說明銅鎳硫化物礦床形成條件來講最有份抵的一個。他們全麵實驗研究了該體係從1000℃到300℃左右的廣泛溫度範圍裏的相關係。實驗研究結果指出,體係在1000℃以上的高溫條件下基本上還是液態,這個成分的熔體是在七時開始結晶(水和其它組分的存在會使天然硫化物熔體的結晶溫度降低、一般是含鐵的組分先結晶,析出磁鐵礦或磁黃鐵礦,熔體可進一步富集銅和鎳。在850℃—600℃的溫度區問裏,熔體大部分已凝固結晶。具有銅鎳硫化物礦石成分的熔體在此溫度下,應為均一的四組分單硫化物固熔體,溫度降到600℃以下時,單硫化物固溶體發生出溶,形成黃銅礦+苡鐵礦或是黃銅礦十鎳黃鐵礦。而鎳黃鐵礦十黃鐵礦的礦物組合。
根據以上體係的相關係判斷,如果銅鑔硫化物礦床的礦石是直接由硫化物熔體在高溫岩漿期結晶生成的,則礦石本應主要由銅鐵鍵單硫化物固溶體礦物組成,但事實上在這類礦石中並沒有發現這種多元素互溶範圍廣泛的單硫化物固溶體礦物。相反,礦石中最常見的礦物組合是鎳黃鐵礦十黃鐵礦,而這種礦物組合隻在300℃以下才穩定,此外,銅鎳硫化物礦石中的磁黃鐵礦也能說明礦石是低溫形成(或改造)的。這裏磁黃鐵礦是一種穩定上限為310℃的單斜磁黃鐵礦(而不是高溫六方晶係的磁黃鐵礦、它含鎳不高,通常為1~2%。高溫磁黃鐵礦含鎳可達15%。因此,銅鎳硫化物礦床之礦石中的磁黃鐵礦的晶係和成分均一致地說明,它或者是低溫下結晶生成的,或者是原高溫磁黃鐵礦經曆了低溫重結晶改造的結果。
第四節“礦漿礦床”術語商榷
近十幾年來,有關“礦漿礦床”及“礦槳成礦模式”的討論和研究在國內很活躍,並且不少學者還進行了模擬實驗研究,然而對“礦漿”這一概念,國內外理解尚不一致因此這裏想做些介紹和討論。
一、“礦漿”一詞的曆史由來及演變
“礦漿”是一個古老的術語,遠在二百年前,著名地質學家首次使用了(礦漿)這一術語。他認為金屬硫化物礦脈是由礦漿生成的,並提出岩漿在深部可演化分成兩個性質不同的熔體,即一為矽酸鹽培體,結晶後形成火成岩;另一為以金屬硫化物為主要成分的熔體,結晶後形成硫化物礦脈。
論述了“礦漿”的性質及成因,他把礦脈和岩脈、岩牆類比,認為都是一次上侵或貫人形成的。不過他的“礦漿”不一定指金誠熔體(不叫金熔體、硫化物熔體、而是指“含礦岩漿”。
以後,“礦漿”一詞幾乎銷聲匿跡了。這可能因為,術語當時並無嚴格的科學定義,也不可能有實驗方麵的證據,另一方麵,二十年代發展並完善起來的岩漿熱液成礦說成功地證明,大多數含金石英脈和硫化物礦脈均係由岩漿熱液生成的。
從六十年代起,“礦漿”成礦說又重新受到重視並活躍起來,盡管國外多稱作“熔離”成礦,這當然是有它的緣由的。五十年代迅速發展起來的實驗岩石學和工藝岩石學的研究證明,在含矽酸鹽的熔體中經常見有液態不混溶現象,實驗證明了在磷灰石體係中存在兩液相區,在矽酸鹽和硫化物的熔體中存在液態不混溶,碳酸鹽和矽酸鹽熔體的不混溶是碳酸鹽岩形成的方式之一,液態不混溶現在還見之於夏威夷噴出玄武岩中和月岩中。“礦漿”礦床最代表性的例子要算智利鐵礦,鐵礦石呈“鐵流”產於安山岩和凝灰岩等火山岩中。
接著,我國也相繼研究發現了一些被認為是“礦漿”成因的鐵礦,並圍繞它們的成因進行了不少實驗研究。
二、有關“礦漿”成礦作用的實驗研究
“礦漿”礦床,迄今為止,多指鐵礦床。因此有關“礦漿"礦床的實驗研究也集中於含鐵氧化物的矽酸鹽體係。
最先研究了含鐵的氧化物之矽酸鹽體係的液態不混溶問題。他在1400℃條件下實驗研究了兩體係的相關係。實驗結果得出,在憐灰石-矽酸鹽一邊存在液態不混溶。熔體分成兩層,上層為棕色的矽酸鹽玻璃,下層由磁鐵礦和磷灰石組成。