熊伊曲 楊立強 邵擁軍 趙凱 李坡 盧宜冠 杜達洋

XIONG YiQu1，2，YANG LiQiang2＊＊，SHAO YongJun1，ZHAO Kai2，LI Po2，LU YiGuan2 and DU DaYang2

1. 中南大學有色金屬成礦預測與地質環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，長沙 410083

2. 中國地質大學地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083

1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring，Ministry of Education，Central South University，Changsha 410083，China

2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2015-03-01 收稿，2015-06-11 改回.

1 引言

近年來，熱液鎳礦床因具有獨特的地質年代和構造背景成為了礦床學研究的熱點(González-álvarez et al.，2013b;Melekestseva et al.，2013;Loukola and Lahtinen，2013;Lisitsin et al.，2013)。然而，Ni 在成礦流體中的遷移及沉淀機制的研究仍然非常缺乏，熱液型硫化鎳礦床更是少有報道(González-álvarez et al.，2013b)。

金沙江-哀牢山成礦帶已發(fā)現(xiàn)北衙斑巖型金多金屬礦(和文言等，2012，2013)、馬廠箐斑巖型銅鉬金礦(孫諾等，2014)、老王寨造山型金礦(張闖等，2012;趙凱等，2013)、墨江金廠熱液金鎳礦、大坪造山型金礦(楊立強等，2011a)、長安類卡林型金礦(張靜等，2010;Zhang et al.，2014)等一批大型-超大型金礦床，是我國最重要的喜馬拉雅期金礦帶(鄧軍等，2010a，b，2011，2012，2013;Deng et al.，2014a，b;Deng and Wang，2015;楊立強等，2010，2011b，2015;Wang et al.，2014a;劉江濤等，2013;孟健寅等，2013)，其中位于哀牢山金礦帶中段的墨江金廠金鎳礦是罕見的金鎳共生礦床(蔣志，1984;李元，1992;Burnard et al.，1999)。三江哀牢山成礦帶內(nèi)分布有100多個超基性巖體，其中與墨江金鎳礦關系密切的金廠超基性巖體是帶內(nèi)唯一伴生熱液硫砷鎳礦體的巖體，且礦床的載鎳礦物為極其獨特的砷硫化鎳及硫化鎳礦物(輝砷鎳礦、銻硫鎳礦和針鎳礦)，這在國內(nèi)外也是獨特且罕見的。

墨江金廠金鎳礦床的地質特征(蔣志，1984;李元，1992)、金銀礦物學(江永宏和李勝榮，2011;江永宏，2013)、成礦流體(畢獻武和胡瑞忠，1997;謝桂青等，2001)、礦床成因(張志蘭等，1987;應漢龍等，2000)等方面受到學者的關注，但以往的工作側重金的成礦研究，對于共生的鎳礦涉及很少，部分研究表明墨江金廠礦床為熱液改造型礦床(張志蘭等，1987;李元等，1999)，但針對熱液型鎳礦的專門研究較少;而金-鎳的賦存狀態(tài)與其成礦過程尚不清楚。為此，本文擬通過野外和鏡下觀察到的礦體穿插及礦物共生組合等現(xiàn)象，劃分金鎳成礦作用的期次及階段，運用電子探針的方法，厘定各階段中含金、鎳礦物的化學組成及其變化，探討金、鎳賦存狀態(tài)及其成礦過程。

2 礦床地質

墨江金廠金鎳礦床位于西南三江成礦域-哀牢山成礦帶中段，云南省普洱市墨江縣轄內(nèi)，金礦儲量27t 以上，鎳礦儲量33.3 萬噸，均達大型以上。礦區(qū)從北至南可分為四十八兩山礦段、爛山礦段、老金牛礦段、平坡礦段、貓鼻梁子礦段(圖1)。礦區(qū)東部出露金廠超基性巖體，巖石強烈蛇紋石化，邊部發(fā)育滑鎂巖和菱鎂巖，原巖以輝橄巖、橄欖巖為主。謝桂青等(2004)用Rb-Sr 和Sm-Nd 法測得金廠巖體成巖年齡為302 ±7.3Ma ～304 ±16Ma。西部出露兩套地層，最西側出露上三疊統(tǒng)一碗水組(紅層)，巖性為變余粉砂巖和硅質巖，局部見變質火山碎屑巖。巖體與紅層之間出露一條狹長帶的淺變質巖系地層，巖性為變余粉砂巖與板巖互層?！凹t層”不整合于淺變質巖系或巖體之上，部分呈斷層接觸，超基性巖侵位于淺變質巖系中。礦床受逆沖推覆構造及次級構造控制。礦區(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)育，主要為斷層構造派生的最次級羽狀裂隙，為礦區(qū)的容礦構造。區(qū)內(nèi)巖漿巖有海西期的金廠超基性巖體、燕山期的花崗巖群、加里東期的基性和酸性的火山巖，并有少量的基性巖和脈巖侵入。

圖1 墨江金廠金鎳礦床地質圖(a 據(jù)Fan et al.，2010;b 據(jù)應漢龍等，2005 改編)Fig.1 Geological map of the Jinchang gold-nickel deposit (a，after Fan et al.，2010;b，after Ying et al.，2005)

金礦體和鎳礦體均主要位于超基性巖體與圍巖接觸帶上，但在空間上多數(shù)分離，少數(shù)重疊。金礦體可分為三種礦化類型，一是含金石英脈型(圖2c)，主要產(chǎn)于貓鼻梁子礦段，呈NW 向雁行成群分布;二是含金蝕變巖型(圖2a)，主要產(chǎn)于老金牛和爛山礦段;三是混合型，主要分布于四十八兩山礦段和平坡礦段。鎳礦體主要為浸染狀鉻水云母化黃鐵礦型(圖2b)，礦石常呈綠色土狀。礦石構造主要有浸染狀構造、塊狀構造、多孔狀-皮殼狀構造、膠狀-變膠狀構造。礦石結構主要為他形晶粒狀結構、包含結構、自形晶-半自形晶-他形晶不等粒結構、包含結構和交代殘余結構、壓碎結構等。

圖2 墨江金鎳礦床礦石特征(a)含金硅化蝕變巖型礦石;(b)浸染狀鉻水云母化黃鐵礦型鎳礦石;(c)含金石英脈型礦石;(d)含金石英脈包含鎳礦物Fig.2 Features of gold and nickel ore in Mojiang deposit(a)silicified alteration rock type gold ore;(b)disseminated pyrite type nickel ore;(c)quartz vein type gold ore;(d)nickel bearing mineral wrapped in gold bearing quartz vein

礦區(qū)礦物種類較多，組成復雜(圖3)，作者已鑒定出的礦物超過20 種。既有大量硫化物、氧化物、碳酸鹽，又有自然金屬及金屬互化物、鹵化物等。常見金屬礦物主要為黃鐵礦(圖3b-e、l)、輝砷鎳礦(圖3d)、針鎳礦(圖3b)、方硫鎳礦、銻硫鎳礦(圖3c)、斜方砷鎳礦、輝鎳礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦(圖3g)、輝銻礦(圖3i)、方鉛礦(圖3f)、閃鋅礦(圖3e)、毒砂、磁鐵礦(圖3k)、鉻鐵礦(圖3a)等。脈石礦物有石英、玉髓、蛋白石、鉻水云母、絹云母、綠泥石、鈉長石、鐵白云石、白云石、蛇紋石、滑石、高嶺石等。與成礦關系密切的圍巖蝕變主要為硅化、黃鐵礦化、鉻水云母化、碳酸鹽化及褐鐵礦化等。

3 成礦期次及階段

根據(jù)區(qū)域地質環(huán)境、礦床形成條件及礦床地質特征，包括野外觀察到的脈體之間的穿切關系和礦石組構，以及在礦石標本和光薄片下觀察到的礦物組合及其鏡下特征，并結合前人資料，將墨江金廠金鎳礦床的成礦作用分為沉積變質期、熱液成礦期和表生氧化淋濾期。其中熱液成礦期可分為三個階段，其礦物組合分別為早階段石英-鉻水云母-黃鐵礦-輝砷鎳礦-針鎳礦-銻硫鎳礦(圖4a-c)、主階段為石英-黃鐵礦-毒砂-硫銻銅銀礦-金(圖5a、c)、晚階段為方解石-石英-玉髓-黃鐵礦(表1)。并識別出四個世代的黃鐵礦(Py0～Py3)。

沉積變質期(Py0):在晚泥盆世存在的熱水噴流沉積作用下形成的硅質巖，即賦礦層位。硅質巖的形成過程中進行了金的初步礦化富集(謝桂青等，2001)。沉積變質期主要形成少量草莓狀、紋層狀黃鐵礦及膠狀黃鐵礦(圖6)。主要礦物有黃鐵礦、金紅石、石英。單個草莓狀黃鐵礦多由n×50～n×100 個黃鐵礦莓粒組成，擁簇成草莓狀或圓形，莓粒直徑約為0.08 ～0.25μm，主要分布于爛山礦段的硅質巖中;紋層狀黃鐵礦顆粒極細，約2 ～10μm，集合體呈紋層狀，其外面被熱液期的黃鐵礦包圍，零星分布于貓鼻梁子礦段;膠狀黃鐵礦顆粒普遍較細，粒徑約5 ～20μm，較自形，鏡下切面多呈五邊形、六邊形、多邊形或不規(guī)則形狀，表面較干凈，以星點狀或浸染狀分布在貓鼻梁子礦段。

表1 墨江金鎳礦床礦物共生序列Table 1 Mineral paragenetic sequence of the Mojiang goldnickel deposit

熱液成礦期(Py1～Py3):熱液期是最關鍵的成礦期，可進一步分為早、主、晚3 個階段，具體說明如下:

圖3 墨江金廠金鎳礦床部分金屬礦物(a)鉻鐵礦充填于鉻尖晶石裂隙;(b)針鎳礦包含黃鐵礦;(c)銻硫鎳礦與黃鐵礦共生;(d)輝砷鎳礦與黃鐵礦共生;(e)閃鋅礦與黃鐵礦共生;(f)方鉛礦;(g)黃銅礦;(h)鈦磁鐵礦包含金紅石;(i)輝銻礦;(j)鈦鐵礦;(k)磁鐵礦呈網(wǎng)脈狀分布;(l)壓碎后變形的黃鐵礦. Chrome Spinel-鉻尖晶石;Chr-鉻鐵礦;Py-黃鐵礦;Mlr-針鎳礦;Ulm-銻硫鎳礦;Gd-輝砷鎳礦;Sp-閃鋅礦;Gn-方鉛礦;Ccp-黃銅礦;Tmn-鈦磁鐵礦;Rt-金紅石;Snt-輝銻礦;Ilm-鈦鐵礦;Mag-磁鐵礦Fig.3 Part of the metallic minerals of Mojiang gold-nickel deposit(a)chromite filled in crack of chrome spinel;(b)pyrite wrapped in millerite;(c)ullmannite coexists with pyrite;(d)gersdorffite coexists with pyrite;(e)sphalerite coexists with pyrite;(f)galena;(g)chalcopyrite;(h)rutile wrapped in Titanomagnetite;(i)stibnite;(j)ilmenite;(k)magnetite distributed in stockwork;(l)cracked pyrite. Chr-chromite;Py-pyrite;Mlr-millerite;Ulm-ullmannite;Gd-gersdorffite;Sp-sphalerite;Gngalena;Ccp-chalcopyrite;Tmn-titanomagnetite;Rt-rutile;Snt-stibnite;Ilm-ilmenite;Mag-magnetite

(1)早階段(Py1):主要形成石英-針鎳礦-輝砷鎳礦-銻硫鎳礦-黃鐵礦組合。黃鐵礦(圖6c，d)以半自形-他形立方體、五角十二面體為主，表面較粗糙，有部分黃鐵礦連晶;粒度較粗，粒徑一般為50 ～300μm;由于受構造改變較強烈，黃鐵礦已經(jīng)十分破碎，部分黃鐵礦呈樹枝狀或條帶狀廣泛分布于蝕變超基性巖中，但主要集中在金廠超基性巖體與泥盆系地層的接觸部位。

圖4 墨江金鎳礦床各類含鎳礦物(a)針鎳礦;(b)輝砷鎳礦;(c)銻硫鎳礦;(d)鎳華. Py-黃鐵礦;Mlr-針鎳礦;Gd-輝砷鎳礦;Ulm-銻硫鎳礦;Anb-鎳華Fig.4 Different nickel-bearing minerals in Mojiang(a)millerite;(b)gersdorffite;(c)ullmannite;(d)annabergite. Py-pyrite;Mlr-millerite;Gd-gersdorffite;Ulm-ullmannite;Anb-annabergite

圖5 墨江金鎳礦床各類含金礦物(a)自然金及硫銻銅銀礦;(b)黃鐵礦;(c)毒砂;(d)黃鐵礦及輝砷鎳礦. Gl-明金;Pol-硫銻銅銀礦;Py-黃鐵礦;Asp-毒砂;Gd-輝砷鎳礦Fig.5 Different gold-bearing minerals in Mojiang(a)native gold and polybasite in quartz;(b)euhedral pyrite;(c)arsenopyrite;(d)pyrite and gersdorffite. Gl-native gold;Pol-polybasite;Pypyrite;Asp-arsenopyrite;Gd-gersdorffite

圖6 墨江金鎳礦床不同世代的黃鐵礦(a)草莓狀黃鐵礦;(b)紋層狀黃鐵礦;(c)條帶狀黃鐵礦;(d)樹枝狀黃鐵礦;(e)自形黃鐵礦;(f)大片黃鐵礦;(g)方解石脈中的黃鐵礦;(h)方解石脈中的黃鐵礦(透射光). Rt-金紅石;Py0-沉積變質期黃鐵礦;Py1-熱液早階段黃鐵礦;Py2-熱液主階段黃鐵礦;Py3-熱液晚階段黃鐵礦;Cal-方解石Fig.6 Mineral assemblages of different mineralization stages on representative pyrites in Mojiang(a)framboidal pyrite of sedimentary diagenesis;(b)lamellar pyrite of sedimentary diagenesis;(c)layered pyrite in hydrothermal stage;(d)dendritic pyrite in hydrothermal stage;(e)pyritohedron pyrite in hydrothermal stage;(f)many pyrites;(g)pyrites in calcite vein;(h)pyrites in calcite vein (transmitted light). Rt-rutile;Py0-pyrite of sedimentary diagenesis;Py1-pyrite of hydrothermal early stage;Py2-pyrite of hydrothermal main stage;Py3-pyrite of hydrothermal late stage;Cal-calcite

(2)主階段(Py2):形成石英-黃鐵礦-毒砂-硫銻銅銀礦-自然金組合，為主要的金礦化階段。該階段的黃鐵礦(圖6e，f)以自形-半自形立方體、五角十二面體為主，鏡下切面呈五邊形、六邊形、多邊形或不規(guī)則形狀，表面粗糙，麻點較多;晶體粒徑較大，20 ～500μm 皆有，黃鐵礦集合體成片狀沿石英脈裂隙充填;自然金顆粒(圖5a)以不規(guī)則狀分布在石英顆粒間隙中，與硫銻銅銀礦緊密連生，顆粒大小一般為2 ～23μm，該階段黃鐵礦主要產(chǎn)出于爛山及貓鼻梁子礦段的黃白色石英脈中，黃白色石英脈金的品位較高，最高可達700g/t。

表2 墨江金廠金鎳礦床EPMA 樣品地質特征Table 2 The geological characteristics of EPMA samples in Mojiang

(3)晚階段(Py3):以發(fā)育透明度較高的方解石-石英-黃鐵礦脈為特征，它們多沿裂隙充填。黃鐵礦(圖6g，h)以自形-半自形立方體、五角十二面體為主，鏡下切面多呈五邊形、六邊形或不規(guī)則狀，粒徑約為10 ～100μm，集合體較少，零星充填于石英方解石脈中?？梢娡黼A段的方解石-黃鐵礦脈切穿早階段和主階段石英脈。

4 樣品特征與分析方法

本次測試的20 件原生礦石樣品主要采自墨江金廠金鎳礦床的爛山及貓鼻梁子礦段中(表2)。將一些代表性樣品磨制光、薄片;在系統(tǒng)顯微巖相學研究的基礎上，采用電子探針(EPMA)分析技術，對鑒定的礦物進行電子探針成分分析，各元素分析條件如表3。電子探針成分分析實驗在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成。硅酸鹽、氧化物等的儀器型號:日本JXA-8230，加速電壓:15kV，電流:20nA，束斑直徑:5μm，標樣:天然礦物或合成氧化物國家標準;硫化物、金屬合金等的儀器型號:日本JXA-8230，加速電壓:20kV，電流:20nA，束斑直徑:5μm，標樣:天然礦物或合成金屬國家標準。

表3 EPMA 各元素分析條件Table 3 Analysis condition of different EPMA elements

5 測試結果

Total 99.42 99.46 99.28 99.04 99.53 99.18 98.98 99.25 98.85 99.32 99.17 99.35 99.42 99.15 99.19 99.16 Te 0.03 0 0 0.004 0.002 0 0.01 0.02 0 0.02 0.03 0.001 0.04 0.01 0 0 Ni 0 0.12 0.10 0.07 0.15 0.10 0.02 0.09 0.06 0.82 0.52 0.41 0.66 0.55 0.55 0.43 Cu 0.01 0.02 0.01 0 0.02 0.001 0 0.03 0.01 0 0.02 0 0.02 0 0.03 0.05 Zn 0.02 0.001 0 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 Ag 0 0.01 0.004 0 0.001 0 0 0 0 0 0.002 0 0 0 0.01 0 Sb 0.02 0.05 0.03 0.05 0.02 0.06 0.01 0.11 0.05 0.04 0 0.04 0 0.04 0.04 0 Co 0.08 0.07 0.11 0.18 0.08 0.27 0.13 0.24 0.17 0.10 0.11 0.06 0.12 0.13 0.10 0.08 Fe 45.92 46.12 45.49 45.89 45.99 45.87 45.99 45.66 45.68 44.97 45.46 45.71 45.12 45.05 46.02 45.67 Au 0 0.04 0 0 0 0 0 0.02 0 0.04 0.04 0 0.02 0.12 0 0.004 Bi 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0）Pb 0 dataofpyritein differentepisodesin Mojianggold-nickeldeposit（wt%0.02 0.03 0 0 0.01 0.03 0.02 0.09 0 0 0 0 0.05 0.003 0.003 S 53.30 52.95 53.40 52.76 53.27 52.70 52.71 52.88 52.71 52.81 52.84 53.02 53.18 52.98 52.93 52.93）（wt%As 0.04 0.07 0.10 0.08 0 0.15 0.08 0.18 0.09 0.53 0.15 0.12 0.27 0.22 0.04 0.22據(jù)礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦EPMA數(shù)述鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵描礦黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃礦礦品鐵狀狀狀狀狀狀狀狀狀狀狀狀狀鐵鐵樣黃莓莓莓莓莓莓莓莓層層層層層黃黃草草草草草草草草紋紋紋紋紋的礦鐵黃（001）（002）（003）（004）（005）段號階點同及不號床品礦樣1 783-P1-B02-2-2 LS-D02-B02-1-1 LS-D02-B02-1-2 LS-D02-B02-1-3 LS-D02-B02-1-4 LS-D02-B02-1-6 LS-D02-B02-1-7 LS-D02-B02-1-8 LS-D02-B02-1-9 1810-P2-B02-3-1 1810-P2-B02-3-3鎳金廠1810-P2-B5-1-1 LINE 1810-P2-B5-1-1 LINE 1810-P2-B5-1-1 LINE 1810-P2-B5-1-1 LINE 1810-P2-B5-1-1 LINE金江E PMA期墨段階質變4 礦積表T able4 成沉99.92 100.13 100.02 99.27 99.19 99.74 99.24 99.23 99.07 99.73 99.43 98.97 99.74 99.41 99.46 99.45 99.41 99.97 99.53 99.13 0.02 0.02 0 0 0.04 0.03 0 0 0.05 0.01 0.04 0.003 0.003 0.02 0.03 0.03 0 0.05 0 0.004 0.60 0.98 0.87 0.59 0.72 0.68 2.26 1.28 0.71 3.05 1.21 0.79 1.46 1.80 0.85 1.42 3.15 2.66 2.68 1.46 0.001 0.03 0.10 0.03 0.01 0.03 0.02 0.02 0.002 0 0.03 0 0.03 0 0 0 0.01 0 0.06 0.03 0 0.02 0 0 0.02 0 0 0 0 0 0.003 0 0.01 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0.02 0 0.01 0.02 0.01 0.02 0 0.02 0.01 0 0 0.01 0 0.03 0 0 0.004 0.01 0 0.02 0.14 0.06 0.13 0.20 0 0.03 0.07 0.001 0.04 0.07 0.06 0.06 0.02 0.01 0.07 0.23 0.04 0.08 0.06 0.05 0.11 0.12 0.05 0.07 0.39 0.26 0.17 0.08 0.03 0.14 0.11 0.11 0.14 0.11 0.10 0.23 0.24 0.23 0.15 45.64 45.01 45.09 46.22 45.72 44.71 44.36 44.69 45.62 42.99 45.33 44.99 44.23 43.57 45.49 44.63 42.78 42.83 43.43 43.91 0 0.01 0.08 0.02 0 0 0 0 0 0 0.02 0.08 0 0.02 0.05 0.02 0 0.01 0.02 0.05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0 0.02 0 0 0.03 0.02 0.06 0 0.03 0.03 0 0.03 0 0 0.04 0 0 0 0.01 52.90 52.90 52.59 53.00 53.15 53.22 52.64 52.94 52.58 52.74 52.77 52.95 52.44 52.62 52.96 52.97 52.63 52.86 52.88 52.98 0.24 0.20 0.21 0.07 0.12 0.34 0.31 0.31 0.26 0.28 0.12 0.27 0.85 0.85 0.22 0.13 0.16 0.52 0.51 0.32礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵黃黃黃礦礦礦礦黃礦黃黃黃黃黃黃黃礦礦礦礦狀狀狀鐵鐵鐵鐵狀鐵狀狀狀狀狀狀狀鐵鐵鐵鐵菇菇菇黃黃黃黃枝黃枝枝枝枝枝枝枝黃黃黃黃蘑蘑蘑樹樹樹樹樹樹樹樹1810-P2-B02-4-1 1810-P2-B02-4-2 1810-P2-B02-4-3 1783-P2-B04-2-1 1783-P2-B04-2-2 1810-B06-2-2 1810-B07-2-1 1810-B10-1-1 1810-B10-1-2 1810-B10-1-3 1810-B10-1-4 1810-B10-1-5 1810-B10-1-6 1810-B10-1-7 Line001 1810-B10-1-7 Line002 1810-B10-1-7 Line003 1783-P1-B02-1-3 1783-P1-B02-4-2 1783-P1-B02-4-4 1810-P2-B02-2-2段階早期液熱

Total 99.44 99.16 99.24 99.27 99.60 100.09 99.66 100.10 99.35 99.89 99.12 100.09 100.10 99.18 99.18 Te 0.02 0 0.02 0.03 0.06 0.03 0.03 0.02 0.04 0.03 0.01 0.03 0.02 0 0 Ni 1.51 2.07 2.56 0.95 1.84 0.78 0.82 0.87 1.25 2.43 2.71 0.78 0.87 0.97 0.63 Cu 0 0 0.03 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0 0 0 0.01 0.01 0.04 0.04 Zn 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0 0 0 Ag 0.01 0.002 0 0 0.02 0.004 0.02 0.01 0.02 0 0.02 0.004 0.01 0 0.02 Sb 0.06 0.08 0 0 0.02 0 0.10 0.01 0.02 0 0.08 0 0.01//Co 0.54 0.60 0.07 0.07 0.23 0.24 0.23 0.15 0.54 0.60 0.23 0.09 0.08 0.07 0.05 Fe 43.69 43.56 43.41 44.88 42.78 42.83 43.43 43.91 43.69 43.56 42.78 45.66 45.95 44.60 45.00 Au 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0 0.02 0 0 0 0.03 0.04 Bi 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0 Pb 0 0.02 0 0.05 0.02 0.06 0.02 0 0.02 0 0 0.06 0 0.03 0.02 S 52.91 51.98 53.09 53.20 52.89 53.18 52.96 52.90 53.40 52.98 53.39 53.18 52.90 52.58 52.96 As 0.70 0.85 0.05 0.07 0.36 0.26 0.20 0.26 0.04 0.05 0.06 0.26 0.26 0.87 0.43述描礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦品鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵樣黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃號點及號品樣1810-P2-B03-2-1 1810-P2-B03-2-3 1810-P2-B06-1-1 1810-P2-B06-1-2 1810-P2-B06-1-4 1810-P2-B06-2-1 1810-P2-B06-2-2 1810-P2-B06-2-3 1810-P2-B4-3-1 1810-P2-B4-3-2 1810-P2-B4-3-3 1810-P2-B6-2-1 1810-P2-B6-2-3 MJ-LS-D01-B02-1-5 MJ-LS-D01-B02-1-6階段段4早階表礦期續(xù)C ontinued Table4成液熱99.80 99.10 99.06 99.89 99.24 99.54 99.45 100.12 99.60 99.60 99.63 99.29 99.14 99.12 99.67 99.09 99.43 99.08 0.01 0.003 0.03 0 0.01 0 0.02 0.02 0 0.03 0.01 0.01 0 0 0 0 0 0.01 0.02 0.08 0.01 0.56 0.00 0.80 0.99 0.22 0.32 0.04 0.04 0.02 0.03 0 0 0.02 0 0.09 0.06 0.001 0.01 0 0.01 0.01 0 0.68 0 0 0 0 0 0 0.01 0.03 0 0.01 0.03 0 0 0 0.03 0 0 0 0 0.04 0.03 0.01 0 0 0 0.01 0 0.01 0.01 0 0 0 0 0.01 0.02 0 0.01 0 0 0.02 0.003 0 0.02 0 0.01 0 0 0.03 0.01 0.02 0 0.16 0.10 0 0.05 0.17 0.05 0.001 0 0.01 0.05 0 0 0.01 0.03 0.05 0.07 0.11 0.07 0.07 0.06 0.07 0.05 0.07 0.04 0.06 0.03 0.07 0.04 0.05 0.08 0.07 45.59 45.66 45.78 45.81 46.07 45.12 44.78 44.88 45.82 45.65 45.87 45.94 46.53 46.18 46.29 45.97 45.99 45.81 0.02 0.05 0.04 0.03 0.11 0.06 0.05 0.13 0.10 0.07 0.05 0.06 0.02 0.02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.03 0 0 0 0 0 0.02 0 0 0 0.003 0 0 0 0 0.01 0 0.02 0 0.04 0.03 0.003 0 0 0 0 0 0 0 54.02 53.18 53.10 53.20 52.88 53.26 52.98 53.23 52.92 53.14 54.13 53.95 52.48 52.82 52.43 51.98 52.96 53.00 0 0.05 0.02 0.17 0.05 0.08 0.18 0.05 0.29 0.02 0.04 0.03 0.04 0 0.83 1.03 0.40 0.06 素礦礦礦礦元礦礦礦礦鐵鐵鐵鐵該礦礦礦礦礦礦礦礦礦礦鐵鐵鐵鐵黃黃黃黃測鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵黃黃黃黃中中中中未黃黃黃黃黃黃黃黃黃黃形形形形石石石石示自自自自解解解解方方方方；“/”表限測1810-P2-B02-3-2 1783-P1-B01-1-1 Line001 1783-P1-B01-1-1 Line003 1783-P1-B01-1-1 Line005 1783-P1-B02-2-1檢1810-B01-1-2 1810-B01-1-4 1810-P2-B03-1-1 LS-CC-B5-1-1 LS-CC-B5-2-1 1783-P1-B2-3-1 LINE（003）1783-P1-B2-4-1 LINE（001）1783-P1-B2-4-1 LINE（003）LS-D02-B02-1-5 LS-CC-B4-1-1 Line001 LS-CC-B4-1-1 Line002 LS-CC-B4-1-1 Line003 1783-D1-B01-1-1其于低值量含測所素元示段段階階主晚“0”表期期中液液：表熱熱注

根據(jù)電子探針分析結果(表4)可知，沉積變質期黃鐵礦樣品共14 件，其中含金的黃鐵礦有6 件，含金率42.9%，黃鐵礦中Au 的平均含量0.02%，說明沉積變質期黃鐵礦中已經(jīng)進行了金的初步富集;熱液早階段黃鐵礦樣品共37 件，其中含金黃鐵礦16 件，含金率43.2%，黃鐵礦中Au 的平均含量0.01%;熱液主階段黃鐵礦樣品共13 件，其中含金黃鐵礦13 件，含金率100%，黃鐵礦中Au 的平均含量達0.06%;熱液晚階段黃鐵礦樣品共4 件，其中含金的黃鐵礦0 件，含金率為0。沉積變質期黃鐵礦中的Au 含量、含金率與熱液早階段黃鐵礦中的Au 含量、含金率相比沒有明顯的變化，但是到了熱液主階段，黃鐵礦中的Au 含量、含金率顯著升高，而熱液晚階段黃鐵礦中幾乎不含金。由此可見，熱液主階段是含金黃鐵礦形成的主要時期。

另外，不同階段黃鐵礦Ni 的含量不同。沉積變質期黃鐵礦中Ni 的含量較低，為0.00% ～0.82%，平均0.26%;熱液早階段黃鐵礦中Ni 的含量最高，為0.43% ～3.15%，平均1.38%;熱液主階段黃鐵礦中Ni 的含量降低，為0.00% ～0.99%，平均0.22%;熱液晚階段黃鐵礦中Ni 的含量最低，為0.00% ～0.09%，平均0.03%。

6 金、鎳礦物學特征

6.1 含金礦物特征

結合前人研究、詳細的野外觀察、巖相學研究和電子探針成分分析，發(fā)現(xiàn)墨江金廠金鎳礦床中含金的礦物主要為:自然金、黃鐵礦、毒砂、硫銻銅銀礦以及少量輝砷鎳礦，并對所觀察到的礦物進行詳細的礦相學描述。

6.1.1 自然金

細粒石英脈中的自然金顆粒，不規(guī)則狀分布在石英顆粒間隙中，與硫銻銅銀礦緊密連生，顆粒大小一般為2 ～23μm(圖5a)。在反光顯微鏡下呈亮金黃色，均質性，硬度明顯較低，表面麻點多或有擦痕。電子探針成分分析結果(表5)表明，自然金主要元素含量為Au 80.55% ～82.75% (平均81.65%)，Ag 15.80% ～17.77%平均(16.61%)，并含微量S、Ni、Co、Fe、Bi 和Te。

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，自然金的化學分子式為Au0.82Ag0.16，簡寫式為Au。

6.1.2 黃鐵礦

黃鐵礦是礦床中數(shù)量眾多、分布廣泛的一個貫通性載金鎳礦物。黃鐵礦的理想分子式為FeS2，而礦石中的大多數(shù)黃鐵礦都含微量的砷。在顯微鏡下，作者觀察到了草莓狀、紋層狀、樹枝狀、自形大顆粒、破碎細粒的黃鐵礦(圖6a-h)，其顆粒大小懸殊，在3 ～600μm 之間。電子探針分析結果表明，黃鐵礦主要元素含量為:Fe 43.56% ～46.53% (平均45.64%)，S 51.98% ～54.13% (平均52.98%)，并含少量的As、Ni、Co 及微量的Au、Ag、Sb、Zn、Cu、Te。

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，黃鐵礦的化學分子式為(Fe0.81Ni0.01)1.00(S1.66As0.00)2.05，簡寫式為FeS2。

6.1.3 毒砂

毒砂主要分布在強礦化硅質巖中，在顯微鏡下呈亮白色微帶淡紅色調，強非均質性，結晶好，呈特征性的菱形、長柱型、矛頭狀等自形晶。顆粒較大，一般為100 ～500μm。包含了早期的細粒半自形黃鐵礦(圖5c)。電子探針分析結果表明，毒砂主要元素含量為:Fe 35.15% ～35.65% (平均35.49%)，As 41.59% ～43.32%(平均42.59%)，S 20.87%～22.03%(平均21.20%)，并含微量Au、Co。

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，毒砂的化學分子式為Fe0.63As0.57S0.66，簡寫式為FeAsS。

6.1.4 硫銻銅銀礦

硫銻銅銀礦主要分布于貓鼻梁子礦段，多見于石英脈中，在顯微鏡下呈灰白色微帶淺藍色調，他形晶粒狀，粒度一般為9 ～67μm，弱非均質性。常見與自然金共生，包裹自然金或與之呈連生體(圖5a)。電子探針分析結果表明，硫銻銅銀礦主要元素含量為:Ag 12.47% ～13.72% (平均13.09%)，Cu 26.58% ～27.07%(平均26.83%)，Sb 27.01%～27.45% (平均27.23%)，S 20.74% ～21.57% (平 均21.16%)，并含少量的Zn(平均3.97%)、Fe(平均1.58%)、As(平均1.06%)和微量Co、Ni，表明在該礦物中有部分Cu被Fe、Zn 以類質同象方式代替，還有部分Sb 被以As 類質同象方式代替。

根據(jù)電子探針分析結果平均值計算，硫銻銅銀礦的化學分子式為(Ag0.12Cu0.42Zn0.06Fe0.03)2.88(Sb0.22As0.01)1.05S3.02，簡寫式為(Ag，Cu)3SbS3。

6.2 含鎳礦物特征

鎳礦物主要分布于貓鼻梁子礦段的1783、1810 和1820中段，為金廠巖體與泥盆系地層的接觸部位。所采集的礦石中絕大部分硫化物都含有Ni 元素(表5)，含鎳礦物主要有針鎳礦、輝砷鎳礦、銻硫鎳礦、黃鐵礦和鎳華。

6.2.1 針鎳礦

針鎳礦是礦床中比較常見的鎳礦物。常與黃鐵礦共生，并將細粒黃鐵礦包裹(圖4a)。主要為針柱狀、不規(guī)則多邊形狀。在反光顯微鏡下呈純黃色，比黃鐵礦稍黃，顯多色性，強非均質性。電子探針分析結果(表5)表明，針鎳礦主要元素的含量分別為Ni 62.08% ～65.17% (平均63.79%)，S 34.29% ～34.85%(平均34.55%)，F(xiàn)e 0.02% ～0.67%(平均0.38%)，Te 0.38% ～1.90% (平均0.77%)并含微量Cu、Co。

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，針鎳礦的化學分子式為Ni1.08Fe0.01S1.08Te0.01，簡寫式為NiS。

6.2.2 輝砷鎳礦

輝砷鎳礦是礦床中數(shù)量較多、分布較廣的鎳礦物。常與黃鐵礦共生，顆粒較小，不易與細粒黃鐵礦區(qū)分，在反光鏡下呈白色，略帶淺灰黃色，為均質性礦物(圖4b)。電子探針結果(表5)表明，輝砷鎳礦的主要元素含量分別為Ni 23.40%～32.57% (平均27.988%)，As 29.16% ～33.60% (平均31.38%)，S 18.09% ～22.25% (平均20.17%)，并含F(xiàn)e 0.79% ～7.62%(平均4.20%)，Sb 6.42% ～10.22% (平均

8.33%)，微量的Co、Cu，表明在該礦物中有部分Ni 被Fe、Co和Cu 以類質同象方式代替，還有部分As 被Sb 以類質同象方式代替。

表5 墨江金廠金鎳礦床不同礦物的EPMA 數(shù)據(jù)(wt%)Table 5 EPMA data of different minerals in Mojiang gold-nickel deposit (wt%)

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，輝砷鎳礦的化學分子式為(Ni0.47Fe0.08)1.12(As0.42Sb0.07)1.00S1.32，簡寫式為(Ni，F(xiàn)e)AsS。

6.2.3 銻硫鎳礦

銻硫鎳礦是熱液鎳礦床中少見的含鎳礦物(Gonzálezálvarez et al.，2013b)。我國也僅在新疆哈密地區(qū)和貴州松林地區(qū)有報道過該礦物(包相臣，1994;楊瑞東等，2005)。墨江金廠地區(qū)為我國首次發(fā)現(xiàn)該礦物地區(qū)(雷蘊芬等，1987)。銻硫鎳礦在該礦床中主要分布在貓鼻梁子礦段，常與黃鐵礦共生，并充填于黃鐵礦裂隙中(圖4c)。該礦物在反光顯微鏡下呈灰白色微帶淡黃色，比黃鐵礦稍暗，偶見黑三角形孔，常見解理。電子探針結果(表5)表明，銻硫鎳礦的主要元素含量分別為Ni 25.86% ～26.41% (平均26.15%)，Sb 51.88% ～53.25%(平均52.63%)，S 15.42%～15.65% (平 均15.51%)，As 5.58% ～6.84% (平 均6.11%)，并含微量Fe 0.13% ～0.18%(平均0.16%)，表明在該礦物中有部分的Ni 被Fe 以及部分Sb 被As 以類質同象的方式代替。

根據(jù)電子探針分析結果的平均值計算，銻硫鎳礦的化學分子式為Ni0.92(Sb0.43As0.08)1.06S1.00，簡寫式為Ni(Sb，As)S。

6.2.4 鎳華

鎳華為砷酸鹽礦物，常見于坑道或者封閉潮濕的空間里。呈白、灰、淡綠色，透明到半透明都有，具玻璃光澤?；疑虬咨嚾A晶體呈針狀、毛狀，常集結成放射狀。鮮綠色鎳華晶體的集合體常為皮殼狀、土狀分布于坑道中礦石的表面(圖4d)。由于鎳華在室外常溫環(huán)境下易變質分解，所以未進行電子探針分析。

通過詳細的巖相學觀察和電子探針分析得出，墨江金鎳礦金的賦存形式有三種:(1)粒間金(賦存在中細粒石英脈中的自然金顆粒);(2)離子金，主要賦存在黃鐵礦中(推測主要以Au+形式賦存于黃鐵礦中);(3)包體金，主要被硫銻銅銀礦包裹。

鎳的賦存狀態(tài)有兩種:(1)以獨立礦物，如針鎳礦、輝砷鎳礦及銻硫鎳礦存在;(2)以離子態(tài)賦存于黃鐵礦、毒砂等礦物中。

7 討論

7.1 不同成礦階段黃鐵礦特征對金、鎳賦存狀態(tài)的制約

黃鐵礦是熱液金礦床中重要的載金礦物，不同物理化學環(huán)境下形成的黃鐵礦，其晶體形貌、微量元素含量及組合特征等有一定差異(陳光遠等，1987;Reich et al.，2005)。墨江金廠金鎳礦中，黃鐵礦是含金鎳的貫通性礦物。因此研究黃鐵礦中微量元素的組成以及不同階段黃鐵礦中元素含量的變化，對我們了解Ni 在熱液中的遷移機制、金鎳關系以及探討金鎳礦床的形成過程具有重要意義。研究者應用礦床地質特征、元素地球化學等多種技術方法厘定成礦物理化學條件及礦床成因(Yang et al.，2014，2015e，f;Yang and Badal，2013;楊立強等，2014;邵擁軍等，2007;Wang et al.，2014b，2015;邱昆峰等，2011;劉忠法等，2014)。許多研究實例表明，黃鐵礦中微量元素的組合、含量與比值可作為研究礦石成因和礦床類型的靈敏的地球化學指示劑(Yang et al.，2016a;宋學信和張景凱，1986;李楠等，2012;張宇等，2013)。黃鐵礦中的微量元素主要為在形成過程中所捕獲的，其微量元素含量的多少與黃鐵礦形成時礦液的介質成分和形成的物理化學條件直接相關(胡楚雁，2001)，因此在不同類型的礦床或同一礦床的不同成礦階段中，黃鐵礦微量元素含量及組合往往具有不同的特征(Yang et al.，2007，2016b)。

在高溫條件下，黃鐵礦中以含親鐵、親石元素為主，如Cr、Ti、Co、Ni、V、Mo、Zr、Bi、Cu、Zn 和As 等;在中溫條件下，主要為含親銅元素，如Cu、Au、Pb、Zn、Bi 和Ag 等;在中-低溫環(huán)境中，黃鐵礦以含高活動性的親銅元素為特征，如Hg、Sb、Ag和As(劉英俊和馬東升，1991)。墨江金鎳礦成礦主階段黃鐵礦中含有Au、As、Sb、Pb、Zn、Cu、Co、Ni 和Te，顯示流體成分復雜，其微量元素組成表明墨江金廠金鎳礦床形成于中-低溫環(huán)境中，且形成環(huán)境不穩(wěn)定，這也被熊伊曲(2014)的研究所證實。

墨江金廠金鎳礦床不同成礦階段黃鐵礦元素組成(表4)總體相似，但含量存在明顯差異。黃鐵礦的Fe-S、Fe-As 和As-S 關系圖(圖7a-c)可以看出，熱液早階段黃鐵礦的Fe 含量普遍較低，S 含量分布范圍廣，且Fe、S 含量與理論值相比，均有不同程度虧損，這可能與Co、Ni、Cu、Pb、Zn 等元素以類質同象進入黃鐵礦中有關，反映出成礦流體成分的復雜性;各個階段的黃鐵礦中都含As，總體上Fe、S 均與As 呈強烈的負相關，F(xiàn)e、S 相關性不明顯。含砷黃鐵礦中的As 可以有兩種形式存在:(1)以As1-的形式替代［Fe(S，As)2］中的S;(2)以As3+的形式替代［(Fe，As)S2］中的Fe。而墨江金鎳礦的含砷黃鐵礦中As 和S 呈負相關，指示As 主要以As1-的形式存在于含砷黃鐵礦中(Fleet et al.，1993;Reich et al.，2005;Deditius et al.，2008;Li et al.，2014)。沉積變質期黃鐵礦中能檢測到部分Au，熱液成礦期早階段黃鐵礦中已存在金的初始富集，并且熱液主階段五角十二體黃鐵礦中Au的含量往往達到最大值，這些特征表明熱液主階段成礦流體中Au 開始大量進入黃鐵礦中。

圖7 墨江金鎳礦床不同階段黃鐵礦As、S、Fe 含量及其關系圖Fig.7 The contents and correlations of As，S and Fe in different stages’pyrite of the Mojiang gold-nickel deposit

圖8 沉積變質期與熱液期各階段黃鐵礦中微量元素含量Fig.8 Content of trace elements in sedimentary-metamorphic episode and hydrothermal episode

圖9 沉積變質期與熱液期各階段金、鎳含量Fig. 9 Ni and Au content in sedimentary-metamorphic episode and hydrothermal episode

依據(jù)不同成礦階段黃鐵礦的微量元素含量可以看出(圖8、圖9)，沉積變質期黃鐵礦中各微量元素的含量均較低，而熱液早階段黃鐵礦中Ni、As、Sb、Ag、Cu、Te 等元素的含量顯著升高，這說明該階段黃鐵礦的形成環(huán)境極不穩(wěn)定。熊伊曲(2014)對熱液成礦期的流體包裹體進行了顯微測溫表明，熱液早階段均一溫度為132 ～320℃，平均220℃，壓力平均為55.17bar，在該溫度壓力下，各種活性較高的元素(如Ni、Sb、Te 等)以離子形式進入其晶格當中;熱液主階段均一溫度126～200℃，平均163℃，壓力平均為6.18bar，流體的溫度壓力降低，部分元素的活性降低，熱液活動逐漸趨于穩(wěn)定，黃鐵礦中Ni、As 的含量逐步減少。但部分親Cu 元素如Cu、Au、Zn、Bi活性增強，繼續(xù)進入到黃鐵礦晶格中;到了熱液晚階段(均一溫度98 ～180℃，平均139℃，壓力平均5.34bar)，黃鐵礦中Ni、Au、Cu、Sb、Te 等元素的含量已經(jīng)達到測定的最低值，而且方解石脈中的黃鐵礦較自形，說明當時形成環(huán)境比較穩(wěn)定，且熱液晚階段溫度較低，大部分微量元素不易進入其晶格。

通過熱液期每個階段對應的流體包裹體均一溫度和黃鐵礦中Ni 的含量，我們可以發(fā)現(xiàn)，黃鐵礦中Ni 的含量與對應階段的流體包裹體均一溫度呈正相關(圖10)。黃鐵礦中Ni 的含量越高，說明在對應的溫度下，Ni 在流體中活性越高，進入黃鐵礦晶格的能力越強，即遷移能力越強。

圖10 熱液期各階段均一溫度與Ni 含量關系圖Fig.10 Relationship between homogenization temperature and Ni content in hydrothermal episode

值得注意的是，熱液早階段的黃鐵礦非常破碎，且含各種微量元素，這表明該階段黃鐵礦形成環(huán)境非常不穩(wěn)定，應是遭受了強烈的構造運動影響，而這期構造運動可能是一期巖漿侵入活動所伴隨的運動行跡。往往成礦流體與構造的耦合是導致成礦的關鍵因素(鄧軍等，2001;Deng et al.，2004，2007，2009;Yang et al.，2015a，b，c，d，2016c )。

7.2 金、鎳成礦過程

前人認為墨江金廠為混合熱液疊加改造金礦床(蔣志，1984;張志蘭等，1987;胡云中和唐尚鶉，1995;方維萱等，2001)，也有學者認為墨江金廠為鎳金疊加的復合礦床(應漢龍等，2005;孫曉明等，2006)。這都指示了墨江經(jīng)歷了多期次、多階段的成礦作用。

通過系統(tǒng)的野外調研，根據(jù)野外脈體間的穿插關系、礦物共生組合及礦石組構，墨江金廠金鎳礦床的成礦過程可分為三個期次:

(1)沉積變質期:泥盆系金廠組地層沉積形成過程中，伴隨區(qū)域變質作用，形成了礦區(qū)賦礦圍巖——硅質巖，使得由于海水沉積作用形成的大量草莓狀、紋層狀黃鐵礦中，包含了部分吸附態(tài)或晶格缺陷中的易活化金。

(2)熱液成礦期:在燕山中-末期，哀牢山褶皺帶有一期強烈的酸性巖漿侵入活動(Fan et al.，2010)可能導致了礦床的形成。謝桂青等(2004)通過測定富金石英脈中的石英流體包裹體得到金成礦年齡約為135 ～90Ma，相當于燕山晚期。應漢龍(2002)測定富金石英脈石英的40Ar/39Ar 快中子活化年齡為91 ±1Ma，胡云中和唐尚鶉(1995)通過Rb-Sr 法測定與金礦化密切相關的鉻水云母得出成礦年齡約為61Ma，也相當于燕山中-晚期，說明金的成礦可能形成于該時期。金廠礦區(qū)離母巖較遠，遠源的巖漿期后中低溫熱液，沿金廠巖體西接觸帶(通道)上升，熱液本身富含H+，而且還富含F(xiàn)e2+、Sb2+、Zn2+等金屬陽離子和部分S2-、As2-等陰離子(沿途又從圍巖和巖體中溶解攜帶一些礦質)，地層巖石中呈吸附態(tài)或晶格缺陷中的易活化金(Lewis，1982;韓潤生等，1990)，在酸性氧化條件及有利的構造條件下被活化，形成Au+，淋濾出的金與熱液中的堿性離子、陽離子構成金的絡合物，隨著熱液遷移。毛世德等(2003)認為，金在中溫弱堿性溶液中可能主要以AuS-、Au(HS)2-、［AuAsS3］2-和AuSbS32-等形式遷移;熊伊曲(2014)對該礦床的成礦流體進行了包裹體顯微測溫、氣液相群分析及同位素研究，認為熱液期的成礦流體從早階段到晚階段溫度、鹽度逐漸降低，氣體成分主要為H2O 和CO2，并含部分CH4、C2H6、N2和H2S，流體來源可能為深部流體(幔源或深部變質)，并有明顯大氣降水的加入。

在熱液早階段，富含成礦物質的深部流體溫度較高(132～320℃)，熱液不斷萃取圍巖中的S2-、As2-，當離子濃度足夠高時，巖體含鎳礦物(橄欖石、輝石、蛇紋石)中的Ni2SiO4發(fā)生離解，Ni2+與S2-、As2-反應形成鎳的硫砷化物和鎳的硫化物等，另一部分Ni2+則進入黃鐵礦晶格中，而流體中Au+與HS-等形成Au(HS)2-等金的絡合物繼續(xù)遷移。熱液主階段，由于大氣降水的加入，并伴隨流體體系的自然冷卻(溫度下降到126 ～200℃)，導致流體物理化學條件發(fā)生改變，熱液中Fe2+與金的絡合物，如Au(HS)2-等反應，使金在超基性巖體與淺變質地層接觸帶中的有利構造位置發(fā)生沉淀，并生成黃鐵礦、硫銻銅銀礦等硫化物。熱液晚階段，隨著大氣降水不斷加入，流體體系的繼續(xù)冷卻(溫度降至98 ～180℃)，形成以發(fā)育透明度較高的方解石-石英-黃鐵礦脈為特征，它們多沿裂隙充填，并切穿熱液主階段形成的石英脈。其形成過程的化學反應式如下:

反應式①表示地層巖石中呈吸附態(tài)或晶格缺陷中的易活化金在酸性氧化條件及有利的構造條件下被活化;反應式②、③、④和⑤表示金廠主要鎳礦物(即針鎳礦、輝砷鎳礦、銻硫鎳礦)的形成過程，并使圍巖發(fā)生硅化、黃鐵礦化、鉻水云母化等熱液蝕變。反應式⑥和⑦表示在弱還原環(huán)境下，淋濾出的金與熱液中的堿性離子、陽離子構成金的絡合物，然后金的絡合物與熱液中的Fe2+發(fā)生反應，使金沉淀并形成黃鐵礦等硫化物，即金的沉淀過程。由此可見，金和鎳的沉淀應該都是由于燕山中-末期的酸性巖漿侵入而引發(fā)的。

(3)表生富集期:主要是喜山期的強烈造山運動導致礦區(qū)地層褶皺變形，地層中的礦體和礦脈發(fā)生斷裂，并遭受擠壓。隨著地勢上升，地表的部分礦體被剝蝕、氧化和淋濾。礦床中的黃鐵礦遭受氧化形成大量褐鐵礦，吸附自然金顆粒，并富集成礦。

圖11 墨江金廠金鎳礦床不同尺度金-鎳關系圖(a)墨江金鎳礦床貓鼻梁子礦段金、鎳礦體關系剖面圖(據(jù)江永宏等，2003);(b)貓鼻梁子礦段PD1810 中實拍金鎳礦體照片;(c)采集的含金鎳礦物的手標本(含金石英脈穿插于鎳礦體中，且含金石英脈又包含了部分鎳礦體);(d)輝砷鎳礦包含黃鐵礦;(e)銻硫鎳礦充填于黃鐵礦裂隙Fig.11 Different scales of Au-Ni relationship graph in Mojiang gold-nickel deposit(a)Au-Ni ore body relationship section drawing in Maobiliangzi ore section，Mojiang (after Jiang et al. ，2003);(b)photograph of Au-Ni ore body in adit PD1810，Maobiliangzi ore section;(c)hand specimen of gold and nickel bearing ore (gold-bearing quartz filled in nickel ore body，and some nickel ore body wrapped in gold-bearing quartz);(d)pyrite wrapped in gersdorffite;(e)ullmannite filled in crack of pyrite

本次研究在前人認識的基礎上，結合金廠實地勘察和鏡下顯微觀測結果，認為金礦和鎳礦是相互包含的關系，推測金和鎳應該是屬于同一個成礦期。鎳礦體與金礦體在空間上相互穿插，部分迭合，部分獨立;含金石英脈切穿鎳礦體，但含金石英脈中又包含了鎳礦角礫;在顯微觀測中，觀察到了輝砷鎳礦包含了細粒黃鐵礦，銻硫鎳礦充填于黃鐵礦的裂隙中的現(xiàn)象(圖11)，說明金、鎳礦物應是同一期熱液形成。

此外，黃鐵礦既是主要載金礦物，也是主要的載鎳礦物。通過電子探針分析得出的數(shù)據(jù)(表4)，對每個階段黃鐵礦的金和鎳的含量進行對比(圖9)，發(fā)現(xiàn)金和鎳的含量最高點分別在熱液期的不同成礦階段，鎳在熱液早階段含量最高(圖12)，而金在熱液主階段含量最高，因此推測在時間上金礦化要晚于鎳礦化。造成金比鎳成礦晚的原因是由于載金鎳貫通性礦物黃鐵礦在強烈地構造運動影響下，其形成環(huán)境極其不穩(wěn)定，易形成細粒他形或十分破碎的黃鐵礦晶型，這使得許多微量元素以離子形式進入其晶格之中。且Ni 是在高溫條件下活性較高的親石元素之一，在成礦早階段，溫度較高，Ni 容易進入黃鐵礦的晶格;而Au 作為親銅元素之一，在中-低溫環(huán)境下活性較高，成礦主階段為中低溫環(huán)境，Au+大量進入黃鐵礦晶格中，從而形成了金的富集。

7.3 熱液鎳礦成因初探

詳細對比了墨江金廠金鎳礦床與Ishkinino、Ivanovka、Dergamysh 典型熱液鎳礦床中的礦物特征及成礦環(huán)境(表6;Melekestseva et al.，2013 及其引文)，發(fā)現(xiàn)墨江金廠金鎳礦床與典型熱液礦床的載金-鎳礦物特征、礦石特征、成礦流體特征和成礦物質來源特征相似。

圖12 沉積變質期與熱液期各階段黃鐵礦中鎳的含量Fig.12 Nickel content in sedimentary-metamorphic episode and hydrothermal episode

正如本文及前人研究(González-álvarez et al.，2013b;Loukola-Ruskeeniemi and Lahtinen，2013;Lisitsin et al.，2013)所述，含鎳礦物的地質-地球化學特征及其成礦物理化學條件可以反應Ni 在熱液中的遷移機制。墨江金廠金鎳礦床熱液主階段含金鎳貫通性礦物——黃鐵礦中含有Au、As、Sb、Pb、Zn、Cu、Co、Ni 等元素，顯示其流體成分復雜，與熱液鎳多金屬礦床Zálesí 流體成分特征類似(Dolnicˇek et al.，2009)。墨江金廠金鎳礦床的含鎳礦物為輝砷鎳礦、針鎳礦、黃鐵礦等，這與Epoch、Maluhe、Ishkinino 等熱液鎳礦床含鎳礦物類似(表6;Baglow，1986;Pirajno and González-álvarez，2013;Coveney and Chen，1991;Lehmann et al.，2007;Xu et al.，2011，2013)。熱 液 鎳 礦 床 中 偶 見 Au 的 富 集(Melekestseva et al.，2013)，金廠金鎳礦床含金礦物為自然金、黃鐵礦、毒砂等，且自然金中Ag 含量為15.8% ～17.8%，這與Ivanovka 和Dergamysh 的含金礦物特征相似。成礦流體為中低溫低鹽度特征(熊伊曲，2014)，總體上與Ishkinino、Ivanovka 和Dergamysh 熱液鎳礦成礦流體特征相似。Ni 來源于超基性巖(蔣志，1984;熊伊曲，2014)，與上述三個典型熱液礦床的成礦物質來源一致。另外，金廠鎳礦石中微量元素之間的相關性也與典型熱液鎳礦床類似(表6)。

表6 墨江金廠金鎳礦床與部分典型熱液鎳礦床的礦石、礦物及成礦流體特征對比Table 6 Comparison of ore，minerals and ore-forming fluid between Mojiang Au-Ni deposit and some typical hydrothermal Ni deposits in the world

將墨江金廠金鎳礦床與國內(nèi)外熱液鎳礦床的構造背景、成礦時代、礦床地質-地球化學特征、成礦條件等進行了對比(Davies，1969;Buchkovskiy，1970;Loukola-Ruskeeniemi and Heino，1996;Melekestseva，2005;González-álvarez et al.，2013b 及其引文)。發(fā)現(xiàn)墨江金鎳礦床在礦石礦物、圍巖蝕變、成礦條件、成礦與熱液活動和超基性巖密切相關等方面與其他熱液鎳礦床具有相似性。燕山期中酸性巖漿侵入交代金廠超基性巖可能導致金廠金鎳礦床的形成(Fan et al.，2010;本文)，這和Avebury 熱液鎳礦是由于超基性巖被晚泥盆世的花崗巖侵入交代所形成(González-álvarez et al.，2013a;Keays et al.，2009;Keays and Jowitt，2013)的特征相似。熱液鎳礦床的圍巖蝕變常為蛇紋石化、滑石化、粘土化、碳酸鹽化等，成礦常與熱液活動相關。墨江金鎳礦床東側被金廠超基性巖侵入，其侵入部位在地表常發(fā)育蛇紋石化、碳酸鹽化、粘土化等蝕變，礦區(qū)內(nèi)也發(fā)育代表巖漿熱液活動的花崗斑巖、基性巖和中酸性巖脈等。這些特征均與Talvivaara、Doriri Creek、Epoch 等 熱 液 鎳 礦 床 特 征 相 似(González-álvarez et al.，2013b 及其引文)。

同時，在構造方面，墨江金鎳礦床位于哀牢山造山帶，產(chǎn)于經(jīng)歷過多次構造活動的九甲-安定韌性剪切帶中。圍巖為一套淺變質巖系，鎳礦體賦存于金廠超基性巖體及其圍巖接觸帶，金礦體與鎳礦體偶見穿插共生，礦體形態(tài)多呈透鏡狀。上述特征均與我國秦嶺造山帶中的煎茶嶺巖漿熱液改造型鎳礦一致(聶江濤，2010;姜修道等，2010)。

因此，結合前人對墨江金鎳礦的地質特征、流體包裹體、同位素等方面的研究(熊伊曲，2014)對礦床成因的約束及本文對金、鎳成礦過程的論述，認為墨江金廠金鎳礦床是一個受巖漿熱液改造的中-低溫熱液金鎳礦床。

8 結論

(1)墨江金鎳礦金的賦存狀態(tài)有兩種:可見金和不可見金。其中可見金又有兩種賦存形式:1)粒間金(賦存在中細粒石英脈中的自然金顆粒);2)包體金，主要被硫銻銅銀礦包裹。而不可見金主要是以主要以Au+形式賦存于黃鐵礦中。其含金礦物主要為黃鐵礦、毒砂和硫銻銅銀礦。鎳的賦存狀態(tài)有兩種:1)以獨立礦物，如針鎳礦、輝砷鎳礦及銻硫鎳礦存在;2)以離子態(tài)賦存于黃鐵礦、毒砂等礦物中。黃鐵礦既是主要載金礦物，也是主要的載鎳礦物。

(2)墨江金廠金鎳礦床中的成礦過程可以分為三個期次:沉積變質期，熱液成礦期和表生富集期。沉積-成礦期共發(fā)育4 個世代黃鐵礦，其中熱液成礦期可劃分為:Ⅰ石英-鉻水云母-針鎳礦-輝砷鎳礦-銻硫鎳礦-黃鐵礦階段，Ⅱ石英-黃鐵礦-毒砂-硫銻銅銀礦-自然金階段，Ⅲ方解石-石英-玉髓-黃鐵礦階段。熱液主階段黃鐵礦中含有Au、As、Sb、Pb、Zn、Cu、Co、Ni 和Te，顯示流體成分復雜，其微量元素組成表明墨江金廠金鎳礦床形成于中-低溫環(huán)境中。結合礦床地質特征和EPMA 的研究，認為金、鎳的形成屬于同一成礦期，鎳礦化主要發(fā)育于熱液早階段，而金礦化主要發(fā)育于熱液主階段。Ni在熱液流體中的遷移能力與流體溫度正相關，溫度越高，Ni進入黃鐵礦晶格的能力越強。

(3)通過與國內(nèi)外熱液鎳礦床特征對比，并結合前人研究成果和金、鎳成礦過程研究，認為墨江金廠金鎳礦床是一個受巖漿熱液改造的中-低溫熱液金鎳礦床。

致謝 野外工作得到墨江縣礦業(yè)有限責任公司領導與相關技術人員的大力支持及幫助;電子探針分析工作得到了中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室陳振宇老師的支持;責任編輯及審稿老師、劉建平老師、和文言老師、劉忠法老師、張潮博士、張宇博士為論文的完善提出了寶貴的意見;碩士生趙睿成、馮雨周等參與了部分研究工作;謹此致謝。

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