广州地化所经过微米CT三维成像技能提醒岩浆铜镍硫化物矿床珠滴状结构矿石成因

　　珠滴状结构是指矿石中毫米-厘米尺度的硫化物，其二维形状呈近圆形珠滴状，在全球岩浆铜镍硫化物矿床中偶有发育。关于珠滴状结构矿石的成因，现在存在首要两种观念：一种是在珠滴状硫化物周围发育含水的硅酸盐矿藏组合（即硅酸盐“帽”）或许孔洞，这种或许与岩浆中的气泡带着硫化物运移有关，典型的比如为俄罗斯的Noril’sk矿床和西澳Black Swan区域科马提岩相关的矿床；第二种是硫化物尽管全体出现珠滴状，但部分发育自形的六边形晶面且硫化物全体富Ni贫Cu，这种或许与半固结的硫化物熔体池被后续岩浆搅动有关，典型的比如为加拿大Sudbury矿集区中的Copper Cliff矿床。国科大师生、来自中国科学院广州地球化学研讨所岩浆效果与成矿团队的魏博副研讨员、王焰研讨员、曹永华工程师和博士生王江泽，在我国东昆仑造山带石头坑德岩浆铜镍硫化物矿床也发现了相似的珠滴状结构矿石，并使用中国科学院矿藏学与成矿学要点试验室树立的微米CT试验渠道（天津三英nanoVoxel 4000），展开了三维成像表征和定量剖析。研讨依据成果得出，这类珠滴状结构矿石并非上述两种成因，而是与微细的硫化物珠滴在堆晶粒间向下集合构成粗粒的硫化物珠滴有关。进一步研讨还发现，在粗粒堆晶岩中易于构成珠滴状结构矿石，而珠滴状硫化物的形状则受控硫化物和地点粒间方位孔隙/吼道粒径的相对巨细。

　　石头坑德矿床粗粒斜方辉石岩呈典型的中堆晶结构，斜方辉石粒度可达1厘米，并包裹溶蚀状橄榄石，粒间矿藏首要为斜长石，少数为单斜辉石。珠滴状硫化物的巨细从几毫米到几厘米不等，赋存在斜方辉石粒间（图1），少数细粒珠滴状硫化物被包裹在斜方辉石中。一起，斜方辉石遍及发育Al-Cr扇形环带和震动环带（图2），指示了快速结晶的特色和动乱的岩浆物理化学系统。因而，斜方辉石可在快速结晶时包裹少数细粒硫化物珠滴。

　　图1  (a) 石头坑德矿床的粗粒斜方辉石岩；（b）粗粒斜方辉石岩的微区XRF扫面图解

　　微米CT三维成像依据成果得出，矿石含有7.94 vol.%的硫化物，这些硫化物珠滴在三维形状出现近球形（图3a）。单个硫化物的粒度巨细可以用等效球体直径来标明（equivalent sphere diameter，ESD），最大的一个硫化物ESD超过了1个厘米（图3b），ESD大于4个毫米的硫化物体积占一切硫化物体积的60%以上（图3b）。硫化物珠滴的粒度散布曲线c）呈扭折状，约以ESD为1毫米为界，指示了粗细不同的两类硫化物；ESD大于1毫米硫化物珠滴的粒度散布特色或许指示了细粒硫化物的集合进程。

　　图3 珠滴状矿石硫化物的微米CT三维成像（a）、累积频数和体积（b）、粒度散布曲线（c）

　　研讨团队进一步对珠滴状矿石进行了孔隙网络模型剖析，提取了粒间硅酸盐矿藏的三维空间散布，并展开了孔隙网络模型的模仿（图4），标明粒间硫化物的形状首要受控于硫化物粒径的巨细和地点粒间方位孔隙/吼道的巨细。对粒度巨细不同的三个硫化物（No.1，No.2，No.3，图5a）三维表征依据成果得出，随粒度添加，硫化物珠滴的球形度（越挨近球体的形状，球形度越挨近1）产生显着下降（图5b），其形状可从球状、近球状、再变成不规则状。孔隙网络的三维模型依据成果得出（图5c），球状的No.1硫化物珠滴粒度小于孔隙粒度，占有了粒间1个孔隙（图5d）；近球状的No.2硫化物珠滴粒度略大于孔隙粒度，占有了粒间1个孔隙（图5e）；不规则状的No.3硫化物珠滴粒度大于一切孔隙和吼道的粒度，占有了粒间11个孔隙（图5f）。因而，硫化物珠滴形状的演化或许指示了细粒硫化物珠滴随晶粥粒间熔体向下运移并集合构成粗粒硫化物珠滴的进程，粗粒硫化物珠滴停留于堆晶孔隙即可构成珠滴状结构矿石；更大的硫化物珠滴也能愈加进一步战胜堆晶粒间的毛细阻力，向下搬迁挤出孔隙而变得不规则。

　　图4 珠滴状矿石的孔隙网络模型剖析流程：区别堆晶相斜方辉石（a）、硫化物（b），粒间硅酸盐矿藏相（c），最终树立粒间相的孔隙网络模型（d）

　　图5 珠滴状矿石（a）中三个代表性硫化物的三维形状（b）、孔隙网络模型剖析（c），硫化物半径和所占孔隙-喉道半径的比照（d，e，f）

　　这项研讨标明晰石头坑德矿床珠滴状矿石的构成，首要是产生在堆晶后阶段，是硫化物珠滴在堆晶粒间向下会聚所构成，在粗粒堆晶岩中易于构成珠滴状结构矿石。前人研讨常常经过计算硫化物珠滴的形状特色来指示岩浆活动的方向，这类作业的假设是岩浆裹挟着硫化物珠滴进行运移。本次研讨标明，在展开此类作业前，有必要首要查明珠滴状矿石的成因，假如硫化物珠滴构成于堆晶后的会聚进程，则硫化物珠滴的形状特色不能指示岩浆活动的方向。

　　该研讨受中国科学院战略性先导科技专项（编号XDA0430303）和青年立异促进会项目（2022358），以及国家自然科学基金委面上项目（42372117）的赞助，研讨成果表于Mineralium Deposita上：