金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程的熔浆热力学模拟

金川铜镍硫化物矿床是仅次于加拿大Sudbury和俄罗斯Noril’sk-Talnakh的世界第三大在采镍矿床。金川岩体主要由含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩和橄榄辉石岩组成,岩相学观察表明主要造岩矿物的结晶顺序为:橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→斜长石。为了进一步探讨金川岩体母岩浆成分及其分离结晶过程,本文在前人工作基础上根据主要造岩矿物结晶顺序及其电子探针成分,借助熔浆热力学软件"MELTS"的计算,获得金川岩体更为准确的母岩浆成分为:SiO248.2%,TiO21.00%,Al2O311.3%,FeO12.9%,Fe2O31.30%,MgO12.6%,CaO10.1%,Na2O1.51%,K2O0.72%,NiO0.04%。MELTS模拟计算表明金川岩体母岩浆的分离结晶经历了两个阶段,在深度约为10.9～12.5km的深部岩浆房经历了约5%的橄榄石以及约4%的斜方辉石分离结晶,并伴随硫化物熔离。在重力作用的影响下,橄榄石、斜方辉石和硫化物向下沉降,形成由下至上的分层:橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层,橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆层和硅酸盐熔浆层。硅酸盐熔浆首先挤出形成贫硫化物的岩体或喷出地表,之后橄榄石-斜方辉石-硅酸盐熔浆被挤入到7.6～9.2km的浅部岩浆房,经重力分异形成金川I号岩体的上部岩相带和II号岩体顶部的含辉橄榄岩。橄榄石-斜方辉石-硫化物-硅酸盐熔浆层最后被挤入金川岩体,并再次结晶出橄榄石、单斜辉石、斜长石,形成金川岩体的主要岩相和硫化物矿体。这些计算结果不仅与野外和室内岩相学观察吻合,也与硫化物熔离过程的最新研究结果相一致。

甘肃金川Ⅱ号岩体辉石化学特征及其地质意义

金川Ⅱ号岩体主要由二辉橄榄岩和硫化物橄榄岩构成，单斜辉石和斜方辉石为岩相中主要造岩矿物，单斜辉石含量一般高于斜方辉石。矿物间的结构关系表明主要造岩矿物的结晶顺序为：橄榄石-斜方辉石-单斜辉石-斜长石。单斜辉石的TiO2，Al2O3，Cr2O3和Na2O质量分数依次为：0．29％～1．26％、3．17％～3．59％、0．86％～1．14％、0．29％～0．57％，斜方辉石的TiO2，Al2O3，Cr2O3和Na2O质量分数普遍低于单斜辉石，依次为：0．16％～0.40％、1．85％～2．38％、0．48％～0.68％、0．03％～0．10％。元素间的相关关系显示辉石的类质同像置换方式为：^MIFe^2＋ ＋2Si=^MITi＋2^IVAl,^MIFe^2＋ ＋Si=^MIFe^3＋ ＋^IV Al,Fe^3＋和Ti进入矿物晶格置换Fe^2＋来平衡Al置换Si产生的正电价差。两种辉石较低的TiO2，Al2O3和Na2O质量分数显示出母岩浆为拉斑玄武岩浆的特征。二辉石温度计和单辉石温度计算表明斜方辉石的结晶温度下限和单斜辉石结晶温度上限大致在1146℃～1166℃之间，单斜辉石的结晶一直持续到1032℃或者更低。金川Ⅱ号岩体单斜辉石演化明显表现出向透辉石端员偏离，暗示岩浆在结晶分异过程中，可能与富钙质围岩发生了同化混染作用。

金川超镁铁质岩体LA-ICPMS锆石U-Pb年龄

对金川(超)镁铁质岩体中的锆石进行了阴极发光(CL)成像观察,按特征将其分为碎屑锆石、岩浆锆石和具有重结晶生长边的变质锆石三类。应用LA-ICPMS对锆石微区U-Pb年龄和微量元素进行了测定,测得碎屑锆石不一致年龄较老,为(2692±160)Ma,可能代表岩体侵入时经过的围岩年龄;岩浆锆石获得谐和线年龄807Ma,可能是金川的成岩年龄;测得变质锆石的年龄为200 Ma,代表较晚的一次变质年龄。岩浆锆石的微量元素Th、U及Th/U特征显示其岩浆成因,并晶出于同一岩浆系统。

甘肃金川Ⅱ号岩浆硫化物含矿岩体岩浆演化过程探讨

金川矿床是我国最大的岩浆铜镍硫化物矿床,岩体主要由硫化物橄榄岩、含辉橄榄岩、二辉橄榄岩和橄榄辉石岩等岩相组成。以金川Ⅱ号岩体为例,根据岩相学观察和常量元素、微量元素地球化学特征的分析,试图对岩浆上升过程中的演化分异进行深入探讨,发现金川Ⅱ号岩体岩浆结晶分异演化过程主要包括深部岩浆房中尖晶石—橄榄石的分离结晶和浅部岩浆房辉石与斜长石的结晶,而地壳物质的同化混染发生在岩浆上升的整个过程,地壳物质的同化混染是导致母岩浆中硫饱和的主要因素。该岩浆分异演化过程间接支持了汤中立提出的"深部分异-熔离,依次贯入"成矿模式。

金川小岩体成矿中岩浆质量平衡:来自年代学与地球化学的证据

金川铜镍硫化物矿床长6.5km,宽20～527m,面积1.34km2,赋存了世界第三大的铜镍硫化物矿床,Ni金属量大于5.5×106t,Cu金属量大于3.5×106t,矿石类型主要为海绵陨铁状、浸染状、块状。金川超镁铁质岩体主体为二辉橄榄岩组成,其次为斜长二辉橄榄岩、辉石岩,有大量橄榄石堆晶。

甘肃金川Ⅱ号岩体橄榄石成因探讨

金川是世界第三大在采岩浆铜镍硫化物矿床,其成因备受中外地质学家的关注。金川岩体被一系列北东-东向左行平移断层自西向东依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等4个岩体。金川岩体主要由硫化物纯橄岩、二辉橄榄岩、橄榄辉石岩组成,边缘断续分布少量斜长石二辉橄榄岩和辉石岩。金川最大的1号矿体产于Ⅱ号岩体的中心,呈现出由中间硫化物纯橄岩向两侧浸染状的二辉橄榄岩和橄榄辉石岩过渡的对称式岩相分布。电子探针分析结果显示,金川Ⅱ号岩体橄榄石Fo值在79.7%~83.9%之间变化,w(Ni)为959×10^(-6)~2060×10^(-6),大多低于从硫不饱和玄武岩浆中结晶出的橄榄石Ni含量。模拟计算表明金川岩体母岩浆为高MgO玄武岩浆(w(MgO)=10%~13%,w(FeO)=11.5%~12.5%)。橄榄石Ni含量偏低的原因是橄榄石结晶的同时发生了硫化物熔离,橄榄石与硫化物的质量比值约为40﹕1。硫化物纯橄岩和二辉橄榄岩中橄榄石的Ni含量及其与Fo值的相关性都存在显著的区别,暗示它们可能是从Ni含量不同的母岩浆中结晶出来的。同时,硫化物纯橄岩中橄榄岩经历了与硫化物熔体的Fe-Ni交换,而二辉橄榄岩中的橄榄石经历了与硅酸盐熔体的Mg-Fe交换。

金川深部工程围岩支护时机与参数设计研究

为了解决复杂地质环境下的围岩支护时机问题,针对金川三矿1165水平一大跨度硐室围岩进行了一系列理论和数值分析研究。首先,根据现场调查,对围岩进行了初步的工程地质评价,认为该岩体处于不稳定状态;然后,针对金川岩体的流变特征进行了理论研究,建立了非线性流变模型,通过拟合得出了最佳二次支护时机;最后,根据岩体变形特点,提出"适当让压后支护"思想,采用数值计算方法对硐室支护进行了设计研究,并得出了一系列结论。该研究表明适当让压后进行支护有利于提高围岩体的自承能力,有利于工程的长期稳定性。

金川超大型Ni-Cu-(PGE)矿床橄榄石微量元素特征及地质意义

我国金川超大型铜镍硫化物矿床是世界上第三大在采岩浆硫化物矿床,Ni开采量仅次于俄罗斯Noril'sk-Talnakh和加拿大Sudbury矿床,其成因研究备受关注。利用激光—等离子体质谱(LA-ICP-MS)原位分析了金川岩体中橄榄石微量元素含量,并探讨了影响元素含量变化的因素,进而阐述成岩及成矿过程。分析结果显示橄榄石中元素Ni,Cr与Fo呈负相关,Mn/Fe与Fo呈正相关,而Mn/Zn,Zn/Fe与Fo无相关性。在原始地幔橄榄石多元素标准化图中,金川Ⅰ号和Ⅱ号岩体橄榄石具相同的配分模式,均显示Cr,V,Ni,Co和Ti的亏损,富集不相容元素Zr,Y,Ti,Sc和Ca的特征。元素变化特征暗示Ⅰ号和Ⅱ号岩体具相同的母岩浆成分;与铬尖晶石的共结使橄榄石亏损Cr,V和Ti元素,而熔离的硫化物及其与橄榄石的相互反应共同影响着橄榄石中Ni和Co元素的含量。Ⅱ号岩体橄榄石较Ⅰ号岩体具较低的Cr和V含量,暗示Ⅱ号岩体母岩浆较Ⅰ号岩体经历了更高程度的演化。橄榄石高的Mn/Zn值(>13)和低的Zn/Fe值(<11)指示金川岩体岩浆可能起源于橄榄岩地幔的部分熔融,而非辉石岩地幔源区。