C1 · 出版卷 11

Magmatic Deposits

Ni–Cu–PGE、chromite、Fe–Ti–V 等

学习目标

完成本课后，你应能够以熔体来源、饱和、分离、搬运、聚集和保存比较岩浆 Ni—Cu—PGE 硫化物、层状铬铁矿与 Fe—Ti—V 氧化物系统，并理解为什么岩浆组成不能单独决定矿床。

你还应使用结构构造和质量平衡，检验矿物是从硅酸盐熔体结晶、不混溶液体分离、机械堆晶、被后期流体改造，还是记录多个阶段。

潜在肥沃岩浆需要含有或获得目标组分，但集中常依赖动态流动。部分熔融控制初始金属预算；硫化物滞留在源区会抑制亲硫元素进入岩浆；铬铁矿或氧化物饱和则取决于压力、氧化态、温度与熔体组成。

被岩浆反复补给的通道可以处理远大于最终侵入体的岩浆质量。围岩同化可能改变硫或硅活度并触发饱和，岩浆混合能让组成跨越相边界，冷却和降压也会改变溶解度。

因此小矿化体可能记录很大通量系统，大侵入体也可能只有弱矿化。格架、补给指标和质量平衡与最终岩石组成同样重要。

不混溶硫化物液体从硅酸盐熔体分离时，亲硫元素可强烈进入硫化物。结果取决于何时饱和、多少硅酸盐熔体与硫化物接触、液滴是沉降还是被输送，以及是否有新岩浆补给。

R factor 是与单位质量硫化物液体平衡的硅酸盐熔体质量比。高 R 使硫化物接触更大金属储库，但由金属比值反演的 R 依赖分配系数、初始组成与平衡假设。若在地幔或深部通道早期硫饱和，金属可能在到达目标层位前已被抽走。

常见构造包括浸染液滴、硅酸盐颗粒间网状硫化物、块状聚集和再活动脉。切穿关系的硫化物既可能晚岩浆形成，也可能构造再活动，必须由微观结构、矿物化学和时代判定。

层状侵入体中的铬铁矿层可以记录岩浆组成、压力、氧化态、混合、污染和晶体分选的改变。横向连续矿层未必来自简单静水沉降，成核、再平衡与密度流也能组织晶体。

Fe—Ti 氧化物可由演化岩浆结晶为堆晶，形成富氧化物层或分离体，并受出溶与固相再平衡改造。钒的分布强烈受氧化态和矿物化学控制。总体磁响应有助于绘制富氧化物岩石，却不能单独识别品位或矿物化学。

两类系统都必须区分结晶并堆积的 cumulus 颗粒、intercumulus 矿物、被困熔体产物和后期蚀变。堆积后的改造会重排结构，应在多个尺度检验。

野外格架需要建立接触、馈入关系、层理、切穿岩体和变形。岩相学检验液滴形态、颗粒边界、堆晶骨架、包裹体、出溶和交代。矿物化学绘制环带与元素赋存，全岩数据只有在代表性充分且校正蚀变时才适合质量平衡。

同位素与围岩捕虏体可检验污染，但混合来源会产生非唯一特征。时代研究必须针对具体事件：侵入就位、硫化物结晶和后期再活动未必由同一矿物记录。

位场数据约束几何与物性差异，不约束矿床类型。磁异常可能来自贫矿磁铁矿、背景岩性或剩磁；导电异常也可能来自硫化物、石墨、盐水或黏土，必须用实测地质校准。

一批合成岩浆质量 1,000,000 t，含 120 ppm 镍。早期结晶后，原镍的 70% 保留于 600,000 t 可移动硅酸盐熔体中，因此

$C_{Ni}=\frac{(1000000)(120\times10^{-6})(0.70)}{600000}=140\ ppm.$

假设分离出 1,200 t 硫化物液体，简化有效硫化物／硅酸盐分配系数为 400。若质量为 M_s 的硅酸盐与硫化物完全平衡，就必须闭合双储库质量平衡；直接用 140 ppm 乘 400 得到 5.6% 会忽略硅酸盐储库耗减及其相互作用质量。

作为演示，令 60,000 t 熔体参与反应，即 R=50。使用 C_{sulf}=DC_{sil} 且分离前总镍为 (60000+1200)(140\ ppm)，最终

$C_{sil}=\frac{(61200)(140)}{60000+(400)(1200)}=15.87\ ppm,$

而 C_{sulf}=0.6348\%。这个高度简化的合成计算只展示 R、分配与质量平衡的相互作用，不能预测天然品位或证明平衡。