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小秦岭-熊耳山地区长期被认为是燕山期成矿带，并被划入中国东部中生代（燕山期）成矿作用大爆发的范围（毛景文等，1999；华仁民等，1999），但我们新的研究认为并非如此，并提出了印支期成矿的新认识。那么何以过去长期一直认为是单一的燕山期矿床，现在不少却成了印支期形成?印支期成矿又有什么样的地质构造背景?同燕山期有什么关系?为了说明这些问题，可以从秦岭造山带构造演化历史及构造-岩浆的耦合关系及本区的地幔状态（隆起）等深层次原因予以探讨。

矿床作为与不同构造活动有关的特殊地质现象和地质体必然与区域构造演化有联系，任何地质作用或地质体的生成均与大地构造演化有关，矿床作为一种特定的地质体更是一定地质作用的产物。从秦岭造山带的构造演化历史看，印支期是秦岭造山带构造演化阶段中至关重要的时期，正是在这个时期，华北与扬子两大板块才正式完成对接，秦岭主造山阶段结束，强大的俯冲碰撞挤压作用完成，从而使中国南北两大块体成为一个统一的克拉通陆块，开始了新的陆内构造演化阶段。印支期这次大的构造运动，在秦岭的表现是巨大和明显的，西秦岭产生了大量的印支期碰撞与岛弧型花岗岩。东秦岭虽然没有出现大量岩浆作用，但在远离俯冲带——商丹带的小秦岭与熊耳山地区却发生前缘挤压后缘滞后伸展拉张的构造格局，出现了许多碱性正长花岗岩（207 Ma，40Ar/39Ar坪年龄）、碱性岩、碳酸岩（208～224 Ma）。在熊耳群中亦出现206.55 Ma（40Ar/39Ar）、太华群中黑云母正长石测试为213 Ma和223 Ma（K-Ar）的数据（任富根等，2001），显然它们不是成岩年龄，而是印支期构造热事件，是对印支期秦岭造山带与华北陆块碰撞拼接作用的响应。特别有意义的是王义天（2002）对小秦岭变质核杂岩东部武家山一带拆离断层下部厚层糜棱岩带中糜棱岩化片麻岩的黑云母进行的40Ar/39Ar测定，分别获得（217.75±0.31）Ma和（219.97±0.32）Ma的坪年龄和（216.50±2.0）Ma及（221.03±1.2）Ma的等时线年龄，从而获得了小秦岭变质核开始形成的确切年龄，进一步证明了小秦岭伸展构造开始于印支期。世界各地与造山带有关的许多金及多金属矿化主要出现在造山晚期的伸展抬升阶段。造山后的松弛、拉张和伸展抬升，使地壳热量再分配，上地幔物质和能量与地壳发生交换，极有利于矿床的形成。

现有同位素及地球物理资料（第六章）亦揭示出本区为地幔上隆区。牛树银等（2001）提出华北是典型的地幔亚柱构造，小秦岭-熊耳山地区为其幔枝构造，证明本区存在有与地幔柱相关的构造。由于地幔柱作用和岩石圈的拆沉作用，地幔流体向地壳运移扩散（有同位素资料证实），从而形成了小秦岭-熊耳山地区的众多金矿床。

至于一些燕山期（白垩纪）的同位素年龄，应是秦岭造山后发生隆升、垮塌作用，并伴有变质核杂岩的生成时所代表的构造抬升作用的反映。燕山期成矿作用是毋庸置疑的，小秦岭-熊耳山地区，甚至整个秦岭地区除了有燕山期的成矿作用外，也不断发现有印支期的成矿作用。而且，我们认为燕山期的成矿作用应该是在印支期时已开始的成矿作用在板内条件下的继承和叠加。印支与燕山期成矿作用的叠加现象是本区乃至秦岭的一个重要特征，并且和秦岭造山带构造演化相一致。印支期是开始和先导，燕山期叠加成矿作用，才真正构成了中国东部中生代成矿作用大爆发的完整旋回。

因此，小秦岭-熊耳山地区金矿主体为印支期成矿的结论，可以从秦岭造山带的构造演化中得到合理的解释。

岩浆型铜镍硫化物矿床

20世纪90年代以来，地球物理学在地球磁场方面（地球磁场强度、地磁场极性反转效率及真极移）的研究成果，揭示出了200～100 Ma全球处于低磁场强度期、124～83 Ma有低的极性反转频率，以及170～110 Ma时近乎停止的真极移，与此同时，地球表面发生了一系列地幔柱上升而导致的构造热事件（邵济安等，1998）。Morgan（1971）和Larson（1991）等人提出地幔柱理论和超级地幔柱模型、Courtillot（1988）等人的核-幔耦合模型和Maruyama S.等（1994）日本学者的三级地幔柱模型，是目前建立的最有代表性的核-幔结构动力学模型。根据地幔柱理论，地球表层的构造扩张、岩浆活动、矿产的形成无不与地幔柱构造活动和演化有关。孙爱群等（1997）根据Maruyama S.的地幔柱模型，对照华北地台地质构造演化特征，认为河淮地区下部是一个典型的地幔热柱（相当于Maruyama S.的二次柱，1994）。并认为华北地区几个重要的金、银成矿集中区（胶东、冀北、秦岭、太行）位于这个亚热柱外围，是地幔亚热柱进一步演化的三级单元，相当于Maruyama S.（1994）的三级柱，并将其称为幔枝构造（牛树银等，1996），这些金银矿都与三级柱有关。邓晋福等（1994）指出，中生代早期（印支期）中国东部诸陆块最终拼合在一起时，岩石圈存在根部，其深度超过150～200 km，新生代以来，岩石圈厚度只有60～80 km，表明燕山期以来岩石圈至少减薄了100 km，岩石圈的去根作用是中国大陆“活化”的深部原因。熊耳山-小秦岭地区正处于华北地台南缘，中生代期间有强烈的构造岩浆活动，金的成矿时代为224～100 Ma，也正是中生代全球地幔热柱活动时期。该区在印支期出现有霓辉石正长岩（Rb-Sr年龄，216 Ma，邱家骧，1993；204 Ma，U-Pb，任富根等，1998），钾长（A型）花岗岩（Rb-Sr年龄，207 Ma，徐启东，1998），火成碳酸岩（206 Ma，邱家骧，1993）。中生代花岗岩类岩浆岩的形成时代为175～100 Ma，区内的太古宙中深变质岩，经研究皆为变质核杂岩（石铨曾等，1993），其形成机制为，地壳增厚和岩浆上涌→地壳颈缩→拆离伸展（张进江等，1998）。按照地幔柱活动理论，该区应是中生代的活动区，其结果必然造成地幔流体及成矿元素在地壳浅部构造有利部位成矿。

小秦岭-熊耳山地区的金及有色金属矿产的分布特征与这里强烈的地壳层圈物质能量交换和地幔流体的作用有关，而这一地质事件又受这一地区深部地幔柱作用和由此引起的岩石圈拆沉作用的制约，地幔柱的活动为成矿作用提供了重要的成矿环境和成矿条件。据研究，热地幔柱上涌至岩石圈，可产生巨大范围的热晕（Maruyama，S.1994），其不仅可以驱动热液对流循环，而且可以引起成矿流体大规模长距离运移。在小秦岭-熊耳山地区，地幔上涌的同时，伴有高热流异常和碱性岩浆的侵位，在早期克拉通大陆破裂阶段，造成古大陆基底高级变质作用，发生混合岩化、混合花岗岩化和流变片麻岩化，这些又同地幔柱活动关系密切。由于地幔柱上升过程中携带了巨量的能量，对地壳进行烘烤、加热，促使大陆地壳地温梯度增高，并发生广泛的地壳熔融事件。因此，大范围的地壳熔融和变质作用可以作为地幔柱识别的一个手段（贺世杰等，2003）。李献华等（2001）通过对中国华南元古宙大面积出露的花岗岩研究认为，华南元古宙花岗岩就是受当时华南地区的地幔柱影响的结果。在稳定同位素特征上，地幔柱的w（3Ge）/w（4Ge）比大气至少高出50倍，小秦岭石英脉型金矿的w（3Ge）/w（4Ge）比值为（0.4～2.6）×10-6，平均为1.285×10-6（8个样），若去掉一个石英样，则平均为1.38×10-6，明显具地幔特征（王义天，2002）。高w（3Ge）/w（4Ge）比值通常被认为是地幔去气过程不充分的结果，从而作为地幔柱起源于下地幔的证据（贺世杰等，2003）。

地幔上涌过程还将使地壳缩短及垂向隆升，伴随着断陷盆地和走滑拉分盆地的形成与发育，除Au之外也为另一些活动元素（Pb、Zn、Ag、Gg、Sb、As等）的迁移、富集、沉淀、成矿提供了重要的成矿条件和成矿环境。

一、内容概述

岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床是指与镁铁质-超镁铁质岩浆成矿作用有关的、以硫化物为主的矿床，是赋存Cu、Ni 及铂族元素的重要矿床类型。目前，世界的镍、铜和铂族金属主要来源于镁铁质、超镁铁质岩有关的岩浆硫化物矿床，在镍、铜、铂族资源中占有重要地位。世界镍储量的34%、开采量的60%及世界铜储量的55%来自岩浆型铜镍硫化物矿床；90%以上的铂族金属来自镁铁质、超镁铁质岩有关的铂族矿床和铬铁矿等岩浆型矿床。

超大型岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床所处的构造环境主要有：①大陆内部裂谷带，如加拿大的萨德伯里（Sudbury）和俄罗斯的诺里尔斯克（Noril'sk）等矿床；②大陆边缘裂谷带（如中国的金川矿床等）；③太古宙—元古宙绿岩带，如澳大利亚卡姆巴尔达（Kambalda）和加拿大的托普逊矿床（Thompson）。而活动的造山带环境只形成较小的矿床，如美国的莫希矿床（Moxie）。

世界级超大型岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床主要形成于以下几个时代：新太古代，如Abitibi成矿年龄为2700Ma（Ayer et al.，2002）；古元古代，如Pechenga成矿年龄为1900Ma（Naldrett，2004）；中元古代，如沃伊赛湾（Voisey's Bay）成矿年龄为1120Ma。全球性的镍成矿事件主要集中于约3000 Ma、2700 Ma、1900 Ma以及二叠纪—三叠纪之交（270～230Ma），而这些成矿事件是由大规模地幔柱活动引起的初始地壳生长和原始科马提质和拉斑玄武岩质岩浆的发展演化以及同源溢流玄武岩有关的矿化镁铁质±超镁铁质侵入岩形成所致（Hoatson et al.，2006）。

矿床赋存的岩体几乎都与镁铁质或超镁铁质岩体相关。镁铁质和超镁铁质岩体的母岩浆可以分为2个岩浆系列：科马提岩岩浆和拉斑玄武岩岩浆。超镁铁质科马提岩岩浆限于太古宙—元古宙，如澳大利亚卡姆巴尔达（Kambalda）、佩赛维兰斯（Perseverance）、加拿大的托普逊（Thompson）等矿床。拉斑玄武岩岩浆形成的矿床主要发育于克拉通地区，如加拿大的沃伊塞湾（Voisey's Bay）、俄罗斯的贝辰加（Pechenga）、中国的金川等地。

对岩浆型铜镍硫化物矿床的成矿作用研究始于加拿大萨德伯里（Sudbury）矿床（1886年）。经过一百多年的研究和世界二十多个大型岩浆型铜镍硫化物矿床的发现，在矿床的成矿时代、成矿地质环境、成矿机制、成矿物质来源、含矿岩体特征以及成矿规律等方面取得了大量的研究成果。人们对矿床的成因也有了进一步的认识。Hoatson et al.（2006）和Paznicka（2006）、李文渊（2007）等根据含矿岩石、岩体形态、构造环境将该类矿床划分了5个亚类：①与科马提岩质火山岩流及岩床有关的矿床：如澳大利亚的基斯山（Mt.Keith）、佩塞维兰斯（Perseverance）、雅卡宾迪（Yakabindie）、卡姆巴尔达（Kambalda）、加拿大的托普逊（Thompson）；②与陆上溢流玄武岩岩床有关的矿床：如俄罗斯的诺里尔斯克（Noril'sk-Talnakh）、美国的德卢思（Duluth）；③与拉斑玄武岩岩浆分异的镁铁质-超镁铁质侵入体有关的矿床：如加拿大的沃伊塞湾（Voisey's Bay）；④与陨石撞击有关的苏长岩-辉长岩型矿床：如加拿大的萨德伯里（Sudbury）；⑤与大型层状镁铁质-超镁铁质侵入杂岩有关的铂族矿床、铜镍硫化物矿床：如南非布什维尔德（Bushveld）、津巴布韦大岩墙（Great Dyke）等。

关于镍铜铂族成矿机制，传统观点认为是岩浆在岩浆管道或深部岩浆房中由于物理化学条件（包括温度、压力、氧逸度和硫逸度）的变化最终导致富硫化物的液相和岩浆失去平衡而产生不混熔作用，并以重力下沉的方式富集成矿。在镍铜岩浆硫化物矿床的主要成因模式中，岩浆熔离成矿作用模型是经典的，这种模型认为在岩浆演化过程中硫化物出熔，形成不混熔液滴，并在硅酸盐岩浆中聚集、熔离沉淀形成硫化物熔浆。可见，硫在岩浆中达到饱和是铜镍硫化物矿床形成的必要条件，硫在岩浆中的溶解度是温度、压力、氧逸度和硫逸度的函数。温度与硫的溶解具有负相关关系（Liand Ripley，2005）。关于硫化物从硅酸盐岩浆出熔的原因主要有：①岩浆混合作用：通过岩浆混合所产生的硫化物熔浆量较少，可以形成铂族元素矿床，但很难形成Cu-Ni矿床。②氧化作用：如CO2使岩浆中的Fe2＋转化为Fe3＋，从而降低硫在岩浆中的溶解度。③地壳硫的加入。当前对世界级镍铜铂族硫化物矿床研究表明，此矿床成矿的必要条件是：岩浆中有足够的Ni、Cu亲铜元素；必须有S熔离出来；熔离出的S必须有机会充分与大量岩浆发生反应，以便萃取大量的Ni；硫化物必须积聚在某一特定部位，否则成不了大矿、富矿，甚至不成矿。

二、应用范围及应用实例

（一）诺里尔斯克（Noril'sk）式（溢流玄武岩型）铜镍硫化物矿床

诺里尔斯克式铜镍硫化物矿床位于西伯利亚地块Tunguska盆地西北缘，地块西部为叶尼塞凹槽。区内褶皱及断裂发育，岩浆活动激烈而频繁，形成了西伯利亚“暗色岩建造”。区域上主要为北北东向（近南北向）断裂，也有少量的北北西向断裂和错动距离较大的羽状断裂，与矿床成矿作用密切相关的断裂为诺里尔斯克-Kharaelakh断裂。诺里尔斯克式铜镍硫化物矿床的赋矿地层为玄武岩、泥盆纪碳酸盐岩、硬石膏、泥板岩。含矿岩体主要为晚二叠世—三叠纪岩浆活动产物，含矿岩石类型有苦橄岩、辉绿岩、橄榄辉长岩、苏长岩、粗玄岩；成矿时代为246Ma左右。诺里尔斯克矿床与暗色岩，特别是与辉长岩、辉绿岩分异侵入体在空间上密切相关，富含较多的矿体通常产于这种分异岩体的底部；矿区主要矿石矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、硫铁铜矿、富铁磁黄铁矿、陨硫矿等；岩浆作用与成矿作用受断裂控制。含矿岩体沿断裂呈群状分布，形成诺里尔斯克矿区和塔尔纳赫矿区，包括诺里尔斯克、十月等4个超大型矿床和其他一些规模较小的矿床。

Naldrett（1999，2005）经研究认为，诺里尔斯克矿床成矿过程为：①由地幔形成的玄武质岩浆，沿着诺里尔斯克-Kharaelekh断裂上升到深部岩浆房，岩浆发生结晶分异作用，岩浆房顶部岩石发生熔融、顶部岩浆受到混染，导致岩浆房上部岩浆中的硫化物达到了饱和并发生熔离，亲铜元素进入到硫化物中，形成含有硫化物的“晶粥”；②“晶粥”上升到地壳内的高位岩浆房，在发生结晶分异作用的同时受到围岩（蒸发岩、石膏层）的混染，使硫化物进一步饱和；③后期岩浆不断涌入岩浆房，与残余岩浆充分混合使硫化物在新的岩浆推动作用下向南侵出形成Noril'sk矿体，向北侵出形成Talnakh矿体。因此，诺里尔斯克地区铜镍矿形成的模式可以概括为图1。

图1 诺里尔斯克（Noril'sk）矿床成矿模式图

（据Naldrett，2005）

总之，该矿床具有如下特点：①矿体沿着深大断裂呈带状分布；②矿体赋存于分异明显的镁铁-超铁镁质火山岩的底部，含矿岩体与大陆溢流玄武岩有亲缘关系，属拉斑系列的铁质岩石；③矿床属通道型矿床，矿床的形成与地壳物质的加入、深部岩浆房结晶分异及熔离作用有关。

（二）沃塞湾（Voisey's Bay）式（拉斑玄武岩型）岩浆型铜镍硫化物矿床

沃塞湾超大型Cu-Ni-Co矿床位于加拿大拉布拉多海岸，太古宙Nain省和元古宙Chunchill省的碰撞边界，赋矿地层为太古宙长英质片麻岩、角闪片麻岩、辉长片麻岩以及元古宙的石榴石矽线石片麻岩、含硫化物石墨片麻岩、紫苏花岗闪长质片麻岩等。矿体赋存于一个长6km的岩墙状岩浆通道系统中，容矿岩石为橄长岩和辉长岩，是Nain侵入岩套的一部分；岩体的Re-Os同位素年龄为（1323±135）Ma。矿石类型主要有侵染状和海绵陨铁状矿石，致密块状岩石出现在岩体底部岩浆通道附近。

Lambert et al.（2000）研究了Voisey's Bay铜镍硫化物矿床矿石的Re/Os值后认为，它们较高的Re/Os比值（2.9～38）和高的γOs值是由玄武质母岩浆与老地壳的强烈相互作用引起的。该矿床的Re-Os同位素资料支持其至少包括2个阶段地壳混染、2个岩浆房及不同地球化学性质的多脉冲岩浆成因模型。Li et al.（2000）研究认为，Voisey's Bay超大型Ni-Cu-Co矿床形成的关键因素包括：①相对过分异的玄武岩浆上升进入地壳；②岩浆和含硫副片麻岩的反应；③不混溶硫化物液体产生后岩浆的持续流动；④新的富Ni、Cu岩浆的重新上涌，并使已存在的硫化物含量增高。该矿床的成矿过程可以概括为图2。

图2 沃伊塞湾（Voisey's Bay）矿床成矿模式图

（据Li et al.，1999；转引自毛景文等，2012）

总之，该矿床具有如下特征：①矿体赋存于岩浆通道系统，属通道型矿床；②所有岩体均含矿，具有全岩矿化特征：③矿体处于岩浆通道的膨大部位、转折部位、坡度变缓部位、分叉部位。

（三）加拿大萨德伯里陨石撞击型铜镍硫化物矿床

加拿大萨德伯里（Sudbury）是陨石撞击型铜镍硫化物矿床的典型代表。Л.П.Лихачев（2006）总结了萨德伯里的成矿过程：①陨石坠落与下面岩体相撞发生破裂，坠落体呈颗粒流持续运动，颗粒流长达几千米；②运动过程中，重的金属颗粒快于轻颗粒聚集在被撞岩体的接触面上，然后渗入岩体底部形成支脉状矿石；③撞击形成的等离子蒸气、熔融体和固态物质的混合物进入大气，经过减压和迅速冷却随后返回到早先形成的火山口；④熔融体降落后其中的金属颗粒又回到了落体的锋面位置，形成了萨德伯里矿区中的次层状接触带型矿石（图3）。

图3 萨德伯里矿床成矿模式图

（据Л.П.Лихачев，2006；转引自施俊法等，2010）

总之，该矿床具有如下特点：①矿床沿萨德伯里盆地周边岩带断续产出，与基性火成杂岩体在空间上密切相关；②主要分布于基性火成杂岩体底部的围岩角砾岩、苏长岩、老岩层剪切带内及伴生的角砾岩、苏长岩-石英闪长岩体的放射状分支岩体中，主要分布于苏长岩边缘及支脉内；③顶板为角砾岩，底板为花岗质砾岩、角砾岩；④主要矿石矿物有磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿-黄铁矿-磁铁矿典型组合；⑤为宇宙源成矿代表。

三、资料来源

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毛景文，张作衡，王义天等.2012.国外主要矿床类型、特点及找矿勘查.北京：地质出版社，245～292

王瑞廷，毛景文，柯洪等.2003.铜镍岩浆硫化物矿床成矿作用研究综述.矿产与地质，17（增刊）：281～284

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