广西金秀边溪组黑色页岩的地球化学特征及其与龙华超富Ni-Co矿床的成因联系

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单位岩石圈演化与环境演变全国重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所;中国科学院大学地球与行星科学学院;澳门科技大学,月球与行星科学国家重点实验室;山东省地质科学研究院,自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室,山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室;
来源岩石学报
出版年2025
期号08
摘要
广西金秀地区下寒武统边溪组黑色页岩中新发现的龙华Ni-Co矿床,以其Ni-Co超常富集特征(Ni品位达16.17%,Co品位达1.45%)引起了广泛关注。然而,该矿床的类型和成因存在较大争议,前人的研究主要集中于矿体本身,认为它可能是黑色页岩容矿型矿床或五元素(Ni-Co-As-Ag-Bi)脉状矿床,而黑色页岩对特富Ni-Co矿床形成的作用缺乏系统研究。本文采用碎屑锆石U-Pb年代学、主微量元素分析、总有机碳-总硫测试(TOC-TS)、硫化物电子探针分析及流体包裹体激光拉曼光谱等多种地球化学分析方法,系统研究了黑色页岩的地球化学特征及其在成矿中的意义。研究结果表明:(1)黑色页岩的碎屑锆石U-Pb年龄集中于新太古代至新元古代(2700~2000Ma和1300~600Ma),基于黑色页岩主量元素(如SiO2、K2O)与微量元素组合特征(如Th/Co-La/Sc、Th/Sc-Zr/Sc投图),综合揭示其碎屑物质主要源自长英质火山岩,且未经历沉积再循环。(2)黑色页岩富含多种硫化物,全岩的TOC(平均6.33%)与V、U含量均较高,且呈显著的正相关,结合U/Th-V/Cr投图,共同表明其形成于缺氧和硫化的沉积环境。(3)黑色页岩Ni(平均59.5×10-6)和Co(平均12.8×10-6)未富集,并且其中未发现高Ni-Co的硫化物。龙华矿床在矿体分布上属于黑色页岩容矿型矿床,但黑色页岩并未提供成矿金属。(4)黑色页岩附近含矿的石英流体包裹体富含甲烷(CH4)和石墨(C),来源于有机碳的热解释放,在此过程中CH4为矿质沉淀提供了高效的还原介质和环境,促进了含矿热液的Ni-Co以砷化物-硫砷化物-硫化物的顺序快速沉淀,成因上符合一个典型的五元素脉状矿床的特征。

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