新疆北山坡一镍矿床中钴的赋存状态、地球化学特征及其对钴成矿的启示

钴作为当今社会必需的一种关键矿产资源,岩浆铜镍矿床是我国钴资源供应的重要矿床种类之一,该类矿床中钴元素通常赋存于镁铁质硅酸盐矿物、硫化物、类硫化物和铁氧化物中,然而镁铁质硅酸盐和铁氧化物中的钴难以分选利用,因此钴赋存状态的厘定是铜镍矿床中钴资源评价和利用的重要前提.新疆东天山-北山地区发育大量晚古生代、普遍伴生钴的岩浆铜镍矿床,其中位于北山地区的坡一镍矿床以赋含高镍硫化物为特色,是研究岩浆铜镍矿床中钴元素的赋存状态、分布特征以及钴与镍相互关系的理想对象.坡一镍矿的含矿岩相主要为单辉橄榄岩、纯橄岩和橄长岩,以稀疏浸染状矿化为主,钴主要以类质同象形式赋存于镍黄铁矿,其次为铬尖晶石、橄榄石和磁黄铁矿,少见独立钴矿物.矿物微区原位分析结果显示原生矿物中钴含量由高到低依次为镍黄铁矿(～8404×10-6)＞＞铬尖晶石(～475×10-6)＞磁黄铁矿(高Ni含量)(～299×10-6)＞橄榄石(～137×10-6)＞黄铜矿(～13.0×10-6)＞磁黄铁矿(低Ni含量)(～8.35×10-6).坡一岩体的蚀变橄榄岩中发育三种产状的次生磁铁矿:蚀变橄榄石裂理中细脉状磁铁矿、铬尖晶石边部环状磁铁矿边、硫化物矿边部和裂隙中次生磁铁矿边.元素面扫描结果显示次生磁铁矿中Co含量明显高于原生硫化物、氧化物和硅酸盐矿物,且显示富Co贫Ni特征.坡一矿床中硫化物和硅酸盐矿物表现出明显的Co-Ni正相关,而铬尖晶石中Co和Ni显示负相关,表明Co2+主要以类质同象形式替代Fe2+进入硫化物和硅酸盐矿物晶格,以替代Fe2+、Ni2+的形式进入铬尖晶石.坡一矿床中Ni和Co的共生行为,主要归因于岩浆演化过程硫化物熔离和硅酸盐矿物分离结晶过程中相近的配分行为,而Ni和Co的离散特征主要受控于铬尖晶石的分离结晶和R值(岩浆和硫化物质量比)的变化、热液蚀变过程中次生磁铁矿Co富集作用.由于铬尖晶石与硅酸盐矿物中的钴难以分选利用,北山地区的钴矿资源勘查应关注贫铬尖晶石、橄榄石镍亏损的富硫化物超镁铁质岩体.