孙涛,李超,张增奇,孙斌,程伟,王登红.2016.山东桃科铜镍矿床矿物学特征及其对矿床成因的指示[J].矿床地质,35(4):724~736 SUN Tao,LI Chao,ZHANG ZengQi,SUN Bin,CHENG Wei,WANG DengHong.2016.Mineralogical characteristics of Taoke Cu-Ni sulfide deposit in Shandong Province and its indications for metallogenic genesis[J].Mineral Deposits35(4):724~736
DOi:10.16111/j.0258_7106.2016.04.007
山东桃科铜镍矿床矿物学特征及其对矿床成因的指示
（1 云南大学资源环境与地球科学学院， 云南 昆明650091； 2 中国地质科学院矿产资 源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室， 北京100037； 3 国家地质实验 测试中心 中国地质科学院Re_Os重点实验室， 北京100037； 4 山东省地质科学实验研究 院 国土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， 山东 济南250013）
投稿时间：2015_06_08
录用时间：2016_06_15
本文得到“国家自然科学青年基金”项目（编号：41402070）和 “中国矿产地质与成矿规 律综合集成和服务”项目（编号：DD20160346）联合资助
摘要:桃科铜镍矿床是山东目前发现的仅有的2处铜镍矿床之一，也是中国最 早开采的铜 镍矿床之一，同时也可能是中国形成时代最老的铜镍矿床。含矿岩体主要由橄榄辉长苏长岩 、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成，主要矿物为贵橄榄石、古铜辉石、普通辉石、 角闪石和中基性斜长石（培长石、中长石、拉长石），岩石常发生强烈的绿泥石化、钠黝帘 石化、纤闪石化；矿石中黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿的矿物组合，为典型的岩浆型铜镍硫化 物矿床的矿物组合；岩石及矿物特征表明矿床为岩浆作用的产物。通过矿物显微结构特征以 及计算得出：桃科岩体橄榄石开始结晶温度大约在1421℃左右，古铜辉石和普通辉石的结 晶温度在1030～1230℃之间，两矿物相在岩石中可以共存。矿石中大量镍黄铁矿蚀变为针 镍矿，黄铜矿在边部蚀变为斑铜矿，以及黄铁矿较高的Co/Ni比值（0.1～12.9，平均4.1 ），都表明矿床在后期遭受了强烈的热液叠加改造作用。
关键词:
地球化学；矿物学特征；矿床成因；铜镍硫化物矿床；桃科；山东
文章编号：0258_7106 (2016) 04_0724_13 中图分类号：P618.41；P 618.63 文献标志码：A
Mineralogical characteristics of Taoke Cu_Ni sulfide deposit in Shandong Provinc e and its indications for metallogenic genesis
1 School of Resource Environment and Earth Sciences, Yunnan University, Kunmin g 650091, Yunnan， China； 2 MRL Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Asses s ment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Be ijing 100037, China； 3 National Research Center for Geoanalysis, Key Laboratory of Re_Os Isotope Geochemistry, CAGS, Beijing 100037, China； 4 Shandong Institut e of Geological Sciences, Shandong Key Laboratory of Geological Processes and Res ource Utilization in Metallic Minerals, Key Laboratory of Gold Mineralization Pr ocesses and Resources Utilization Subordinated to the Ministry of Land a nd Resources, Jinan 250013, Shandong, China
Abstract:The Taoke Cu_Ni sulfide deposit, one of the two recently discovered Cu_Ni deposi ts in Shandong Province, is also one of the earliest exploited deposits in China and probably the oldest Cu_Ni deposit in China. The ore_forming intrusion is ma inly composed of olivine gabbronorite, altered gabbronorite, altered gabbro and amphibolite, and the mainly minerals consist of chrysolite, bronzite, pyroxene, hornblende and plagioclase (including bytownite, andesine and labrador), with ch loritization, saussuritization and uralitization occurring in the rocks. Chalcop yrite+pentlandite+pyrrhotine is the typical ore mineral assemblage of the magmat ic Cu_Ni sulfide deposit. The mineral microstructure features and calculated cry stallization temperature of the silicate minerals (about 1421℃ for olivine and between 1030℃ to 1230℃ for pyroxenes) suggest that the two mineral phases c ould coexist in the magma. A large quantity of pentlandite was altered to miller ite, the bornite is distributed at the edge of the chalcopyrite, and the Co/Ni r atios of the pyrite are relatively high (from 0.1 to 12.9, averagely 4.1). Th ese characteristics show that there existed strong hydrothermal alteration in the l ater magma process of the Taoke Cu_Ni sulfide deposit.
Key words:
geochemistry， mineralogical characteristics，metallogenic ge nesis， Cu_Ni sulfide deposit， Taoke， Shandong
山东桃科铜镍矿床位于济南市南东约17 km处，赋存于桃科镁铁_超镁铁质岩体中；大地
构造位置位于华北克拉通东部陆块，分布于新太古代泰山岩群变质岩区（图1）。
桃科矿床
可能是中国最早开采的铜镍矿床，1940年左右日本人就开始掠夺开采，每日产出镍矿石数吨
，持续有3年之久（冶金工业局502队，1958）。最新数据结果显示，桃科矿床形成于新太古
代（锆石U_Pb年龄为（2715±16） Ma，
内部资料未发表），可能是中国目前已发现的形成时代
最老的铜镍矿床（Sun et al., 2015）。
桃科矿床共由5个矿体组成，其中红洞沟矿体最大、最具代表性。矿体呈陡倾斜的侧幕状、
透镜体状分布在橄榄苏长辉长岩中（图2b、c），矿体向下延伸约100～200 m，宽约1～5 m
，
与岩石产状一致。岩石常蚀变成角闪岩，呈细_中粒状、纤维状，并且已经片理化，硫化物
呈细脉状、浸染状分布于岩石片理或碎块之中；在阳起石化、绿泥石化越强的部位，硫化物
含量越高。矿体厚度自SE往NW方向逐渐变厚，品位也逐渐增高。矿石类型主要有珠滴状矿石
、中等浸染状矿石、稀疏浸染状矿石（图3a）、星点状矿石；矿石结构有固熔体分离结构、
包裹结构、交代溶蚀结构和交代残余结构；在地表常见有孔雀石化（图3b）、铜蓝等。
对硅酸盐矿物（如橄榄石、辉石、角闪石、斜长石）和金属矿物（如黄铁矿、黄铜矿、针镍 矿、镍黄铁矿）的电子探针微区分析在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室采用JXA_ 8230型电子探针进行。重点开展了：背散射电子像观察和成分定量分析。采用 的工作条件为：电流2.0×10-8A，电压15 kV，以获得最高的峰背比和最好的空间分 辨率，电 子束半径1～3 μm。金属硫化物测试中标准样品Cu元素采用黄铜矿，Fe、S元素采用黄铁矿 ，Ni元素采用硫镍矿。
辉石主要为古铜辉石和普通辉石（图4），普通辉石有2种： 一种Mg、Fe含量相对较高、C a含量相对较低；另一种Ca含量相对较高，Mg、Fe含量相对较低，前者可能较后者结晶 早，为与古铜辉石过渡阶段结晶矿物；辉石常发生绿泥石化和纤闪石化，常包裹橄榄石及早 期自形的斜长 石，形成包含结构。斜长石多发生钠黝帘石化，新鲜的斜长石环带和双晶均较发育，聚片双 晶、卡_钠复合双晶均有；斜长石可分为2期结晶：一类是包含在橄榄石晶体内部（图3c、e 、f），呈自形的细小的粒状，多数为培长石；另一类为与辉石总体上同期结晶，形成较为 典型的辉长结构，多数为培长石、拉长石，少量的中长石和钠长石（表1）。角闪石不多， 往往发生纤闪石化、阳起石化。根据矿物之间的接触关系，大体可将矿物结晶生成顺序划 分为如下：斜长石+橄榄石→斜长石+橄榄石+古铜辉石→古铜辉石+普通辉石（Ca含量相对较 低）+斜长石→普通辉石（Ca含量较高）+斜长石+角闪石。
黄铁矿的Co、Ni含量较低（表2），但Co/Ni比值较大，其变化范围也较大，为0.1～12.9 之 间，且不同世代的黄铁矿其Co、Ni含量及Co/Ni都不同（图6）。
其中早期黄铁矿的Co/Ni比值较低，在0.1～9.3之间，平均为3.7；第二期黄铁
矿的Co/Ni比值偏高，在0.6～12.9之间，
平均为4.3。黄铁矿Co/Ni比值的变化与黄铁矿形成时的物化条件及矿物组合密切相关；在
早期黄铁矿形成阶段，成矿温度较高，且没有镍黄铁矿、磁黄铁矿生成，硫化物体系中
Ni含量较高，致使进入黄铁矿中的Ni相对较高；在第二期形成阶段，黄铁矿与镍黄铁矿、黄
铜矿、磁黄铁矿几乎同时熔离，Ni优先进入镍黄铁矿、磁黄铁矿，致使含矿流体中Ni含量甚
少，其Co/Ni比值增大（李虎杰等，1995）。另外，桃科矿床黄铁矿中Co/Ni比值的偏高，表
明岩浆期后有热液作用的存在。
随着橄榄石的结晶，岩浆温度慢慢下降，当温度 降至橄榄石与古铜辉石的平衡结晶温度时，古铜辉
石就开始结晶，利用哈克利_瑞特提出的“Ni在橄榄石和古铜辉石中分配的地质温度计
"来计算这时的温度。温度计算公式为： lnKd=-16.8/1.987T×10-3+7.65，
其中K
d为Ni在橄榄石和古铜辉石的分配系数。计算结果（表4）得出橄榄石与古铜辉石两相平衡的
温度范围
是1223～1033℃，该温度基本可以代表橄榄石结晶的下限温度，同时也说明古铜辉石开始
结晶的温度为1220℃左右。
4.3单斜辉石的结晶温度
邓晋福等（1987）通过数理统计得出的辉石形成温度的回归方程为，t=2258.55-27.2 17（Ca/(Ca+Mg+Fe)）×100%，计算出本区单斜辉石的结晶温度如表5，单斜辉石的结晶温度 为1231～1179℃。
由表4和表5可以看出，不管是斜方辉石还是单斜辉石，它们的结晶温度范围都较大，说 明在更多温度条件下辉石均可以结晶；并且单斜辉石与斜方辉石结晶温度互有重叠，温度相 近，所以在桃科岩体中常可以见到2种辉石共存的矿物组合，这与实际在岩石薄片中（橄榄 苏长辉长岩）见到的2种辉石共生相一致。
桃科岩体主要由橄榄辉长苏长岩、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成（图2a），岩石 的矿物组合为橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+角闪石+斜长石，为典型的玄武质岩浆矿物组合； 矿石矿物中其原生的黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿组合，为典型的岩浆型铜镍硫化物矿床的矿 物组合；以上特征表明矿床为岩浆成因。
但是，在地表或近地表，岩石发生了强烈的热液蚀变，如强烈的绿泥石化、钠黝帘石化、纤 闪石化等热液蚀变作用，地表岩石几乎见不到原生矿物组成，仅在钻孔岩心中尚能见到部分 稍微新鲜的岩石样品。矿区主要的含矿岩石为角闪岩，其原岩可能为橄榄辉长苏长岩。矿石 中针镍矿、斑铜矿等热液矿物的出现，表明岩浆期后有热液作用的存在；黄铜矿交代溶蚀黄 铁矿（图7c）以及黄铜矿也被针镍矿交代残余（图8d）等特征，表明矿石在形成过程中发生 了热液交代作用。黄铁矿的Co/Ni比值（0.1～12.9，平均4.1）较高，在图6中大部分样 品落 于巴西Sossego铁氧化物铜金矿床附近（Monteiro et al., 2008），仅有少部分样品落在岩 浆型铜镍矿床的范围，暗示桃科矿床在形成之后可能遭受了热液作用的叠加改造。在新疆香 山、陕西煎茶岭和西藏古玉拉矿床中也都见到针镍矿（肖凡等，2014；王瑞廷等，2005；刘 珂辛等2013），它们为岩浆期后热液作用的产物。山东桃科矿床可能是来源于地幔的玄武 质岩浆 在深部发生硫化物熔离、上升、就位成矿，在地壳浅部发生较强烈的热液蚀变作用，表现为 矿石中针镍矿、斑铜矿的出现，所以该矿床应该属于岩浆熔离_热液改造成因。
（2） 岩浆期金属矿物总体生成顺序为：磁铁矿+铬铁矿+钛铁矿→磁铁矿+第一期黄铁矿→ 第 二期黄铁矿+黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿（极少量）；针镍矿和斑铜矿应该为岩浆期后热液 作用的产物。
（3） 桃科岩体橄榄石开始结晶温度大约在1421℃左右，古铜辉石和普通辉石的结晶温度在 1030～1230℃之间，两矿物相在岩石中可以共存。
（4） 岩石学及矿物学特征表明桃科矿床为岩浆熔离成因，在后期遭受了强烈的热液叠加改 造作用。
志谢本文在野外工作中得到了山东省地质科学研究院于学峰院长、李大鹏博士 的支持与 帮助；在电子探针分析测试过程中得到了中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇副研究员的 帮助；两名审稿专家提出了非常好的修改意见；在此一并志谢！
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图 1桃科岩体大地构造位置（据Wan et al., 2006修改）
1—古元古代造山带中出露的古元古代火山沉积建造； 2—古元古代出露的古元古代沉积 建造； 3—东、西部（阴山、鄂尔多斯）陆块； 4—古
元古代造山带中被埋藏基底 ； 5—古元古代造山带中出露的太古代基底； 6—主要断裂
Fig. 1The tectonic location of the Taoke mafic_ultramafic intrusion (modified after Wan et al., 2006)
1—Exposed Paleoproterozoic volcanic_sedimentary unit in the Paleoproterozoic or ogens; 2—Exposed Paleoproterozoic sedimentary unit in the Paleoproterozoic orog ens; 3—Eastern and Western (Yinshan and Ordos) Blocks; 4—Hidden basement in th e Paleoproterozoic orogens; 5—Exposed Ar_
chaean basement in the Paleopr oterozoic orogens; 6—Major fault
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然而，中国学者对桃科矿床的研究也是国内同
类研究最早的，尽管对矿床成因的认识尚未摆脱外
国学者的影响；冶金部前苏联地质顾问彼波奇金从不同的角度认为是岩浆成因的，前民主德
国A.许勒院士认为该
矿床受岩浆作用与变质作用的综合因素控制，前苏联科学院巴普洛夫专家以及陪同前往桃科
的李璞和王恒升等专家认
为桃科矿床为热液成因镍矿床（冶金工业局502队，1958）；中国学者陈正等（1956）通过
对紫硫镍铁矿的详细研究，认为桃科矿床属于后期岩浆至高温热液期的产物。本次在桃科矿
床中发现了针镍矿，并结合其他矿物特征及结构构造关系，拟对矿床的成因进行探讨。
1矿床地质特征
桃科铜镍矿区总范围约40 km2，矿床规模为小型；矿区地层主要由泰山群的片岩、角闪岩
以
及片麻岩组成，岩浆岩主要有花岗岩、英云闪长岩以及少量脉状岩石；矿区构造主要为NW向
构造，次级构造为NE向展布。整个岩体群由桃科、黄庄、岱密庵、大错沟、枣园、石窑、红
洞沟、艾庄等多个小的超基性岩体组成，与围岩呈侵入接触。其中，红洞沟含矿基性岩体长
约500 m，最宽处约70 m，呈NW_SE向展布。岩体岩性相对较简单，主要由橄榄辉长苏长岩、
蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成（图2a），具有堆晶结构、包含结构、辉长结构等
；总体基性程度不高；岩石蚀变较强，常发生较强的绿泥石化、钠黝帘石化、纤闪石化以及
部分蛇纹石化。橄榄苏长辉长岩主要分布在红洞沟岩体中，长约500 m，宽一般20～30 m，
其南东部分已变质成角闪岩或含硫化物的阳起岩或绿泥绿帘阳起岩；变辉长岩从桃科经黄庄
、大错沟、枣园、石窖，
直至艾庄呈NW向分布，长约18 km，宽几十至几百米，主要矿
物成分为次生角闪石、斜长石及钠黝帘石；角闪岩在岱密庵至湖太一带有较大的岩体 ，长约5 km，最宽处700 m，其他如黄庄前山、黄庄后山、石窖皆有分布，但一般规模不大 ，长仅几百米，宽几十米，可能是由橄榄苏长辉长岩蚀变而来。
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图 2山东桃科铜镍矿床地质简图（a）和红洞沟矿体中Ⅵ号（b）、Ⅴ号（c）勘探线剖面 图（据冶金工业局502队，1958修改）
1—第四系； 2—片岩； 3—片麻岩； 4—细晶岩； 5—角闪岩； 6—变质玢岩； 7—花 岗岩； 8—闪长岩； 9—变辉长岩； 10—橄榄苏长辉长岩；
11—褐铁矿化； 12 —硫化物矿体
Fig. 2Simplified geological map of the Taoke intrusion(a), the Ⅵ (b) and Ⅴ ( c) geological section of the Hongdonggou
orebody (modified after the report of No. 502 Geological Party, Metallurgical Industry Bureau, 1958)
1—Quaternary; 2—Schist; 3—Gneiss; 4—Aplite; 5—Amphibolite; 6—Metamorphic p orphyrite; 7—Granite; 8—Diorite; 9—Metamorphic
gabbro; 10—Olivine gabbro norite; 11—Ferritization; 12—Sulfide orebod
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2样品及分析方法
本次工作对岩体中主要的岩性和矿石类型均进行了样品采集，其中在地表采取了橄榄辉
长苏长岩、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩样品，在钻孔采取了橄榄辉长苏长岩和各类
矿石样品，包括珠滴状、中等浸染状、稀疏浸染状、星点状矿石。对硅酸盐矿物（如橄榄石、辉石、角闪石、斜长石）和金属矿物（如黄铁矿、黄铜矿、针镍 矿、镍黄铁矿）的电子探针微区分析在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室采用JXA_ 8230型电子探针进行。重点开展了：背散射电子像观察和成分定量分析。采用 的工作条件为：电流2.0×10-8A，电压15 kV，以获得最高的峰背比和最好的空间分 辨率，电 子束半径1～3 μm。金属硫化物测试中标准样品Cu元素采用黄铜矿，Fe、S元素采用黄铁矿 ，Ni元素采用硫镍矿。
3矿物学特征
3.1硅酸盐矿物
桃科镁铁_超镁铁质岩体矿物成分主要由橄榄石、辉石、角闪石和斜长石组成。橄榄石呈浑
圆状，主要分布在橄榄辉长苏长岩中；Fo(Mg2+/(Fe2++Mg2+))=75～81
，相对较集中，均为贵橄榄石（表1），常
有蛇纹石化；橄榄石颗粒里见有包含铬铁矿和早期的硫化物珠滴，以及少量颗粒细小的、自
形的斜长石（图3c～e），同时橄榄石本身也常被辉石包裹形成包橄结构（图3f）。辉石主要为古铜辉石和普通辉石（图4），普通辉石有2种： 一种Mg、Fe含量相对较高、C a含量相对较低；另一种Ca含量相对较高，Mg、Fe含量相对较低，前者可能较后者结晶 早，为与古铜辉石过渡阶段结晶矿物；辉石常发生绿泥石化和纤闪石化，常包裹橄榄石及早 期自形的斜长 石，形成包含结构。斜长石多发生钠黝帘石化，新鲜的斜长石环带和双晶均较发育，聚片双 晶、卡_钠复合双晶均有；斜长石可分为2期结晶：一类是包含在橄榄石晶体内部（图3c、e 、f），呈自形的细小的粒状，多数为培长石；另一类为与辉石总体上同期结晶，形成较为 典型的辉长结构，多数为培长石、拉长石，少量的中长石和钠长石（表1）。角闪石不多， 往往发生纤闪石化、阳起石化。根据矿物之间的接触关系，大体可将矿物结晶生成顺序划 分为如下：斜长石+橄榄石→斜长石+橄榄石+古铜辉石→古铜辉石+普通辉石（Ca含量相对较 低）+斜长石→普通辉石（Ca含量较高）+斜长石+角闪石。
3.2金属矿物
金属矿物主要由黄铁矿、黄铜矿、针镍矿，少量镍黄铁矿、铂族矿物（PGM）、磁黄铁
矿、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿组成。黄铁矿含量较高、较普遍，在各种类型矿石中均有见
到；黄铜矿在矿石中的含量仅次于黄铁矿，在各种类型矿石中也可见到；针镍矿也是矿石中
主要的金属矿物之一，主要在珠滴状矿石和中等浸染状矿石中分布。
3.2.1黄铁矿
显微镜下呈黄白色，无（弱）多色性，均质性，双反射不明显，无内反射，常包裹早期形成
的磁铁矿（图5a）。可以分为2个世代；早期黄铁矿多呈自形_半自形晶，粒度一般较小，
在0.1～0.2 mm，常被黄铜矿、针镍矿包裹（图5b），接触边缘一般较规则；另一期黄铁
矿主要呈半自形晶产出，颗粒大小不一，一般在0.2～0.6 mm之间，最大可达1 mm；常与
黄铜矿
、针
镍矿呈固溶体分离结构，接触界线较平直，黄铁矿呈叶片状在黄铜矿中出溶（图5c、
d）。黄铁矿的Co、Ni含量较低（表2），但Co/Ni比值较大，其变化范围也较大，为0.1～12.9 之 间，且不同世代的黄铁矿其Co、Ni含量及Co/Ni都不同（图6）。
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图 3桃科岩体显微镜下照片
a. 橄榄苏长辉长岩中稀疏浸染状硫化物； b. 地表橄榄苏长辉长岩上见有孔雀石化； c. 橄榄苏长辉长岩中橄榄石晶体里包裹铬铁矿，单斜辉石包裹早期自形斜长石； d. 橄榄石晶 体里早期形成的硫化物珠滴； e. 橄榄石发生蛇纹石化，包裹早期形成的斜长石； f. 斜方 辉石包裹
橄榄石和斜长石形成包含结构
Ol—橄榄石； Opx—斜方辉石； Cpx—单斜辉石； Pl—斜长石； Hbl—角闪石； Chr—铬 铁矿； Serp—蛇纹石； Sulf—硫化物
Fig. 3Photos of microphotographs of representative rock samples
a. Sparsely disseminated sulfides in the olivine gabbro norite; b. Malachitized alteration on the surface of the olivine gabbro norite; c. Chromite and plagiocl ase inclusions within olivine and clinopyroxene crystals, respectively; d. Small sulfide inclusions within olivine crystals, sulfide bearing olivine gab bro norite; e. Plagioclase inclusions within olivine crystals; f. Poikilitic texture of olivine gabbro norite Ol—Olivine, Opx—Orthopyroxene, Cpx—Clinopyroxene, Pl—Plagioclase, Hbl—Hornb lende, Chr—Chromite, Serp—Serpentine, Sulf—Sulfide |
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图 4辉石的Wo_En_Fs图解
Fig. 4Wo_En_Fs diagram of pyroxenee
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3.2.2黄铜矿
矿石中它的含量仅次于黄铁矿的金属矿物，分布普遍，是最主要的工业铜矿物。显微镜下呈
铜黄
色，无（弱）多色性，弱非均质性，双反射不明显，无内
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图 5桃科矿床中黄铁矿与其他硫化物关系
a. 黄铁矿与黄铜矿包裹早期自形的磁铁矿； b. 黄铜矿、针镍矿与早期自形的黄铁矿； c. 黄铁矿与黄铜矿接触界线较平直，黄铁矿在黄铜矿中
出溶； d. 黄铁矿呈叶片状在黄铜矿 中出溶
Cpx—单斜辉石； Pl—斜长石； Mag—磁铁矿； Py—黄铁矿； Cpy—黄铜矿； Mil—针镍 矿
Fig. 5The relationship between pyrite and other sulfides
a. Pyrite and chalcopyrite enclosing the early formed magnetite; b. Chalcopyrite , millerite and the early formed pyrite; c. Pyrite
and chalcopyrite exhibiting s traight contact boundary, and the pyrite exsolved in the chalcopyrtie; d. Lamina ted pyrite exsolved in the chalcopyrite
Cpx—Clinopyroxene, Pl—Plagioclase, Mag—Magnetite; Py—Pyrite; Cpy—Chalcopyri te; Mil—Millerite
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表 2桃科矿床硫化物电子探针分析结果（w（B）/%）
Table 2Electron microprobe analyses of the sulfides from the Taoke deposit（ w（B）/%）
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图 6桃科矿床中黄铁矿Co_Ni关系图解（底图据陈殿芬等，1995;巴西Sossego铁氧化物铜 金矿床数据引自Mon_teiro et al., 2008）
Fig. 6Co versus Ni diagram of the pyrite from the Taoke deposit (modified afte r Chen et al., 1995; data of the Sossego iron oxide copper gold deposit in Brazil after Monteiro et al., 2008)
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反射。半自形_他形，粒度大小不一， 一般在0.2～ 1.0 mm之间，大者可达5 mm。常呈乳滴状在黄铁矿中出溶（图7a、b），接 触边 界规则；也可见黄铜矿交代溶蚀黄铁矿，使黄铁矿边界呈锯齿状（图7c）；部分黄铜矿发生 热液蚀变成斑铜矿（图7d），分布在黄铜矿边缘。黄铜矿电子探针分析结果表明（表2），F e/Cu原子比值为0.984～1.015，平均为1.002；黄铜矿中w（Ni）很低，为0～0 .05%，而热液 蚀变后的斑铜矿中w（Ni）较高，为0.72%；表明热液蚀变作用使Ni元素在斑铜矿 中相对富集。
3.2.3镍黄铁矿
矿石中镍黄铁矿相对较少，镍黄铁矿呈较自形的细小颗粒，分布在黄铁矿中，与磁黄铁矿共
生（图8a），大部分都已蚀变成针镍矿，仅在部分样品见有少量的镍黄铁矿残余。镍黄铁矿
、黄铜矿之间接触界线都较平直，两者相互出溶，具有共生特点。针镍矿呈浅黄铜色，粒度
大小不等，一般在0.05～3.00 mm之间；针镍矿与黄铜矿共生时呈2种形态
出现：
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图 7桃科矿床中黄铜矿与其他硫化物关系
a&b. 黄铜矿与黄铁矿接触界线平直，黄铜矿在黄铁矿中出溶； c. 黄铜矿交代溶蚀黄铁矿 ，使黄铁矿呈锯齿状边界； d. 黄铁矿、黄铜矿、
针镍矿具有平直的接触界线，斑铜矿呈 细小的颗粒分布在黄铜矿边缘，具有热液的特征
Opx—斜方辉石； Pl—斜长石； Py—黄铁矿； Cpy—黄铜矿； Mil—针镍矿； Bn—斑铜矿
Fig. 7The relationship between chalcopyrite and other sulfides A & b. Chalcopyrite and pyrite exhibiting straight contact boundary, and the cha lcopyrite exsolved in the pyrite; c. Chalcopyrite replacing pyrite and forming t he serrated boundary; d. Pyrite, chalcopyrite and millerite exhibiting straight contact boundary, the small bornite distributed at the edge of the chalc opyrite and reflecting the characteristics of hydrothermal solution Opx—Orthopyroxene, Pl—Plagioclase, Py—Pyrite; Cpy—Chalcopyrite; Mil—Milleri te; Bn—Bornite
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一种是分布在黄铜矿边缘，颗粒常细小（图8b）；另一种呈大片的晶体与黄铜矿共生产出，
一般颗粒较大
（图8c）。也可见针镍矿交代黄铜矿呈孤岛状，形成交代残余结构（图8d）。
黄铁矿晶体自
形程度较高，常被黄铜矿和针镍矿包裹，可能是早期形成；镍黄铁矿和针镍矿的电子探针成
分分析结果表明（表2），针镍矿中w（Se）为0.07%～0.15%，镍黄铁矿中w
（Se）为0.04%；针镍矿中w（Te）为0.19%～1.44%，镍黄铁矿中w（
Te）为0.11%；针镍矿中w（Cu）为0.07%～0.19%，镍黄铁矿中w（Te）
为0.02%；镍黄铁矿在受热液蚀变形成针镍矿后，除了Ni元素富集之外，Se、Te、Cu元素
具有明显的富集，而As、Co、Pb元素含量没发生较大变化。
4矿物形成温度
4.1橄榄石结晶温度
组成桃科岩体的各个岩相特征表明，分异演化最早期形成橄榄辉长苏长岩（TK_7），该岩相
发育包橄结构和含长结构，即橄榄石和早期形成的斜长石被包嵌在辉石等矿物的晶体中，说
明橄榄石是岩浆中早期结晶的矿物；另外，该样品采自钻孔岩芯，样品新鲜，几乎未有蚀变
。部分橄榄石与古铜辉石之
间互相穿插生长，说明古铜辉石与橄榄石经历过一段时间的结晶平衡，所以橄榄石的结晶温度既是岩浆温度的下限，又是固 相开始晶出的上限。由表3可以看 出，橄榄石的结晶温度较高，而且变化范围很小，约1421℃（表3）。
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图 8桃科矿床中针镍矿与其他硫化物关系
a. 镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿与黄铁矿，自形的镍黄铁矿未发生热液蚀变，与磁黄铁矿 共生； b. 针镍矿在黄铜矿边缘产出； c. 针镍矿与
黄铜矿包裹早期形成的自形的黄铁矿 ； d. 针镍矿交代黄铜矿呈孤岛状，形成交代残余结构
Opx—斜方辉石； Pl—斜长石； Py—黄铁矿； Cpy—黄铜矿； Po—磁黄铁矿； Pn—镍黄 铁矿； Mil—针镍矿
Fig. 8The relationship between millerite and other sulfides a. Pentlandite, pyrrhotite, chalcopyrite and pyrite, the euhedral pyrite exhibit ing no hydrothermal alteration and coexistent with pyrrhotite; b. the millerite distributed at the edge of the chalcopyrite; c. Millerite and chalcopyrite enclo sing the early formed pyrite; d. Millerite replaceing chalcopy_rite and forming replacement remnant texture Opx—Orthopyroxene, Pl—Plagioclase, Py—Pyrite; Cpy—Chalcopyrite; Po—Pyrrhoti te; Pn—Pentlandite; Mil—Millerite
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表 3橄榄石的结晶温度
Table 3The crystal temperature of olivine
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4.2橄榄石与古铜辉石的平衡结晶温度
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表 4古铜辉石的结晶温度
Table 4The crystal temperature of bronzite
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表 5普通辉石的结晶温度
Table 5The crystal temperature of clinopyroxene
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邓晋福等（1987）通过数理统计得出的辉石形成温度的回归方程为，t=2258.55-27.2 17（Ca/(Ca+Mg+Fe)）×100%，计算出本区单斜辉石的结晶温度如表5，单斜辉石的结晶温度 为1231～1179℃。
由表4和表5可以看出，不管是斜方辉石还是单斜辉石，它们的结晶温度范围都较大，说 明在更多温度条件下辉石均可以结晶；并且单斜辉石与斜方辉石结晶温度互有重叠，温度相 近，所以在桃科岩体中常可以见到2种辉石共存的矿物组合，这与实际在岩石薄片中（橄榄 苏长辉长岩）见到的2种辉石共生相一致。
5矿床成因探讨
岩浆铜镍硫化物矿床是由岩浆在深部熔离_富集形成硫化物矿体，并上升侵位到地壳浅部。
一般认为热液作用对该类矿床成矿作用的影响不大，后期构造热液对矿化的改造往往被人们
忽视（柴凤梅等，2005；李文渊，2007）。然而，热液作用在铜镍硫化物矿床普遍发生，并
对
成矿元素（特别是Cu）具有进一步富集作用；如金川矿床中脉状、网脉状Cu高品位矿石及富
Pt、Pd矿石均与热液作用密切相关（汤中立等，1995；高亚林等，2009），并认为热
液作用至少有2期（Ripley et al., 2005）；拉水峡矿床块状矿石中Cu、PGE元素富集（谢
燮等，2014）、喀拉通克矿床中特富铜矿石及富PGE矿石、煎茶岭矿床中强烈的围岩蚀变以
及交代结构细脉状构造的矿石（姜修道等，2010）、周庵矿床强蚀变矿石中PGE的富集（糜
梅等，2009）等特征都可能是热液作用使Cu、PGE进一步在矿石中富集的结果。热液流体对
铜镍硫化物矿床中成矿元素的活化、成矿物质的搬运与沉淀、成矿元素的再富集都起着较为
重要的作用，近年来，铜镍硫化物矿床中的热液作用越来越受到重视和研究。岩浆成矿期形
成的矿石，在后期热液作用下，使硫化物发生活化并进入热液成矿系统中，对原来的矿体进
行叠加改造，使硫化物进一步富集形成富矿体；热液作用对Cu、PGE、As、Te、Sb、Bi等元
素的活动能力影响较大。桃科岩体主要由橄榄辉长苏长岩、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成（图2a），岩石 的矿物组合为橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+角闪石+斜长石，为典型的玄武质岩浆矿物组合； 矿石矿物中其原生的黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿组合，为典型的岩浆型铜镍硫化物矿床的矿 物组合；以上特征表明矿床为岩浆成因。
但是，在地表或近地表，岩石发生了强烈的热液蚀变，如强烈的绿泥石化、钠黝帘石化、纤 闪石化等热液蚀变作用，地表岩石几乎见不到原生矿物组成，仅在钻孔岩心中尚能见到部分 稍微新鲜的岩石样品。矿区主要的含矿岩石为角闪岩，其原岩可能为橄榄辉长苏长岩。矿石 中针镍矿、斑铜矿等热液矿物的出现，表明岩浆期后有热液作用的存在；黄铜矿交代溶蚀黄 铁矿（图7c）以及黄铜矿也被针镍矿交代残余（图8d）等特征，表明矿石在形成过程中发生 了热液交代作用。黄铁矿的Co/Ni比值（0.1～12.9，平均4.1）较高，在图6中大部分样 品落 于巴西Sossego铁氧化物铜金矿床附近（Monteiro et al., 2008），仅有少部分样品落在岩 浆型铜镍矿床的范围，暗示桃科矿床在形成之后可能遭受了热液作用的叠加改造。在新疆香 山、陕西煎茶岭和西藏古玉拉矿床中也都见到针镍矿（肖凡等，2014；王瑞廷等，2005；刘 珂辛等2013），它们为岩浆期后热液作用的产物。山东桃科矿床可能是来源于地幔的玄武 质岩浆 在深部发生硫化物熔离、上升、就位成矿，在地壳浅部发生较强烈的热液蚀变作用，表现为 矿石中针镍矿、斑铜矿的出现，所以该矿床应该属于岩浆熔离_热液改造成因。
5结论
（1） 桃科岩体主要由橄榄辉长苏长岩、蚀变辉长苏长岩、变辉长岩、角闪岩组成，主要矿
物为贵橄榄石、古铜辉石、普通辉石、角闪石和斜长石，岩石常发生强烈的绿泥石化、钠黝
帘石化、纤闪石化。（2） 岩浆期金属矿物总体生成顺序为：磁铁矿+铬铁矿+钛铁矿→磁铁矿+第一期黄铁矿→ 第 二期黄铁矿+黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿（极少量）；针镍矿和斑铜矿应该为岩浆期后热液 作用的产物。
（3） 桃科岩体橄榄石开始结晶温度大约在1421℃左右，古铜辉石和普通辉石的结晶温度在 1030～1230℃之间，两矿物相在岩石中可以共存。
（4） 岩石学及矿物学特征表明桃科矿床为岩浆熔离成因，在后期遭受了强烈的热液叠加改 造作用。
志谢本文在野外工作中得到了山东省地质科学研究院于学峰院长、李大鹏博士 的支持与 帮助；在电子探针分析测试过程中得到了中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇副研究员的 帮助；两名审稿专家提出了非常好的修改意见；在此一并志谢！
参考文献
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