第八届青年地学论坛

岩浆硫化物矿床是幔源基性-超基性岩浆经分离结晶和同化混染等过程达到硫饱和发生硫化熔离并聚集的产物。在这个过程中，硅酸盐岩浆中的PGE（包括Os、Ir、Ru、Rh、Pt和Pd）、Co、Ni和半金属元素会强烈富集到硫化物熔体中。岩浆硫化物矿床是Ni、Co和 PGE 等关键金属的重要来源，蕴藏着世界上95%以上的PGE资源。
岩浆Cu-Ni-PGE矿床中的PGE赋存在贱金属硫化物中或形成铂族元素矿物。铂族元素矿物主要为PGE与半金属元素（As、Sn、Sb、Te和Bi）的化合物，其中IPGE和Rh主要形成硫砷化物，而Pd和Pt主要形成PGE半金属元素化合物。不同矿床中铂族元素矿物的组合和数量以及贱金属硫化物中 PGE 的量占全岩的比例差异巨大（Barnes and Reply, 2016），目前对Cu-Ni-PGE矿床中PGE赋存状态差异的控制因素存在较大争议。查清PGE赋存状态及其控制因素，对深入剖析PGE在硫化物熔体中的地球化学行为具有重要科学意义。
中国金川和俄罗斯Noril’sk矿床是世界上最大的两个岩浆Cu-Ni-PGE矿床。Ir和Rh在金川矿床24号矿体块状矿石贱金属硫化物中的含量很低，主要形成Ir和Rh的硫砷化物；这些Ir和Rh硫砷化物在贱金属硫化物中并未按一定结晶学方向排列，表明其是从硫化物熔体中结晶形成。而在Noril’sk-Talnakh矿床块状矿石中未发现Ir和Rh的硫砷化物，Ir和Rh主要赋存在贱金属硫化物中。金川矿床24号矿体块状矿石中未见自形磁铁矿，Noril’sk-Talnakh矿床块状矿石贱金属硫化物中包含大量自形磁铁矿，说明金川矿床硫化物熔体氧逸度更低，这与前人研究发现金川矿床硫化物熔体氧逸度为QFM+1而Noril’sk矿床硫化物熔体氧逸度为QFM+1.5）的结果吻合（Li et al., 2009; Barnes et al., 2013）。
实验研究发现不同价态的As能与Ir、Rh和Pt的结合能力存在明显差异（Helmy et al., 2013; Helmy and Bragagni, 2017）。我们认为金川矿床硫化物熔体较低的氧逸度促使As形成As^n-并与Ir和Rh结合形成Ir-AsS和Rh-AsS配合物，这些配合物对单硫化物固溶体不相容，在单硫化物固溶体结晶边缘富集达到饱和后结晶形成Ir和Rh的硫砷化物，并导致单硫化物固溶体及其经转熔反应和出溶作用形成的磁黄铁矿和镍黄铁矿贫Ir和Rh。而硫化物熔体氧逸度较高的Noril’sk-Talnakh 中，As主要形成Asⁿ⁺，难以与Ir和Rh形成配合物，因此Ir和Rh主要进入单硫化物固溶体中并最终赋存在磁黄铁矿和镍黄铁矿中（Liang et al., 2022）。
根据上述研究结果，我们认为硫化物熔体的氧逸度控制了半金属元素As的价态，不同价态的As与Ir和Rh结合能力的差异控制了Ir和Rh在硫化物熔体中的地球化学行为及其在Cu-Ni-PGE矿床中的赋存状态。

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