珠滴状构造是指矿石中毫米-厘米尺寸的硫化物，其二维形态呈近圆形珠滴状，在全球岩浆铜镍硫化物矿床中偶有发育。对于珠滴状构造矿石的成因，目前存在主要两种观点：一种是在珠滴状硫化物周围发育含水的硅酸盐矿物组合（即硅酸盐“帽”）或者孔洞，这种可能与岩浆中的气泡携带硫化物运移有关，典型的例子为俄罗斯的Noril’sk矿床和西澳Black Swan地区科马提岩相关的矿床；第二种是硫化物虽然整体呈现珠滴状，但局部发育自形的六边形晶面且硫化物整体富Ni贫Cu，这种可能与半固结的硫化物熔体池被后续岩浆搅动有关，典型的例子为加拿大Sudbury矿集区中的Copper Cliff矿床。中国科学院广州地球化学研究所岩浆作用与成矿团队的魏博副研究员、王焰研究员、曹永华工程师和博士生王江泽，在我国东昆仑造山带石头坑德岩浆铜镍硫化物矿床也发现了类似的珠滴状构造矿石，并利用中国科学院矿物学与成矿学重点实验室搭建的微米CT实验平台（天津三英nanoVoxel 4000），开展了三维成像表征和定量分析。研究结果表明，这类珠滴状构造矿石并非上述两种成因，而是与微细的硫化物珠滴在堆晶粒间向下聚集形成粗粒的硫化物珠滴有关。进一步研究还发现，在粗粒堆晶岩中易于形成珠滴状构造矿石，而珠滴状硫化物的形态则受控硫化物和所在粒间位置孔隙/吼道粒径的相对大小。

石头坑德矿床粗粒斜方辉石岩呈典型的中堆晶结构，斜方辉石粒度可达1厘米，并包裹溶蚀状橄榄石，粒间矿物主要为斜长石，少量为单斜辉石。珠滴状硫化物的大小从几毫米到几厘米不等，赋存在斜方辉石粒间（图1），少量细粒珠滴状硫化物被包裹在斜方辉石中。同时，斜方辉石普遍发育Al-Cr扇形环带和震荡环带（图2），指示了快速结晶的特点和动荡的岩浆物理化学体系。因此，斜方辉石可在快速结晶时包裹少量细粒硫化物珠滴。

图1  (a) 石头坑德矿床的粗粒斜方辉石岩；（b）粗粒斜方辉石岩的微区XRF扫面图解

图2 粗粒斜方辉石的高精度电子探针Al（a）和Cr（b）扫面

微米CT三维成像结果表明，矿石含有7.94 vol.%的硫化物，这些硫化物珠滴在三维形态呈现近球形（图3a）。单个硫化物的粒度大小可以用等效球体直径来表示（equivalent sphere diameter，ESD），最大的一个硫化物ESD超过了1个厘米（图3b），ESD大于4个毫米的硫化物体积占所有硫化物体积的60%以上（图3b）。硫化物珠滴的粒度分布曲线（图3c）呈扭折状，约以ESD为1毫米为界，指示了粗细不同的两类硫化物；ESD大于1毫米硫化物珠滴的粒度分布特点可能指示了细粒硫化物的聚集过程。

图3 珠滴状矿石硫化物的微米CT三维成像（a）、累积频数和体积（b）、粒度分布曲线（c）

研究团队进一步对珠滴状矿石进行了孔隙网络模型分析，提取了粒间硅酸盐矿物的三维空间分布，并开展了孔隙网络模型的模拟（图4），表明粒间硫化物的形态主要受控于硫化物粒径的大小和所在粒间位置孔隙/吼道的大小。对粒度大小不同的三个硫化物（No.1，No.2，No.3，图5a）三维表征结果表明，随粒度增加，硫化物珠滴的球形度（越接近球体的形态，球形度越接近1）发生明显降低（图5b），其形态可从球状、近球状、再变成不规则状。孔隙网络的三维模型结果表明（图5c），球状的No.1硫化物珠滴粒度小于孔隙粒度，占据了粒间1个孔隙（图5d）；近球状的No.2硫化物珠滴粒度略大于孔隙粒度，占据了粒间1个孔隙（图5e）；不规则状的No.3硫化物珠滴粒度大于所有孔隙和吼道的粒度，占据了粒间11个孔隙（图5f）。因此，硫化物珠滴形态的演化可能指示了细粒硫化物珠滴随晶粥粒间熔体向下运移并聚集形成粗粒硫化物珠滴的过程，粗粒硫化物珠滴滞留于堆晶孔隙即可形成珠滴状构造矿石；更大的硫化物珠滴也可以进一步克服堆晶粒间的毛细阻力，向下迁移挤出孔隙而变得不规则。

图4 珠滴状矿石的孔隙网络模型分析流程：区分堆晶相斜方辉石（a）、硫化物（b），粒间硅酸盐矿物相（c），最后建立粒间相的孔隙网络模型（d）

图5 珠滴状矿石（a）中三个代表性硫化物的三维形态（b）、孔隙网络模型分析（c），硫化物半径和所占孔隙-喉道半径的对比（d，e，f）

这项研究表明了石头坑德矿床珠滴状矿石的形成，主要是发生在堆晶后阶段，是硫化物珠滴在堆晶粒间向下汇聚所形成，在粗粒堆晶岩中易于形成珠滴状构造矿石。前人研究经常通过统计硫化物珠滴的形态特点来指示岩浆流动的方向，这类工作的假设是岩浆裹挟着硫化物珠滴进行运移。本次研究表明，在开展此类工作前，必须首先查明珠滴状矿石的成因，如果硫化物珠滴形成于堆晶后的汇聚过程，则硫化物珠滴的形态特点不能指示岩浆流动的方向。

该研究受中国科学院战略性先导科技专项（编号XDA0430303）和青年创新促进会项目（2022358），以及国家自然科学基金委面上项目（42372117）的资助，研究成果表于Mineralium Deposita上：

Wei Bo*, Wang Christina Yan, Cao Yonghua, Wang Jiang-Ze, 2024, 2D and 3D textures of sulfide ores from the Shitoukengde Ni-Cu sulfide deposit, East Kunlun Orogenic Belt, NW China: implications for the growth of orthopyroxene oikocrysts and formation of globular ores, Mineralium Deposita, (https://doi.org/10.1007/s00126-024-01296-x).