东天山月牙湾铜镍矿伴生钴的赋存状态和富集机制

谭桢憶; 邓小华; 刘晓凤; 何西恒; 阴元军; 温汉捷

doi:10.13745/j.esf.sf.2025.1.32

地学前缘 ›› 2026, Vol. 33 ›› Issue (3) : 504 -523. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.1.32

东天山月牙湾铜镍矿伴生钴的赋存状态和富集机制

谭桢憶, 邓小华, 刘晓凤, 何西恒, 阴元军, 温汉捷

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摘要

钴广泛应用于电池、合金等领域，是关键的战略金属。新疆月牙湾铜镍矿是东天山成矿带最新勘查发现的铜镍硫化物矿床，伴生钴等关键金属，具有重要的经济和战略价值。前人初步开展了地质学、地球化学、地球物理以及年代学等研究，但是对于铜镍矿中伴生金属的赋存状态和富集机制尚未开展研究。本文选取月牙湾铜镍矿中硫化物矿石为研究对象，在矿床地质研究基础上，开展了全自动综合矿物分析（TESCAN integrated mineral analyzer, TIMA）和电子探针分析（electron probe micro-analyzer, EPMA）,查明了钴在镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、钛铁矿等原生矿物中的赋存状态，以及钴的富集机制。TIMA分析结果表明，月牙湾铜镍矿中钴的赋存形式以类质同象为主，未见钴的独立矿物。电子探针分析结果显示，钴含量由高到低排列时主要含钴矿物依次为镍黄铁矿（2.815%）、磁铁矿（0.099%）、磁黄铁矿（0.072%）、钛铁矿（0.049%）、黄铁矿（0.039%）、黄铜矿（0.039%）。此外，不同类型矿石中的镍黄铁矿钴含量也存在差异，由高到低分别为致密块状矿石（3.868%）、稠密浸染状矿石（3.113%）、浸染状矿石（2.772%）、斑杂状矿石（2.626%）、团块状矿石（1.283%）,平均化学式为(Fe_4.274Ni_4.386Co_0.374Cu_0.014)_9.046(S_7.993Te_0.007)₈。钴与镍呈弱正相关性以及钴、镍与铁呈明显的负相关关系表明镍、钴以类质同象替换铁进入镍黄铁矿中。随着温度降低，硫化物发生分离结晶作用，钴元素最终在镍黄铁矿中富集。