钴(Co)是战略性紧缺关键金属,对外依存度长期居高不下,加强钴的成矿与找矿预测研究迫在眉睫。钴在地壳中丰度不高(约25×10-6),且90%呈分散状态,多与铜、铁、镍、锰、铅锌等共/伴生,很少以独立钴矿床产出。与全球钴矿床相比,中国钴矿床具有规模小、品位低、独立矿物少等特点,且目前国内尚未有钴独立新矿物报道。因此,寻找独立钴矿物和高品位独立钴矿床是当务之急。
2021—2025年,笔者对云南省钴资源禀赋特征开展了大量调研,其中在云南盐津某矿区开展野外地质调查中,率先发现了该矿区中钴的富集成矿信息,通过对富钴地质体的野外观测、样品采集和光薄片磨制,并借助光学显微镜、电子探针(EMPA)和矿物自动定量分析系统(TIMA),对钴的富集特征和赋存状态进行了初步研究,取得如下认识:
(1)矿区露头氧化现象明显,可见铁帽和钴华等(图1a),通过探槽和钻孔工程控制,发现该矿区原生矿石中黄铁矿等硫化物发育(图1b),单工程样品中钴的平均品位最高达0.78%~0.93%,超过了独立钴矿床的工业标准(0.60%)。
(2)矿物学观察显示,原生矿石中自形黄铁矿颗粒周边或方解石裂隙中,常发育较多的自形—半自形—他形细小矿物颗粒(<0.2 mm,图1c、d),该矿物反射光下呈奶油灰色,无多色性、无内反射现象。
(3)电子探针数据显示,这些与黄铁矿相似的细小矿物颗粒中富含Fe、Co、Ni和S元素,其中Fe元素含量为 1.43%~13.01%,Co元素含量为 18.98%~32.41%,Ni 元素含量为 20.59%~25.22%,S 元素含量41.23%~42.76%,计算获得其化学成分原子数范围为(Ni1.05-1.31Co0.97-1.71Fe0.09-0.70)S4.00,其中 Ni 元素含量稳定在1.05~1.31apfu,对应标准化学式为NiCo2S4。
(4)通过对比研究和综合分析,该矿物镜下特征和化学成分等与2021年在捷克共和国Příbram矿区首次发现的格里姆矿(Grimmite,标准化学式为 NiCo2S4)极为相似,尤其是其 Ni 元素含量符合国际矿物学协会对格里姆矿的镍元素成分界定范围(0.5 <Ni≤1.5apfu)。格里姆矿(Grimmite)为立方晶系矿物,属于镍钴硫尖晶石矿物,晶胞参数为(a=9.3933(9)Å,V=828.81(14)ų,Z=8)。
(5)本研究在国内首次发现罕见的镍钴硫尖晶石矿物——格里姆矿(Grimmite),表明该矿物具有全球分布特征,同时暗示该矿区具有特殊的独立钴矿物形成环境、良好的独立钴矿床成矿潜力和巨大的独立钴矿资源找矿前景。云南境内已陆续发现多种类型钴矿化信息,部分类型钴矿找矿已取得重要突破,显示该省钴矿资源找矿潜力巨大,应加强其成矿与找矿综合研究和勘查工作。
图1野外露头照片(a),手标本照片(b),TIMA矿物分布照片,其中红色展示的矿物为格里姆矿(c)和Co元素面扫描照片(d)
Py—黄铁矿;Cal—方解石;Grm—格里姆矿