世界上已经发现的铂族元素矿床在数量上还远不如其他类型的矿床那么多，但这些为数不多的矿床往往以超大型矿床的形式出现，以至于绝大部分（80%以上）的储量和产量集中在南非布什维尔德、俄罗斯诺里尔斯克及加拿大萨德伯里等少数几个矿床中。因此，从经济开采的角度看，铂族元素矿床要么意义不大，要么大得惊人。可以预测，在超大型矿床与众多的中小型矿床矿床之间，几百吨到千吨级的大型矿床还发现得太少。从元素富集程度看，基性超基性岩岩浆中的铂族元素含量通常在10-9级甚至更低（表1-1），需要富集1000倍才能达到工业要求，而大型超大型矿床的品位往往又高于小型矿床。也可以说，铂族元素矿床是“最容易”形成超大型矿床的，为什么？国内外对此有不少的研究，但根本问题尚待深入探讨。
表1-1 基性超基性岩浆中Pd和Ir的浓度 （ρ/10-9）
世界上的含有铂族金属的超大型铜镍硫化物矿床按规模排序依次为：俄罗斯的诺里尔斯克、加拿大的萨德伯里、中国的金川、澳大利亚的开司山（Mt.Keith）、加拿大的汤普逊（Thompson）和沃依塞湾（Voisey’s Bay）、澳大利亚的勘巴达（Kambalda）和阿格纽（Ag-new）。诺里尔斯克与萨德伯里是世界上主要的镍产地，诺里尔斯克含有较多的Cu,PGE/Ni比值也比萨德伯里高5倍。德卢斯（Duluth）虽然规模巨大，但品位低（Ni 0.2%,Cu 0.66%）而尚未开采。
岩浆型铜镍硫化物矿床的形成是液相硫化物从基性－超基性岩岩浆中分凝并聚集而成的，期间亲Cu元素从硅酸盐熔体配分到硫化物中。但仅靠岩浆本身的S远不足以成矿，还需要从周围环境中补充必要的S，并在适当的物理化学环境中保证硫化物液相能与岩浆进行充分的混合、吸取足够的亲S金属直至达到矿石品位（Naldrett等，1999）。
诺里尔斯克铜镍硫化物矿床的特点是：形成于近水平的、规模为15km×2km×0.2km的岩体中；岩体侵入于泥质岩、蒸发岩和含煤岩系中；矿床靠近一条超壳大断裂；位于厚达3.5km的火山岩盆地的中心的正下方；500m厚的上覆玄武岩中75%的Cu和Ni及90%的PGE已经亏损，但高度亏损带顶部500m以上玄武岩中亲Cu元素的含量又恢复正常；矿化岩体含硫化物达2%～10%；岩体周围的变质晕宽达100～400m；矿石的δ34S值高达8‰～12‰。在其成矿过程中，首先是进入到侵入体中的第一批岩浆与蒸发岩反应，吸取蒸发岩中的S；后来补给的岩浆则在岩浆通道中逐渐富集硫化物。
诺里尔斯克矿床的形成是伴随西伯利亚暗色岩系岩浆事件发生的，在东欧和西伯利亚板块碰撞后紧接着喷发了大约3Mkm3的玄武岩。诺里尔斯克型含矿侵入体具有如下特殊性：①硫化物占总量的比例高达2%～10%（Naldrett,1992）；②硫化物富含PGE,PGE来自于高出侵入岩200倍的物质体；③含矿岩体的周围存在强烈的变质晕和交代晕，宽可达400m（Genkin等，1981;Likhachev等，1994）；④δ34S=+8‰～＋12‰（Godlevsky和Grinenko,1963;Grinenko,1985）。Naldrett等（1995）提出，如果将含矿岩体作为大规模岩浆上升的通道，那么，上述特点就不难解释。通道相可以解释变质、交代晕，可以解释硫化物和PGE的高度富集，而地壳物质的混染无疑可以解释La/Sm比值的突然变化及很高的S同位素组成。熔岩中丢失的成矿元素可能转移到矿石中去了（Naldrett,1992;Brugmann等，1993;Fedorenko,1994）。
沃依塞湾矿床的特点是：一部分矿体产于30～100m厚的橄长岩岩系中，它是13.34亿和O同位素及矿物学资料表明岩浆与围岩片麻岩发生了反应，并从片麻岩中吸取了SiO2、Na2O、K2O及S，结果导致岩浆中硫化物饱和。
沃依塞湾杂岩体是Nain侵入岩岩套1.35亿～12.9亿年的一部分，该岩套是一个钙长花岗岩－橄长岩－铁闪长岩杂岩体，切割了向东倾的18.5亿年的碰撞边界，该边界以西是元古宙Churchill省的石榴子石－矽线石和长英质片麻岩，以东是Nain省的长英质片麻岩（Ryan等，1995）。沃依塞湾矿床包括两个向东倾的矿体，下边的Reid Brook矿体侵位于元古宙（Tasiuyak）片麻岩中；另一个矿体（Eastern Deeps）位于垂直方向2km以下的位置；两个矿体之间以陡倾的岩席相连。在岩体相交的部位可以见到大量的角砾岩及围岩的残留体。起连接作用的岩席厚10～100m，矿化呈长透镜状，但只发生在岩席较宽的部位。Eastern Deeps侵入体出露于地表，其下部有几十米的角砾岩，其上为含有大量包体、各种各样的硫化物的橄长岩，结构也变化很大。硫化物主要出现在补给带的“嘴”部及其附近（Naldrett等，1996）。矿化最好的地方在“Ovoid”，这是一个300m×600m的块状硫化物盆地，深达110m，发育在连接两个侵入体的岩席的南部上部。Li和Naldrett（1997）将辉长岩和橄长岩中的橄榄石分为两类，其中Eastern Deeps侵入体顶部橄榄辉长岩、FOG及Reid Brook岩体中的某些辉长岩带的橄榄石Ni亏损；Eastern Deeps侵入体NT、VTT及“连接”岩席中的橄榄石富含Ni。
成矿过程大致是：橄长岩岩浆上升侵入到Tasiuyak片麻岩中形成Reid Brook岩浆房，在那里结晶分异形成超基性岩，并通过与片麻岩反应导致硫化物饱和。同时，新鲜的岩浆上升到下部岩浆房中，扰动堆晶岩并与残余岩浆混合，富含Cu、Ni的硫化物聚集在“连接”岩席中成矿，包括Ovoid、Eastern Deeps底部的块状矿石及VTT中的浸染状矿石。
中国金川的含矿岩体位于中朝地台边缘，属于NW向龙首山基性超基性岩带中的一部分。古元古界的混合岩、片麻岩、片岩和大理岩构成一个向南东倾斜的单斜层序，在西南部被新元古界的砾岩、砂岩、灰岩和片岩覆盖（汤中立，1993）。金川岩体侵入到切割古元古界的北西深断裂中。侵入体的Sm-Nd年龄为1.501＋0.031Ga。Chai和Naldrett（1992）认为含矿母岩是侵入在中朝地台与元古宙海之间的裂谷带中。侵入岩体长6500m，宽几米至500m。矿床产于延长达6km的岩墙状橄榄岩中，岩墙、岩浆岩及矿石中橄榄石的成分与超基性岩浆结晶分异的一般规律不太一致；因此推测，岩墙可能是规模更大的镁质玄武岩岩浆的通道，正是岩浆的不断补给干扰了橄榄岩的正常结晶。主要矿石呈网脉状，橄榄石被硫化物和低品位浸染状矿石包裹。纯橄岩是主要的围岩，实际上所有的纯橄岩均达到矿石品位。Chai和Naldrett（1992）认为，金川岩体的原始岩浆并非超基性的而是镁质玄武岩，其MgO和FeO含量分别为12%和11.5%,Ni/Cu=1.5，辉长岩型铂族元素矿化，（Pt+Pd）/（Ru+Ir＋Os）比值高。
西澳与科马提岩有关的勘巴达矿床形成于热剥蚀槽中，热剥蚀槽是炙热的科马提岩岩浆在流过沉积岩（富含硫化物）和玄武岩表面时，热的岩浆流冲蚀下伏岩石而形成的。科马提岩型的铂矿化可以分为两类：一类是规模较小（100万～500万吨）但品位高（1.5%～3.5%Ni）的纯橄岩质岩流底部的矿床，包括勘巴达（Ross和Hopkins,1975;Gresham和Loftus,1981;Gresham,1986）和Widgiemoolthadome（Fisher,1979;Mc Queen,1981）；另一类是规模比较大（1亿～5亿吨）但品位低（0.6%Ni）的堆晶橄榄岩通道状透镜体中的细粒浸染状矿床，包括Six-Mile和Yakabindie附近的Mt.Keith（Burt和Sheppy,1975;Naldrett和Turner,1977;Hill等，1989;1995）。科马提熔岩流可以根据距离喷发口的远近和喷发速率的不同而分为不同的相（Hill等，1989;1990;Hill;1997）。靠近源区的熔岩流最热，形成广泛展布的橄榄岩堆晶岩席，可达35km×150km，厚几百米。随着向喷发中心以外方向演化，低熔融温度的长英质岩集中在几个管道相中。这些管道相岩浆通过科马提岩岩浆的热侵蚀而下切到下伏的岩层中（Huppert和Sparks,1985）。更远的熔岩流主要是正堆晶（而非补堆晶橄榄岩）的席状岩流。这种环境下的通道化作用可以使中度堆晶的橄榄石呈百米宽、近百米厚的透镜体状。第一类矿床发育在科马提岩远源带的发育很好的热侵蚀通道中，热侵蚀通道发育在熔岩河的底部，熔岩河以橄榄石的中度堆积为特点（40%～44%MgO）。第二类矿床属于更“近源”的，形成于堆晶纯橄岩的通道相岩流的纯橄岩透镜体中（45%～50% MgO）。
德卢斯的成矿作用发生在橄长岩侵入体中，岩浆在与下伏含石墨和硫化物的沉积物反应过程中吸取了S。那里尚未识别出岩浆通道，又缺乏后期岩浆的补给，难以使硫化物发生不混溶，因此，矿石品位低。德卢斯杂岩体是一个巨大的复合型岩体，由橄长岩－辉长正长岩组成，呈弓形岩体从明尼苏达的德卢斯延伸到美国与加拿大边界的苏比利湖的西部岸，长达240km。苏比利湖本身位于地堑之上，那里的太古宇地壳已被减薄到只有原来的1/4，并堆积了17km厚的火山岩和沉积岩。位于北美陆内裂谷带从SW-NE向NW-SE转向的地方，那里可能正是热点成因裂谷的三交点，重力和磁异常可以很好地反映裂谷的存在。
德卢斯杂岩体的年龄为12亿年（Faure等1969），Grout（1918）、Green等（1966）、Bonnichsen（1972）、Phinney（1970,1972）、Weiblen和Morey（1975,1980）、Martineau（1989）、Severson（1988,1991）及Severson和Hauck（1990）等人的研究表明，其中正长岩较老，在其北边被一系列后期主要由橄长岩组成的侵入岩切割。在岩石成因上，它与苏比利湖地区的Keewanawan玄武岩密切有关。在北边，基底由太古宙长英质侵入岩和火山岩组成（主要是Giants Range Granite）.在南边被向南倾的中元古代Biwabik铁建造不整合覆盖。铁建造本身又被黑色泥质岩、杂砂岩、粉砂岩、石墨板岩和硫化物相的铁建造（Virginia组）覆盖。
杂岩体中含有大于40亿吨的矿石，平均含Cu 0.66%,Ni 0.2%（Listerud和Meineke,1977）。矿化发生在橄长岩侵入体的西部边界。大多数矿床中，磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿和古巴矿矿化呈稀疏浸染状产于杂岩体下部300m范围的橄长岩和苏长岩中。矿化带中存在大量的围岩包体，包括角岩化的Virginia组和Biwabik组岩石，以及无矿的辉长岩和橄榄岩。在Minnamax和Dunka Road两个矿中，苏长岩更常见于矿化带，表明在橄长岩和围岩包体之间存在反应。与众不同的是在许多矿床的某些带中出现达10%的石墨。硫化物带的另一个特点是在有些橄长岩中出现绿色镁铝尖晶石，局部出现堇青石。
德卢斯杂岩体Waterhen侵入岩的δ34S值为11‰～16‰，在Dunka Road矿床为0.2‰～15.3‰，在Babbit矿床为2‰～7‰（Ripley1981,1986）。下伏Virginia组中磁黄铁矿的S同位素组成类似。表明S大部分来自于围岩。根据大多数矿床中S同位素的不均匀性和矿化带中橄榄石Ni含量的较大变化，Ripley（1986）提出，硫化物与其周围硅酸盐之间的平衡并没有出现，S来自于围岩。这可以从含水矿物如黑云母、角闪石和伟晶岩块常常与矿化伴生这一现象得到佐证。
综上所述，世界级铜镍硫化物矿床有许多共同特点（表1-2），如：①能够结晶出大量橄榄石的岩浆；②地壳缝合带或超壳断裂；③附近或下伏围岩中S源丰富；④相关硅酸盐岩浆中亏损亲Cu元素；⑤与围岩反应；⑥岩浆通道内或附近出现矿化。因此，Naldrett等（1999）认为，形成超大型铜镍硫化物型铂族元素矿床的三大必要因素是：硫化物不混溶，硫化物与岩浆之间充分的混合，硫化物的定位机制。硫化物被聚集在岩浆流动的通道内，是一个极其重要的机制。这也可以解释为什么硫化物能与充足的岩浆进行反应，使Ni、Cu和PGE富集到足以经济开采程度的原因。在诺里尔斯克，正是不断补充的岩浆通过了不断矿化的管道，导致品位不断升高。
表1-2 世界主要铜镍矿的对比
橄榄石的存在具有三重意义：①温度高；②富含Ni；③比本身富含SiO2的岩浆更容易与含Si围岩发生反应。萨德伯里的火成岩杂岩体中缺少橄榄石。其他矿区橄榄石的成分变化较大，从Kambalda科马提岩的Fo90～95（highly forsteritic）→金川和诺里尔斯克的Fo80（quite forsteritic）→沃依塞湾和德卢斯的Fo50～65（moderately forsteritic）。
区域性构造薄弱带的意义是显而易见的，它是岩浆上升的通道，如Noril’sk-Kharayela-kh断层、中朝地台边界的金川断裂和德卢斯的陆内裂谷带。沃依塞湾杂岩体位于Abloviak剪切带向南扩展的部位，剪切带实际上也是Nain和Churchill之间的碰撞带，沿剪切带最近一次变形发生在17.5～17.3亿年（Van Kranendonk,1996）；该构造带可能也是13.5～12.9亿年Nain侵入岩岩套的导岩构造。萨德伯里及其伴随的陨石坑astrobleme可能是天外成因的。
在各个矿区都可以见到含S围岩，如诺里尔斯克的中泥盆统含石膏和硬石膏的蒸发岩，沃依塞湾的含硫化物和石墨的Tasiuyak片麻岩，勘巴达的化学沉积岩，德卢斯的含黄铁矿和石墨的Virginia组。在金川和萨德伯里则没有明显的壳源S。
在诺里尔斯克，略早于含矿围岩的玄武岩明显亏损亲Cu元素，尽管与矿化侵入岩同期的玄武岩没有明显亏损；沃依塞湾也类似，初始的岩浆是亏损亲Cu元素的，而与成矿同期者没有亏损。勘巴达地区的科马提岩在区域上是亏损Ni的，但直接的含矿围岩没有亏损（包括PGE）（Lesher,1989）。德卢斯、金川或萨德贝里地区的亏损性没有查明。
岩浆与围岩之间的反应可以得到野外观察和地球化学的证实。含有侵入岩和围岩等不同成分残余包体的斑杂状辉长岩是这种反应的野外依据。沃依塞湾地区的Re-Os资料和强烈的蚀变也是这种反应的体现。Frost和Groves（1989）,McNaughton等（1988）、Arndt和Jenner（1986）的研究表明，勘巴达地区的科马提岩与地壳发生了反应。野外观察和Ripley（1986）的地球化学及O同位素资料显示，德卢斯也存在类似的反应。但金川尚无资料。最强烈的反应出现在萨德伯里，但Naldrett等（1986）,Li和Naldrett（1993）认为硫化物不饱和的原始幔源玄武岩与长英质的撞击熔体按50%的混合，可以导致硫化物饱和，从而引起萨德伯里广泛的矿化。
被上覆火山岩热剥蚀而形成的补给通道起到了硫化物“油储”的作用，目前则已经成为含矿层。沃依塞湾、勘巴达和金川比较明显，德卢斯和萨德伯里则没有。
对于铂族元素来说，高PGE含量[（1～10）×10-9]的岩浆在离开地幔或上升进入地壳时，硫化物通常是不饱和的（Naldrett和Barnes,1986）。因此，成矿的关键因素是：①成矿母岩中硫化物达到过饱和并分凝出不混溶的硫化物；②硫化物通过与岩浆的充分反应来聚集亲Cu元素以达到工业品位；③硫化物聚集到一定的有限的范围内以便于能构成矿石。
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