浅谈我国镍矿床的研究状况

陈 松 刘志臣 谢江涛

[摘要]镍是重要的战略物资储备金属之一。因此,系统总结中国镍矿床的成矿地质背景、控矿因素、成矿模式等方面的研究现状,并对目前研究中存在的问题和未来的发展进行讨论和展望。

[关键词]镍矿床地质综述

中图分类号:TD98文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220121-01

镍矿床主要有两大类:一类为赋存于辉长岩体中的铜-镍硫化矿床,储量约占25%;另一类是红土型镍矿床,储量占75%。系统总结了中国镍矿床的成矿地质背景,不同类型镍矿的控矿因素、成矿模式等方面的研究现状,以期对镍资源的勘探给予一定的指导。

一、成矿地质背景

中国铜镍硫化物矿床主要产出于元古代的古陆块边缘环境,形成于显生宙造山带的矿床,多为晚古生代裂地槽背景。矿岩石为铁质基性、超基性岩,科马提岩型硫化镍矿床在我国分布极少,目前仅发现桂北大坡岭镍矿床产于科马提岩系中。赋存于镁铁、超镁铁岩中的硫化镍矿床主要产于大陆地壳拉张环境或大陆裂谷环境,如金川矿床形成于大陆边缘裂谷等矿床形成于裂谷带扩张阶段。中国硫化镍矿床分布在大陆地块中的四类地区,即:(1)古陆块(克拉通或微陆块)内部;(2)古陆块边缘;(3)陆块增生褶皱带靠近古陆块的边缘;(4)陆块增生褶皱带中,且以(2)及(3)两类地区为主。我国风化壳硅酸镍矿床主要产于褶皱带,如云南省墨江镍矿床为就产于哀牢山褶皱带。

二、控矿因素

(一)铜镍硫化矿床。由成矿系统理论,铜镍硫化物矿床的形成与镁铁质-超镁铁质岩的产生、发展与演化密切相关,岩体的局部或者大部本身就是矿体。因此,控矿因素首先是大规模的控岩构造。镁铁质-超镁铁质岩是幔源岩浆(可有地壳物质的加入)结晶分异的产物,因此,必须存在超壳的深大断裂作为导岩、导矿构造。铜镍硫化物矿床常常分布于板块边缘,板内裂谷带上就是其表现。最近控岩构造的研究更注重与区域构造演化联系起来,取得较好的效果。界面控矿是目前矿床学研究的热点之一,并取得了重要进展。控矿界面主要包括岩性组合界面、构造界面、构造物理-化学界面、构造流体界面等。就铜镍硫化物矿床而言,边缘成矿效应实际就是一种广义的、大尺度的界面控矿。

(二)红土型镍矿床。红土型镍矿床是地质作用、气候变异和地壳活动相互作用的产物。各种控矿因素简述如下:1.气候条件:强降雨可以有效地提高通过岩(体)层的水流量,有利于可溶性组分的大量带出。2.地形地貌:排水系统是否发育?通过岩(体)层的水量有多少?潜水面高还是低?上述问题均与地貌形态和地形陡缓有关。3.排水系统:受低缓地形和地貌形态影响。4.大地构造:稳定的大地构造环境有利于加速地势夷平,减缓地下水的运移速度和穿透能力,同时也可以增加红土层的厚度,因此,稳定的大地构造环境有利于红土型镍矿床的保存。5.母岩类型:主要是科马提岩或其他类型的超铁镁质火成岩,其中纯橄榄岩和橄榄岩中的橄榄石易于破坏和分解。6.构造:强烈的断裂和剪切构造作用可以极大提高基岩的渗透程度,为基岩的风化、剥蚀和分解创造了有利条件。

目前,全球已探明的镍储量约为1.6亿吨,其中硫化矿约占30%,红土镍矿约占70%。硫化镍与红土型镍同产于一个超基性岩带,但并不是在同一矿床内垂向上共生,即并不象铜矿床那样,次生富集带的铜矿下方通常均有原生硫化铜矿。由于硫化镍矿资源品质好,工艺技术成熟,现约60%的镍产量来源于硫化镍矿,因硫化镍矿的长期开采,而近20年来硫化镍矿新资源勘探上没有重大突破,保有储量急剧下降。为此,全球镍行业将资源开发的重点瞄准储量丰富的红土镍矿资源。

三、成矿模式

我国不同类型的岩浆铜镍硫化物矿床成矿模式主要有就地熔离成矿模式、深部熔离一贯入成矿模式及深部熔离一贯入矿床的组合成矿模式。另外,对于金川铜镍矿床矿床,一些学者还提出了“以岩浆深部熔离作用为土导的脉动式”成矿模式。

四、重要发现和资源供应格局的变化

在现阶段以至相当长的时期内,硫化镍矿床仍然是优质镍资源的重要来源之一,其中伴生的铂族金属和钻等也具有重要价值。与50年代以前相比,世界硫化镍资源的供应格局发生了明显的变化,即打破了加拿大萨得伯里矿区垄断硫化镍供应的局面。这主要是由于战后在世界许多地区相继发现并开发了一些重要的新类型或新矿床所致。例如,60年代以来苏联诺里耳斯克地区一系列新矿床的发现,以及美国德卢斯矿床的查明,使得与裂谷作用有关的滋流玄武岩侵入相中的硫化镍矿床一跃成为重要的矿床类型。60年代以来,与绿岩带科马提岩有关的硫化物矿床的发现,改变了澳大利亚、南部非洲缺镍的局面,并扩大了加拿大镍矿生产基地。50年代以来我国金川等地硫化镍矿床的重大突破,从根本上改变了我国缺乏镍矿资源的面貌,并成为世界硫化镍矿床的一种重要新类型。最近20年来,南部非洲镍的产量已达6万多t,跃居世界重要的产镍区之列。这些地区硫化镍矿床的发现,不仅为改变世界镍矿资源供应格局发挥了重要的作用,而且为岩浆硫化镍矿床成矿作用理论研究的深入发展创造了条件。

五、讨论与展望

(一)对红土风化型镍矿床的不够。从前面的叙述可以看出,我国在铜镍硫化矿床的研究取得一定的进展,但对红土风化型镍矿床的研究明显不够。随着全球经济的快速发展,镍的开采量日益剧增,传统的几个硫化物型镍矿山(加拿大的萨德伯里、俄罗斯的诺列尔斯克、澳大利亚的坎博尔达、我国的金川和南非的里腾斯堡)的开采深度日益加深、矿山开采难度加大和保有储量急剧减少,硫化物型镍资源出现危机也是预料之中的事,在此形势下,全球镍行业将资源开发利用的重点放在红土型镍矿资源上面。所以非常有必要加强对红土风化型镍矿床的研究工作。对我国来说,主要是加强风化壳型镍矿床的研究工作。

(二)矿床成因的研究。近期研究表明,流体(尤其是挥发分)在岩浆的形成、元素活化、矿质搬运、堆积、成矿的全过程中起着十分重要的作用,因此从成矿流体的角度对超大型铜镍硫化物矿床成因的研究应予以足够的重视。同时关于风化壳硅酸镍矿床的成因研究远远不够,如墨江镍矿床,目前对它的形成成因尚未有定论,所以非常有必要加强有关风化壳硅酸镍矿床的成因研究。

(三)镍矿床的形成过程中地慢和地壳物质的不同贡献。近年来,学者们发现铜镍硫化矿床的形成有地幔物质的参与,但在镍矿床的形成过程中地慢和地壳物质的不同贡献的比例仍然是有待进一步研究的问题。

参考文献:

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[2]解广轰、汪云亮、范彩云等,金川超镁铁岩侵入体及超大型硫化物矿床的成岩成矿机制[J].中国科学,1998,28(增).

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