印尼苏拉威西超大型红土型镍矿找矿标志

2014-08-02张俊熙杨玉华

云南地质 2014年1期

张俊熙，杨玉华

(云南省有色地质局308队，云南个旧 661000)

通过云南省有色地质局308队多年地质勘查，在苏拉威西等地区找到多个100万吨级红土型镍矿，红土型镍矿的矿床规模按以下数量级分类：镍金属量<2万吨为小型、2～10万吨为中型、≥10万吨为大型、≥50万吨为超大型、≥100万吨为特大型。

1 区域地质背景

该区位于环太平洋成矿域与古特提斯成矿域交汇部位，区域上地处北西西向地幔上涌带、各层次薄弱带和地幔块体(蛇绿岩)弯曲旋转的结合区，具强烈的构造-岩浆-热事件，形成了极其有利的成矿条件，产生引人注目的大规模红土化成矿作用，众多的大型-超大型红土型镍矿“脱颖而出” 。

2 三联点构造及成岩时代控制的蛇绿岩带

由太平洋板块、欧亚板块与和澳大利亚板块结合部构成的三联点构造控制的班达海左行旋卷构造带派生的次级“K”字形构造“两丿”的苏拉威西蛇绿岩带、北马露姑蛇绿岩带。白垩纪、三叠纪、二叠纪等地分布的蛇绿岩带是超大型红土型镍矿的控岩时代(图1)。

3 蛇绿岩

白垩纪出露大面积蛇绿岩，底部超基性岩较纯，中白垩纪超级地幔柱活动引起一系列地球岩石圈的地质异常事件，地磁正极性超时、洋壳快速增长，蛇绿岩沉积厚度大、范围广、有黑色页岩沉积(含镍1%左右)。

苏拉威西白垩纪蛇绿岩带属于弧—陆碰撞挤压带，规模巨大，南北延伸700km，出露总面积达15 000km2。呈弧形展布，受弧形构造带控制。沿340度方向转向64度方向展布。宽30～90公里，受苏拉威西弧形复式背斜的控制，主要超基性岩由斜方辉橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩、辉绿岩组成，控制了本区众多红土型镍矿，并有多个超大型矿床产出，如Kolonodale红土镍矿床、北科纳威红土型镍矿等。

哈马黑拉蛇绿岩产于“K”字形岛屿三叠系地层中，属于弧—陆碰撞转换带，呈北东向分布。沿40度方向方向展布，受北东向逆冲推覆构造带的控制。长108公里，宽3～30公里，面积约1 800平方千米，为蛇绿岩下部的基性岩与超基性岩，属于蛇纹岩、纯橄榄岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩组合(Ub)组合，控制了本区众多超大型红土型镍矿。

4 岩性标志

超基性岩主要岩性组合：白垩系斜方辉橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹岩；三叠系蛇纹岩、纯橄榄岩；二叠系蛇纹岩、辉石岩、斜方辉橄榄岩组合，镁铁比值与矿床规模见表1。

表1 超基性岩含矿性、镁铁比值(%)与红土型镍矿的矿床规模

以印尼苏拉威西为例(下同)，红土型镍矿最常见的有利成矿母岩为斜方辉石橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄榄岩及其蚀变岩石，Ni含量一般在0.2ω%～0.4ω%之间，形成中-高品位的红土型镍矿；各个时代超基性岩含矿性、铁镁比值与红土型镍矿矿床规模关系见表1。母岩的橄榄石含量越高，越有利于中-高品位红土型镍矿石的形成。中等程度的蛇纹岩化对超大型镍矿化最有利。

线性判别分析

判别函数Y=0.650795223X1-0.6052218572X2+6.0851364156X3

其中X1-基岩Ni含量(%)；X2-基岩TFe含量(%)；X3-基岩MgO含量(%)。

Y0=19.41，当Y>19.41时，具备大型以上红土型镍矿的基岩条件；反之则为中小型红土型镍矿的基岩条件。

二次逐步判别分析

Y=16.73682-3.70978X1-1.35024X2-0.54555X3-1.45821X4+0.87912X5+0.02036X9+0.00586X12

其中X1-基岩Ni含量(ω%)；X2-基岩TFe含量(ω%)；X3-基岩MgO含量(ω%)；X4=X1X2；X5=X1X2；X9=X3X2；X12=X3X3。总拟合度=97.601%，当Y∈(1.7，2.3)具备大型以上红土型镍矿的基岩条件；Y∈(-0.3，0.3)具备中小型红土型镍矿的基岩条件。

5 风化壳标志

大面积分布的、厚大的超基性岩红土风化壳，如苏拉威西蛇绿岩带。典型的超基性岩红土风化壳，自上而下残余红土带—腐岩带—基岩。其中残余红土带主要由褐铁矿组成，以高铁低镁为主。残余红土带的分布面积和厚度越大、铁质含量越高，红土型镍矿体的厚度和规模就越大，腐岩型镍矿石的品位也越高。超基性岩红土风化壳和翠绿色硅镁镍矿是红土型镍矿的最明显的找矿标志。

图2 取对数后镍与钴资源量的线性关系

图3 对数镁铁比值与对数镍资源量的关系

通常因岩石风化、浅表岩性难以识别，通过苏拉威西已知矿床资源量与主要氧化物分析，建立数学关系得出：

其中X-为风化壳中对数镁铁(Mgo/全铁)比值，公式说明超大型红土型镍矿与镁铁比值的关系，其中超大型矿床对数镁铁比值介于1 > x>0.4(图3)，镍、钴资源量有显著线性正相关(图2)。

风化壳颜色：灰黑色(基岩)→浅褐黄色→黄褐色→浅紫色→褐红色→紫红色；深灰色(基岩)→灰色→黄绿色→灰绿色→浅紫色→褐红色。风化壳至下而上：致密块橄榄岩→土块状橄榄岩→土状橄榄岩→粘土→含铁质粘土→褐铁矿，容易形成超大型红土型镍矿。

5 地形地貌标志

低山和丘陵地带更有利于红土风化壳和红土型镍矿的形成。超大型红土型镍矿床多呈面形分布于低山丘陵地区及高原地区的缓坡、平缓山梁、山嘴、剥蚀面及阶地之上(如北科纳威)，地形平缓至中等(地形坡度一般小于20°，不超过25°)。少数宽缓山谷、冲级盆地及地形坡度达30°的斜坡地区也有矿体存在，但矿体一般小而薄，镍品位低。

对主要超基性岩风化壳含矿层位地貌高程点进行统计，n=1 238个点，最大值556米，最小值10米，平均值209米，方差122.73，常见高程70～200米，230～320米(图3)，根据3倍方差+平均数逐步剔除法，结合含矿层位地貌高程统计大于90%的代表性，最终确定的含矿层位地貌高程的异常上限值(平均数+1.65倍方差)413.32米，因地貌高程低于20米的蛇绿岩地区的超基性岩风化程度较差。确定在超基性岩范围内超大型矿床高程20～400米。

扇形地貌从20米到300米标有镍品位(ω%)，主要矿体集中产于150～280米标高范围；不规测面型地貌20～400米，矿体厚度集中于5～40米之间，地形坡度角从5～15度，有利于形成红土型镍矿；线性地貌标高从20～100米，地形坡度5～25度，有利于形成超大型红土型镍矿。