新疆坡北-笔架山铜镍矿地质特征及成矿远景分析

2018-05-11曾华栋路通郑媛媛张涛熊健

新疆有色金属 2018年1期

曾华栋路通郑媛媛张涛熊健

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密 839000）

北山裂谷带是新疆重要成矿带之一，裂谷内坡北-笔架山地区前寒武纪及古生代地层分布广泛，侵入岩较发育，构造形迹复杂。1989～1990年，中国地质大学高怀忠、胡旺亮等人与新疆地矿局第六地质大队杨甲全、吴华等人合作，完成了国家305项目Ⅲ9-1子课题《新疆坡北1号、10号基性-超基性岩体含矿性调查地质报告》、《新疆坡北1号、10号基性-超基性岩体地质特征及其成矿远景研究报告》，是集地、物、化、遥感资料分析综合的重要研究成果，对评价坡北岩体的含矿性有重要参考价值。2001～2003年，新疆地调院《新疆北山金铜矿评价》项目北山项目组对坡十、坡一、红石山、旋窝岭等基性-超基性杂岩体进行了初步检查，发现了坡十铜镍矿床，并对其基性-超基性岩体含矿性有了初步了解。

2009～2012年，中央地质勘查基金管理中心对坡一、旋涡岭、笔架山等基性-超基性岩体进行普查，坡一镍矿矿床储量达到大型以上规模。

本文在以往成果的基础上通过对成矿地质背景，重点研究基性-超基性岩体岩相特征、典型矿床特征，总结出该区地质找矿标志、控矿因素，为今后坡北-笔架山地区铜镍矿找矿突破奠定了基础。

坡北-笔架山存在两个基性-超基性杂岩带（图1），即坡北岩带和笔架山岩带，前者已发现包括坡一、坡十在内的23个基性-超基性杂岩体；后者分布于蚕头山－笔架山一带，已发现红石山、笔架山、旋涡岭等8个基性-超基性杂岩体，但工作研究程度较低。

坡北-笔架山基性-超基性杂岩带内的各岩体都具有多阶段侵入特点。每阶段岩体又可分多个岩相带。不同阶段和不同岩相带的岩体都以不同岩石组合和矿物共生组合相区别。反映了岩浆活动经历了复杂的成岩机制,是一个对铜镍矿床有利的成矿带。

图1 新疆若羌坡北-笔架山一带基性-超基性杂岩体及铜镍矿点分布示意图（据新疆地矿局第六地质大队.2012）

1 区域成矿背景

1.1 区域地质特征

新疆北山裂谷带依成矿条件分析，位于北山金铜镍成矿带中，北山裂谷带发源于塔里木陆壳板块，经历了拉张➝汇聚➝固结➝重新活化➝封闭等多阶段的地质活动过程。带内前寒武纪变质基底和早古生代盖层块体较多，由此形成了复杂多变的地层、构造、岩浆岩。地层出露较全，从中下元古界-新生界地层均有，矿区出露地层多为古元古代。

1.2 区域物理特征

新疆北山地区先后发现磁海、笔架山、旋窝岭、坡北等基性、超基性岩体群。坡北、笔架山等岩带均位于“白地洼”重力高的边缘梯级带上。其中：坡北岩带位于东南缘，蚕头山-笔架山岩带位于其北缘。坡北岩带、旋窝岭岩体处于负磁异常中。其中坡北岩带所对应的负磁异常长约35km，宽约7km，异常幅值-200nT。旋窝岭岩体处于一个小的负磁异常中，该磁异常长仅5km，幅值-100nT。蚕头山-笔架山岩带处于EW向的正磁异常带中，其中蚕东岩带所对应的磁异常长约20km，宽约10km，异常幅值-250nT。笔架山岩带的磁异常在这个带的东部，该磁异常长约10km，幅值-100nT。

1.3 区域化学特征

坡北铜镍矿床、红石山含铜镍岩体的发现，确定了坡北-笔架山-磁海基性-超基性岩体综合异常带为寻找铜镍硫化物矿床的重要成矿带。沿该带基性-超基性岩体地表出露良好。在岩体各岩相岩石中Cu、Ni、Co、Cr、Zn等元素均有较好的显示，其中Cu max=2058×10-6，Nimax=2768×10-6，Comax=220×10-6。经岩石面积测量和剖面测量均发现了浓度清晰的原生晕异常，异常规模与岩体规模成正比。

2 典型矿床地质特征

2.1 坡十铜镍矿

坡十铜镍矿位于坡北基性-超基性杂岩带的西部，坡十岩体中。矿区地层区划属中南天山-北山地层区北山地层分区，出露地层主要为中元古界滹沱系北山群岩性细粒石英片岩、石榴石矽卡岩、大理岩，分布在矿区西部及基性-超基性岩体南、北两侧。构造以小型褶皱构造为主，断裂构造不发育。矿区内侵入岩广布，以基性-超基性杂岩为主，其次为灰白色片麻状黑云母花岗岩、灰白色黑云母花岗岩及脉岩等。坡十基性-超基性杂岩体东西长约2 km，南北宽约1.6km，出露面积约3.2km2。其中超基性岩相集中分布于岩体中心偏南的负地形中，多被第四系覆盖。该岩相呈北东走向，长1.5km，宽0.2～0.9km，平面形态呈不规则椭圆状。超基性岩相边部内倾，倾角60°～80°，根据地质草测、地质剖面、钻孔资料并结合物探异常成果，初步认为该岩相为盆状。地表出露的岩相有橄榄辉长岩相、角闪辉长岩相、橄榄岩相、辉橄岩相。深部钻孔中除以上岩相外，还见有橄榄辉长苏长岩相、二辉辉石岩相、方辉橄辉岩相。

坡十铜镍矿目前发现18个矿体，矿体与超基性岩主岩相-橄榄岩关系密切，主要产于橄榄岩底部或靠近其底部呈悬浮状产出。在斜长单辉辉橄岩、橄榄辉长岩、橄榄辉长苏长岩或橄长岩中虽有镍矿体存在，但矿体规模均很小，品位也较低。如Ni4、Ni11为典型的超基性岩底部熔离矿体，不仅矿体规模较大，品位也较高。其他岩相含矿性较差。矿体长大于200～1080m，平均延深200～760m，多在300～400间，平均厚度2.05～31.77m。矿石结构多为呈自形-半自形晶粒状结构和斑状、团块状结构、他形-半自形晶结构、包含结构，局部呈陨铁结构、叶片状结构。

矿石构造星散-稀疏浸染状构造为主，其次为斑点状构造、交代残余构造、不均匀浸染状构造、细脉浸染状构造。矿石主要矿石矿物为黄铜矿、镍黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、紫硫镍，次要矿物为铬尖晶石、磁铁矿，少见矿物红砷镍矿、方黄铜矿、辉铜矿，偶见矿物墨铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、马基诺矿、针镍矿、斑铜矿等。脉石矿物为橄榄石、辉石、斜长石、角闪石及蛇纹石、透闪石、绿泥石、纤闪石、滑石、绢石等蚀变矿物。矿石镍品位0.21%～0.67%，局部见有贯入式矿脉，品位达0.96%，矿石铜品位与镍品位成正比，只有镍品位达到0.50以上时，铜品位达到边界品位以上。

2.2 坡一铜镍矿

坡一镍矿产于坡一超基性岩体中，位于坡十岩体东约1km处。坡十、坡一超基性岩体均为坡北基性-超基性杂岩体中的超基性岩相，杂岩体侵位于中元古界滹沱系北山群古老变质岩系中，矿区地质特征与坡十铜镍矿类同，此不赘述。

坡一岩体长轴方向NEE-SWW，长2.8km，宽2.4 km，面积约6.72km2（图2）。其中超基性岩相集中分布于岩体中心偏北的负地形中，多被第四系覆盖，长2.2km，平均宽0.6km，平面形态为东大西小的滴水状。岩体产状内倾，南部较缓，倾角45°左右；北部较陡，倾角60°左右。坡一镍矿区共圈定镍矿体26个。

其中地表矿体13个，深部盲矿体13个，Ni4矿体规模最大，Ni3、Ni1、Ni6、Ni7次之。矿体主要产于橄榄岩、辉橄岩、纯橄岩底部或靠近其底部，呈悬浮状态产出，呈似层状、透镜状。矿体规模较大，长度一般＞700m，最大1800m；厚度一般＞20m，最大视厚度532.27m；延深一般500m，最大1517m；矿体各处产状均显示，矿体倾向北，倾角一般50°～80°不等，靠近岩体底部矿体倾角一般30°左右，沿走向具有由西向东埋深逐渐增加即向东侧伏特征。矿石镍品位一般0.20%～0.60%，局部较富，镍品位达0.97%，底部熔离型矿体ZK26-2孔753.5m见贯入式矿脉，镍品位达4.13%。矿石中铜、钴含量较低，一般达不到边界品位，只有局部镍含量＞0.5%时，铜、钴品位则可达边界品位以上。

图2 坡一铜镍矿地质图（据新疆地矿局第六地质大队.2012）

2.3 笔架山镍矿

笔架山镍矿位于笔架山基性-超基性杂岩带中，矿区地层区划属中南天山-北山地层区北山地层分区，出露地层为下石炭统红柳园组上段（C1h）英安岩，南部出露大面积第四系冲洪积、风积沙、砾石层(图3)。矿区内侵入岩广布，出露面积占测区总面积的80%。以华力西晚期第一侵入次笔架山基性－超基性杂岩体为主，其次为中粒闪长岩（δ43a-1）及脉岩等。基性-超基性岩体呈东西方向展布，总体走向90°。岩体长大于5.6km，最宽处2.6km，最窄处1.6km，平均宽约2.1km，出露面积约13km2。岩体出露形态呈带状，矿区只是杂岩体的一部分，向东、向西延伸较大。根据地质并结合物探成果初步认为，该岩体为向南陡倾的单斜状岩体，倾角75°～80°。通过对笔架山岩体系统地表发现镍含量多在0.1%～0.19%，钴含量0.015%～0.017%，地表未圈出硫化镍氧化矿化体。矿化体赋存于第三阶段侵入的超基性岩相中，矿化岩石伊丁石化、蛇纹石化、碳酸盐化等发育，孔雀石化、褐铁矿化等微弱，孔雀石多呈薄膜状-星点状分布。在第三侵入阶段形成的橄榄岩相底部中发现了Ni1、Ni2、Ni3矿体，含矿岩石为辉橄岩，倾向140°，倾角35°。平面上矿体延伸长度大于400m，剖面上向深部延深大于200m。矿体视厚度14m，镍品位0.20%～0.21%，平均0.20%，铜品位0.001%～0.004%，平均0.002%，钴品位0.011%～0.012%，平均0.012%。

图3 笔架山镍矿地质图（据新疆地矿局第六地质大队.2012）

3 区域矿产资源前景分析

3.1 区域矿产时间分布规律

成矿时代是研究矿床形成、发展、演化和分布的时间规律性。在不同的构造环境下，不同的沉积-岩浆-构造组合或不同的岩石建造控制了不同矿产或成因上相互联系的一组矿产的产出。成矿时间可归结为：

为变陆源-碳酸盐岩建造组合，主要为含铁石英岩建造，据现有资料，本区与其有关的只有白石滩金矿，产于斜长绿泥片岩-黑云石英片岩中，规模小，经济意义不大，但具有重要的找矿意义，为在本区老地层中寻找金矿提供了佐证。

3.1.2 华力西成矿期

是北山成矿带主要的成矿时期，北山裂谷发展演化伴随着强烈的构造岩浆活动，形成华力西晚期与正常碱度火山岩-次火山岩建造有关的磁海型铁矿，与华力西中、晚期基性-超基性岩有关的铜镍矿化，热液型金铜矿化等。

⑴与华力西中期有关的热液型金铜矿床：为陆源碎屑岩-火山岩-碳酸盐岩建造组合，主要为含炭粉砂岩建造，与之有关的主要为韧性剪切带破碎蚀变岩型金矿床，主要与大断裂带有关，围岩为石炭系火山岩和含炭碎屑岩，以八一泉金矿为代表;与热液及矽卡岩有关的铜矿床，如赤铜山铜矿点、天石铜矿。

⑵与华力西晚期基性-超基性岩有关的铜镍矿床成矿系列：其中，坡北一带基性-超基性杂岩体共有23个，已发现坡十铜镍矿、坡一镍矿、罗中镍矿，而蚕头山-笔架山一带基性-超基性杂岩体共有12个，已发现红石山铜镍矿点。

⑶与华力西晚期有关的热液充填交代型铁矿，以地源铁矿为代表。

区内还存在与新生代红色陆源碎屑沉积有关的盐类矿床，主要为石盐、钾盐矿床。

3.2 区域成矿空间分布规律

矿床的区域空间分布和成矿时代有着密切的关系，一定时代的矿床必定产在一定的空间中；一定空间中的矿床必然是一个或几个成矿时代的产物。另外，矿产的形成是在地质演化的背景上发生的，受许多因素控制，因此，要在控矿因素分析的基础上结合地球物理、地球化学分区特征来分析各时代成矿的空间分布规律性。

将方向圆与大理市乡镇叠加发现，北向为大理洱海水域，西北主要是大理镇和银桥镇，东北向主要是海东镇，东、东南为凤仪镇范围，南、西南、西向为大理下关镇范围。结合大理市域范围的地貌数据，沿洱海从上关镇、喜洲镇、湾桥镇、银桥镇至大理镇、下关镇，右上转至凤仪镇的1 000～3 000 m范围均为中海拔洪积湖积平原，该地貌外围被中海拔冲积洪积平原包围。大理市大理镇、下关镇城区范围主要分布在这两种地貌内。而海东镇、凤仪镇城区主要分布在侵蚀剥蚀中海拔平缓高丘陵、中海拔冲积洪积平原地貌范围。

新疆北山华力西成矿期的成矿地段在区域上明显受北东东向和近东西向深断裂及其有关的构造岩浆带控制。北东东向红十井大断裂控制着区内金矿床的分布（主要矿床有红十井金矿、222金矿、八一泉金矿等）；近东西向依格孜塔格深断裂中西段分布有笔架山岩浆型铜镍矿化带（目前已发现红石山铜镍矿、笔架山镍矿）；北北东向白地洼深断裂分布有坡北岩浆型铜镍矿化带（目前已发现坡十铜镍矿床、坡一镍矿及罗中镍矿、坡东镍矿）。它们的地球物理场特征为：

⑴分布在重力布格异常梯级带。如坡北岩带分布在北东东向重力布格梯级带内，重力值-150mgl至-210mgl，梯级带长250km，宽45km，梯度值1.5 kml/km，北侧为平缓大片重力高。

(2)在航磁异常平面等值线图上，分布在局部正磁异常和负磁异常排列而成的异常带上，如坡北、笔架山岩带的区域航磁异常呈北东东向分布，带宽约40km，长度在250km以上。局部正异常值在150nT至250nT，局部负异常值-70～-150nT。这些局部异常区指示了基性-超基性岩体和中基性火山岩的集中分布区。地球化学分区特征表现为Fe、Cu、Ni、Cr、Co、V等元素分布区。

3.3 控矿因素和找矿标志

3.3.1 控矿因素

⑴构造因素：基性-超基性杂岩体多沿大断裂分布，且分布于大断裂以南。如坡北基性-超基性岩带沿白地洼大断裂以南分布；蚕头山-笔架山基性岩带沿依格孜塔格大断裂以南分布。

⑵岩性因素：基性-超基性杂岩体的存在，是寻找岩浆型铜镍矿床的首要条件。坡北岩带岩相分异明显，基性岩为辉长岩、橄榄辉长岩。超基性岩为橄榄岩，呈脉状、扁豆状分布在杂岩体下部。含矿岩石为苏长辉石橄榄岩。矿带展布方向与超基性岩的产状、形态基本一致。

笔架山岩带岩石为华力西晚期产物，第一阶段为辉长岩、辉长闪长岩、闪长岩，第二阶段为辉长岩、橄榄辉长岩、暗色橄长岩、橄榄岩等。

3.3.2 找矿标志

⑴构造标志：深大断裂控制着基性-超基性杂岩体的分布，如白地洼大断裂控制着坡一、坡十等基性-超基性杂岩体的分布，依格孜塔格大断裂控制着笔架山岩带的分布。因此深大断裂的存在是寻找基性-超基性杂岩体的间接标志。

⑵基性-超基性杂岩体的存在，是寻找岩浆型铜镍矿床的首要条件。因此他是寻找该类矿床的直接找矿标志。

⑶地球化学标志：Cu、Ni异常分布与华力西中期的基性-超基性杂岩体基本吻合。如对应坡北岩体的AP1综合异常，由Cr、Ti、Ni、Cu、Co、Mo等元素异常构成，其面积、强度、规模均较大，元素分带明显，呈同心圆状。主要元素具良好的中外浓集带，铜异常主要分布于辉长岩内接触带。

在笔架山岩带范围内圈出4个Cu、Ni等元素综合异常，对应于红石山基性-超基性岩体为Ni、Co、Cr、Vc、U异常，对应于旋窝岭岩体为Ni、Cr、Cu异常。

⑷地球物理标志：坡北含铜镍基性-超基性岩体位于重力梯级带东南缘，负磁异常区的西北边缘。具高极化低电阻特征。笔架山岩带位于重力梯级带的北缘，正磁异常区。具不太明显的高极化低电阻特征。

⑸遥感影像标志：坡北岩体、笔架山岩带总体遥感影像特征为较大线性影像，旁侧有一系列环形影像。

⑹地貌标志：由于超基性岩体抗风化能力差，故地表多呈负地形的洼地，可作为在本区寻找超基性杂岩体的一个间接标志。

3.4 资源远景分析

坡北-笔架山两个与基性-超基性岩有关的岩浆熔离型铜镍成矿带，即坡北华力西晚期铜镍成矿带和蚕头山-笔架山华力西晚期铁铜镍成矿带。

坡北华力西晚期铜镍成矿带位于坡北基性-超基性杂岩带，带内的铜镍矿主要与坡北基性-超基性杂岩体有关。其中已发现包括坡十、坡一、坡三、罗中等主要的基性-超基性岩体在内的23个岩体，对应在主要的基性-超基性岩体上均有较好的物探异常和化探异常，经资源评价工作已发现坡十大型铜镍矿、坡一大型镍矿及罗中中型镍矿。由此可以得出坡北-笔架山铜镍成矿带的找矿前景极好，由于工作程度较低，经过进一步的投入深部工程在铜镍富矿方面极有可能取得突破。蚕头山-笔架山华力西晚期铁铜镍成矿带位于蚕头山-笔架山基性-超基性杂岩带内，带内目前已经发现了红石山大型镍矿及笔架山镍矿。此外，还有旋涡岭、蚕东、蚕西等8个基性-超基性岩体，因此该带也是寻找铜镍矿的极有利的地区。

3.5 铜资源远景分析

区内铜矿主要有两种类型，一种主要为伴生矿产，与岩浆型铜镍矿有关，如坡十铜镍矿床，是以镍为主铜为辅的矿床；另一种是热液型的铜矿，主要分布在蚕头山-笔架山华力西晚期铁铜镍成矿带和南部的红十井-八一泉华力西中期金铜成矿带中。目前已发现的矿点有天石铜矿、赤铜山铜矿点、盐滩铜矿点及区外的石门铜矿等。这些地区也是今后该区铜矿资源评价需要投入的地区。