安徽省濉溪县后马场铜镍矿矿床地质特征及成矿机制浅析

王振强

摘要：后马场铜镍矿是淮北地区目前唯一基性岩铜镍矿，本文论述该矿矿床地质特征及成矿模式，指出围岩、岩浆岩、构造是主要控矿因素，属由岩浆熔离作用而形成的基性岩铜镍矿。对在本区基性岩中寻找铜镍金属矿具有很好的指导意义。

关键词：铜镍矿；矿床特征；岩浆岩；成矿规律

矿区位于安徽省濉溪县城东约5km，属宋疃镇管辖，通过地面磁测、钻探验证、化验分析等方法发现该铜镍矿，并提交详查报告。探明金属储量：镍759.67t、铜924.91t，伴生金属矿物钴38.3t、铂+钯11.0kg、镓2334.0kg、硒1671.0kg。研究该矿的地质特征与成矿规律对本区基性岩铜镍矿有一定的指导意义。

1.矿区地质特征

1.1地层

隶属华北地层大区晋冀鲁豫地层区徐淮地层分区内，为标准北相地层，根据钻孔揭露基岩自上而下为石炭系上统太原组、本溪组，奥陶系下统马家沟组、萧县组，其中奥陶系下统萧县组是有利成矿层位。

1.2构造

本区大地构造位于华北陆块南缘徐淮地块的淮北断褶带内，区域地质构造为皇藏峪复式背斜次一级褶曲十里长山背斜北部转折端。矿区发育一系列与区域构造线相一致的北北东短轴背斜、向斜、断裂构造及南北向的张性断裂，相伴產生层内揉皱及破碎，给岩浆岩的侵入创造了有利条件。

1.3岩浆岩

区内岩浆活动相对频繁，与金属矿产关系最紧密的是中性岩、其次是酸性岩和基性岩。中性岩是铁、铜、金矿产的主要成矿母岩。酸性岩体区域内仅见矿化现象。基性岩体仅见于后马场的铜镍矿床，为铜镍矿体的直接成矿母岩和围岩。矿区基性岩主要为黑云母闪长岩、辉长闪长岩、辉长岩和橄长岩。

1.4矿体特征

根据主要成矿作用和矿体的赋存的空间部位、矿物共生组合，全矿区可分上部、边部矿体、底部矿体和异离体中透镜矿体，共29个矿体。现将矿体特征叙述如下：

（1）上部、边部矿体。上部边部矿体包括1号～18号、20号、22号～25号及28号矿体，大多分布于4线～9线橄长岩相中，少数在辉长岩相中。呈透镜状产出，由浸染状矿石构成贫矿。一般上部或边部较富，与围岩呈渐变关系。规模小，连续性差，与岩体分异关系密切，矿体形态一般与岩相及岩体边部界线形态一致。

上述各矿体产状不一，变化较大，一般倾向北东89°，少数为北北西89°，倾角10°～40°，边部矿体较陡，矿体一般长50m～100m，厚1m～4m，延深10m～47m，埋深50m～200m，少数在200m～300m或更深。其中7号矿体规模较大，长144m，厚1.01m～7.88m，延深20m～25m，铜镍金属储量占全矿区3.6%。

本矿体金属矿物组合以镍黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿为主紫硫镍铁矿、方黄铜矿次之。矿石结构构造以自形～半自形晶稀疏浸染状为主，斑染状次之。

（2）底部矿体。底部矿体包括21号、19号、29号矿体。其中21号矿体规模最大，铜镍矿金属储量占全区89%，因之为底部或本区主要矿体，重点描述如下：

矿体位于13线～0线橄长岩相之底部，其形态与橄长岩相底界线相一致，局部切穿岩相界线，受构造裂隙和底板形状控制，在围岩凸起或岩体呈袋状凹入围岩内处，矿体明显增厚。该矿体呈似层状，横向上呈“V”字形，自北向南缓角度侧伏，长260m，厚1.7m～14.97m，延深10m～50m，埋深-200m～-420m，厚度膨缩变化大，两边及边部常具分叉尖灭现象。矿石结构构造以稠密浸染状为主，局部见角砾状和脉状，交代结构发育，与橄长岩呈渐变关系，与底板大理岩或角砾状大理岩界线清楚，常使大理岩水镁石化。矿石的物质组分与上部、边部矿体有明显的变化，紫硫镍铁矿、黄铜矿、黄铁矿明显增加；镍黄铁矿和磁黄铁矿减少。金属矿物间交代结构广泛发育，伴生有益组分明显富集。

1.4.3异离体中小透镜状矿体

系指26号、27号矿体。赋存于杆长岩和辉长岩组成的异离体的杆长岩中，产状陡立，和上部、边部矿体相类似。规模小，工业价值不大。

1.5矿石特征

（1）矿石的物质成分。矿石矿物以硫化物为主，氧化物及硅酸盐次之。硫化物主要以磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿和黄铁矿为主，部分及少量硫化物单独分布，热液期金属硫化物分布在先期矿物之中。氧化物有磁铁矿、钛铁矿。脉石矿物以拉长石、橄榄石、辉石及黑云母为主；角闪石、蛇纹石、滑石、绿泥石、碳酸盐次之。

（2）矿石中有益组分的赋存形式。矿石主要组分为镍、铜，伴生有益组分为钴、铂、钯、镓、硒。各有益组分赋存如下：①镍：主要赋存于硫化物紫硫镍铁矿和镍黄铁矿中，少量分散于其他硫化物磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿及氧化物、硅酸盐中全矿区镍平均品位0.48%。②铜：主要赋存于黄铜矿中，少量存在于黄铁矿及镍矿物中。全矿区铜平均品位0.47%，单样最高含量为3.11%。③钴：主要以类质同象存在于镍矿物中，少量存在于磁黄铁矿中和黄铜矿中，偶见硫钴矿呈包体存在于紫镍铁矿和黄铜矿中。据化学分析，矿石中钴平均品位0.018%，单样最高含量为0.078%。④硒：主要赋存于黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿和镍矿物中。据组合分析，硒品位变化区间为0.0003～0.0027，全矿区平均品位0.00083。

（3）矿石构造。本区矿石以浸染状为主，斑杂状次之。

浸染状构造：属矿物多呈自形、半自形粒状集合体，较均匀地分布于非金属矿物粒间，金属硫化物含量一般为10%。此种构造系熔离作用形成的星点状矿石经后期含矿热液交代作用形成。根据金属矿物的集合体密集程度一般又可分稀疏浸染状构造和稠密浸染状构造。稀疏浸染状构造多见于上部、边部矿体和异离体中小透镜状矿体；稠密浸染状矿体多见于底部矿体，金属矿物的集合体密集成块状，非金属矿物较少如磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、紫硫镍铁矿等为主的矿石呈此构造。

斑杂状构造：金属硫化物呈自形、他形晶集合体密集成大小不等的斑点，其点大小通常在0.5mm～1mm，金属矿物略少于非金属矿物。主要见于底部矿体。

1.6围岩蚀变

后馬场铜镍矿属基性岩铜镍矿床，由岩浆熔离而形成。矿体产状、形态完全受岩相的控制，与橄长岩相带关系最为密切，矿体与围岩呈渐变关系。该岩体有四个岩相带，即黑云母闪长岩、辉长闪长岩、辉长岩、橄长岩，岩相间则为过渡关系。仅在岩体接触带附近围岩有蚀变，与奥陶系灰岩接触时尤以底部易形成大理岩、水镁石大理岩或矽卡岩。

2.矿化阶段划分及分布

后马场铜镍矿为产于基性中的岩浆熔离矿床，矿体的产状、形态完全受岩相的控制，基性岩及其岩相分带是成矿的控制因素，与杆长岩相关密切。成矿过程有两期。

2.1正岩浆期

按矿物的结晶顺序可分为硅酸盐和硫化物两个阶段：

（1）硅酸盐阶段。随着结晶分异作用，硅酸盐成分的个橄榄石、辉石及拉长石相继结晶，伴随结晶的还有呈自形晶的氧化物磁铁矿和钛铁矿。本阶段无矿化，为成矿的最初阶段。

（2）硫化物阶段。硅酸盐结晶后，由于熔离作用的结果，金属硫化物开始晶出。初期以固熔体混熔形式出现，而后以叶片连晶形式晶出。为初期成矿阶段。

2.2岩浆期后期

（1）早期阶段。含矿的残余熔浆金属硫化物在矿化剂的影响下，沿构造裂隙上升，对早期结晶的矿物进行充填交代，并叠加在原来的硫化物之上，使铜、镍、钴得到较好的富集。本期主要生成有镍黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、紫硫镍铁矿、硫钴矿、白铁矿等。多数以交代方式，叠加于早期硫化物之上，形成浸染状、斑杂状矿石及少量块状矿石呈脉状贯入。最后，岩浆中剩余的氧与铁结合，磁铁矿的灌入而结束。为本区的主要成矿阶段。

（2）晚期阶段。为本区内生成矿期的末期，表现为黄铁矿呈脉体贯人母岩及围岩中，并伴生有白铁矿、紫硫镍铁矿。与围岩界线清楚，伴随的并有碳酸盐脉、蛇纹石脉穿插，矿化作用较弱。

3.成矿机制和成矿模式

淮北地区基性岩分布相对较少，野外所见多以岩脉或岩墙为主，出露宽度一般不足10m。后马场是淮北地区目前唯一的基性岩铜镍矿，与其他基性岩体相比，有以下有利条件：①岩体侵入地层层位及岩性对成矿有利。一般认为岩体侵入于寒武、奥陶系碳酸盐岩类成矿有利。后马场基性岩侵入地层为奥陶系下统萧县组，岩性为灰岩及角砾状泥灰岩。②岩体产出部位及产状对成矿有利。一般复杂的岩体较单一的岩体有利于成矿，与围岩的关系常是顺层侵入于成矿不利。后马场基性岩位于赵集十里长山中性岩体的北部边缘，呈岩墙状沿断裂侵入。

后马场基性岩呈岩墙状沿断裂侵入于奥陶系下统肖县组灰岩及角砾岩中。在一些有利的成矿条件作用下，均一的岩浆熔融体随温度和压力下降，逐渐分离成黑云母闪长岩、辉长闪长岩、辉长岩、杆长岩四种熔融体，基性程度渐增。随岩体基性程度的增加和挥发分的外逸，以及同化作用而使熔体中SiO₂、Al₂O、KO₂、NaO₂减小，岩浆中金属硫化物的溶解度降低，从而发生熔离作用，在岩体底部形成含矿橄长岩，且在围岩凸起或岩体呈袋状凹入围岩内处，矿体明显增厚。

4.结论

后马场铜镍矿是产于基性岩一定的岩相中，主要产于橄长岩相之底部，少数在辉长岩相中，其产状、形态受岩相的严密控制，与围岩呈渐变关系；矿床常见金属矿物主要为镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、磁黄铁矿等，并伴生有钴、铂、钯、镓、硒等有益组分；矿体形状为似层状、小透镜状。规模较小，品位较低。

据此，可认为后马场铜镍矿的矿床类型属由岩浆熔离作用而形成的基性岩铜镍矿。