鄯善县路北铜镍矿成矿作用探讨及找矿方向

张小军 田江涛 唐毅

摘 要：通过野外地质调查、系统的样品采集、分析及对前人资料的收集研究，对路北铜镍矿成矿岩体、岩相及矿化特征进行分析。通过对路北岩浆铜镍硫化物矿床成矿地质体、矿体矿物特征、岩相分带、主成矿元素矿体和矿石中的含量及变化特征进行分析研究，认为路北铜镍矿深部存在高纯度硫化物矿浆式铜镍矿体。最后对路北铜镍矿区资料进行总结，提出了下一步找矿方向，初步选定4个重点找矿地段。

关键词：路北铜镍矿;成矿作用;找矿方向

1  成矿地质背景

研究区大地构造位置位于天山兴蒙造山系、准噶尔-吐哈地块、觉罗塔格裂陷槽中。处于康古尔韧性剪切带北带，将康古尔大断裂可进一步划分为小热泉子岛弧、康古尔夭折裂谷两个四级构造单元。成矿带位于觉罗塔格Cu-Ni-Fe-Mn-V-Ti-Au-Ag-Mo-W成矿带西北部[1]，区内出露地层以康古尔断裂为界以北为下石炭统小热泉子组、上石炭统底坎尔组，以南为下石炭统苦水组、干墩组，上石炭统梧桐窝子组。下二叠统阿其克布拉克组在康古尔断裂南北均有分布。

区内火山活动时代为石炭—二叠纪，岩石类型受构造单元控制明显。石炭纪火山岩出露面积广泛，主要有分布于康古尔夭折裂谷带中的一套基性至中性的火山熔岩夹火山碎屑岩组合。二叠纪火山岩主要集中分布于阿其克布拉克组中，为一套碱-钙碱性火山岩及火山碎屑岩组合。岩体侵入时代为二叠纪和三叠纪。其中二叠纪为基性-超基性岩和中酸性岩，三叠纪为大规模酸性岩体侵位时期。

区内发育铜、金、铅锌、铜镍等矿产，铜镍矿床主要形成在于早二叠世碰撞后驰张构造阶段[2]，大量镁铁-超镁铁岩沿深大断裂带上侵，形成了一系列铜镍岩浆硫化物矿床（图1）[3]。从镁铁质岩石和铜镍硫化物矿床的分布来看，东天山成矿带是新疆东北部碰撞后伸展環境成矿的主要地区[4]。

2  矿床地质

路北铜镍矿位于小热泉子岛弧南部。矿区内出露地层主要为下石炭统小热泉子组和干墩组，分别位于康古尔深大断裂南北两侧。矿区侵入岩发育，从酸性-超基性岩均有出露，铜镍矿体赋存于基性及超基性岩中，岩体侵入时代为早二叠世。岩体地表出露形态呈NE走向带状、不规则状，长轴走向68°，地表出露宽30～350 m，长3 700 m，深部产状不明。岩体岩性复杂，呈多期次侵入特征[6]， 辉长岩为主要含矿岩相，其次为橄榄苏长岩、含角闪方辉橄榄岩、二辉辉石岩等岩相。矿区主要断裂有康古尔深大断裂及派生次级断裂，其中康古尔深大断裂为区域重要的控岩构造。NW走向断裂对岩（矿）体具有明显的错断作用（图2）。

铜镍矿化岩体产于山前缓坡带，长约1 300 m，宽约600 m，共圈出13条矿化带，铜镍矿体长100～930 m，视厚度为2～46 m，镍品位0.21%～1.02%，局部较富，最高达7.76%。Cu品位0.2%%～0.74%，最高可达1.61%，矿体形态呈大肚透镜状、透镜状。矿体顶板为辉橄岩、橄榄岩，底板以闪长玢岩、角岩化砂岩为主。主要矿石矿物为黄铜矿、镍黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、紫硫镍矿，其次为铬铁矿、磁铁矿。金属矿物呈稀疏浸染状-角砾状、块状分布。蚀变较强烈，主要为蛇纹石化、伊丁石化、滑石化、透闪石化、绿泥石化、角闪石化，阳起石化、透闪石化、黝帘石化等[7]。

3  成矿地质体分析

3.1  成矿地质体的基本特征

矿区内成矿地质体为基性-超基性杂岩体，呈群分布，含矿岩体位于岩体边部，在路北矿区已知有路北Ⅰ号岩体、Ⅲ号岩体和云海岩体圈出铜镍矿体（图3）1，但二者岩体特征却有显著的差异。

路北铜镍矿区Ⅰ号岩体 岩石岩相特别发育，从酸性-中性-基性-超基性岩均有发育，包括岩体侵位后岩浆分异形成的渐变式岩相分带和不同侵入期次形成的突变分带。在同一期次岩体中呈基性程度高的岩石产出于上部，基性程度低的岩石产出于下部，按照剖面形态来看，岩体中心部位基性程度最高，可达纯橄榄岩相，向两侧基性程度呈降低趋势。岩体本身具一定程度的自蚀变，受后期岩浆侵入影响，越早期岩体蚀变程度越强，原岩矿物及结构特征越难以分辨。

路北Ⅱ号岩体 岩石普遍蚀变强烈，超基性岩均强蛇纹石化，部分风化破碎呈粉末状，手捏具有滑腻感，为岩石滑石化引起。在辉长岩中发现零星孔雀石化矿化，在其中发现黄铜矿、磁黄铁矿等金属硫化物，为较好的找矿线索。

路北铜镍矿Ⅲ号岩体 地表岩相不发育，探槽揭露赋矿岩石皆为风化呈土状、碎块状，残留有较多的地层。地表可见零星孤包状基性岩体透镜体，岩性多为强蚀变辉长岩、辉石岩，经鉴定，全岩皆为蚀变矿物组成，并具一定的片理化变形特征。矿体与成矿地质体不完全对应，具显著穿层性，甚至地层中亦可达到铜镍矿体边界品位。

云海岩体 岩石蚀变强烈，主要为阳起石化、滑石化、绢云母化、黝帘石化，探槽中超基性岩均强滑石化，呈破碎粉末状，具滑腻感。在辉长岩中可见孔雀石化，镍华、黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物。

弓形山与墨玉岭岩体 出露规模小，岩相较简单，主要蚀变为蛇纹石化、阳起石化、泥石化、滑石化等，金属矿物主要有尘磁铁矿，黄铁矿，铬铁矿等。

3.2  成矿地质体岩石学特征

3.1.1  橄榄岩类

纯橄榄岩 主要分布在弓形山、路北Ⅰ号、路北Ⅱ号、墨玉岭岩体，在地表呈小透镜体状断续产出，与其它岩体接触界线清晰，岩体和地层均有出露。

方辉橄榄岩 主要分布在路北Ⅰ号岩体和墨玉岭岩体。墨玉岭岩体岩石全蛇纹石化，与围岩呈突变接触关系，无硫化物，路北Ⅰ号岩体在地表和钻孔中均有出露，主要产出于岩体中部，与其它岩体呈渐变接触关系是路北矿区重要赋矿岩石（图4-A）。

二辉橄榄岩 主要分布于路北Ⅰ号岩体钻孔中，颜色呈灰色，半自形粒状结构，块状构造（图4-B）。岩石中金属矿物为磁铁矿，铬铁矿及微量的针镍矿。

单斜橄榄岩 在路北Ⅰ、Ⅱ号岩体均有出露，与其它岩相呈相变接触关系。在路北Ⅱ号岩体地表呈透镜状断续产出，主要侵位于阳起石化辉长岩中，呈突变接触关系。

3.1.2  辉石岩类

斜方辉石岩 仅在路北Ⅰ号岩体有出露，产出于岩体中部，与其它岩相呈相变接触关系，颜色呈深灰-深灰绿色，变余粒状结构，块状构造（图4-C），是方辉辉石矿区重要的赋矿岩石。

二辉辉石岩 主要分布于路北Ⅰ号岩体中部，与其它岩相呈相变接触关系，颜色呈深灰色，斑状-细粒结构，块状构造。岩石主要由辉石组成（图4-D），分布少量角闪石、白钛石。

单斜辉石岩 主要分布于弓形山、路北Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、云海岩体中，是超基性岩类中分布最为广泛的岩性，根据其单斜辉石的不同可分为普通辉石和含钛普通辉石，其中弓形山岩体为后者。从岩石变形特征来看路北Ⅰ号、云海岩体蚀变强，无变形，变余粒状结构，其它岩体均呈纤维变晶结构，显片理化构造，岩石矿物具挤压破碎特征。

3.1.3  辉长岩类

辉长岩类是路北岩群中最为发育的岩石，其岩性复杂大致可分为3种岩相，7种岩性。

苏长岩 主要在路北Ⅰ号岩体钻孔中见到，主要岩性有橄榄苏长岩、云闪橄榄苏长岩，位于岩体中下部，与其它岩相呈相变接触关系，颜色呈黑色，自形-他形粒状结构，块状构造。岩石主要由橄榄石、斜方辉石及斜长石构成，含少量普通辉石及黑云母。岩石中次生蚀变作用较明显，主要为蛇纹石化，金属矿物含量较高，种类较复杂，多数为紫硫镍矿、磁黄铁矿，次有黄铜矿及磁铁矿，呈星点状、浸染状分布，该岩石是路北铜镍矿最重要的赋矿岩相。

辉长岩 在岩体中均有出露，主要岩性有云闪橄榄辉长岩、含黑云母辉长岩、辉长岩、辉绿辉长岩。按岩石的破碎程度可分为片理化、碎裂岩化辉长岩和一般辉长岩。在弓形山岩体、路北Ⅱ号岩体、蛇形岭岩体中，辉长岩具强片理化、碎裂化，呈条带状定向排列。在路北Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号，云海等岩體中，辉长岩仍保留典型辉长结构（图4-E）。

角闪辉长岩 主要产出于弓形山岩体、路北Ⅲ号、云海岩体，通常与辉长岩呈相变接触关系，界线不清晰（图4-F）。

3.3  成矿地质体与成矿作用的关系

铜镍硫化物矿床的成矿作用绝大多数与基性-超基性岩浆分异、熔离等岩浆作用有关，成矿作用一定是火山作用引起的[9]。含矿超镁铁质岩主要是通过地幔岩的部分熔融产生，随着岩浆结晶分异，在岩浆房内主要分异为：最底部的硫化物矿浆层;超镁铁质岩浆层;向上过渡为镁铁质岩浆层和长英质岩浆层。随着矿物的结晶分离，当岩浆密度低于上覆岩层密度时，或由于地壳拉张造成上覆围岩应力释放，岩浆侵位上升，密度小的岩浆快速向上侵位，这部分岩浆为先导性岩浆，含矿性不佳，其分布范围可用来限定找矿范围;而密度较大的岩浆则侵位于偏下部，被视为继发性岩浆[10]，密度更大的硫化物矿浆可因构造作用侵位于地壳浅部，大部分侵位于继发性岩体内。若含矿岩体剥蚀较多，这部分矿体可成为直接找矿标志。

4   成矿作用特征标志

4.1  矿体宏观特征

矿体的宏观特征可分为就地熔离型、深部熔离-贯入型和热液型。从路北Ⅰ、Ⅲ号及云海岩体所产矿体特征来看，具一定差异。在路北铜镍矿区Ni1号为主矿体，就现有勘查程度来看，路北铜镍矿体以就地熔离型矿体为主，主要产出于岩体中下部，在0号勘查线上岩体底部就地熔离型矿体中叠加有热液型矿化，呈裂隙脉状。在15号勘查线上岩矿体下部见深部熔离-贯入型矿体（图5）。路北Ⅲ号岩体矿体产出呈透镜状产出，总体呈“鸡窝”状，矿体穿插岩体及地层，地表所见以氧化矿为主，未见原生矿物，推断该岩体所产矿体为热液型矿体。

云海矿区矿体产出于岩体南侧边部，矿体形态随地表岩体形态转折而发生变化，地表所圈矿体以氧化矿为主，风化成粉末状，并在围岩中有铜镍矿化特征。岩体中部矿体产出于岩体产状相垂直部位，并在探槽中见风化呈炉渣状，形态呈圆筒状。据此推测该云海矿体可能为深部熔离-贯入型矿体（图6）。

4.2  矿体矿物特征

矿床中主要金属硫化物有镍黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿，后期矿体中普遍存在紫硫镍矿，热液叠加作用明显时会出现方黄铜矿。镍黄铁矿常与黄铜矿、雌黄铁矿共生，呈浸染状及微裂隙脉状、团块状。镍黄铁矿为他形-半自形粒状结构，粒度0.25～1.25 mm，多与磁黄铁矿连生，有时被磁黄铁矿包裹，表明镍黄铁矿形成略早于磁黄铁矿。早期的镍黄铁矿裂纹发育，热液期镍黄铁矿沿磁铁矿裂隙交代磁铁矿，并在早期黄铁矿微裂隙中分布。

经电子探针成分分析，镍黄铁矿晶体化学分子式与标准分子式（Fe，Ni）9S8相似。按徐国风划分标准[11]，Ni/Fe比值为0.903～0.941，Ni+Co/Fe比值为0.957～1.013，接近1∶1，矿物变种类型为镍黄铁矿（狭义），与黄山东铜镍矿一致。从路北与黄山东镍黄铁矿的结晶化学式对比来看，黄山东结晶化学式为（Fe4.42～4.503Ni4.048～4.225Co0.241～0.319）7.63～8.37S8，黄山东镍、铁被钴置换时， 其原子数亏损较多，而路北原子数略有亏损。矿物中主要有益元素有Cu和Ag，其中Cu含量0.056%～0.057%，分布范围窄，含量稳定，Ag仅在个别样品中出现，含量0.022%。从其主要元素分布规律来看，Ni元素含量为31.31%～32.46%，Co元素含量为1.875%～2.459%，Fe元素含量为32.292%～32.981%，其中Ni、Co元素变化范围均不大，相对稳定，其中Co与Fe元素呈现某种此消彼长的趋势，随着Fe含量减少，Co含量呈增加的趋势，黄山东铜镍矿亦呈此趋势。

根据矿体矿物特征及相互接触关系分析，可将矿石形成过程分为三期四个阶段（表1），即岩浆期、热液期和表生期。岩浆期又可分出早期成岩阶段和晚期成矿阶段。岩浆早期阶段：随着岩浆分异结晶，铬铁矿、橄榄石、辉石、角闪石及斜长石等造岩矿物依次结晶，形成不同成份的岩浆岩。同时金属硫化物含量也不断增加，当有用组分浓度达到饱和程度时，则在早期形成的脉石矿物间晶出金属硫化物，形成岩浆熔离型矿石。岩浆晚期阶段：金属硫化物富集，矿浆贯入早期岩体底部围岩中形成贯入式铜镍矿体。热液阶段：随着温度进一步下降，岩浆挥发组分使早期形成的脉石矿物发生蛇纹石化、滑石化、透闪石化、绿泥石化及阳起石化等蚀变。表生阶段：脉石矿物发生较强的蚀变，镍黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿由于风化作用蚀变为镍华、褐铁矿、孔雀石等。

4.3  矿化及岩相分带

该铜镍硫化物矿床的成矿元素分带不明显，矿化分带更多地表现为岩石矿物组成、矿化类型、矿石组构和硫化物含量的变化，且矿化分带与岩相分带密不可分。在路北铜镍矿Ⅰ号岩体中，针对ZK0004孔基性-超基性岩体进行了系统的光薄片采样分析，在ZK0004孔内3～9号样品中可看到，岩相由上到下逐渐由橄榄苏长岩相转变为橄榄辉长岩相（图7），岩石矿物成分呈渐变过渡关系。由上而下，岩石中橄榄石变化不大，斜方辉石含量呈逐渐减少趋势，单斜辉石逐渐增加，角闪石矿物由无到有，黑云母矿物由少到多，金属硫化物含量呈增加趋势，主成矿矿物粒度明显变粗。不同侵入期次则形成突变分带现象，第二侵入期次橄榄岩相与第三侵入期次岩体的岩石矿物具有显著差异，蚀变强度也明显不同，橄榄岩相以橄榄石、斜方辉石为主，斜长石含量极少，同时岩石具有强烈的蛇纹石化特征。橄榄苏长岩-辉长岩相则以富含斜长石为特征，同时岩石蚀变相对较弱，二者具有显著差异。在成矿方面具一定共性，同样是在同一期次岩体内，越向下部，岩石中越富含角闪石、黑云母等含水矿物，同时富含铜镍的金属硫化物也明显增加。

4.4  矿体化学成分

通过对Ni，Cu，Co主成矿元素在钻孔和探槽中具有相似变化趋势的分析可知（图8），Ni，Cu相似性更高。随钻孔深度增大矿石品位呈升高趋势，在岩体底部与围岩接触部位，矿体品位明显升高。通过对Ni/Cu比值分析，在0线Ni/Cu比值为1.22，自0线向两侧呈现逐渐升高趋势，同时地表出露矿体厚度亦呈逐渐变窄，Ni/Cu比值多为1～2。在15线的钻孔和探槽中，Ni/Cu比值均为2～3，所见矿体多与后期矿浆贯入式矿体有关。一般地，原岩为超镁铁质岩浆的矿床Ni/Cu比值大于7，原岩为镁质玄武岩浆的矿床Ni/Cu比值一般小于2[12]。因此，推测路北铜镍矿含矿岩体为镁质玄武岩浆演化形成的铜镍矿床。

从各矿体的平均品位及Ni/Cu比值来看，各矿体Ni/Cu比值为1.26～7.55，大多集中于1～3之间，矿区Ni/Cu比值平均为1.73;在0.2%≤Ni<0.3%区间内，探槽中Ni/Cu比值均值为2.00，钻孔中为2.39;在0.3%≤Ni<1%区间内，探槽中Ni/Cu比值均值为1.51，钻孔中为1.31;在1%≤Ni<5%区间内，探槽中Ni/Cu比值均值为1.29，钻孔中为1.56;在5%≤Ni区间内，Ni/Cu比值均值为3.32。

由此可知，在低品位矿石中Ni/Cu比值均值为2～3，工业矿体及富矿体中Ni/Cu比值均值为1～2，贯入式特富矿体中Ni/Cu比值大于3。因此，可通过Ni/Cu比值判断矿体是浸染状矿体还是贯入式矿体。

5  找矿方向

通過对项目成果资料的分析总结，在路北铜镍矿区初步选定4个重点找矿方向，分别为路北铜镍矿西段、云海岩体中段，路北铜镍矿区北侧，路北Ⅱ号岩体东段。

5.1  寻找贯入式富铜镍矿体

路北铜镍矿西段，推测有矿浆贯入式富铜镍矿体。其中，在ZK1501孔见有6.87 m的特富铜镍矿体，井中激电对应富矿出露段的视极化率为10%～60%，显示其在一定范围内有一定延伸。

云海铜镍矿体中段，地表矿体呈某种矿浆贯入特征，结合激电测深及磁法剖面可看出异常具有近乎一致的形态，并向深部有较大的延伸。初步判断云海岩体赋矿位置位于岩体下部及南部，呈近似盆状。

5.2  寻找溶离式铜镍矿体

路北铜镍矿区北带，结合地表岩体出露、矿化特征、物探特征、构造特征分析，判断该区存在隐伏的赋矿基性-超基性杂岩体。

路北Ⅱ号岩体东段，地表以基性岩为主，产出透镜状超基性岩体，并在超基性岩中见铜镍硫化物。该区域为一高重、高磁、低电阻率异常体，埋深较大。地表辉长岩中可见地层捕虏体，据此推测该区剥蚀程度较浅，下部可能发育大范围熔离式隐伏矿体。

综合路北铜镍矿区特征，认为路北铜镍矿区具有巨大的找矿前景，资源储量应在大型以上。其高品位贯入式铜镍矿体，应占有较大的比例。

致谢：王君良高级工程师对本文进行了认真审阅，提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心的感谢！

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Abstract： Through field geological survey，systematic collection of samples，sample analysis and the collection and research of previous data，This paper analyzes the ore-forming rock body，lithofacies and mineralization characteristics of Lubei copper nickel mine.Through the analysis of the ore-forming geological body of the magmatic Cu Ni sulfide deposit in Lubei，Ore body mineral characteristics，lithofacies zoning，content and variation characteristics of main ore-forming element ore body and ore are analyzed and studied，It is considered that there is a high-purity sulfide slurry type copper nickel ore body in the deep part of Lubei copper nickel mine.Finally，the paper summarizes the data of Lubei copper nickel mining area，puts forward the next prospecting direction，and preliminarily selects four key prospecting areas.

Key words： Lubei copper nickel mine;Mineralization;Prospecting direction