新疆北山地区红石山镍矿地质地球物理特征及找矿潜力预测

王恒 吕颖 王鹏

（新疆地矿局第六地质大队 哈密 839000）

0 前言

红石山北山镍矿的大地环境构造，处在塔里木大陆地壳结构的一级单元当中，即北山西段裂谷带。大地构造地壳单元由断裂带、褶皱带及剪切韧性带等发育而成。根据成矿需要的条件综合分析，红石山超基岩铜镍元素的硫化物矿床处在北山铜镍矿带里，受到红柳河大断裂的控制。北山西段裂谷带由塔里木大陆地壳结构板块起源，受到了拉张过程、汇聚过程、固结过程、活化过程、封闭过程等阶段地质的活动。从而逐渐形成现在变化复杂的构造、地层和岩浆岩，由此为形成铜、金、锰、铁、镍等多种矿产资源提供了所需的地质环境和必要条件。

1 红石山的成矿环境

红石山北山的镍、铜、金矿带露出地层外，从二叠系到元古代都能有显现，矿源层的结构形成主要是由元古界的中下结晶变质基底的碎屑岩与火山岩产生，与上石炭岩、含炭的碎屑岩、碳酸岩建造。当红石山北山的裂谷在进入回旋发展时，其侵入岩也随之发育，此时，超基性酸性岩出露，并沿着大裂缝以及旁边进行分布。其形成的过程中，岩浆会携带着热能、有用成分、挥发成分等，为形成矿床提供了能量与物质基础[1]。特别是笔架山与中坡山出露的镍铜矿化超基性岩体，成为岩浆镍、铜成矿的主要条件。

红石山北部区域因为长期受到拉张过程、汇集过程、固结过程、活化过程、封闭过程影响，致使该区域断裂与褶皱极其明显。铁、铜、镍等矿带分布在北部红柳河的大断裂带，铜镍矿带分布在中部白地洼的大断裂带北坡。通过上述分析可以看出，该区域内具有丰富储矿的空间以及导矿的构造，从而为镍、铜、金矿形成创造了良好条件。

图1 红石山地质结构图

地球的物理性特征表明，红山区重力场在南北分布显示异常，北面显示大片平缓高布格异常重力区，含铜的基性岩在梯级带北面的边缘。异常航磁围绕在异常重力区的周围，并分布着EW 向或NEE向的异常局部磁场。在磁异常中，主要是正异常，异常的产生主要是由基性岩或火山岩所引发。在反应区里的超基性岩具备一定规模，这与断裂性区域存在着直接关系。

地球的化学性特征证明，在区域内的铜、镍、铁、钴、铬各元素的异常与超基性岩体异常相同。和铜镍有关的异常为10多个，并且异常的元素规模较大、组合相对复杂、浓集的中心较为明显、分带比较清楚。矿元素镍、钴、铜的含量较高[2]。

2 矿床的地质特点

2.1 地层

矿区主要露出石炭系古生界石英片黑云母、大理、英安、玄武岩等，其中石英黑云母岩和大理岩与红石山的镁、铁岩体就存在直接性的接触。

图2 红石山镍矿分布图

2.2 侵入岩

侵入岩在该范围内分布广泛，占勘测总面积30-40%。侵入岩呈现出的种类包括铜、镍矿的超基性岩体以及花岗岩[3]。红石山北镁铁的岩体存在多沿的断裂，断裂由东向西展开，岩体表面各岩相的分布存在不均匀现象，有辉长岩里存在零星的橄榄岩，也有橄榄岩里分布着辉长岩。垂直方向，上部主要是辉长岩，在下部主要是橄榄岩，在岩体钻孔中，能够看到橄榄岩-辉长岩的旋回结构。在红石山镁、铁岩南北的两侧，辉长岩的年龄在286.4 兆帕，在红石山镁铁岩中部所悬浮的辉长岩，其年龄在321.7 兆帕。当岩浆进入时，非常容易混杂同化，围岩与岩体的混杂结果将增大岩浆钙的含量，当岩体进入冷却阶段时，将会结晶出斜石。这一特征证明其红石山的岩体不是经过一次的岩浆侵入产生的。因为北山处于地壳伸展作用，该地区受南北方向的拉张力作用，所以，岩体处在开放拉张环境[4]。

3 矿体的特征及矿石的构造

3.1 矿体的特征

依据对红石山基性岩槽探施工与钻孔得知，设定边界镍为0.2%标准，地表可圈定的矿体达40个左右，圈定深部的镍矿体达13 个左右。其中的地表圈定40 个的矿体位置在岩体的西部，尤其在岩体的西南部辉长岩和基性岩的接触地带，产出的矿体主要是橄榄岩的底部。根据所钻探研究的结果表明，深部的矿体特征分布和地表的特征相同。

红石山当前所发现53 个镍矿中，最大规模的矿体为镍41，其次是镍9、镍50、镍6等矿。矿体的长度在300m 至1000m 左右，最长为2480m 左右，厚度平均在2m 至40m，最大的厚度可达118.47m，平均延深可达100m至400m，最大的延深达700m，矿体的基本形态和岩体的基本形态相同，都显现透镜状或层状的产出。镍矿品位平均在0.2%至0.4%之间，局部地域镍矿富裕，其镍品位最高达0.69%。其钻孔ZK3-1深240m、钻孔ZK16深360m、钻孔ZK24深410m可见贯入熔离矿脉，其厚度平均在1cm-5cm之间，找矿标志十分明显。在矿石中的钴、铜含量很低，达不到品位边界，只有出现镍含量局部较高大于0.4%时，钴、铜品位才能达到品位边界[5]。

3.2 矿石的构造结构

矿石的主要结构为半自形-他形结构，其结构主要因为金属的硫化物结晶比硅酸盐的矿物晚，并且空间存在受限，在结构中包裹着辉岩晶体及橄榄石成分。当硫化物多时，局部会形成损铁的结构，在矿石中，磁铁矿和镍铁矿具有较好的半生现象，形成团块状、斑状、半自形-自形结构。矿石的主要构造有：块状、浸染稀疏状、浸染星散状、浸染星点状等[6]。

4 矿藏的预测与分析

4.1 矿床的成因

红石山的北山伸展形成为晚石炭，北山因受到NS 的拉伸作用，其环境处在开放的拉张情况。由于一期岩浆的侵入，通过岩浆重力的分离，致使橄榄岩上形成辉长岩，岩浆在地壳运动产生的压力作用下逐渐向地面方向移动，辉长岩首先浸位随后橄榄岩浸位，经过冷却后，橄榄岩又置于辉长岩的下部。在上述情况发生的过程中，周围云母的石英岩及大理岩进行了混杂，其结果是镍矿矿床成因为：产生在地幔岩上，经过分熔以及分凝的作用形成玄武岩浆，玄武岩浆侵入断裂底壳的一定深度岩浆房位置，通过岩浆房分异与熔离的作用，在地壳作用下，通过多次的侵入形成和基性岩熔离的铜镍、硫化镍的矿床。

4.2 矿藏潜力的预测分析

通过上述分析表明，红石山的镍矿资源储量为大型矿藏，分析如下：

（1）红石山主要是以大规模杂岩体组成，在红石山的镍矿中，有熔离形成的浸染稠密状、㓎染稀疏状、点星状的矿石，以及少量贯入块状矿石，这证明基性的杂岩体是经过分离与熔离的过程，在熔离的作用下形成浸染稠密状、浸染稀疏状、点星状的矿石为主要形式，因此，红石山地区具有很好的矿藏潜力[7]。

（2）因为红石山矿体东西的两侧，没有进行钻探施工，其地段杂岩体显现面积占总面积一半，所以，资源的增加存在较大的可能空间。

（3）在基性的杂岩南侧C6 的磁异常强度高、范围大，如果C6 为石炭系地质时，将不会出现磁异常的信号，因此，根据磁异常的特征证明，所测地域地层中，存在较高的磁性基性岩，并且，在C6磁异常位置为两断裂带的交汇点略向南，磁异常表明C6具有很好的矿藏潜力。

5 结论

根据上述红石山地质情况以及勘测潜力的预测，红山区矿区具有如下特征：

（1）矿体向南侧延伸，显现盆状。

（2）岩体多由岩浆形成，依据上述研究表明，岩体西为辉长岩结构，并且橄榄岩互层的现象频繁。

（3）上部的镁铁岩为开放拉张环境存在。

（4）贫硫钙质岩在拉张温压环境下同化作用，对岩体的成矿起到影响。

（5）下部的镁铁岩及硫化物的含量增加。

综合分析，新疆红石山北具有大型镍矿的可能性。