青海省石头坑德铜镍矿成矿机理及找矿潜力和未来展望

2021-11-30黄华良尹建华

世界有色金属 2021年19期

黄华良，尹建华

（四川省地质矿产勘查开发局一0八地质队，四川崇州 611230）

铜镍硫化物矿床是镍的主要来源，它提供了世界镍产量的60%以上，同时也是铜的重要来源之一，其共（伴）生的铂族元素也具有很高的经济价值。石头坑德铜镍矿区（以下简称矿区）位于东昆仑南坡俯冲增生杂岩带，属东昆仑Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成矿带[1]。由四川省地质矿产勘查开发局一0八地质队于2013年勘查发现，通过地质测量及工程查证，在1:5万水系沉积物测量HS56乙CoNiPbZnAuAsWMo号异常区内发现了含矿镁铁质—超镁铁质杂岩体。矿区出露地层相对简单，主要出露早元古代金水口岩群（Pt1J）片麻岩以及第四纪（Q）地层。区内岩浆岩十分发育，从基性—超基性到中、酸性侵入体均有出露,铜镍矿体主要赋存于辉石岩及橄榄岩中。

1 铜镍矿成矿背景与机理分析

1.1 岩石组合

石头坑德I号岩体出露面积约5.2km2，区内岩石类型丰富，岩浆分异充分，橄榄岩相（包括单辉橄榄岩、方辉橄榄岩和纯橄岩）、辉石岩相（包括单辉辉石岩、二辉辉石岩和方辉辉石岩）、辉长岩相（包括辉长岩、暗色橄榄辉长岩）均有发育，且岩相带清楚，为一复式岩体，系岩浆多次侵位的产物，侵位顺序为辉长岩相→橄榄岩相→辉石岩相。夏日哈木镍矿床赋存的Ⅰ号岩体地表出露约0.7km2，由橄榄岩相（纯橄岩、方辉橄榄岩、二辉橄榄岩）、辉石岩相（橄榄方辉辉石岩、方辉辉石岩、含长二辉岩）和苏长-辉长岩相（橄榄辉长岩、暗色辉长苏长岩、辉长岩、淡色辉长岩）组成。侵位顺序与石头坑德岩体相反，最新的研究表明它是富含硫化物的橄榄质岩浆、富含硫化物的辉石质岩浆、硫化物矿浆及含少量硫化物的辉长质岩浆分阶段侵入形成的。

1.2 成矿岩体造岩矿物学标志

成矿岩体的造岩矿物斜方辉石和橄榄石以富镁的为特征，橄榄石Fo和斜方辉石En变化范围大，表现出强烈的岩浆分异作用。不同地区的成矿岩体橄榄石Fo和斜方辉石En略有差异，但总体上均具有橄榄石Fo和斜方辉石En变化大的特征。以石头坑德I号岩体为例，该岩体的橄榄石均为富镁的贵橄榄石，Fo一般在80%以上，斜方辉石含镁也较高，En均大于80%，为古铜辉石。

1.3 成矿岩石化学特征

成矿岩体具有岩石化学成分变化大的特征，表现出强烈的岩浆分异作用。石头坑德I号岩体岩石的m/f值变化范围为2.77～9.01，除少数岩石样品m/f值大于6.5之外，其余样品m/f值介于2～6.5，属铁质超基性岩类，有利于形成铜镍硫化物矿床。

1.4 橄榄石的Ni含量

橄榄石中Ni的贫化可以作为有无发生深部硫化物熔离的标志，Ni的亏损越强烈，越有利于成矿。未分异的饱和硫化物的岩浆中橄榄石正常含镍为2500×10-6，此数值意味着岩体不易成矿。只有当橄榄石中的Ni贫化至2200×10-6以下时，才显示该岩体发生过深部硫化物的熔离，从而对成矿有利，数值越低越有利于成矿。石头坑德岩体橄榄石Ni=471×10-6～2279×10-6（周伟等，2015），在有利成矿的范围内。夏日哈木橄榄石Ni为1564×10-6～2687×10-6，均在此范围之内。当岩浆中的S达到饱和，导致橄榄石中的Ni大量进入硫化物，所以橄榄石中Ni的亏损可以作为判断镁铁-超镁铁质岩体含矿性的一个标志（秦克章等，2012）。另根据质量平衡原理，岩体内大面积橄榄石的Ni亏损，必然导致局部富集的可能性[2]。

1.5 成矿机理

石头坑德铜镍矿系幔源岩石部分熔融形成的岩浆在中间岩浆房由于物理化学条件的变化过程发生结晶分异和熔离，熔离出来的硫化物溶体在重力重要下沉淀于岩浆房底部，形成不同程度的硫化物矿浆和岩浆。在造山运动的作用下，岩浆沿昆中深断裂上侵，冷凝形成辉长岩，冷凝收缩过程形成断裂为下一次岩、矿浆入侵提供通道及储矿空间。构造应力较强爆发时，超基性岩浆沿通道上侵冷凝形成橄榄岩等，如此脉动或二次反复，最后一次构造运动岩体上升到地表。

由于多次熔离、侵位作用，形成致密矿状矿石与围岩接触关系明显，而稀疏浸染状-星点状矿石之间接触关系渐变，说明深部熔离成矿作用与就地熔离成矿作用并存，而本文认为就地熔离成矿作用为石头坑德铜镍矿区富集成矿起主导作用。

2 找矿潜力分析

2.1 含矿性评价

前人依据对已有岩浆铜镍矿床的研究成果，较系统的总结过用于评价镁铁-超镁铁质岩体含矿性的指标，从构造背景、岩浆源区性质、母岩浆成分、岩体类型、岩浆分异程度、质量平衡、岩浆含水量、同化混染程度、造岩矿物晶体化学等方面建立起了一套适用于评价镁铁-超镁铁质岩体赋含岩浆硫化物矿床的指标体系[3]，但是本项目研究认为，这些指标虽然都具有一定的作用，但真正的对于指导生产实践，仍需进一步的精练。

在开展地质对比前，首先应了解形成岩浆铜镍硫化物矿床的关键因素及特征：

（1）岩浆体系中发生了硫化物的熔离，且这一过程在岩浆演化过程中发生的越早对成矿越有利；

（2）研究表明尽管降温、镁铁质矿物的分离结晶等作用都能促进最终导致硫化物的熔离，但要使硫化物在岩浆演化早期便发生较大程度的熔离，地壳物质混染，尤其是地壳S的加入可能是最有利的因素；

（3）硫化物的熔离通常伴随橄榄石的分离结晶，由于Ni在硫化物与橄榄石之间分配系数的巨大差异，往往会导致橄榄石中Ni出现明显的亏损，但是由于每个岩体母岩浆的成分及Ni含量均有所不同，不能简单的通过统计来验证某岩体中橄榄石是否存在Ni的亏损；

（4）硫化物中金属的品位与矿床的经济价值密切相关，多期次的岩浆作用往往是形成大型-超大型铜镍矿床的必要条件，通常可以对矿物晶体化学成分的系统研究可以查明是否存在多期次的岩浆；

（5）发生硫化物熔离后，岩浆中的硫化物珠滴在较小的空间内发生聚集也是形成铜镍矿床的关键因素，过于分散的硫化物会导致矿床品位偏低，而使其不具备经济价值。

2.2 找矿靶区分析

铜镍矿赋矿岩体主要为镁铁质-超镁铁质岩体，岩体与围岩在物性参数上往往具有明显的差异，在地球物理特征上，赋矿岩体通常表现出正的重力和磁异常，因此利用重力和磁法可以较准确的圈定出岩体的规模及范围。同时辅助激电测量、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM）等方法可以较好的圈出矿体。前人依据对已知典型铜镍矿床的研究，总结出了高密度、高磁化率、高极化率和低电阻率的“三高一低”的特征，这一特征在夏日哈木矿床中有明显的体现。但世界上并未有两个完全相同的矿床，其物性特征也存在差异，石头坑德就矿区便是如此，整体表现为高密度、中-高极化率、中-低磁性、低电阻率的特征。究其原因，在于石头坑德矿区矿体赋存深度较大，由于埋藏深度对地表物性测量值的衰减导致磁性、极化率等指标均偏低。结合大地电磁测深分及该地区的成矿模式推断矿体受到高阻岩体的影响控制较大，可能的矿化区或蚀变带分布区主要集中在高阻岩体与低阻地质体的接触带上，高阻岩体内亦存在矿（化）体，但规模不大。

3 铜镍矿找矿未来展望

3.1 经验启示

（1）采用同类矿床对比研究，可达到最佳找矿效果。对比研究和借鉴夏日哈木铜镍矿床的成功勘查方法，重视岩浆熔离型铜镍矿，开拓了找矿思路。项目从找五龙沟式金矿转到夏日哈木式铜镍矿，因此，在勘查过程中加强对成矿地质背景的不断研究和重新认识，并根据已发现的矿化线索及时调整勘查思路。石头坑德铜镍矿经过多年的勘查，发现厚大的镍矿体，其成矿地质背景、成矿特征、成矿时代等与夏日哈木铜镍矿具有某些相似特征，但杂岩体形态、结构复杂，构造改造作用强，富矿体富集部位不明，矿体规模没有大的突破，有待进一步工作。

（2）采用“土壤测量+磁法测量+重力+大功率激电+工程验证”等方法的综合应用是找矿的有效途径。矿区除开展了地质测量和土壤测量，还先后开展了重磁、电测量工作，通过对比区内重、磁、电异常，岩体北部重、磁、电异常套合性较好，岩体南侧磁、电套合性较好，择优对“重、磁、电”套合异常，进行钻探工程验证，发现了厚大的铜镍矿体，进一步证明“重、磁、电”联合勘探的方法在寻找岩浆熔离型铜镍矿具有较好的找矿效果及指示意义。