新疆哈密黑岭钴镍矿（化）体地质特征及找矿远景

2022-01-11刘辰炯郗国庆

化工矿产地质 2021年4期

刘辰炯郗国庆

中化地质矿山总局地质研究院，北京 100013

2012～2014 年中化地质矿山总局地质研究院开展“新疆觉罗塔格-拜城一带铁磷矿资源远景调查”，在哈密黑岭地区发现岩浆型钴镍矿（化）体。矿（化）体主要赋存在蛇纹石化橄榄岩中，矿石矿物主要有铁镍磁铁矿、含镍磁铁矿、磁铁矿，脉石矿物主要有辉石、透闪石、绿泥石、蛇纹石等，矿化围岩主要为辉橄岩、蛇纹石化橄榄岩。矿（化）体与围岩的界线不明显，多数为过渡关系，岩石一般比较完整，局部破碎。岩浆型钴镍矿在该区的发现，对在东疆地区寻找钴镍矿具有重要指导意义。

1 黑岭地区地质概况

1.1 地质特征

本区位于哈萨克斯坦-准噶尔板块内的巴仑台-星星峡离散地体，出露的地层有：蓟县系卡瓦布拉克群（Jxkw），岩性为石英砂岩；长城系星星峡群（Chx），岩性为变质粉砂岩；下元古界白云石大理岩、大理岩、石英闪长片麻岩、斜长花岗片麻岩、二长花岗片麻岩、钾长花岗片麻岩。

岩浆岩分布在新疆哈密黑岭一带，侵入于中元古代变质岩中，主要为泥盆纪花岗岩、闪长岩、超基性岩等，含矿岩体为泥盆纪蛇纹石化橄榄岩，钴镍矿化与蛇纹石化橄榄岩密切相关。该侵入岩主要出露在哈密黑岭地区，分布明显受卡瓦布拉克深断裂控制，岩体整体分布在该断裂两侧，侵入深断裂北侧之次一级羽毛状断裂内。岩体在该区断续出露，构成近东西向超基性岩带，岩体规模一般不大，多呈规则透镜状、岩墙状，少数为不规则短轴状，有时见分叉现象，产状大部分近直立或向南倾斜。总的看来，超基性岩分异较差，岩相较简单，仅个别规模较大或不规则岩体分异较好[1]，其分异规律是向岩体中心或内部较“基性”，边缘相对“酸性”。该侵入体的岩石类型主要为斜长辉橄榄、纯橄榄岩，其次为橄榄岩、橄榄辉石岩和较少的辉石岩。纯橄榄岩和橄榄岩一般呈斜方辉橄岩的异离体或相带存在，但也有少数小岩体由上述单一岩石所组成。岩石几乎全部遭受强烈的蛇纹石化，此外尚见碳酸盐化、滑石化、绿泥石化、透辉石化及磁铁矿化等蚀变现象。

斜方橄榄岩：岩石为叶绿色、暗绿色，纤维变晶和变余网环结构，个别为假变斑结构或平行纤维结构，块状或片状构造。岩石中的主要矿物有橄榄石、辉石；次生矿物有蛇纹石、绢石、滑石、透辉石、绿泥石、碳酸盐矿物及少量的皂石、伊丁石；副矿物有铬尖晶石及磁铁矿。其中橄榄石（1%～20%）多呈残晶状存在，属贵橄榄石；辉石（3%～8%）种属为顽火辉石，其次为古铜辉石，亦呈残晶状存在；蛇纹石（65%～90%）是构成岩石的主要次生矿物，由橄榄石和辉石次生变化而来，主要为纤维蛇纹石和少量胶蛇纹石、叶蛇纹石；铬尖晶石（1%～3%）多已磁铁矿化。

纯橄榄岩：岩石由于受不同变质作用而呈现不同的颜色，主要有叶绿色（蛇纹石化）、浅黄绿色（碳酸盐化、褐铁矿化）和褐黄色（硅化）。岩石具纤维变晶结构、网环结构，片状、块状构造。主要矿物为橄榄石和辉石，几乎全部已蚀变为蛇纹石，只有少量（<5%）残晶存在。蛇纹石种类为纤维蛇纹石、胶蛇纹石和少量的叶蛇纹石。

橄榄岩：岩石呈灰绿、褐绿及褐灰色，纤维变晶、网环结构（少见），片状、块状构造。主要矿物为橄榄石和辉石，多已蚀变为次生蛇纹石，只有少量残晶存在。

1.2 磁异常特征

黑岭地区实测的地面磁异常△T等值线显示（图1），工作区北部为正磁异常区，南部位于负磁异常场中。根据实测结果圈出两处磁异常：1号磁异常(C1)分布在工区中部，长3km，呈条带状东西向展布，整个条带中跳跃分布多处正磁异常，磁异常幅值大于1500nT，地面磁异常最大值达6000nT，且北侧均伴生负磁异常，其幅值达到-600nT，正、负异常长轴均为东西向；2号磁异常(C2)位于1号异常东部的北侧，长1.5km，以1500nT幅值圈定宽约1.2km，其北侧伴生幅值约-1500nT的负磁异常，轴向均为近东西，正磁异常北侧梯度变化较大，而负异常则相反。

图1 黑岭地区地质图Fig.1 Geological map of Heiling area

根据实测磁参数特征和收集到的物性资料综合分析，蛇纹石化橄榄岩磁性较强，能够引起形态规则、强度较大的磁异常。磁异常对应的区域为蛇纹石化橄榄岩，磁异常是钴镍矿的重要找矿标志[2]。

1.3 含矿岩体岩石化学特征

黑岭地区超基性岩体橄榄岩类化学组成可看出SiO2含量变化很小，一般在33.61%～39.46%；K2O+Na2O含量变化在0.09%～1.12%，其中Na2O含量变化在 0.01%～0.14%，K2O含量变化在0.01%～1.11%；Fe2O3含量变化在0.22%～1.31%；MgO含量变化在 32.12%～42.59%；Fe2O3+FeO含量变化在 6.81%～8.30%；P2O5含量变化在0.0046%～0.084%，岩石属于超基性岩、贫碱、富镁铁[3-4]。黑岭地区容矿岩石铝质含量较低，岩石投影几乎都落在贫铝质区，仅个别样品落在低铝质区。综上所述，黑岭地区容矿岩石属于贫铝的超镁铁质斜方辉石橄榄岩[5]。

黑岭地区容矿岩石过渡族亲铁元素 Co的含量为 86.1×10-6～129×10-6，Ni 的含量变化为1922×10-6～2348×10-6。总的来看，Co、Ni 的含量均较高，其中Ni的含量更是大部分达到了边界品位。亲硫族造矿元素 Cu 为 1.38×10-6～5.14×10-6，仅一个样品中测出Pb的含量为4.76×10-6，Zn为28.6×10-6，Mo 为 0.26×10-6～0.73×10-6，造矿元素Cu、Pb、Zn、Mo含量明显偏低。大离子亲石元素 Sr的含量变化在 3.95×10-6～127×10-6，Ba的含量变化在5.14×10-6～72.1×10-6，其含量值也普遍偏低。不活动组分Zr在超基性岩中含量为30×10-6，黑岭地区橄榄岩类岩石 Zr含量变化在 8×10-6～20×10-6，均低于背景值。岩石中不相容元素明显亏损（Ba、Sr、Zr、P），尤其是Ba、Sr和P。相容元素（Co、Ni）则比较富集。Ni相对原始岩浆（Ni≥400×10-6）较高，相对一般超基性岩来说更高，反映该类岩石独特的演化特征[4,6]。

稀土元素总量∑REE 为 0.955×10-6～10.016×10-6，稀土总量较低，LREE/HREE值变化不大，在3.948～5.438之间，显示出该区轻稀土富集，重稀土亏损。δEu值为 0.623～1.101，其分布曲线形如烟斗，因此可称作烟斗型曲线[4,7]。

2 矿床地质特征

2.1 矿（化）体特征

根据矿化特征，推测钴镍矿化与镁质超基性岩体有关，成因类型为岩浆熔离型[8]。钴镍矿化母岩主要为蛇纹石化橄榄岩，钴镍矿化范围与磁异常的范围及超基性岩的分布情况一致；该区超基性岩断续延展超过3km，宽50～100m，镍矿化呈多层特征，厚度大于200m。

2.2 矿石质量

镁质超基性岩体中的镍主要分布于含镍磁铁矿-铁镍磁铁矿中，镍以氧化物的形式代换低价铁而存在[9]。钴目前尚未发现单矿物。这种含铁镍磁铁矿的内生氧化镍型矿床在新疆是一新的类型。矿石矿物主要有铁镍磁铁矿、含镍磁铁矿、磁铁矿，铁镍磁铁矿呈粒状分布于磁铁矿与含镍磁铁矿颗粒间，有的分布在磁铁矿和含镍磁铁矿与蛇纹石间。在反光显微镜下，铁镍磁铁矿呈亮白色调，不同于含镍低的磁铁矿的淡棕色调（图2）。脉石矿物主要有辉石、透闪石、绿泥石、蛇纹石等。

图2 磁铁矿化蛇纹石化橄榄岩显微照片Fig.2 Micrograph of peridotite with serpentinization and magnetite

岩体中的磁铁矿多呈他形-半自形，细-中细粒结构，少量针柱状结构。构造以脉状为主，亦有部分星点状及团块状构造。矿石中主要有用组分为 Ni、Co，Ni含量 0.20%～0.25%、Co含量0.01%，伴生有用组分 Cu、Mo等含量很低，均未达到综合利用含量。

3 找矿远景

3.1 成矿规律

钴镍矿化主要赋存在泥盆纪蛇纹石化橄榄岩中，铁镍磁铁矿与镁质超基性岩[10]是同源产物，其生成是由多期、多因素控制的。在富镍低硫的镁质超基性岩冷凝早期，镍多分散赋存在硅酸盐矿物中，只有少量镍进入磁铁矿，与硫结合生成针镍矿等硫化物的更少。在岩浆冷凝晚期，由于岩体析出大量挥发分和热水溶液，使超基性岩发生自变质，在橄榄石等铁镁矿物蚀变呈蛇纹石的过程中，析出铁和镍生成尘点状铁镍磁铁矿，部分尘点组成微细网脉，分布在蛇纹石组成的网格之间。在区域变质以后的构造运动中，分散的尘点状，微细网脉状，星点状铁镍磁铁矿集中成为各种脉状铁镍磁铁矿充填于构造裂隙中。风化作用使脉石蛇纹石和一部分磁铁矿流失，铁镍磁铁矿得到相对富集。钴镍矿产赋存在超镁铁质岩中，超镁铁质岩明显地受卡瓦布拉克断裂控制，分布在中天山黑岭一带，构成近东西向的超基性岩带。

3.2 找矿远景

镁质超基性岩的分布及磁异常是划分超镁铁质岩型钴镍矿找矿远景的重要依据。黑岭地区有超镁铁质岩体2处，磁异常2处，套合较好。两处岩体相距300m，北侧为本区含矿岩体，发育有C2号磁异常；南侧为串珠状分布的镁质超基性岩体，发育有C1号磁异常，长3km，呈条带状东西向展布，磁异常幅值大于 1500nT，该磁异常与已知的镁质超基性岩产出完全吻合，找矿前景可观。