銅鎳硫化物礦床成礦潛力分析范文

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《化工礦產地質雜志》2014年第二期

1地質特征

研究區內發現多處基性-超基性巖體及巖脈。巖體面積不大，不超過0.5km2，主要巖性為角閃輝石巖、角閃石巖、斜長閃輝巖等，局部可見巖相分帶，顯示了巖漿的分離結晶作用；巖脈規模差異較大，走向以北東為主，主要包括角閃輝石巖脈、輝石巖脈斜長閃輝巖脈等。基性-超基性巖體及巖脈的圍巖主要為麻粒巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、混合片麻巖等（圖3）。基性-超基性巖體/脈的地表圈定表明了研究區存在尋找巖漿型銅鎳硫化物礦床的物質前提。

2地球化學特征

通過1:5萬土壤地球化學測量，在研究區內圈定兩處甲類綜合異常區AP1和AP2，見圖4。其中AP1異常位于工作區最北部，呈不規則狀，總體呈NE向展布，主要由Cu、Ni、Au、Mo、Co、Cr、Zn等元素組成，多個濃集中心，異常套合較好，面積為4.93km2。襯度較高的元素為Au、Cu、Ni，規模較大的元素是Cu、Ni、Au、Mo。其中Cu的極大值為24910×10-6，均值為2510.618×10-6，Ni的極大值為18420×10-6，均值為1764.500×10-6，Au的極大值為272×10-9，均值為72.326×10-9，Cu、Ni均超過工業品位。Cu、Ni、Au、Mo、Co元素均達到3級濃度帶，Cr、Zn、Ag元素為2級濃度帶，Pb為1級濃度帶。AP2異常緊鄰AP1異常，在其南側，呈條帶狀，總體呈NS向展布，主要由Ni、Cu、Cr、Au、Co等元素組成，多個濃集中心，異常套合較好，面積為5.43km2。襯度較高的元素為Cu、Ni、Cr、Au，規模較大的元素是Ni、Cu、Cr、Au。其中Cu的極大值為3406×10-6，均值為1743.350×10-6，超過邊界品位；Ni的極大值為1934×10-6，均值為624.2×10-6，接近邊界品位。Cu、Ni元素均達到3級濃度帶，Cr、Au、Co元素為2級濃度帶，其余元素為1級濃度帶。這兩個異常與地質上Cu、Ni礦化套合良好，并指示出多處未見礦化區域的Cu、Ni等元素的異常，Cu、Ni、Co、Cr等元素組成顯示其與基性-超基性巖有關的成礦特征，從地球化學角度表明了研究區內具有良好的銅鎳硫化物礦床成礦潛力。

3巖石地球化學特征

本文對TC05-HQ13、TC08-HQ06、HQ537、HQ1四個樣品進行了主微量及稀土元素的分析，分析結果見表1。其中樣品TC05-HQ13取自研究區中北部銅鎳礦化點，為孔雀石化變基性巖，顯示一定程度的熱液改造特征，變質作用及蝕變作用發育；TC08-HQ06、HQ537取自研究區中西部銅鎳礦化帶，前者可見明顯孔雀石化，后者不具明顯礦化，采樣位置見圖3；HQ1取自薩凡納礦床的成礦母巖，不具明顯礦化。與銅鎳硫化物礦床相關巖體的巖石類型主要為輝長巖-蘇長巖，少量為橄欖輝石巖-二輝橄欖巖-橄欖巖及與溢流玄武巖相當的侵入體、科馬提巖等。據統計，在橄欖巖和二輝橄欖巖中，其MgO平均含量為20.0%～32.0%，TFe2O3含量為11.0%～15.5%，m/f值為2.3～5.0，屬于鐵質超基性巖；輝長巖-蘇長巖中，MgO平均含量為8.0%～21.0%，TFe2O3含量為6.0%～18.0%，m/f值為0.6～2.4，基本屬于富鐵質超基性巖。在AFM圖解上，上述兩種巖石類型主要落入拉斑系列中，并趨向于M端元，為高MgO拉斑玄武巖系列。研究區所采的樣品（表1）MgO含量為9.21%～13.98%（TC05-HQ13蝕變嚴重，燒失量大，在此不做統計，下同），薩凡納所采樣品MgO含量為15.78%；研究區所采的樣品TFe2O3含量為12.95%～16.85%，薩凡納所采樣品TFe2O3含量為25.08%；研究區所采的樣品m/f值為1.11～2.12，薩凡納所采樣品m/f值為1.24。綜上，研究區樣品和薩凡納樣品整體屬于與輝長巖-蘇長巖相關成礦的統計范疇。這與薩凡納銅鎳礦床中銅鎳硫化物與輝長巖類巖石密切相關的特征相吻合。在AFM圖解上（圖5）亦投在近M端元的拉斑系列中。此外，研究區樣品和薩凡納樣品都具有高Mg#(64.98～85.88)，低CaO(<8%)、TiO2(<0.8%)、K2O(<0.7%)等基本一致的主量元素特征。無論是在在微量元素原始地幔標準化蛛網圖中，還是在稀土元素配分圖中，四個樣品具有基本相同的微量元素特征和稀土配分模式，表明研究區內兩個礦化帶（點）之間具有相同的成因和巖漿演化特征，這二者又與薩凡納成礦母巖巖石地球化學特征一致，說明巖漿形成與演化過程極為相似。所以，在對研究區進行銅鎳硫化物成礦與薩凡納銅鎳礦床進行類比，潛力分析的時候，可以進而指導找礦。在微量元素原始地幔標準化蛛網圖（圖6）中可以看出，樣品總體富LILE（Cs、Rb、Ba）而貧HFSE（Nb、Ta、Zr、Hf、Y），整體呈右傾趨勢，同時表現出Rb、Nb、Ta負異常，Ba、U、Pb、Th正異常，這與未受地殼物質混染的洋島玄武巖和洋中脊玄武巖具Nb、Ta正異常的特征相反，而和陸殼具有Nb-Ta的負異常，U、Pb、Th正異常特征相吻合，表明巖體巖漿演化過程中發生過明顯的陸殼物質同化混染作用，這與大多數銅鎳硫化物礦床受到地殼物質影響的特征一致。從稀土元素配分圖（圖7）看，具有微弱右傾特征，輕稀土富集，曲線總體較平滑，研究區內各樣品稀土配分曲線相似，近于平行，說明成巖過程中有相似的分異演化過程，各樣品之間稀土元素總量的差距表明巖石主要受橄欖石控制的分異過程，這說明巖漿在演化過程中存在明顯橄欖石分離結晶作用，進而說明了巖體應存在巖體分帶現象，在深部應有更為基性的輝石橄欖巖甚至橄欖巖的同源巖體。巖體的分異現象是銅鎳硫化物礦床形成的有利標志。樣品TC05-HQ13負Eu異常比較明顯，應與后期變質、蝕變過程中長英質析出有關。

4成礦理論選擇

通過對全球已知銅鎳硫化物礦床成礦類型及成礦模式的分析與對比，研究區應運用古大陸內小巖體成礦系統理論進行成礦潛力的探討。小巖體礦床是指那些經過深部預富集的含礦巖漿上侵形成的“巖體規模相對小”，而在巖體的內部和（或）附近的圍巖中形成的礦體卻“相對大而富”的巖漿礦床。巖漿巖體的面積可以大到10km2，小到零點零幾平方千米。該成礦模式的核心內容為深部熔離預富集→分期貫人→終端巖漿房聚集成礦。古大陸內小巖體礦床形成于大陸陸內或邊緣裂解的地質背景下，一般都鄰近深大斷裂，這種斷裂有時耦合于重要的地殼縫合帶。由于深斷裂的減壓作用，高鎂拉斑玄武巖漿或科馬提巖漿在深部巖漿房分異出的不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿脈動式快速上侵，大量的不含礦巖漿噴出地表或侵入淺部空間，先侵入的硅酸鹽巖漿比較分散，形成由幾個至幾十個巖體組成的巖體群或巖體帶，范圍比較大；貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿可能由于相對較重沿著深大斷裂的次級裂隙侵入到終端巖漿房成巖成礦，聚集成一個或幾個礦集區。研究區位于金伯利地塊西緣霍爾斯克里克(HallsCreek)活動帶上，附近發育有深大斷裂。研究區內發現多個小巖體，出露面積小，均不超多0.5km2。在AFM圖解上，巖體樣品顯示原始巖漿為高MgO拉斑玄武巖系列。這些均符合古大陸內小巖體成礦系統理論。而薩凡納銅鎳礦床具有和研究區相同的地質背景與特征，其成礦巖體出露面積小于2km2，并顯示出多巖漿房演化的特征，巖性除了和成礦有關的輝長-蘇長巖外，還有橄欖巖、輝石橄欖巖、橄長巖等，說明了巖漿的分異過程。其主礦體的形態模型見圖8，顯示出含礦巖漿順斷裂侵入到終端巖漿房成巖成礦的特征。這說明研究區和薩凡納礦床均符合有古大陸內小巖體成礦理論特征，而研究區很有可能存在與成礦直接相關的終端巖漿房。此外，有些巖體內部具明顯巖相分帶，局部發育有超基性巖淋濾型鐵帽；主量元素特征(MgO含量為19.44%-28.36%，TFe2O3含量為13.00%～14.06%，m/f值為2.69～4.16)，顯示其具有橄欖輝石巖-二輝橄欖巖-橄欖巖的成礦專屬性特征：MgO與主量元素的相關關系表明巖漿中鉻鐵礦、橄欖石已基本完成分離結晶作用，并開始受輝石及斜長石的分離結晶作用的影響。這些特征說明原始巖漿形成研究區巖體時，已經基本完成了早期演化，巖體所在位置為次級巖漿房，而深部應存在巖漿早期演化的初始巖漿房，并存在大量巖漿，為小巖體成礦提供物質來源。個別樣品MgO與主量元素的異常相關性說明巖漿可能存在多期次侵入。巖體附近發現的含鈦磁鐵礦轉石，應與巖漿晚期演化形成的巖漿熱液相關。綜上所述，研究區內基性-超基性巖可以運用古大陸內小巖體成礦系統理論做指導，且形成區內巖體時，巖漿已發生了有利于成礦的巖漿演化及侵入活動，說明研究區具有較好的成礦潛力。

5結論

綜上所述，研究區所處地質背景有利于銅鎳硫化物礦床的形成；研究區內發現多處基性-超基性小巖體，同時發現兩處與巖體有關的銅鎳礦化點（帶），礦化巖石的銅鎳品位較高；1:5萬土壤地球化學測量所圈定的異常不僅與礦化信息及已發現的基性-超基性巖體套合良好，并且可以提供更多的與銅鎳硫化物礦床相關的元素富集信息；研究區樣品主量元素特征表明其屬于與輝長巖-蘇長巖相關成礦的統計范疇，微量元素特征表明巖體巖漿演化過程中發生過明顯的陸殼物質同化混染作用，稀土元素特征顯示其深部存在巖漿分異作用過程；研究區的地質及巖石地球化學特征基本與西部不遠處已發現開采的薩凡納銅鎳礦床一致，具有很強的可對比性；二者均符合古大陸內小巖體成礦理論特征。因此，研究區具有較高的銅鎳硫化物礦床的成礦潛力。

作者：王凡李健胡中國鄧小林單位：中化地質礦山總局地質研究院