數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)揭示的印尼某紅土型鎳礦地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

方健　劉華

摘 要：印尼馬魯古群島某紅土型鎳礦勘探程度較高，數(shù)據(jù)量巨大，特別適合大樣本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，作者以適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，分析論述了該礦床的地球化學(xué)特征，并在此基礎(chǔ)之上總結(jié)現(xiàn)實(shí)的地質(zhì)意義。

關(guān)鍵詞：紅土鎳礦；地球化學(xué)特征；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；相關(guān)性；含量變化；深度變化

紅土鎳礦由于火法冶煉關(guān)鍵技術(shù)的突破、勘探及開采成本的低廉而快速在東南亞等相關(guān)國家得到了開發(fā)及利用，雖然產(chǎn)自東南亞國家的很大一部分紅土鎳礦礦石出口至我國境內(nèi)，但由于我國僅在云南省極個(gè)別地區(qū)存在紅土型鎳礦，我國尚未設(shè)立該礦種的相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)該礦種的研究認(rèn)識(shí)尚不充分，文章以作者在印尼工作過的某個(gè)礦區(qū)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)入手，以硅酸鎳品位及取樣深度為統(tǒng)計(jì)口徑論述該礦床的地球化學(xué)地質(zhì)特征并推演相關(guān)成礦地質(zhì)過程，以期指導(dǎo)紅土型鎳礦的地質(zhì)勘探過程。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)位于印尼馬魯古群島OB島上，礦區(qū)整體位于PTUM組的超基性巖之上，為風(fēng)化殼型次生礦床；兩組北東-南西向斷裂橫貫本區(qū)，PTUM組其主要巖性為：蛇紋巖、輝巖和斜輝橄欖巖。蛇紋巖：綠灰色，由蛇紋石、橄欖石、輝石、鉻鐵礦、磁鐵礦和氧化鐵組成。輝巖：淺綠灰色，由輝石、橄欖石、磁鐵礦、鉻鐵礦組成。斜輝橄欖巖：黃綠色，由輝石、橄欖石和礦石組成。局部發(fā)現(xiàn)閃長巖和輝長巖墻，含黃鐵礦。通常認(rèn)為是屬于前第三紀(jì)。

礦體主要沿礦區(qū)山坡的緩坡地帶分布，一般呈不規(guī)則的面狀較多，少數(shù)為點(diǎn)狀分布，形狀以隨機(jī)的積木形式較多，長寬不一，厚度及品位變化相對(duì)穩(wěn)定，礦體厚度與品位大致為正相關(guān)關(guān)系。

礦體一般以淺灰綠色為主，部分雜色，全風(fēng)化及半風(fēng)化，土狀、松散砂土狀，脈石礦物為蒙脫石、蛇紋石、伊利石、滑石、石英及粘土類礦物為主。礦石礦物以硅酸鎳（俗稱鎳華）為主要礦物，鎳華與蛇紋石、滑石經(jīng)常呈鑲嵌結(jié)構(gòu)，超基性巖體的鎳物質(zhì)經(jīng)風(fēng)化淋漓后一般沿蛇紋石的裂紋、裂隙與其它暗綠色的礦物呈浸染狀、膠著狀分布，一般具有亮麗的顏色（綠色），手感滑膩。

礦區(qū)按照25-25；50-50；100-100的網(wǎng)格分為三種不同的勘探網(wǎng)度，以淺表巖土鉆為主要勘探手段，共計(jì)完成1775個(gè)鉆孔，采集樣品30813件，分析了鎳、鈷、鐵、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅等六種組分，如此巨量的樣本數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)分析提供了基礎(chǔ)及可能。

2 地球化學(xué)特征

2.1 元素含量特征：含量及對(duì)比

本區(qū)為典型的超基性巖體風(fēng)化殘積礦床，樣品的取樣深度最大不超過40米，基本反映了巖體經(jīng)風(fēng)化淋漓后各組分的流失及富集狀態(tài)，如表1所示：鐵、鎂礦物含量盡管與橄欖巖、輝巖等超基性巖體的鐵、鎂礦物的含量相比有所降低，但依然為主要成分，鎳、鐵的平均含量及變異系數(shù)較高，鎳最高達(dá)3.84%，鐵最高達(dá)68%，為礦區(qū)次生富集成礦的主要元素，鈷元素含量雖然最高達(dá)1.15%，但平均含量偏低，為礦區(qū)的次要伴生元素。

2.2 相關(guān)性分析

對(duì)測(cè)區(qū)超基性主要成礦元素及造巖礦物含量求取相關(guān)系數(shù)，得以下表2的相關(guān)系數(shù)，另外以鎳元素不同級(jí)別品位作為統(tǒng)計(jì)口徑分析整個(gè)勘探網(wǎng)度內(nèi)鐵、鈷、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅的變化情況，可得如圖1所示的變化趨勢(shì)。

顯然，從各組分的相關(guān)系數(shù)來看，鎳與鐵的相關(guān)系數(shù)為-0.0722，為較為松散的負(fù)相關(guān)關(guān)系，鈷與鐵為高度相關(guān)的正相關(guān)關(guān)系，但從附圖1所示的元素變化趨勢(shì)來看，隨著鎳品位的從0.1%不斷升高至3%，鐵元素表現(xiàn)為先隨著鎳元素的升高而不斷升高，但在鎳品位達(dá)至一定濃度后（1.1%左右），鐵元素則隨著鎳元素的升高而不斷降低；鈷元素的含量變化與鐵元素基本上表現(xiàn)為高度一致，由高鎳與低鐵及高鐵貧鎳的這種地球化學(xué)組合特征，據(jù)此可以推斷，本礦區(qū)的礦石類型可以分為高鐵貧鎳礦石，高鎳低鐵礦石，其中高鐵貧鎳礦石中，鈷元素的含量相對(duì)較高，在選冶中應(yīng)綜合考慮各種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)加以利用。

2.3 不同深度鎳鐵等元素含量變化及賦存特征

以鉆探取樣的埋藏深度作為統(tǒng)計(jì)口徑分析25-25勘探網(wǎng)度內(nèi)鎳鐵等組分的相關(guān)變化，如圖2所示，很顯然，隨著埋藏深度的增加，鎳、鈷元素表現(xiàn)為先升后抑的形態(tài)，鎳元素在埋深9至11米時(shí)達(dá)至最大，鈷在4-6米時(shí)含量達(dá)至最大，鐵則在近地表（2-5米）含量最大，此后隨著深度的提高而迅速降低。因此，在縱向空間上，表現(xiàn)為上鐵下鎳的一種賦存關(guān)系，氧化鎂與二氧化硅隨著深度的增加先是呈獻(xiàn)出快速的增長，在鎳元素達(dá)至峰值的深度后（9-11米），增速明顯變得平緩。因此，根據(jù)相關(guān)造巖礦物及成礦礦物在空間的變化及相關(guān)性可以推斷還原以下的成礦過程：方輝橄欖巖、斜輝橄欖巖等超基性含礦巖體在赤道熱帶潮濕溫潤的氣候及地表、地下水的作用下，裸露在島礁的巖石不斷地裂解、風(fēng)化，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，超基性巖體里的最容易分解的橄欖石風(fēng)化分解成伊利石、蒙脫石、蛇紋石等蝕變礦物，在水的溶蝕作用之下不斷流失，自下而上，表現(xiàn)為造巖礦物（氧化鎂、二氧化硅）含量不斷減少的過程。與此同時(shí)，附著在超基性巖體裂隙里的含鎳礦物如針鎳礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紅砷鎳礦、砷鎳礦經(jīng)風(fēng)化作用成為硅酸鎳，持續(xù)釋放到腐巖層中，并且由于近地表的紅土層中硅酸鎳在地下水的動(dòng)力作用下持續(xù)向下運(yùn)移富集，富鎳礦層終于在腐巖中形成。而鐵元素則在風(fēng)化過程中由于鐵的氫氧化物和含水氧化物，即褐鐵礦、針鐵礦、水赤鐵礦等穩(wěn)定的次生礦物在地表形成一種較為穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)-鐵帽而得以保持較高的含量。

3 分布型式

從鎳品位的分布圖（圖3）可以看出，鎳礦品位大量分布于0.4%-1.1%等中低品位之間，從1.1以上往高品位呈現(xiàn)漸次遞減的分布頻率，從整體分布形態(tài)來看，鎳的品位分布符合偏正態(tài)正偏分布的特征，如果說正態(tài)分布特征是受眾多地質(zhì)因素共同或微小作用的的影響，則偏正態(tài)分布肯定是某些地質(zhì)因素的獨(dú)特影響而形成，而影響紅土型鎳礦的主要地質(zhì)因素為以下幾個(gè)1、超基性巖體2地形地貌。

顯然，礦區(qū)的整個(gè)區(qū)域都處于PTUM組超基性巖體的覆蓋之下，是否是由于超基性巖體巖性上及在空間展布上的差異從而導(dǎo)致了鎳礦石品位的這種偏正態(tài)分布，還需進(jìn)一步提高目前的地質(zhì)填圖精。

那么是不是由于礦區(qū)的地形地貌的因素使地表的剝蝕與淋漓強(qiáng)度的差異，從而出現(xiàn)這種偏正態(tài)的分布，同樣需要進(jìn)一步的證據(jù)支持及更深入的分析研究。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

綜合以上所述印尼某紅土鎳礦所統(tǒng)計(jì)分析的地球化學(xué)特征，可得出以下認(rèn)識(shí)：

（1）本區(qū)具有超基性巖體風(fēng)化殘積礦床的典型特征，鎳、鐵作為主要成礦元素次生富集充分，含量及變化有利成礦，氧化鎂等其他造巖礦物基本反映了在風(fēng)化淋漓過程中，原巖所發(fā)生的物理化學(xué)變化。

（2）本區(qū)的礦石主要分為高鐵低鎳礦石、高鎳低鐵礦石，其中在高鐵低鎳礦石主要賦存于近地表2-5米處，高鎳低鐵礦石主要賦存在8-13米，半風(fēng)化的腐巖層內(nèi)，呈現(xiàn)上鐵下鎳的一種空間形態(tài)。

（3）尚需進(jìn)一步的工作以說明鎳品位偏正態(tài)分布的地質(zhì)原因。

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作者簡介：方?。?971-），男，地質(zhì)工程師，成都理工學(xué)院地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)，長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及境外地質(zhì)找礦工作。

劉華（1965-），男，工程師，現(xiàn)工作于江西省地礦局物化探大隊(duì)，長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查巖土鉆掘工程、水工環(huán)巖土勘探等技術(shù)施工管理工作。