新疆東天山坡一銅鎳礦地質(zhì)特征及找礦遠景分析

卜 鵬，徐思超，劉 孜

（1.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心南方地質(zhì)調(diào)查所，湖南 長沙 410001；2.哈密紅石礦業(yè)有限公司，新疆 哈密 839000；3.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012）

坡一銅鎳礦位于北山裂谷金銅鎳成礦帶西部、坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶西南部。在中亞成礦帶（巨型），北山裂谷是其重要的組成部分，火山巖（晚古生代）在裂谷內(nèi)分布非常普遍，同時發(fā)育很多侵入巖，主要為鎂鐵質(zhì)與超鎂鐵質(zhì)。區(qū)內(nèi)具有非常復雜的構(gòu)造行跡，不僅有很多金礦床被發(fā)現(xiàn)，同時還發(fā)現(xiàn)很多鐵礦以及銅鎳礦等。筆架山鎂鐵、超鎂鐵巖帶就分布于北山裂谷帶內(nèi)，其長度范圍在100公里以上，坡北鎂鐵、超鎂鐵巖帶也在該裂谷帶中被發(fā)現(xiàn)，約有70公里的長度。在坡北鎂鐵、超鎂鐵雜巖帶的偏南西側(cè)區(qū)域上分布著坡一銅鎳礦，依照該巖帶的分布特點，與區(qū)內(nèi)的遙感影像以及物化探和綜合地質(zhì)情況進行綜合研究來看，巖體形成過程受到的巖漿活動有多次，鎂鐵、超鎂鐵侵入巖在裂谷內(nèi)發(fā)生不同期次的侵入，由于地質(zhì)演化過程的不同，呈現(xiàn)不同特點的巖漿成巖成礦特點[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)

1.1 大地構(gòu)造位置

中天山的偏南側(cè)區(qū)域上的緣頭部位（中亞造山帶）是北山地區(qū)的分布所在（圖1A），該區(qū)屬于塔里木盆地偏東方的緣頭部位。中天山地塊中間間隔中天山南緣斷裂與之相鄰，敦煌地體分布于其南側(cè)區(qū)域上，庫魯克塔格隆起主要分布在其西側(cè)方向上，梧桐溝以及紅柳園裂谷在其東部與之共同連接成線，展布特點主要為NEE向，該構(gòu)造為塔里木陸殼板塊中的次級構(gòu)造單元（圖1B）。在北山裂谷偏西方向的區(qū)段上分布著坡一鎂鐵、超鎂鐵雜巖體，該雜巖體位于坡北鎂鐵、超鎂鐵雜巖帶偏西方向的區(qū)域上。其形成過程與天山造山運動（石炭世）存在很大關(guān)系，中天山地塊在此階段受拉張應力作用的影響，而形成[2]。

1.2 區(qū)域地層

前寒武紀是北山地區(qū)最為古老的結(jié)晶基底，區(qū)內(nèi)主要有元古界地層以及中元古界地層和下元古界地層出露，同時還發(fā)育石炭系以及二疊系和古近系新近系與第四系等地層，二云母石英片巖（白湖群古老變質(zhì)巖系（中元古界））受坡北雜巖體侵位。

1.3 區(qū)域構(gòu)造

構(gòu)造運動對北山地區(qū)影響的時間較長，區(qū)內(nèi)不僅發(fā)育有褶皺構(gòu)造，同時還發(fā)育韌性剪切帶，而且還發(fā)育斷裂構(gòu)造，總體展布方向表現(xiàn)為NE向。白地洼、淤泥河大斷裂以及紅柳河、依格孜塔格大斷裂控制著區(qū)內(nèi)的構(gòu)造格局。

1.4 區(qū)域巖漿巖

圖1 東天山一帶區(qū)域大地構(gòu)造圖

圖2 坡北鎂鐵-超鎂鐵巖體ETM遙感環(huán)形影像圖

侵入巖在北山地區(qū)發(fā)育非常廣泛，侵入巖為華里西中晚期尤為突出，不僅出露超鎂鐵巖，同時還出露鎂鐵巖，而且還出露酸性類型。區(qū)內(nèi)發(fā)育2條，鎂鐵與超鎂鐵巖帶，主要包括坡北鎂鐵、超鎂鐵巖帶（南側(cè)），該帶主要受控于白地洼、淤泥河大斷裂。與筆架山鎂鐵、超鎂鐵巖帶，該帶受控于紅柳河、依格孜塔格大斷裂，其中分布大量的銅鎳礦。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 巖體群巖漿類型與侵入期次

坡北巖體為鎂鐵、超鎂鐵質(zhì)復式雜巖體，是由于早二疊世發(fā)生侵入而形成，其長度范圍在70公里以上，寬度達2到10公里，該巖體是由很多個環(huán)狀的巖體所構(gòu)成（圖2），筆者把該雜巖體進行A、B、C、D、E、F等六個侵入期進行劃分，并一一對應。超鎂鐵巖未在A、B、E、F巖體內(nèi)出露，橄欖輝長巖以及輝長巖產(chǎn)出特點呈現(xiàn)巖基狀。橄欖輝長巖以及輝長巖共同構(gòu)成C巖體，超鎂鐵巖呈脈狀在其中進行穿插。蘇長巖相以及橄欖巖相和輝長巖相等在D巖體上表現(xiàn)較為齊全，其中分布很多超鎂鐵巖體。依照地表不同巖相存在的關(guān)系，與遙感影像相結(jié)合，分析該巖體呈現(xiàn)A→B→C→D→F→E的侵入關(guān)系。

輝長巖相是次巖體首次侵入的主巖相，輝石巖相在部分區(qū)域小規(guī)模的出現(xiàn)，礦物顆粒在輝長石巖內(nèi)呈現(xiàn)非常細小的顆粒，約為1mm～3mm的粒徑大小。

表1 坡北一帶各巖相之間侵入關(guān)系一覽表

輝長巖相是次巖體第二次侵入的主要巖相特征，輝石巖相在南側(cè)區(qū)域上呈現(xiàn)較大規(guī)模的出現(xiàn)，輝石巖以及輝長巖結(jié)晶呈現(xiàn)粗粒的特征，礦物多為2mm～5mm的粒徑大小，有的能夠達到8mm的大小。鈦磁鐵礦體以較小的規(guī)模存在于巖體偏南側(cè)的區(qū)域局部地表位置上出露，小長山鐵礦在該區(qū)域的位置上分布。

圖3 坡一鎳礦礦區(qū)地質(zhì)圖

輝長巖相是次巖體在發(fā)生第三次侵入過程中的主要巖相特征，同時還分布橄欖輝長巖相以及橄欖巖相與輝石巖相等，前者呈現(xiàn)脈狀的特點，在輝長巖內(nèi)呈現(xiàn)球狀分布，但是不是很均勻。囊狀以及帶狀特點在輝石巖中比較普遍，主要在巖體的南側(cè)區(qū)域上分布，鉑礦化分布于輝石巖內(nèi)，達到47g/T的最高品位，呈現(xiàn)不均勻的礦化特點，帶狀特點在橄欖巖相中也非常明顯，輝長巖內(nèi)分布特點呈條帶狀。

輝長巖相在第四次侵入過程中的主要巖相特點，在這類巖相內(nèi)，輝長巖內(nèi)出露零星的橄欖巖，其上覆蓋第四系坡積物。

輝長巖相在第五次巖體侵入過程中的主要巖相特點，此侵入的橄欖巖相中分布著很多銅鎳礦（坡一、三、七、十銅鎳礦等），輝石巖以及閃長巖和橄欖巖與橄欖輝長巖以及純橄等，是其主要的巖相組合。

輝長巖是第六次侵入的主要巖相特征，同時還有輝巖以及橄欖巖與橄欖輝長巖相等，在輝長巖體內(nèi)分布有零星的輝橄巖以及橄欖巖[3]。

2.2 含礦巖體地質(zhì)特征與其產(chǎn)狀分析

在坡北巖帶五期階段的鎂鐵、超鎂鐵雜巖體內(nèi)，分布著坡一銅鎳礦，二云母石英片巖以及白湖古老變質(zhì)巖系（中元古界）是該礦礦區(qū)的主要地層出露，由于2.2公里長度的超鎂鐵巖體，其寬度在0.6公里左右，達到1.32km2面積，橄灰?guī)r以及橄欖輝長蘇長巖和純橄欖巖與輝長巖等是其主要的巖相組成，含礦巖相內(nèi)尤以橄欖巖以及輝橄巖非常突出。橄欖巖侵入特征呈現(xiàn)多期次的特點，早期階段上橄欖巖向侵入比較突出，但其沒有較好的含礦性，后期在含長橄欖巖相內(nèi)橄欖巖巖漿出現(xiàn)超動式侵入（圖3）。

2.3 巖體地球化學

鎂鐵、超鎂鐵巖體，在天山造山帶內(nèi)的呈現(xiàn)極為類似的主量元素特征，喀拉通克巖體（阿爾泰）與之存在很大的不同，提示巖體在不同巖帶呈現(xiàn)不同的成因類型以及演化特點。相較于其他巖體，在全巖主量元素上，北山鎂鐵、超鎂鐵巖體有著非常高的MgO含量差別，同時呈現(xiàn)較高的M/F以及Mg#。這些有利因素，進一步提示鎂鐵、超鎂鐵巖體（北山地區(qū)）具有非常優(yōu)越的銅鎳礦成礦條件。

2.4 礦體特征

針對坡一礦區(qū)進行過大量的勘探工作，并在該區(qū)進行3萬千米的鉆探，進行了26個鉆孔，對區(qū)進行普查找礦，有20個鎳礦體被圈出，有13個礦體在區(qū)內(nèi)被圈出（圖3），發(fā)現(xiàn)7個盲礦體，其中在規(guī)模上最大的為礦體Ni4，與之相比Ni1、Ni3規(guī)模相對較小，產(chǎn)出特點呈現(xiàn)透鏡狀以及似層狀，其約有700米的長度，達到20米的厚度，超過500米的延伸，向N進行傾斜，角度在75°左右。達到0.20%～0.60%的銅鎳礦石品位，鈷以及銅含量較低。

礦體特征：礦體Ni4產(chǎn)線似層狀產(chǎn)出，向N方向傾斜，在接近地表區(qū)域呈現(xiàn)80°傾斜，遠離地表的深部呈現(xiàn)55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過980米的延伸。達到1.01～88.77的真厚度，達到30.56的平均厚度（圖4）。

礦體Ni1呈現(xiàn)似層狀的產(chǎn)出特點，向N方向傾斜，在接近地表區(qū)域呈現(xiàn)80°傾斜，遠離地表的深部呈現(xiàn)55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過1350米的延伸。達到1.28米～101.13米的真厚度，達到14.24的平均厚度，其膨大膨出部位主要為23、22線（圖4）。

礦體Ni3，產(chǎn)出特點為似層狀，向N方向傾斜，在接近地表區(qū)域呈現(xiàn)80°傾斜，遠離地表的深部呈現(xiàn)55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過1350米的延伸。達到1.49米～56.50米的真厚度，達到11.08的平均厚度，其膨大膨出部位主要為23、22線（圖4）。

礦體Ni7產(chǎn)出特點為似層狀，向N方向傾斜，在接近地表區(qū)域呈現(xiàn)80°傾斜，遠離地表的深部呈現(xiàn)55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過550米的延伸。達到1.30米～30.63米的真厚度，達到11.30的平均厚度，其膨大膨出部位主要為13、23線。貫入式礦脈在ZK38-1孔650.30米處可見。

圖4 坡一鎳礦23、27、22、26線礦體聯(lián)合剖面圖

2.5 控礦因素

（1）區(qū)內(nèi)不同期次的巖漿活動對坡北巖帶的形成起著重要的作用，含礦較好的主要為輝橄巖（不含斜長石）。

（2）鎂含量高以及低堿性特征在坡一巖體尤為明顯。

（3）高TEM異常以及低重力和高磁性的特點在坡一巖體內(nèi)橄欖巖中非常明顯。

（4）Ti以及Fe化探異常在坡北巖帶區(qū)域的偏東北部區(qū)域上有為明顯，Cu以及Co與Ni和化探異常在該礦的中部方向上尤為明顯，稀土元素異常在偏西方向的南側(cè)區(qū)域上尤為明顯。

（5）位于東天山區(qū)域上的銅鎳礦與坡一巖體呈現(xiàn)同一期次形成的特點。

（6）超鎂鐵巖在坡一巖體中具有非常大的規(guī)模，其中的Ni元素，為該礦的形成提供極為有利的條件。

（7）對坡一巖體進行充分細致的研究，其產(chǎn)出特點呈現(xiàn)北西向側(cè)伏的盆狀特征。

綜合分析認為，硫化物流體（含銅鎳）形成于坡一巖體時的時代為成巖沉淀所形成，即在坡一巖體偏南部區(qū)域上是礦體的分布所在，并傾向于北側(cè)，礦體規(guī)模以及其形態(tài)和產(chǎn)狀等受橄欖巖所控制。

2.6 礦床成礦時間

東天山一帶與鎂鐵-超鎂鐵巖有關(guān)的礦產(chǎn)主要有銅鎳礦和釩鈦磁鐵礦，類比其成礦時間，北山裂谷的鎂鐵-超鎂鐵巖體與東天山銅鎳礦床在時間上有相近性，應同為華力西中晚期巖漿作用的產(chǎn)物（表2）。

表2 東天山、北山超鎂鐵巖成巖成礦類比表

3 成巖成礦模式

綜合分析研究，該礦在形成過程中受到不同期次的巖漿侵入活動影響比較突出，鎂鐵-超鎂鐵雜巖體（第5侵入期）是該礦的主要產(chǎn)出部位。采集和收集該巖體的橫向以及縱向的鎳物相樣，伴隨鎳品位的不斷升高硅酸鎳出現(xiàn)不斷降低的趨勢，硫元素于橄欖巖（早期）呈現(xiàn)不飽和的特點，結(jié)晶分異是巖漿的主要特點，橄欖巖內(nèi)無法萃取親硫元素。因硫元素的飽和以及過飽和作用對后期巖漿的影響，熔離分異作用非常突出，含鎳硫化物在硅酸鎳作用下形成[4]。

綜合分析研究該礦成巖成礦模式有6個期次的劃分（圖5）：

4 找礦遠景分析

針對該礦以前進行過大量的研究工作，目前已有3個成礦帶發(fā)現(xiàn)于北山裂谷地區(qū)，主要包括紅十井金成礦帶以及蠶西、筆架山銅鎳成礦帶和坡北多金屬成礦帶等。紅十井以及白地洼和紅柳河等斷裂對上述三個成礦帶起著明顯的控制作用。

圖5 坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶成巖成礦模式圖

紅石山銅鎳礦（大型）在蠶西、筆架山銅鎳礦成礦帶被發(fā)現(xiàn)，該礦達到了30萬噸的銅鎳礦資源量，依照坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶成巖成礦模式，以及相關(guān)的研究成果，該帶又有四個成礦遠景區(qū)的劃分，含鉑鈀的銅鎳礦遠景區(qū)和含鎳的鉑鈀遠景區(qū)與鎳及稀有元素遠景區(qū)和含鈧的磁鐵礦、鈦鐵礦遠景區(qū)等。坡一鎳礦銅鎳達到一百萬噸以上的銅鎳資源量，同時在該帶中又發(fā)現(xiàn)了坡三以及坡四和坡五與坡七和坡十等幾個重要的巖體，坡一巖體以及坡三和坡七等幾個巖體，在成礦特征上具有非常類似的地質(zhì)特征以及成礦機制。硫化物鎳礦體（貫入式塊狀）很有可能在坡四、五以及坡十等巖體中被發(fā)現(xiàn)。

紅十井以及大青山等金礦主要分布在紅十井金礦帶中，其規(guī)模大小為中大型，通過近年來的相關(guān)勘查工作的開展，其規(guī)模有望進一步擴大，能夠達到大型以上，通過對其進行詳細的研究，進行成礦模型的建立，能夠為區(qū)內(nèi)同類型礦床的尋找提供重要的指示作用。

綜上分析，銅鎳以及金礦等在目前三千八百千米的區(qū)域上具有非常有利的找礦前景，與超鎂鐵巖型銅鎳礦成礦理論進行充分結(jié)合分析，結(jié)合相關(guān)的工作經(jīng)驗，針對區(qū)內(nèi)進行進一步的勘查資金投入，有望使該區(qū)的鎳礦資源上升為四百萬噸以上。