吉林紅旗嶺銅鎳礦床綜合找礦模型的思考

孫雪峰

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì)，吉林 吉林 132105）

1 紅旗嶺礦區(qū)地質(zhì)背景

紅旗嶺銅鎳礦床位于天山～興盟地槽與華北地臺(tái)接觸帶槽區(qū)，輝發(fā)河斷裂之上，屬吉林準(zhǔn)褶皺帶東南邊緣轉(zhuǎn)折處，位于吉林省中部磐石縣境內(nèi)，是我國(guó)主要的銅鎳硫化物礦床之一。礦區(qū)內(nèi)露出地層主要為下元古界呼蘭群變質(zhì)巖，礦床分布與輝發(fā)河斷裂北西向次級(jí)斷裂基本一致[1]。

該地區(qū)巖漿硫化物礦床分布較廣泛，而銅鎳金屬礦主要存在于與巖漿活動(dòng)有關(guān)的硫化物礦床中，因此該地區(qū)具有天然的銅鎳礦資源開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。隨著能源勘探、礦物產(chǎn)能工程的深入，通過(guò)長(zhǎng)期的礦床勘探和開(kāi)采，于礦床底部發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的、層狀分布的銅鎳硫化物。伴生礦有黃鐵礦、黃銅礦、鉑族礦等主要礦物，其他少量伴生礦還有砷鎳礦、磁鐵礦、方鉛礦、墨銅礦、鈦鐵礦、輝相礦等。礦區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造以斷裂為主，北東向、北西向斷裂交錯(cuò)縱橫，褶皺構(gòu)造發(fā)育不完全，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征影響并不顯著。該地區(qū)主要構(gòu)造為輝發(fā)河斷裂，該斷裂形成于加里東運(yùn)動(dòng)之后，礦區(qū)內(nèi)主要分布著加里東期、海西期、燕山期巖漿活動(dòng)相關(guān)火成巖，其中輝發(fā)河斷裂及其北西向次級(jí)斷裂為礦區(qū)的控巖控礦構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)主要以太古界鞍山群變質(zhì)巖為主，其次是下元古界呼蘭群變質(zhì)巖，剩下的主要為陸相砂、砂巖、礫巖等，距今最近的為火山活動(dòng)后形成的玄武巖（噴出巖）。具有較高開(kāi)采價(jià)值的礦層主要集中在呼蘭群地層。巖體性質(zhì)主要為黑云母片麻巖、云母片巖、大理巖、角閃片巖等。該地區(qū)巖層形成與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，主要是在巖漿熔離作用下形成的鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖，1號(hào)巖體賦存中型銅鎳礦床，7號(hào)號(hào)巖體（斜方輝巖）賦存大型銅鎳礦床。吉林紅旗嶺銅鎳礦床在我國(guó)礦床勘探與開(kāi)采作業(yè)中具有重要地位，合理、有效、科學(xué)、效率開(kāi)發(fā)紅旗嶺銅鎳礦床是推動(dòng)我國(guó)礦業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

2 礦體基本信息

該地區(qū)各類(lèi)礦體中主要金屬礦物為以下幾種，黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、砷鎳礦、方鉛礦、墨銅礦、砷鎳礦、磁鐵礦、鈦礦、輝相礦等。礦區(qū)內(nèi)礦石構(gòu)造主義為浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、海綿狀構(gòu)造等，少數(shù)可見(jiàn)團(tuán)塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。根據(jù)礦體和周?chē)鷰r體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)關(guān)系，可以將紅旗嶺銅鎳礦床巖體礦體分為6中類(lèi)型，分別是板狀礦體、層狀礦體、脈狀礦體、純硫化物礦體、上懸透鏡狀礦體以及囊狀礦體。礦體的類(lèi)型也能一定程度上反應(yīng)礦體的空間形態(tài)特征和形成特點(diǎn)。

3 成礦過(guò)程分析

通過(guò)長(zhǎng)期的礦產(chǎn)勘探作業(yè)，已經(jīng)證實(shí)紅旗嶺銅鎳礦床中，鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖分布極為豐富，截至目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了至少三十處具備開(kāi)采價(jià)值的鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖礦床，礦區(qū)整體呈現(xiàn)北東向、北西向特征，礦區(qū)存在于斷裂帶或次級(jí)斷裂帶上，如趙家溝斷裂、明德屯斷裂等[2]。在實(shí)際的開(kāi)采作業(yè)中一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雖然該區(qū)域斷裂帶形成原因大同小異，均來(lái)源于早期巖漿活動(dòng)，但是不同地區(qū)礦床的富集程度不同，這種情況與礦化作用無(wú)關(guān)，主要與巖漿活動(dòng)時(shí)期侵入程度有關(guān)。

紅旗嶺銅鎳礦床是典型的硫化物礦床，礦床深部有明顯的巖漿熔離作用痕跡，根據(jù)現(xiàn)階段紅旗嶺銅鎳礦區(qū)地質(zhì)研究以及地球科學(xué)相關(guān)理論，確定該地區(qū)成礦起源于巖漿活動(dòng)，隨巖漿活動(dòng)地幔中成巖物質(zhì)緩慢上升，在輝發(fā)河深大斷裂帶附近形成大面積成巖地區(qū)，沿次級(jí)斷裂單持續(xù)發(fā)展，形成北西向、北東向兩個(gè)斷裂帶方向上的礦田。上地幔中富含成礦物質(zhì)的巖漿在熔離作用和重力效應(yīng)下逐漸沉積下來(lái)，形成了自上而下的火成巖巖層，自上而下的巖層分層即今日所見(jiàn)的下層礦漿層、中層含礦或富礦巖層以及上層不含礦巖層。

旗嶺銅鎳硫化物礦床主要開(kāi)采價(jià)值集中在礦底，整體開(kāi)采價(jià)值較高，礦田規(guī)模較大，主要呈層狀分布。通過(guò)對(duì)巖體的深入研究，發(fā)現(xiàn)礦體分布類(lèi)型和地質(zhì)活動(dòng)有關(guān)，不同時(shí)期地質(zhì)活動(dòng)的強(qiáng)弱對(duì)礦物質(zhì)形成有重要影響。

4 礦體綜合信息

（1）地質(zhì)信息。紅旗嶺銅鎳硫化礦床主要含礦巖體為鎂鐵質(zhì)巖和超鎂鐵質(zhì)巖，巖體分異程度與含礦性呈正相關(guān)，含礦巖層主要為深部分異程度較高的橄欖輝巖、斜方輝巖、輝長(zhǎng)巖等，分異程度較高的礦體大部分形成于海西期。紅旗嶺銅鎳礦床中的鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖礦化與礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)，多位于北西向斷裂、北東向斷裂交錯(cuò)部位。從縱剖面上來(lái)說(shuō)，北西向側(cè)伏角由緩變陡的部分最容易聚集礦質(zhì)，從橫剖面上來(lái)說(shuō)，巖體傾角由緩變陡的部分最容易聚集成礦。

（2）化學(xué)信息。對(duì)礦區(qū)內(nèi)巖體礦體進(jìn)行采樣和化學(xué)分析，分析結(jié)果如下：固結(jié)指數(shù)40～80，長(zhǎng)英指數(shù)15～40，鎂鐵指數(shù)20～40，巖體平均含礦性較好，固結(jié)指數(shù)和氧化物結(jié)合良好，巖體分異程度越高提示含礦性越高。

（3）地球化學(xué)信息。紅旗嶺銅鎳礦區(qū)內(nèi)巖體、礦體稀土元素特征較為鮮明，成巖、成礦物質(zhì)均來(lái)源于上地幔，具有典型的輕稀土富集、重稀土虧損特征，輕稀土富集程度與巖體分異指數(shù)正相關(guān)，因此輕稀土富集特征越顯著巖體含礦性越高，對(duì)鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖巖體微量元素進(jìn)行定量分析后，結(jié)果顯示Cu、Ni、Co、Zn、S具有較強(qiáng)的礦物指示特征。

（4）物理信息。從紅旗嶺銅鎳礦床已開(kāi)采的礦體進(jìn)行物理信息分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含礦巖體相對(duì)重力較高，含礦程度越高，相對(duì)重力越高，含礦巖體平均密度較一般片麻巖高0.3g/cm3，含礦巖體表面電阻較低，整體在100歐姆～300歐姆之間，表面磁性較高，增加幅度在2000nT～300nT之間，因此含礦巖體基本物理特征應(yīng)當(dāng)包括表面低電阻、高磁力、高重力、整體密度偏高四項(xiàng)。

5 綜合找礦模型構(gòu)建

紅旗嶺銅鎳礦床找礦模型構(gòu)建對(duì)礦物勘探和開(kāi)采具有重要價(jià)值，是合理開(kāi)發(fā)礦藏的重要環(huán)節(jié)。基于上述研究分析和礦業(yè)作業(yè)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，找礦模型應(yīng)當(dāng)基于以下思路構(gòu)建。

首先，遵從地理學(xué)地質(zhì)研究結(jié)果，沿輝發(fā)河股斷裂帶及其次級(jí)斷裂帶北西向、北東向交錯(cuò)部位（基于研究，兩個(gè)次級(jí)斷裂帶交錯(cuò)地帶附近更容易出現(xiàn)高價(jià)值礦藏）尋找海西期含礦巖體，然后再對(duì)海西期含礦巖體進(jìn)行細(xì)致分析，包括礦巖化學(xué)信息分析以及物理信息分析，根據(jù)研究結(jié)果確定參數(shù)對(duì)礦巖進(jìn)行篩選。

具體篩選參數(shù)如下：初級(jí)篩選：①海西期鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖相輝巖、橄欖巖、橄輝巖。②處于成礦有利地帶，輝發(fā)河斷裂帶北西向、北東向次級(jí)斷裂交錯(cuò)地帶。③具有鮮明的輕稀土富集，重稀土虧損特征。次級(jí)篩選：①巖體化學(xué)指數(shù)為固結(jié)指數(shù)40～80，長(zhǎng)英指數(shù)15～40，鎂鐵指數(shù)20～40。②巖體構(gòu)造有典型的侵入火成巖特征。③巖體具有表面低電阻、高磁力、高重力、密度偏高特點(diǎn)。④元素組合以Cu、Ni、Zn、S、Co為主。

結(jié)合以上初級(jí)篩選和次級(jí)篩選信息即可建立紅旗嶺銅鎳礦區(qū)綜合找礦模型，通過(guò)層層篩選條件可有效評(píng)價(jià)礦區(qū)內(nèi)巖體含礦性，確定巖體開(kāi)采價(jià)值，經(jīng)信息查驗(yàn)后進(jìn)一步確定各地區(qū)礦石開(kāi)采價(jià)值，進(jìn)而確定找礦靶區(qū)，在實(shí)際作業(yè)中進(jìn)行最終驗(yàn)證。