班公湖-怒江結(jié)合帶東段類烏齊地區(qū)碳酸巖型鎳礦成礦規(guī)律研究

周 新，樊炳良，石 楠，何建娟，易金龍，余佳樹

(1.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)，西藏 拉薩 850000；2.四川路橋礦業(yè)投資開發(fā)有限公司，四川 成都 610039)

0 引言

目前全世界報(bào)道的火成碳酸巖有500余處，國(guó)內(nèi)報(bào)道有30多處[1-10]，認(rèn)為碳酸巖有三種成因：幔源型碳酸巖、殼源型碳酸巖和交代型碳酸巖。幔源型碳酸巖是由含碳酸鹽的地幔巖部分熔融形成[11-15]；殼源型碳酸巖指成巖物質(zhì)來(lái)源于地殼，碳酸巖巖漿由沉積碳酸鹽巖在地殼環(huán)境部分熔融形成[16-18]；交代型碳酸巖是這兩年新發(fā)現(xiàn)的，是指一些具有流體交代特征的碳酸巖體[10，19-20]。國(guó)內(nèi)交代型碳酸巖僅在班公湖地區(qū)西南側(cè)日土有過報(bào)道[10]，且在這種碳酸巖中發(fā)現(xiàn)有硫化鎳礦，礦石品位較高，為班公湖-怒江結(jié)合帶上尋找該類型礦床提供了方向。

2015—2017年西藏衣珠興拉礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，西藏類烏齊地區(qū)分布著眾多的含鎳碳酸巖體，呈十幾米至幾百米不等的巖株出露，與丁青超基性巖密切共生。出露面積較大的有歐貢、色西農(nóng)、母拉同、衣珠興拉等巖體，并且在這些巖體中均見到硫化鎳礦，找礦前景良好。筆者通過對(duì)成礦地質(zhì)背景、區(qū)內(nèi)地球化學(xué)、典型礦床特征的分析研究，擬討論該區(qū)內(nèi)碳酸巖型硫化鎳礦的成礦規(guī)律，建立找礦模型，為后期該區(qū)域內(nèi)尋找同類型礦床提供指導(dǎo)。

1 成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)位于卡瑪多斷裂南西、桑馬日吉斷裂北東，沿著丁青超基性巖呈NW-SE向展布，屬阿爾卑斯-喜馬拉雅構(gòu)造帶向南轉(zhuǎn)折的三江地區(qū)(圖1)[21]。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及沉積建造十分復(fù)雜，主要構(gòu)造單元急劇變窄，火山及巖漿侵入活動(dòng)劇烈而頻繁。區(qū)域變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)作用強(qiáng)烈，為我國(guó)西部三江成礦帶的重要組成地段。

1.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露地層為羅冬雜巖(T3-J1Ldc)，是一套以變質(zhì)砂巖、板巖(千枚巖)、灰?guī)r基質(zhì)為主的中間含有大量大小不等基性、超基性巖塊的構(gòu)造混雜巖。按基質(zhì)巖性將其分為變質(zhì)砂巖段、板巖夾千枚巖段、灰?guī)r段：① 變質(zhì)砂巖段(T3-J1Ldc(mss))：以變質(zhì)砂巖為主，中間出露有蛇紋石化輝石橄欖巖、輝綠巖、閃長(zhǎng)玢巖巖塊。局部見少量板巖和灰?guī)r。② 板巖、千枚巖段(T3-J1Ldc(sl))：板巖、千枚巖兩者互層，有的以板巖為主，有的則以千枚巖為主。③ 灰?guī)r段(T3-J1Ldc(ls))：以灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r為主；在灰?guī)r局部可以見到少量硅質(zhì)條帶。

圖1 類烏齊地區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)與地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)處于班公湖-怒江東段結(jié)合帶內(nèi)，是特提斯洋最終消亡閉合的縫合線、岡瓦納大陸與泛華夏大陸的分界線[21-24]；其物質(zhì)組成十分復(fù)雜，由不同時(shí)代、不同性質(zhì)、不同規(guī)模的構(gòu)造巖片拼合而成；結(jié)合帶內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育，各構(gòu)造巖片及巖片內(nèi)基質(zhì)與巖塊之間均以斷層接觸。結(jié)合帶內(nèi)構(gòu)造跡線以NW向?yàn)橹?，NE向次之；以斷裂為主，褶皺次之；以逆沖斷層為主，正斷層和平移斷層次之。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)巖漿較為發(fā)育，主要以基性—超基性巖為主，另有少量中酸性巖脈出露?；浴詭r主要巖性是斜方輝石橄欖巖、純橄欖巖、蛇紋石化橄欖輝石巖和少量碳酸巖，碳酸巖與鎳礦化最為密切，為硫化鎳礦的賦存巖石。

2 區(qū)內(nèi)地球化學(xué)特征

2.1 元素分布特征

依據(jù)測(cè)區(qū)元素特征值統(tǒng)計(jì)表(表1)，測(cè)區(qū)水系沉積物所測(cè)元素背景值均高于我國(guó)高寒山區(qū)對(duì)應(yīng)元素的平均值，除Ag、Au元素外，其他元素均高于區(qū)域(1∶20萬(wàn))背景值，尤以As、Ni、Pb、Sb四個(gè)元素富集為最，測(cè)區(qū)除Cu、Zn、Fe2O3外，其他元素的變異系數(shù)均大于60%；As、Co、Cr、Ni、Sb五個(gè)元素測(cè)區(qū)背景相對(duì)于高寒山區(qū)豐度值明顯偏高，富集2～3倍甚至更多，具有形成礦床的潛力。

2.2 異常分布特征

研究區(qū)內(nèi)圈定綜合異常30處，根據(jù)各元素的相關(guān)性、元素異常區(qū)空間分布特征，結(jié)合綜合異常圖和礦產(chǎn)地質(zhì)圖，可將研究區(qū)劃分為4個(gè)異常元素組合類型：① Fe2O3、Ni、Cr、Co元素為主的組合異常；② Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb元素為主的組合異常；③ W、Sn元素為主的組合異常；④ 單一Au元素異常。

1)Fe2O3、Ni、Cr、Co元素為主的組合異常：地球化學(xué)特征相似，異常套合較好，其高背景異常區(qū)主要分布于桑馬日吉斷裂帶北東側(cè)，沿卡瑪多-剛沱斷裂帶與那叫弄斷裂帶及派生的NW向次級(jí)斷裂呈NW向展布，區(qū)內(nèi)超基性巖體更是上述元素的富集地，具有較好的找礦遠(yuǎn)景。

2)Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb元素為主的組合異常：沿主干斷裂派生的次級(jí)斷裂展布，NW向次級(jí)斷裂與巖漿巖接觸部位更是Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb多金屬礦產(chǎn)的富集地，強(qiáng)異常地段主要為巖漿熱液作用所致，并與成礦作用密切相關(guān)。

3)W、Sn元素為主的組合異常：主要分布在與中酸性巖漿熱液巖石裂隙的邊部。

表1 類烏齊地區(qū)地球化學(xué)特征參數(shù)

注：S為標(biāo)準(zhǔn)離差，CV為變異系數(shù)；元素的量單位為wB/10-6，其中w(Au，Ag)/10-9。

4)Au元素異常：測(cè)區(qū)中部呈一系列串珠狀分布于羅冬雜巖中。

3 區(qū)內(nèi)典型礦床特征

2015—2017年衣珠興拉礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)所有鎂質(zhì)碳酸巖幾乎都全巖礦化(硫化鎳)，出露面積較大的有歐貢、色西農(nóng)、母拉同、衣珠興拉4個(gè)礦化體，4個(gè)礦化體中以母拉同和衣珠興拉最好。

3.1 母拉同鎳多金屬礦

3.1.1 礦區(qū)特征

該礦床位于研究區(qū)中部，出露地層為羅冬雜巖和中侏羅統(tǒng)東大橋組下段(J2d1)，另有少量第四系沖積物(圖2)。羅冬雜巖總體呈NW-SE向展布，由基質(zhì)和蛇綠雜巖構(gòu)造巖塊兩部分組成?；|(zhì)部分為一套輕度變質(zhì)的深色陸源碎屑巖-泥質(zhì)巖-鈣、硅質(zhì)巖夾基性火山巖組成，按巖性可以分為變質(zhì)砂巖基質(zhì)(T3-J1Ldc(mss))、板巖-千枚巖基質(zhì)(T3-J1Ldc(sl))、灰?guī)r基質(zhì)(T3-J1Ldc(ls))和少量硅質(zhì)巖。中侏羅統(tǒng)東大橋組下段以石英砂巖為主。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要以蛇紋石化輝石橄欖巖和碳酸巖為主，從野外觀察和室內(nèi)鑒定看，碳酸巖是超基性巖交代蝕變形成的，與羅冬雜巖呈斷層接觸。

礦區(qū)巖石地球化學(xué)剖面(圖3)顯示，碳酸巖和蛇紋石化輝石橄欖巖中鎳背景值特別高，但是兩種巖性中鎳的賦存形式完全不同，蛇紋石化輝石橄欖巖中鎳是以硅酸鎳的形態(tài)賦存，不能供工業(yè)使用，而碳酸巖中鎳是以硫化物形態(tài)賦存，可供工業(yè)開發(fā)使用。前文也提到碳酸巖是超基性巖交代蝕變形成的，對(duì)比班公湖-怒江結(jié)合帶西段班公湖地區(qū)含鎳碳酸巖的成因[10]，認(rèn)為該區(qū)碳酸巖在成因上與班公湖地區(qū)含鎳碳酸巖一致，都是由于富CO2的深部流體在中下地殼對(duì)超基性巖交代的過程中，使超基性巖體中的鎳進(jìn)入流體，進(jìn)而形成富鎳的鎂質(zhì)碳酸巖。

3.1.2 礦床特征

碳酸巖幾乎全巖鎳礦化，可能受后期斷層和閃長(zhǎng)玢巖脈的影響，在碳酸巖中發(fā)現(xiàn)有鉛鋅銀礦化。北部鎳礦化體呈帶狀分布，呈NW-SE向展布，地表礦(化)體長(zhǎng)900～1100 m，寬60～100 m，礦體傾向SW，傾角較陡(60°～65°)；礦體Ni的平均品位為0.15%～0.22%，伴生w(Pb)=1.87%、w(Zn)=1.28%、w(Ag)=60.41×10-6。南部鎳礦化體呈囊狀分布，呈NWW-SEE展布，地表礦(化)體長(zhǎng)1100～1300 m，寬100～300 m，礦體傾向SW，傾角較陡(63°～70°)；礦體Ni的平均品位為0.19%～0.24%，伴生w(Pb)=2.88%、w(Zn)=0.65%、w(Ag)=74.15×10-6。

礦石主要類型為硫化礦，主要礦物為硫化鎳，局部裂隙中見星點(diǎn)狀方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，地表表現(xiàn)為褐鐵礦化；圍巖表現(xiàn)為碳酸巖化、硅化及褐鐵礦化。

3.2 衣珠興拉鎳礦

3.2.1 礦區(qū)特征

該礦床位于研究區(qū)南東，出露地層主要是羅冬雜巖，總體呈NW-SE向展布，是一套以變質(zhì)砂巖、板巖(千枚巖)、灰?guī)r基質(zhì)為主的中間含有大量大小不等基性、超基性巖塊的構(gòu)造混雜巖(圖4)。按基質(zhì)巖性將其分為變質(zhì)砂巖段(T3-J1Ldc(mss)、板巖夾千枚巖段(T3-J1Ldc(sl))、灰?guī)r段(T3-J1Ldc(ls))。超基性巖體構(gòu)造侵位于羅冬雜巖中，走向NWW，傾向約NE20°，巖塊南界傾角約60°，北界傾角較陡，長(zhǎng)約7.5 km，寬約1.5 km，平面形態(tài)呈透鏡狀?yuàn)A于斷裂帶中，在超基性巖體東邊界和南西部出露有少量碳酸巖，碳酸巖全巖鎳礦化。

圖2 母拉同鎳多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1—第四系沖積物 2—東大橋組下段 3—羅冬雜巖灰?guī)r段 4—羅冬雜巖板巖段 5—羅冬雜巖變質(zhì)砂巖段 6—蛇紋石化輝石橄欖巖 7—含鎳碳酸巖 8—輝綠玢巖脈 9—閃長(zhǎng)玢巖脈 10—硅質(zhì)巖 11—地質(zhì)界線 12—性質(zhì)不明斷層 13—逆斷層及編號(hào)14—巖石剖面

圖3 母拉同鎳多金屬礦床巖石地球化學(xué)剖面圖

礦區(qū)激電顯示，在超基性巖東部和南西部均表現(xiàn)為高阻高極化率的激電異常[25]，推測(cè)在礦區(qū)深部有硫化物礦床的存在。礦區(qū)巖石地球化學(xué)剖面(圖5)顯示，碳酸巖中鎳的異常峰值較高，達(dá)到鎳礦工業(yè)品位，在其他巖性中沒有出現(xiàn)異?；虍惓Ｖ递^低。在成因上與母拉同含鎳碳酸巖相似，都是富CO2流體在中下地殼交代超基性巖，使超基性巖中的鎳進(jìn)入流體，從而形成含鎳碳酸巖。

圖4 衣珠興拉鎳礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖5 衣珠興拉鎳礦床巖石地球化學(xué)剖面圖

3.2.2 礦床特征

在礦區(qū)超基性巖東翼和南西翼碳酸巖中，圈定兩條鎳礦化體(硫化鎳)：Ⅰ、Ⅱ號(hào)。Ⅰ號(hào)礦體分布在東部碳酸巖中，礦化體出露長(zhǎng)約400 m，寬約20 m，呈帶狀展布，Ni的品位為0.2%～1.2%，Ni的平均品位為0.51%；Ⅱ號(hào)礦化帶長(zhǎng)約1000 m，寬30～100 m，分布在南西碳酸巖中，初步分析Ni的品位為0.10%～0.52%，Ni的平均品位為0.32%。

對(duì)礦區(qū)礦石標(biāo)本測(cè)試分析顯示，主要礦物為硫化鎳。圍巖超基性巖(斜輝橄欖巖)自身蝕變強(qiáng)烈(蛇紋石化)，又遭后期熱液蝕變，發(fā)生強(qiáng)烈硅化、碳酸巖化。

4 成礦規(guī)律

研究區(qū)處于班公湖-怒江結(jié)合帶東段，分布在卡瑪多-剛沱斷裂帶南西部，屬班公湖-怒江成礦帶下的CⅢ-1-1d東巧-聶榮Cr(Pt)、Ni、Fe、Au、Cu、Pb、Zn(Ag)、Sb成礦小帶之衣珠興拉Ⅰ級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

4.1 控礦因素

1)構(gòu)造控礦作用：研究區(qū)位于南羌塘-喜馬拉雅構(gòu)造區(qū)的班公湖-怒江結(jié)合帶東段，該區(qū)經(jīng)歷了班-怒帶東段古特提斯-新特提斯洋盆的開啟-擴(kuò)張-消減-閉合-匯聚造山的演化歷程。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)極其發(fā)育，已發(fā)現(xiàn)的鎳礦化體都處于卡瑪多-剛沱斷裂及其次生斷裂邊部，含鎳碳酸巖呈構(gòu)造透鏡體產(chǎn)于周圍地層中，構(gòu)造空間的展布決定著礦體的形態(tài)和規(guī)模。如母拉同鎳多金屬礦北部礦化體呈NW-SE帶狀展布，而南部礦化體則呈NWW向的囊狀產(chǎn)出。

2)巖漿控礦作用：研究區(qū)內(nèi)鎳礦化全部賦存在碳酸巖中，從母拉同鎳多金屬礦和衣珠興拉鎳礦巖石地球化學(xué)剖面中可以看出，水平方向上從近礦圍巖(羅冬雜巖長(zhǎng)石石英砂巖或灰?guī)r)到賦礦巖石(碳酸巖)，鎳元素值具有從含量平穩(wěn)變化-突變出現(xiàn)高值的變化規(guī)律，從這一變化規(guī)律可以得出，成礦物質(zhì)元素與巖漿巖有著極為密切關(guān)系。

4.2 成礦分布規(guī)律

綜合區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景、地球化學(xué)特征和典型礦床特征，認(rèn)為研究區(qū)鎳礦是由于富CO2的深部流體在中下地殼對(duì)超基性巖交代的過程中，使超基性巖體中的鎳進(jìn)入流體，進(jìn)而形成富鎳的碳酸巖。這種碳酸巖型鎳礦[10]是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的，在區(qū)域上具有一定的規(guī)律性。

1)該類型礦床主要呈透鏡體產(chǎn)于羅冬雜巖中，受構(gòu)造影響極大，構(gòu)造空間的展布決定著礦體的形態(tài)和規(guī)模。

2)該類型礦產(chǎn)主要與碳酸巖有關(guān)，尤其原巖是超基性巖蝕變后形成的碳酸巖，這類巖體在形成過程中有大量富CO2的深部流體參與，使原超基性巖中的鎳元素活化、遷移，最終富集成礦。

4.3 找礦標(biāo)志

1)圍巖標(biāo)志：已發(fā)現(xiàn)的鎳礦體圍巖均是羅冬雜巖，尤其是構(gòu)造發(fā)育的羅冬雜巖中。

2)構(gòu)造標(biāo)志：已發(fā)現(xiàn)的該類型礦床都呈構(gòu)造透鏡體產(chǎn)于羅冬雜巖中，斷層主體方向?yàn)镹W-SE向。

3)巖漿巖標(biāo)志：該類型鎳礦主要與碳酸巖有關(guān)，尤其原巖是超基性巖蝕變后形成的碳酸巖。

4)地球化學(xué)標(biāo)志：Fe2O3、Ni、Cr、Co元素水系沉積物異常，各異常元素具有較好的濃度分帶，濃集中心突出，異常強(qiáng)度高，各異常元素套合較好。

5)地球物理標(biāo)志：大比例尺激電中梯的高阻高極化率異常體。

6)直接標(biāo)志：地表發(fā)現(xiàn)有鎳礦化現(xiàn)象。

7)蝕變標(biāo)志：碳酸巖化和不同程度的硅化與鎳礦化關(guān)系密切，是找礦的重要標(biāo)志。

4.4 找礦模型

在分析研究區(qū)控礦因素和找礦標(biāo)志的基礎(chǔ)上，建立了區(qū)內(nèi)碳酸巖鎳礦綜合找礦模型(表2)，為后期該區(qū)域內(nèi)尋找同類型礦床提供了方向。

表2 類烏齊地區(qū)碳酸巖型硫化鎳礦床綜合找礦模型