甘肅金川銅鎳礦床地質(zhì)特征及成因初探

柴克然，李小霞，王小亮，魏學華

（甘肅礦業(yè)開發(fā)研究院，甘肅 蘭州 730000）

世界上的銅鎳硫化物分布較廣，主要分布于北美洲、非洲等水域密集的地區(qū)。隨著我國對礦產(chǎn)資源開采重視程度的提高，各個地區(qū)均加強了礦產(chǎn)資源的開采利用研究。甘肅金川銅鎳礦床是以硫化礦產(chǎn)而知名的礦區(qū)，其中不僅包含著豐富的Cu、Ni，還存在一些稀有金屬。由于受到S的影響，該地區(qū)礦產(chǎn)基本以硫化物為主，例如硫化銅、硫化鎳等。近年來，隨著全球工業(yè)不斷發(fā)展，礦產(chǎn)資源利用量不斷增加，尤其是Cu、Ni等礦產(chǎn)，作為工業(yè)發(fā)展的主要原料，其資源亟待進一步開發(fā)[1]。因此，本文對甘肅金川銅鎳礦床地質(zhì)特征及成因初探進行研究。

本文認為，要想了解礦山成因，就必須對該礦床的成礦背景、地質(zhì)特征進行探究，加深對礦床的了解程度，為礦產(chǎn)資源的勘查提供理論基礎。

1 甘肅金川銅鎳礦成礦背景

我國礦產(chǎn)資源的成礦背景與地殼運動、巖漿活動等因素緊密相關，其中巖漿活動是礦產(chǎn)資源硫化的主要原因。本文認為，在巖漿活動中，礦物質(zhì)容易出現(xiàn)富集作用，使巖漿分裂為礦漿、富礦漿、含礦漿以及不含礦漿等4部分。其中，礦漿與富礦漿中礦物含量最多；礦漿中的礦物含量一般；不含礦漿中基本不含礦產(chǎn)資源。通過巖漿活動與地殼運動，將各個漿層內(nèi)的礦物成分分離出來，按照礦物含量的多少，形成不同成分的礦產(chǎn)晶體。此外，金川銅鎳礦床的礦產(chǎn)資源也會與特殊的地質(zhì)構造有關，在巖漿活動中，受到地質(zhì)構造及外界因素的影響，礦產(chǎn)資源逐漸富集化，達到礦產(chǎn)資源飽和的現(xiàn)象，進而形成大型礦床。金川銅鎳礦最早在1958年就能被發(fā)現(xiàn)，其中鎳的工業(yè)品位可達到1.22%，銅的工業(yè)品位可達到0.73%，因此銅鎳礦床品位較高，開采規(guī)模較大，使我國的礦產(chǎn)事業(yè)逐漸興起，并逐漸排在世界金屬鎳生產(chǎn)國家前三的位置上[2]。

多年來，我國對鎳、銅礦的勘查始終沒有停止，對甘肅金川銅鎳礦的成礦年齡作出分析，得出其成礦年齡在1508Ma左右，礦區(qū)中鋯石的年齡為828±8Ma。同時，在銅鎳礦中，Mg的含量也不低，且Mg的氧化物含量變化范圍在一個定值內(nèi)，因此本文認為，金川銅鎳礦是經(jīng)過蝕變反應而形成的，通過蝕變可將巖漿內(nèi)部富集的礦產(chǎn)物進行吸附與結晶，使礦產(chǎn)物飽和，進而沉淀成如今的銅鎳礦，此項研究將會為我國的銅鎳礦產(chǎn)勘查與開采提供理論依據(jù)。

2 銅鎳礦床地質(zhì)特征

甘肅金川銅鎳礦床主要位于距離河西堡35度方向15km左右的地區(qū)，在龍首山北緣斷裂處控制之下，深入白家咀大理巖接觸帶。本文根據(jù)巖體斷層的狀況，將該礦區(qū)分為III礦、I礦、II礦及IV礦，其內(nèi)部地層主要由龍首山變質(zhì)巖構成。其中I礦中巖體長度約為1520m，該礦區(qū)內(nèi)規(guī)模不同的礦體有很多，整片礦區(qū)成層狀、透鏡狀及脈狀的形態(tài)，屬于礦產(chǎn)規(guī)模中等大小的礦區(qū)；II礦中巖體較長，在3000m左右，地層屬于震旦系第四系，年代較為久遠，因此存在大量地層缺失，并有各種碎屑堆積。整個巖層分為三個階段，其一，以帶狀混合巖為主，其二，以大理巖為主，其三有帶狀混合巖、大理巖以及長片麻巖，屬于規(guī)模較大的礦區(qū)；III礦區(qū)較小，巖體僅有500m，底層屬于震旦系，地層較新，礦產(chǎn)發(fā)育還不完善，其內(nèi)巖石中包含大理巖、混合巖等；IV礦位于金川礦區(qū)的最東側，整片巖體約為1300m，地層結構為白家咀第四系，其地層手袋白家咀混合巖的演變作用，巖體以變質(zhì)巖為主，大理巖、混合巖為輔，呈單斜式構造[3]。

根據(jù)對金川礦區(qū)的I、II、III、IV區(qū)進行分析，本文認為金川銅鎳礦床中地層發(fā)育較為完善，并且在呂梁運動的前提下，將該礦區(qū)的地質(zhì)構造分為斷裂、褶皺、節(jié)理等三方面。其中地質(zhì)斷裂是成礦的主要因素，該礦區(qū)的斷裂構造以東北、東南、西北、西南等斷裂方向為主。該礦區(qū)中的斷裂地質(zhì)在時間與空間上均表現(xiàn)出多期性與疊加性，通過對開始形成的斷裂構造不斷改造，進而形成如今發(fā)育較為完善的斷裂構造。

同時，在礦區(qū)內(nèi)可勘察到許多背斜與向斜的褶皺地質(zhì)構造，是除斷裂構造外，最為豐富的地質(zhì)特征，褶皺地質(zhì)可分為東西方向與東北方向兩種，對礦石的富集起至關重要的作用。在金川銅鎳礦區(qū)中，最為常見的地質(zhì)特征為節(jié)理構造，根據(jù)力學性質(zhì)，該礦區(qū)的節(jié)理特征應該分為壓扭性、扭性以及張性節(jié)理構造，每個節(jié)理構造分布、發(fā)育均不相同，靠近脆性巖石的節(jié)理構造發(fā)育較為完善，對礦產(chǎn)資源的生成起到富集作用。

就目前甘肅金川礦區(qū)的地質(zhì)巖相特點而言，根據(jù)巖體中的礦物結晶程度分為中細粒巖層地質(zhì)、中粒巖層地質(zhì)、中粗粒巖層地質(zhì)。其中中細粒巖層地質(zhì)的粒徑在0.262mm～5.113mm左右，平均粒徑為1.415mm；中粒巖層地質(zhì)的粒徑在0.478mm～5.21mm左右，平均粒徑為1.696mm；中粗粒巖層地質(zhì)的粒徑在0.520mm～6.348mm左右，平均粒徑在2.603mm。按照巖相中的礦物成分來看，該礦區(qū)的巖相在I、II、III、IV礦區(qū)的礦物成分如下表1所示：

表1 礦物成分

如表1所示，該礦區(qū)巖相地質(zhì)中礦物為氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣、氧化錳、氧化銅、氧化鉀等8種物質(zhì)，在IV礦區(qū)中Cu、Ni含量最高。根據(jù)此礦物成分可進一步分析礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)特征，為銅鎳礦的開采創(chuàng)造條件。

3 成因初探

根據(jù)上文對甘肅金川銅鎳礦床地質(zhì)特征進行分析，基本確定了該礦床的成礦物質(zhì)來源。本文認為該礦床的成礦主要與礦物富集有關，礦物富集較多形成晶體，最終以礦石的形式出現(xiàn)。

因此，在探究礦區(qū)的成因時，需對金川銅鎳礦巖石的礦物成分特征進行研究。根據(jù)表1可知，甘肅金川礦區(qū)中礦物含量較高，以硅化物最多，其他金屬成分為Al、Mg、Fe、Ca、Mn、Cu、Ni、K等，巖體中的Cu、Ni含量在2.000以上，在IV礦區(qū)的CI、Ni含量甚至超過2.000的3、4倍，本文認為，該礦區(qū)的Cu、Ni含量較好，礦區(qū)巖體發(fā)育較好。此外，甘肅金川銅鎳礦區(qū)受巖漿活動影響，形成中細粒巖相，可增加鎳含量使其成為富礦區(qū)；再經(jīng)過一段時間的巖漿侵襲，逐漸形成中粗粒巖相，將銅含量增加，使其脫離貧銅礦體；最后經(jīng)過巖漿的熔離過程，將巖體中的礦物成分分離、凝聚，逐漸形成巖石斷裂帶，經(jīng)過長時間的礦石富集、地面裂隙、巖漿氣體大量溢出，礦石發(fā)生氣液交代變質(zhì)，進而形成銅鎳礦區(qū)[4]。銅鎳礦在形成之初，會受巖體中硫的影響，生成許多硫化物，進而使礦體中的酸堿度失衡，引發(fā)周圍地區(qū)蝕變。

因此在礦區(qū)勘查過程中，隨著蝕變帶勘查，定能找到礦體，為銅鎳礦的找尋提供理論依據(jù)。

4 結語

目前，我國銅鎳礦的開采范圍居于世界第三的水平，其中主要歸功于甘肅金川銅鎳礦的開發(fā)。

隨著銅、鎳在工業(yè)上的應用，礦產(chǎn)資源的需求量日益增加，因此，本文對甘肅金川銅鎳礦床地質(zhì)特征與成因初探具有重要的經(jīng)濟意義，不僅可對該礦區(qū)進行初步了解，還可為其他銅鎳礦床的勘查提供理論基礎，為我國的礦產(chǎn)資源發(fā)展提供價值。