青海省石頭坑德銅鎳礦成礦機(jī)理及找礦潛力和未來展望

黃華良，尹建華

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0八地質(zhì)隊，四川 崇州 611230）

銅鎳硫化物礦床是鎳的主要來源，它提供了世界鎳產(chǎn)量的60%以上，同時也是銅的重要來源之一，其共（伴）生的鉑族元素也具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。石頭坑德銅鎳礦區(qū)（以下簡稱礦區(qū)）位于東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶，屬東昆侖Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成礦帶[1]。由四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0八地質(zhì)隊于2013年勘查發(fā)現(xiàn)，通過地質(zhì)測量及工程查證，在1:5萬水系沉積物測量HS56乙CoNiPbZnAuAsWMo號異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了含礦鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)雜巖體。礦區(qū)出露地層相對簡單，主要出露早元古代金水口巖群（Pt1J）片麻巖以及第四紀(jì)（Q）地層。區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，從基性—超基性到中、酸性侵入體均有出露,銅鎳礦體主要賦存于輝石巖及橄欖巖中。

1 銅鎳礦成礦背景與機(jī)理分析

1.1 巖石組合

石頭坑德I號巖體出露面積約5.2km2，區(qū)內(nèi)巖石類型豐富，巖漿分異充分，橄欖巖相（包括單輝橄欖巖、方輝橄欖巖和純橄巖）、輝石巖相（包括單輝輝石巖、二輝輝石巖和方輝輝石巖）、輝長巖相（包括輝長巖、暗色橄欖輝長巖）均有發(fā)育，且?guī)r相帶清楚，為一復(fù)式巖體，系巖漿多次侵位的產(chǎn)物，侵位順序?yàn)檩x長巖相→橄欖巖相→輝石巖相。夏日哈木鎳礦床賦存的Ⅰ號巖體地表出露約0.7km2，由橄欖巖相（純橄巖、方輝橄欖巖、二輝橄欖巖）、輝石巖相（橄欖方輝輝石巖、方輝輝石巖、含長二輝巖）和蘇長-輝長巖相（橄欖輝長巖、暗色輝長蘇長巖、輝長巖、淡色輝長巖）組成。侵位順序與石頭坑德巖體相反，最新的研究表明它是富含硫化物的橄欖質(zhì)巖漿、富含硫化物的輝石質(zhì)巖漿、硫化物礦漿及含少量硫化物的輝長質(zhì)巖漿分階段侵入形成的。

1.2 成礦巖體造巖礦物學(xué)標(biāo)志

成礦巖體的造巖礦物斜方輝石和橄欖石以富鎂的為特征，橄欖石Fo和斜方輝石En變化范圍大，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的巖漿分異作用。不同地區(qū)的成礦巖體橄欖石Fo和斜方輝石En略有差異，但總體上均具有橄欖石Fo和斜方輝石En變化大的特征。以石頭坑德I號巖體為例，該巖體的橄欖石均為富鎂的貴橄欖石，F(xiàn)o一般在80%以上，斜方輝石含鎂也較高，En均大于80%，為古銅輝石。

1.3 成礦巖石化學(xué)特征

成礦巖體具有巖石化學(xué)成分變化大的特征，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的巖漿分異作用。石頭坑德I號巖體巖石的m/f值變化范圍為2.77～9.01，除少數(shù)巖石樣品m/f值大于6.5之外，其余樣品m/f值介于2～6.5，屬鐵質(zhì)超基性巖類，有利于形成銅鎳硫化物礦床。

1.4 橄欖石的Ni含量

橄欖石中Ni的貧化可以作為有無發(fā)生深部硫化物熔離的標(biāo)志，Ni的虧損越強(qiáng)烈，越有利于成礦。未分異的飽和硫化物的巖漿中橄欖石正常含鎳為2500×10-6，此數(shù)值意味著巖體不易成礦。只有當(dāng)橄欖石中的Ni貧化至2200×10-6以下時，才顯示該巖體發(fā)生過深部硫化物的熔離，從而對成礦有利，數(shù)值越低越有利于成礦。石頭坑德巖體橄欖石Ni=471×10-6～2279×10-6（周偉等，2015），在有利成礦的范圍內(nèi)。夏日哈木橄欖石Ni為1564×10-6～2687×10-6，均在此范圍之內(nèi)。當(dāng)巖漿中的S達(dá)到飽和，導(dǎo)致橄欖石中的Ni大量進(jìn)入硫化物，所以橄欖石中Ni的虧損可以作為判斷鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體含礦性的一個標(biāo)志（秦克章等，2012）。另根據(jù)質(zhì)量平衡原理，巖體內(nèi)大面積橄欖石的Ni虧損，必然導(dǎo)致局部富集的可能性[2]。

1.5 成礦機(jī)理

石頭坑德銅鎳礦系幔源巖石部分熔融形成的巖漿在中間巖漿房由于物理化學(xué)條件的變化過程發(fā)生結(jié)晶分異和熔離，熔離出來的硫化物溶體在重力重要下沉淀于巖漿房底部，形成不同程度的硫化物礦漿和巖漿。在造山運(yùn)動的作用下，巖漿沿昆中深斷裂上侵，冷凝形成輝長巖，冷凝收縮過程形成斷裂為下一次巖、礦漿入侵提供通道及儲礦空間。構(gòu)造應(yīng)力較強(qiáng)爆發(fā)時，超基性巖漿沿通道上侵冷凝形成橄欖巖等，如此脈動或二次反復(fù)，最后一次構(gòu)造運(yùn)動巖體上升到地表。

由于多次熔離、侵位作用，形成致密礦狀礦石與圍巖接觸關(guān)系明顯，而稀疏浸染狀-星點(diǎn)狀礦石之間接觸關(guān)系漸變，說明深部熔離成礦作用與就地熔離成礦作用并存，而本文認(rèn)為就地熔離成礦作用為石頭坑德銅鎳礦區(qū)富集成礦起主導(dǎo)作用。

2 找礦潛力分析

2.1 含礦性評價

前人依據(jù)對已有巖漿銅鎳礦床的研究成果，較系統(tǒng)的總結(jié)過用于評價鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體含礦性的指標(biāo)，從構(gòu)造背景、巖漿源區(qū)性質(zhì)、母巖漿成分、巖體類型、巖漿分異程度、質(zhì)量平衡、巖漿含水量、同化混染程度、造巖礦物晶體化學(xué)等方面建立起了一套適用于評價鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體賦含巖漿硫化物礦床的指標(biāo)體系[3]，但是本項目研究認(rèn)為，這些指標(biāo)雖然都具有一定的作用，但真正的對于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，仍需進(jìn)一步的精練。

在開展地質(zhì)對比前，首先應(yīng)了解形成巖漿銅鎳硫化物礦床的關(guān)鍵因素及特征：

（1）巖漿體系中發(fā)生了硫化物的熔離，且這一過程在巖漿演化過程中發(fā)生的越早對成礦越有利；

（2）研究表明盡管降溫、鎂鐵質(zhì)礦物的分離結(jié)晶等作用都能促進(jìn)最終導(dǎo)致硫化物的熔離，但要使硫化物在巖漿演化早期便發(fā)生較大程度的熔離，地殼物質(zhì)混染，尤其是地殼S的加入可能是最有利的因素；

（3）硫化物的熔離通常伴隨橄欖石的分離結(jié)晶，由于Ni在硫化物與橄欖石之間分配系數(shù)的巨大差異，往往會導(dǎo)致橄欖石中Ni出現(xiàn)明顯的虧損，但是由于每個巖體母巖漿的成分及Ni含量均有所不同，不能簡單的通過統(tǒng)計來驗(yàn)證某巖體中橄欖石是否存在Ni的虧損；

（4）硫化物中金屬的品位與礦床的經(jīng)濟(jì)價值密切相關(guān)，多期次的巖漿作用往往是形成大型-超大型銅鎳礦床的必要條件，通?？梢詫ΦV物晶體化學(xué)成分的系統(tǒng)研究可以查明是否存在多期次的巖漿；

（5）發(fā)生硫化物熔離后，巖漿中的硫化物珠滴在較小的空間內(nèi)發(fā)生聚集也是形成銅鎳礦床的關(guān)鍵因素，過于分散的硫化物會導(dǎo)致礦床品位偏低，而使其不具備經(jīng)濟(jì)價值。

2.2 找礦靶區(qū)分析

銅鎳礦賦礦巖體主要為鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖體，巖體與圍巖在物性參數(shù)上往往具有明顯的差異，在地球物理特征上，賦礦巖體通常表現(xiàn)出正的重力和磁異常，因此利用重力和磁法可以較準(zhǔn)確的圈定出巖體的規(guī)模及范圍。同時輔助激電測量、可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）、瞬變電磁法（TEM）等方法可以較好的圈出礦體。前人依據(jù)對已知典型銅鎳礦床的研究，總結(jié)出了高密度、高磁化率、高極化率和低電阻率的“三高一低”的特征，這一特征在夏日哈木礦床中有明顯的體現(xiàn)。但世界上并未有兩個完全相同的礦床，其物性特征也存在差異，石頭坑德就礦區(qū)便是如此，整體表現(xiàn)為高密度、中-高極化率、中-低磁性、低電阻率的特征。究其原因，在于石頭坑德礦區(qū)礦體賦存深度較大，由于埋藏深度對地表物性測量值的衰減導(dǎo)致磁性、極化率等指標(biāo)均偏低。結(jié)合大地電磁測深分及該地區(qū)的成礦模式推斷礦體受到高阻巖體的影響控制較大，可能的礦化區(qū)或蝕變帶分布區(qū)主要集中在高阻巖體與低阻地質(zhì)體的接觸帶上，高阻巖體內(nèi)亦存在礦（化）體，但規(guī)模不大。

3 銅鎳礦找礦未來展望

3.1 經(jīng)驗(yàn)啟示

（1）采用同類礦床對比研究，可達(dá)到最佳找礦效果。對比研究和借鑒夏日哈木銅鎳礦床的成功勘查方法，重視巖漿熔離型銅鎳礦，開拓了找礦思路。項目從找五龍溝式金礦轉(zhuǎn)到夏日哈木式銅鎳礦，因此，在勘查過程中加強(qiáng)對成礦地質(zhì)背景的不斷研究和重新認(rèn)識，并根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的礦化線索及時調(diào)整勘查思路。石頭坑德銅鎳礦經(jīng)過多年的勘查，發(fā)現(xiàn)厚大的鎳礦體，其成礦地質(zhì)背景、成礦特征、成礦時代等與夏日哈木銅鎳礦具有某些相似特征，但雜巖體形態(tài)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)造改造作用強(qiáng)，富礦體富集部位不明，礦體規(guī)模沒有大的突破，有待進(jìn)一步工作。

（2）采用“土壤測量+磁法測量+重力+大功率激電+工程驗(yàn)證”等方法的綜合應(yīng)用是找礦的有效途徑。礦區(qū)除開展了地質(zhì)測量和土壤測量，還先后開展了重磁、電測量工作，通過對比區(qū)內(nèi)重、磁、電異常，巖體北部重、磁、電異常套合性較好，巖體南側(cè)磁、電套合性較好，擇優(yōu)對“重、磁、電”套合異常，進(jìn)行鉆探工程驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了厚大的銅鎳礦體，進(jìn)一步證明“重、磁、電”聯(lián)合勘探的方法在尋找?guī)r漿熔離型銅鎳礦具有較好的找礦效果及指示意義。

3.2 存在的問題

近幾年在石頭坑德礦床開展了各種大比例尺的地質(zhì)及物探測量工作，但找礦效果不佳，通過總結(jié)前人的勘探及研究成果，認(rèn)為該區(qū)主要存在以下問題：

（1）巖體中的地球物理異常往往與巖體的地質(zhì)特征吻合度較差，對物探異常缺乏合理的解釋。

（2）通常情況下橄欖巖相是銅鎳礦床重要的含礦巖相，但該區(qū)的鉆探結(jié)果表明石頭坑德地區(qū)橄欖巖相中含礦性較差，且高磁異常往往與橄欖巖相吻合度較高，是橄欖石析出磁鐵礦引起的[4]，且研究表明一些浸染狀的磁鐵礦也往往會產(chǎn)生顯著的高極化率異常（King 2007），這些特征無疑進(jìn)一步增加了鉆孔布設(shè)的難度。

（3）巖體深部的物探異常在投影到地表上往往會出現(xiàn)一定的位移，目前的鉆孔布設(shè)多布設(shè)在異常的中心部位，另外鉆孔多為直孔，往往獲得的地質(zhì)信息也相對于斜孔較少。

（4）目前對物探異常的反演需要進(jìn)一步加強(qiáng)，另外對巖體巖相帶、礦石類型、巖漿可能的流動方向、巖體的空間特征都缺乏相應(yīng)的總結(jié)與研究。

3.3 下一步工作建議

以上問題在今后開展工作中應(yīng)該引起一定的重視，依據(jù)上述存在的問題，我們認(rèn)為要在該區(qū)開展進(jìn)一步的鉆探工作，首先應(yīng)該開展以下方面的工作。

（1）利用已有的鉆探成果重新對先前獲得的物探異常進(jìn)行解譯，如可以選擇典型鉆孔，開展系統(tǒng)的物性參數(shù)測量工作，是地質(zhì)與物探異常能盡可能的吻合，這樣也可以進(jìn)一步的過濾到一些假的異常，為鉆孔的布設(shè)提供有效的信息。

（2）利用已有勘探成果，進(jìn)一步對巖相帶、礦石類型等進(jìn)行詳細(xì)劃分，結(jié)合研究單位的成果，確定巖漿的流動方向，如果母巖漿在深部發(fā)生過硫化物的熔離作用，巖漿上升通道附近的膨大部位及底部是硫化物最有利的富集部位[5]，但目前這方面的工作仍有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

（3）目前有必要針對該巖體開展系統(tǒng)的礦物學(xué)研究工作，查明整個巖體礦物學(xué)成分的空間變化特征，結(jié)合巖體產(chǎn)狀特征，準(zhǔn)確厘定巖漿上升的可能部位。

（4）塊狀礦體工業(yè)價值固然重要，但浸染狀和稠密浸染狀礦體仍是最主要的勘查對象，另外對于目前已發(fā)現(xiàn)的塊狀礦體，我們認(rèn)為它并不一定代表了硫化物礦漿的貫入，更可能是局部硫化物的聚集形成的[6]，因此勘探人員有必要對銅鎳礦的成礦利用有一定的認(rèn)識。

4 結(jié)語

礦產(chǎn)資源勘察是當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐性活動，本文系統(tǒng)性的分析了青海省石頭坑的銅鎳礦成礦機(jī)理和成礦潛力，并且基于當(dāng)前該地區(qū)的探礦實(shí)況分析未來的發(fā)展重視和措施，旨在為實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)提供借鑒。