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    镍矿地质资源特点

    一、矿床时空分布及成矿规律

    中国已知主要镍矿床,除云南墨江一处属风化壳矿床外,其余皆为岩浆熔离矿床。岩浆熔离矿床的成矿规律,首先从大地构造位置来看,主要分布在准地台内部区、过渡区和地槽内部区,且以过渡区(即准地台与地槽的一个过渡地带)为主,其余两区的镍矿比较次要(下表)。

    中国主要镍矿床的分布及成矿时代

    矿床

    名称

    大地构造

    位置

    一级、二级

    单元

    次级单元

    成矿岩体

    侵入的底层

    成矿岩体的形成时期(Ma)

    铜硐子

    准地台

    内部区

    中朝准地台

    燕山台褶带

    太古宇迁西群

    燕山期(?)

    白家

    嘴子

    过渡区

    中朝准地台

    阿拉善台隆

    古元古界

    白家嘴子组

    1,509~1,526

    赤柏松

    中朝准地台

    胶辽台隆

    太古宇鞍山群

    2,240

    红旗

    7号

    中朝准地台

    张广才岭优地槽褶皱带

    前泥盆纪

    329~355

    大坡岭

    扬子准地台

    江南地轴

    古元古界四堡群

    1,000~1,100

    力马河

    扬子准地台

    康滇地轴

    古元古界

    322~353

    白马寨

    三江褶皱系

    哀牢山褶皱带东缘

    奥陶系

    海西期

    拉山峡

    地  槽

    内部区

    祁连褶皱系

    祁连中间隆起带

    前震旦系

    加里东期

    墨江

    三江褶皱系

    哀牢山褶皱带

    二叠系

    燕山-印支期

    过渡区处于不同大地构造单元的交接部位,深断裂带极为发育。这些延伸很远、规模巨大的深断裂带,一般都具有长期活动的历史,是控制镍矿成岩成矿的主要因素。这种控制作用主要表现为:(一)岩体或岩群沿深断裂带的走向断续分布;(二)岩体一般沿深断裂面上盘侵位;(三)由于深断裂带形成的时间比较早,具有长期的多旋回发展史,因此在深断裂一侧的岩带中,往往有两期甚至两个以上期次的岩体出露;(四)沿深断裂带一侧分布的岩带或岩群,均赋存于深断裂上盘的次一级断裂或褶皱中。

    除了大地构造以外,超镁铁质-镁铁质岩体对镍矿床的分布也起着重要的控制作用。岩体的岩石类型、大小、产状以及分异程度与镍矿成矿有密切的关系:(一)在岩带(群)的众多岩体中,形成镍矿床的岩体为数极少。14个岩带(群)共有2038个岩体,形成矿床的只有28个,岩体成矿率为1.37%。这说明在一个岩带(群)中,成矿只与某一期次的有利岩石类型的岩体有关;(二)镍的成矿岩体一般规模较小。有三个成矿岩体的出露面积达到1km2(白家嘴子、赤柏松、大坡岭),其余成矿岩体的面积都在0.1km2以下;(三)成矿岩体的产状可分两类。一类为陡倾斜(倾角60°以上)的岩墙状、脉状、透镜状;另一类为较舒缓的岩床、岩盆、椭球状、扁柱状。巨大的和大型的矿床以前一类产状产出。(四)岩体的分异程度与成矿密切相关,一般来说分异程度高有利于成矿。

    中国镍矿形成时代从前寒武纪到燕山期,而元古宙和海西期是两个主要成矿期。前寒武纪的元古宙形成的矿床有赤柏松、白家嘴子、大岭坡。这几个矿床的同位素年龄分别为:2240Ma、1509~1526Ma、1000~1100Ma。震旦纪形成的矿床有冷水箐和煎茶岭,同位素年龄分别为:713Ma和518~590Ma。加里东期形成的矿床极少,仅拉水峡一处。海西期形成的矿床甚多,早期以红旗岭矿床为代表,晚期以白马寨矿床为代表。印支-燕山期形成有墨江风化壳硅酸镍矿床(见上表)。

    二、矿床类型 

    镍矿床按照成因分为岩浆熔离矿床和风化壳矿床两大类(中国矿床,1994)。

    岩浆熔离矿床的基本特征是该类矿床均与镁铁质-超镁铁质岩体有关。在我国这类成矿岩体又多与深断裂有关,常呈陡倾斜的透镜状、岩墙、岩脉或不规则状产出。成岩分异作用明显,有的为复合侵入体,往往形成不同的岩相。分异作用形成的不同岩相之间一般呈渐变过渡关系;复合侵入体不同期次岩浆所形成的岩相之间一般呈突变或侵入接触。该类岩体形成的矿床依据成矿岩浆发生熔离作用的空间不同,分为岩浆侵入现存空间之前经深部熔离作用产生的含矿岩浆再侵入形成的矿床和岩浆侵入现存空间之后经熔离作用形成的矿床。前者称为深部熔离-贯入矿床,后者称为就地熔离矿床。

    深部熔离-贯入矿床按贯入方式和形成时间的不同又进一步分为单式贯入、复式贯入、脉冲式贯入、晚期贯入等矿床类型。单式贯入矿床系深部熔离作用形成的含矿岩浆一次贯入成矿,所形成的岩体几乎全部构成矿体;复式贯入矿床系深部熔离作用形成的岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆甚至矿浆经多期(次)贯入成矿;脉冲式贯入矿床是复式贯入的一种特殊形式,不同期次岩矿浆是以脉冲的形式贯入的;晚期贯入矿床是岩浆深部熔离-贯入作用后期阶段的产物,矿体主要由致密块状硫化物矿石组成,局部为角砾状矿石。矿体的贯入部位受岩体原生构造裂隙和其他构造裂隙的控制。贯入于同源形成的早期侵入体之中者可称晚期岩内贯入式矿床;贯入于同源侵入体之外的地层中者可称晚期岩外贯入式矿床。

    三、典型矿床

    (一)广西大坡岭镍矿床  

    广西大坡岭镍矿床位于罗城县北西32 km处,该矿累计探明1.32万t镍、6800多t铜,镍的平均品位为0.55%、铜的平均品位为0.28%。含矿岩体多呈顺层侵入,随同围岩一起褶皱,其侵入时间应早于褶皱时期。岩体类型分为辉长辉绿岩-辉石岩(-橄榄辉石岩)型、闪长岩-辉长辉石岩-辉石岩-橄榄辉石岩型两类,呈似层状岩床或岩盆产出。岩体垂直分带明显,基性程度低的岩石分布于上部,基性程度高的岩石分布于下部(下图)。矿体共有10个,产于岩体底部,与边部细粒辉石岩关系密切,呈似层状、透镜状产出。矿体长数百至千余米,厚数米,最大的6号矿体,长1300m,宽52~230m,厚0.71~2.95m。主要由浸染状矿石组成。金属硫化物集合体粒径0.5~15mm,以大者为主时形成斑点状构造矿石;大小混杂产出时形成斑杂状构造矿石。金属矿物以磁黄铁矿或黄铁矿、白铁矿、镍黄铁矿或紫硫镍铁矿、黄铜矿为主,还有微量的针镍矿、镍辉砷钴矿、钛铁矿、磁铁矿等。由于矿体赋存于岩体底部,受基性程度较高岩相制约,矿体厚度与超镁铁岩的厚度成正比关系,其形态严格受岩体底部形态的控制并与围岩呈渐变过渡关系,故认为矿体系含矿岩浆侵入现存空间后经熔离作用形成。矿石结构构造表明,热液阶段有含矿热液活动,不仅形成新的金属硫化物,如针镍矿、镍辉砷钴矿等,而且改造于先期形成的矿石结构和构造,使矿石品位有所提高。

    大坡岭镍矿地质略图

    1、板溪群白竹组千枚岩;2、板溪群白竹组底部砾岩及不等粒砂岩;3、四堡群鱼西组变质粉砂岩;

    4、四堡群文通组,顶部为变质凝灰岩,下部为变质粉砂岩;5、中基性浅成喷出岩;

    6、橄榄辉石岩、辉石岩;7、辉长、辉石岩;8、闪长岩;9、矿体;10、不整合界限;

    11、地质界线及岩相界限;12、逆断层;13、正断层;14、平推断层;

    15、倒转岩层产状;①据广西第7地质队,1981

    (二)吉林红旗岭矿床  

    红旗岭镍矿是个大型镍矿,矿区隶属磐石县红旗岭镇。该矿1号含矿岩体发现于1958年,1964年冶金工业部在红旗岭矿区组织地质勘探大会战又查明了含矿的7号岩体。最主要的7号岩体,累计探明镍储量20.44万t,平均品位2.30%(Ni)。除了镍外,还含有3.9万t铜(品位0.63%)和一定数量的钴、硒。成矿岩体受辉发河深断裂北西向次级断裂的控制,不整合侵入于呼兰群黑云母片麻岩、花岗片麻岩、角闪岩、大理岩层中。侵入时代属海西期。岩体长750m,厚18~40m,最大延深420m。成矿岩体主要由顽辉石岩组成,约占岩体体积的96%,边部存在少量苏长岩,可能系岩浆同化围岩形成的。另外,在岩体中段近下盘位置有后期橄榄岩脉。岩体绝大部分即是矿体,故两者的规模、形态、产状一致。矿体长750m,厚14.5m,埋深510m,主要由海绵晶铁状和反斑海绵晶铁状及少量浸染状矿石组成。各类矿石的金属矿物组合主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿(少量紫硫镍铁矿)、黄铜矿。矿床伴生成矿元素有铜、钴、硒、碲、银等,铂族元素量微。矿床特征表明,只有经充分熔离形成的富含硫化矿液的岩浆直接侵入,方可形成基本由富矿组成的岩体,矿床主体是一次贯入形成的,因此矿床属深熔-单式贯入矿床。

    1960年,磐石镍矿对1号岩体进行小规模开采,1964年正式建成投产,1971年7号岩体大型露天矿又建成投产。

    (三)云南白马寨镍矿  

    白马寨镍矿位于金平县城西北,发现于1957年,1960年正式转入勘探,1965年提交了储量报告。该矿床是个中型镍矿,保有镍储量5.32万t,镍品位1.23%。含矿岩体侵入于下奥陶统第三四组地层中。岩体呈向北西倾伏的扁柱体,倾伏延伸大于600m,宽190m,厚47m。岩体由辉长岩、辉石岩、橄榄岩组成,并依次由外向内呈环带状分布。不同岩相之间呈突变接触。矿床为一复合矿体,呈扁柱状产于含矿岩体的中部(下图),其体积约占整个岩体的1/3。形态、产状与岩体一致。矿体由稀疏浸染状、海绵晶铁状和致密块状三种矿石组成。白马寨镍矿矿石的特点是含银、铟高,尤其在块状矿石内,并形成银镍黄铁矿和银金矿。矿床地质特征表明,含矿岩浆,乃至矿浆沿同一构造裂隙多次上侵形成的,贯入作用属脉冲式活动,故称其为岩浆深部熔离-脉冲式贯入矿床。

    白马寨镍矿床B-B′地质纵剖面图

    1、下奥陶纪砂岩;2、下奥陶纪统厚层砂岩;3、辉长岩;4、辉石岩;5、橄榄辉石岩;

    6、橄榄岩;7、煌斑岩;8、铁帽;9、块状矿石;10、海绵晶铁状、浸染状矿石;11、稀疏浸染状矿石;

    12、氧化镍矿石;13、岩相界限及地质界线;14、氧化带界限;15、断层;①据云南第15地质队,1965

    (四)云南墨江镍矿床  

    目前,我国超基性岩风化壳镍矿床发现不多,其储量仅占镍矿总量的8.9%。主要分布于云南、青海、四川等省。风化壳镍矿床一般由上部红土矿石和下部硅酸镍矿石组成。一般认为上部镍主要以吸附状态存在于铁质红土中,而下部镍主要以类质同象存在于硅酸盐矿物内,部分镍也呈吸附状态存在,两者呈渐变过渡关系。我国所发现的矿床风化壳的风化程度一般较低,属于风化前期阶段产物,红土型矿石不发育或发育甚少,而主要以硅酸镍型矿石为主,如云南墨江镍矿床。

    墨江镍矿床位于元江和墨江两县交界处,包括金厂、安定、白腊都、猛里、米底、龙潭等6个矿区(段),该矿发现于1957年,1958年转入勘探,1959年底提交了元江、墨江镍矿勘探报告,共探明镍储量53.13万t,是个大型矿床,镍品位0.86%~0.91%。岩体呈不对称岩盖产出(下图),原岩属纯橄榄岩,部分属辉石橄榄岩,分异不明显。岩石均已蛇纹石化。风化壳出露于地表或为第四系坡残积层覆盖,一般分布于标高1600~2100m的高于潜水面的各级阶地的蛇纹岩岩体之上。风化壳面积的大小、形状与蛇纹岩的出露面积、冲蚀切割程度有关。风化壳垂直分带发育良好,由上而下划分为五层:残积层、赭石层、赭石化蛇纹岩残余构造层、绿脱石化蛇纹岩层、淋漓蛇纹岩层。矿体赋存于风化壳的中间部位,即蛇纹岩残余构造层和绿脱石化蛇纹岩层中,矿体占风化壳面积25%左右,矿体厚度与风化壳厚度呈正消长关系,一般数米至十余米,厚者达30~45m。矿石品位中部富,含镍有的可达2.2%,向下逐渐变贫。

    墨江镍矿床地址略图

    1、第四系残坡积层;2、下三叠统棕褐色长石砂岩与页岩互层;3、赭石化蛇纹岩残余构造层;

    4、铝高岭石化蛇纹岩残余构造层;5、绿高岭石化蛇纹岩;6、崩解蛇纹岩;7、硅化蛇纹岩;

    8、蛇纹石化辉石橄榄岩;9、蛇纹石化橄榄岩;10、片理化蛇纹岩;11、蛇纹角砾岩;

    12、风化壳镍矿层界限;13、地质界线;14、岩体的岩相界限;①据云南墨江地质队,1959

    (三)甘肃白家嘴子铜镍矿床  

    该矿床又称金川铜镍矿,是个特大型的铜镍矿床,位于金昌市境内,该矿发现于1958年,1959年开始普查勘探,1966年提交了Ⅲ矿区的最终勘探报告,1972年完成了Ⅱ矿区的最终勘探报告,1973年结束了Ⅳ矿区的初步勘探。累计探明铜储量350.44万t,镍储量553.65万t,矿床镍品位0.47%~1.64%,铜品位0.24%~1.66%。该矿床也是我国铂族金属和钴金属的重要来源。含矿岩体呈北西向展布,全长6km,厚数10米至300余米,倾斜延伸数百至千米以上,呈岩墙状产出。受北东东向扭性断层的影响,岩体被分割为四段,由西向东依序称为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型矿区,其中以Ⅱ型矿区岩体最长,约3km余,次为Ⅰ、Ⅳ区岩体,各长1km余,Ⅲ区岩体最短,仅数百米。岩体形态受储岩断裂性质的控制,以扭性为主的地段,岩体向下延伸较大,呈板状,以张性为主地段延伸较小,呈楔形、漏斗形。前者分异程度差,后者分异好。白家嘴子含镍超基性岩体为复式侵入体,不同期次岩浆形成的岩石粒度有明显差异,并且各自形成一定的岩相。岩体岩石平均化学成分相当于二辉橄榄岩。该矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离-贯入。晚期贯入和接触交代四种类型。工业意义最大的是深部熔离-贯入矿体,规模巨大,厚数十至百余米,长数百至上千米;次之是熔离矿体,长数米至数百米,厚一至数十米。从就地熔离矿体到接触交代矿体,金属氧化物和硫化物中的镍矿物相对含量依次减少,而磁黄铁矿和铜矿物含量依次增多。

    本矿1960年开始建设,1965年,一选矿、露天矿相继投产,1966年,一期万吨规模冶炼厂镍电解车间建成投产,“八五”期间扩建二期工程,形成了年产4万t镍、2万吨铜的生产能力。

    图1  红旗7号镍矿A-A′地质剖面

    1、第四系冲击坡积层;2~5、前泥盆系-志留系大理岩、角闪片岩、花岗质片麻岩、黑云母片麻岩;

    6、斜方辉石岩;7、灰石橄榄岩;8、石英霏细斑岩;9、混染带;10、块状岩石;

    11、海绵晶铁状、浸染状矿石;12、岩相界限及地质界线;13、断层及编号;

    14、破碎带;15、采场台阶线;①据吉林冶金607地质勘探队,1979

    图2  白家嘴子镍矿A-A′地质剖面

    1~4、古元古界花岗片麻岩、黑云母片麻岩、大理岩、斜长角闪岩;5、白岗岩;

    6、中粗粒橄榄二辉岩;7、中粗粒二辉橄榄岩;8、海绵晶铁状矿石;9、星点状矿石;

    10、接触交代铜矿石;11、岩相界限及地质界线;①据甘肃第6地质队

    图3  白家嘴子镍矿B-B′地质剖面

    1~3、古元古界混合岩、大理岩、斜长角闪岩;4、斜长细晶岩;5、中粗粒橄榄二辉岩;

    6、中粗粒斜长二辉橄榄岩;7、中粗粒二辉橄榄岩;8、中粒纯橄榄岩;9、辉绿岩、煌斑岩;

    10、海绵晶铁状矿石;11、星点状矿石;12、接触交代矿石;13、岩相界限及地质界线;

    14、断层及编号;①据甘肃第6地质队,1972

    本文引用地址:http://www.wraithseeker.com/ys/show-374306-1.html

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