銅鎳硫化物礦床成礦潛力分析范文
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《化工礦產(chǎn)地質(zhì)雜志》2014年第二期
1地質(zhì)特征
研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處基性-超基性巖體及巖脈。巖體面積不大，不超過(guò)0.5km2，主要巖性為角閃輝石巖、角閃石巖、斜長(zhǎng)閃輝巖等，局部可見(jiàn)巖相分帶，顯示了巖漿的分離結(jié)晶作用；巖脈規(guī)模差異較大，走向以北東為主，主要包括角閃輝石巖脈、輝石巖脈斜長(zhǎng)閃輝巖脈等。基性-超基性巖體及巖脈的圍巖主要為麻粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、混合片麻巖等（圖3）。基性-超基性巖體/脈的地表圈定表明了研究區(qū)存在尋找?guī)r漿型銅鎳硫化物礦床的物質(zhì)前提。
2地球化學(xué)特征
通過(guò)1:5萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量，在研究區(qū)內(nèi)圈定兩處甲類(lèi)綜合異常區(qū)AP1和AP2，見(jiàn)圖4。其中AP1異常位于工作區(qū)最北部，呈不規(guī)則狀，總體呈NE向展布，主要由Cu、Ni、Au、Mo、Co、Cr、Zn等元素組成，多個(gè)濃集中心，異常套合較好，面積為4.93km2。襯度較高的元素為Au、Cu、Ni，規(guī)模較大的元素是Cu、Ni、Au、Mo。其中Cu的極大值為24910×10-6，均值為2510.618×10-6，Ni的極大值為18420×10-6，均值為1764.500×10-6，Au的極大值為272×10-9，均值為72.326×10-9，Cu、Ni均超過(guò)工業(yè)品位。Cu、Ni、Au、Mo、Co元素均達(dá)到3級(jí)濃度帶，Cr、Zn、Ag元素為2級(jí)濃度帶，Pb為1級(jí)濃度帶。AP2異常緊鄰AP1異常，在其南側(cè)，呈條帶狀，總體呈NS向展布，主要由Ni、Cu、Cr、Au、Co等元素組成，多個(gè)濃集中心，異常套合較好，面積為5.43km2。襯度較高的元素為Cu、Ni、Cr、Au，規(guī)模較大的元素是Ni、Cu、Cr、Au。其中Cu的極大值為3406×10-6，均值為1743.350×10-6，超過(guò)邊界品位；Ni的極大值為1934×10-6，均值為624.2×10-6，接近邊界品位。Cu、Ni元素均達(dá)到3級(jí)濃度帶，Cr、Au、Co元素為2級(jí)濃度帶，其余元素為1級(jí)濃度帶。這兩個(gè)異常與地質(zhì)上Cu、Ni礦化套合良好，并指示出多處未見(jiàn)礦化區(qū)域的Cu、Ni等元素的異常，Cu、Ni、Co、Cr等元素組成顯示其與基性-超基性巖有關(guān)的成礦特征，從地球化學(xué)角度表明了研究區(qū)內(nèi)具有良好的銅鎳硫化物礦床成礦潛力。
3巖石地球化學(xué)特征
本文對(duì)TC05-HQ13、TC08-HQ06、HQ537、HQ1四個(gè)樣品進(jìn)行了主微量及稀土元素的分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。其中樣品TC05-HQ13取自研究區(qū)中北部銅鎳礦化點(diǎn)，為孔雀石化變基性巖，顯示一定程度的熱液改造特征，變質(zhì)作用及蝕變作用發(fā)育；TC08-HQ06、HQ537取自研究區(qū)中西部銅鎳礦化帶，前者可見(jiàn)明顯孔雀石化，后者不具明顯礦化，采樣位置見(jiàn)圖3；HQ1取自薩凡納礦床的成礦母巖，不具明顯礦化。與銅鎳硫化物礦床相關(guān)巖體的巖石類(lèi)型主要為輝長(zhǎng)巖-蘇長(zhǎng)巖，少量為橄欖輝石巖-二輝橄欖巖-橄欖巖及與溢流玄武巖相當(dāng)?shù)那秩塍w、科馬提巖等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在橄欖巖和二輝橄欖巖中，其MgO平均含量為20.0%～32.0%，TFe2O3含量為11.0%～15.5%，m/f值為2.3～5.0，屬于鐵質(zhì)超基性巖；輝長(zhǎng)巖-蘇長(zhǎng)巖中，MgO平均含量為8.0%～21.0%，TFe2O3含量為6.0%～18.0%，m/f值為0.6～2.4，基本屬于富鐵質(zhì)超基性巖。在AFM圖解上，上述兩種巖石類(lèi)型主要落入拉斑系列中，并趨向于M端元，為高M(jìn)gO拉斑玄武巖系列。研究區(qū)所采的樣品（表1）MgO含量為9.21%～13.98%（TC05-HQ13蝕變嚴(yán)重，燒失量大，在此不做統(tǒng)計(jì)，下同），薩凡納所采樣品MgO含量為15.78%；研究區(qū)所采的樣品TFe2O3含量為12.95%～16.85%，薩凡納所采樣品TFe2O3含量為25.08%；研究區(qū)所采的樣品m/f值為1.11～2.12，薩凡納所采樣品m/f值為1.24。綜上，研究區(qū)樣品和薩凡納樣品整體屬于與輝長(zhǎng)巖-蘇長(zhǎng)巖相關(guān)成礦的統(tǒng)計(jì)范疇。這與薩凡納銅鎳礦床中銅鎳硫化物與輝長(zhǎng)巖類(lèi)巖石密切相關(guān)的特征相吻合。在AFM圖解上（圖5）亦投在近M端元的拉斑系列中。此外，研究區(qū)樣品和薩凡納樣品都具有高M(jìn)g#(64.98～85.88)，低CaO(<8%)、TiO2(<0.8%)、K2O(<0.7%)等基本一致的主量元素特征。無(wú)論是在在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，還是在稀土元素配分圖中，四個(gè)樣品具有基本相同的微量元素特征和稀土配分模式，表明研究區(qū)內(nèi)兩個(gè)礦化帶（點(diǎn)）之間具有相同的成因和巖漿演化特征，這二者又與薩凡納成礦母巖巖石地球化學(xué)特征一致，說(shuō)明巖漿形成與演化過(guò)程極為相似。所以，在對(duì)研究區(qū)進(jìn)行銅鎳硫化物成礦與薩凡納銅鎳礦床進(jìn)行類(lèi)比，潛力分析的時(shí)候，可以進(jìn)而指導(dǎo)找礦。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖6）中可以看出，樣品總體富LILE（Cs、Rb、Ba）而貧HFSE（Nb、Ta、Zr、Hf、Y），整體呈右傾趨勢(shì)，同時(shí)表現(xiàn)出Rb、Nb、Ta負(fù)異常，Ba、U、Pb、Th正異常，這與未受地殼物質(zhì)混染的洋島玄武巖和洋中脊玄武巖具Nb、Ta正異常的特征相反，而和陸殼具有Nb-Ta的負(fù)異常，U、Pb、Th正異常特征相吻合，表明巖體巖漿演化過(guò)程中發(fā)生過(guò)明顯的陸殼物質(zhì)同化混染作用，這與大多數(shù)銅鎳硫化物礦床受到地殼物質(zhì)影響的特征一致。從稀土元素配分圖（圖7）看，具有微弱右傾特征，輕稀土富集，曲線總體較平滑，研究區(qū)內(nèi)各樣品稀土配分曲線相似，近于平行，說(shuō)明成巖過(guò)程中有相似的分異演化過(guò)程，各樣品之間稀土元素總量的差距表明巖石主要受橄欖石控制的分異過(guò)程，這說(shuō)明巖漿在演化過(guò)程中存在明顯橄欖石分離結(jié)晶作用，進(jìn)而說(shuō)明了巖體應(yīng)存在巖體分帶現(xiàn)象，在深部應(yīng)有更為基性的輝石橄欖巖甚至橄欖巖的同源巖體。巖體的分異現(xiàn)象是銅鎳硫化物礦床形成的有利標(biāo)志。樣品TC05-HQ13負(fù)Eu異常比較明顯，應(yīng)與后期變質(zhì)、蝕變過(guò)程中長(zhǎng)英質(zhì)析出有關(guān)。
4成礦理論選擇
通過(guò)對(duì)全球已知銅鎳硫化物礦床成礦類(lèi)型及成礦模式的分析與對(duì)比，研究區(qū)應(yīng)運(yùn)用古大陸內(nèi)小巖體成礦系統(tǒng)理論進(jìn)行成礦潛力的探討。小巖體礦床是指那些經(jīng)過(guò)深部預(yù)富集的含礦巖漿上侵形成的“巖體規(guī)模相對(duì)小”，而在巖體的內(nèi)部和（或）附近的圍巖中形成的礦體卻“相對(duì)大而富”的巖漿礦床。巖漿巖體的面積可以大到10km2，小到零點(diǎn)零幾平方千米。該成礦模式的核心內(nèi)容為深部熔離預(yù)富集→分期貫人→終端巖漿房聚集成礦。古大陸內(nèi)小巖體礦床形成于大陸陸內(nèi)或邊緣裂解的地質(zhì)背景下，一般都鄰近深大斷裂，這種斷裂有時(shí)耦合于重要的地殼縫合帶。由于深斷裂的減壓作用，高鎂拉斑玄武巖漿或科馬提巖漿在深部巖漿房分異出的不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿脈動(dòng)式快速上侵，大量的不含礦巖漿噴出地表或侵入淺部空間，先侵入的硅酸鹽巖漿比較分散，形成由幾個(gè)至幾十個(gè)巖體組成的巖體群或巖體帶，范圍比較大；貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿可能由于相對(duì)較重沿著深大斷裂的次級(jí)裂隙侵入到終端巖漿房成巖成礦，聚集成一個(gè)或幾個(gè)礦集區(qū)。研究區(qū)位于金伯利地塊西緣霍爾斯克里克(HallsCreek)活動(dòng)帶上，附近發(fā)育有深大斷裂。研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多個(gè)小巖體，出露面積小，均不超多0.5km2。在AFM圖解上，巖體樣品顯示原始巖漿為高M(jìn)gO拉斑玄武巖系列。這些均符合古大陸內(nèi)小巖體成礦系統(tǒng)理論。而薩凡納銅鎳礦床具有和研究區(qū)相同的地質(zhì)背景與特征，其成礦巖體出露面積小于2km2，并顯示出多巖漿房演化的特征，巖性除了和成礦有關(guān)的輝長(zhǎng)-蘇長(zhǎng)巖外，還有橄欖巖、輝石橄欖巖、橄長(zhǎng)巖等，說(shuō)明了巖漿的分異過(guò)程。其主礦體的形態(tài)模型見(jiàn)圖8，顯示出含礦巖漿順斷裂侵入到終端巖漿房成巖成礦的特征。這說(shuō)明研究區(qū)和薩凡納礦床均符合有古大陸內(nèi)小巖體成礦理論特征，而研究區(qū)很有可能存在與成礦直接相關(guān)的終端巖漿房。此外，有些巖體內(nèi)部具明顯巖相分帶，局部發(fā)育有超基性巖淋濾型鐵帽；主量元素特征(MgO含量為19.44%-28.36%，TFe2O3含量為13.00%～14.06%，m/f值為2.69～4.16)，顯示其具有橄欖輝石巖-二輝橄欖巖-橄欖巖的成礦專(zhuān)屬性特征：MgO與主量元素的相關(guān)關(guān)系表明巖漿中鉻鐵礦、橄欖石已基本完成分離結(jié)晶作用，并開(kāi)始受輝石及斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用的影響。這些特征說(shuō)明原始巖漿形成研究區(qū)巖體時(shí)，已經(jīng)基本完成了早期演化，巖體所在位置為次級(jí)巖漿房，而深部應(yīng)存在巖漿早期演化的初始巖漿房，并存在大量巖漿，為小巖體成礦提供物質(zhì)來(lái)源。個(gè)別樣品MgO與主量元素的異常相關(guān)性說(shuō)明巖漿可能存在多期次侵入。巖體附近發(fā)現(xiàn)的含鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)石，應(yīng)與巖漿晚期演化形成的巖漿熱液相關(guān)。綜上所述，研究區(qū)內(nèi)基性-超基性巖可以運(yùn)用古大陸內(nèi)小巖體成礦系統(tǒng)理論做指導(dǎo)，且形成區(qū)內(nèi)巖體時(shí)，巖漿已發(fā)生了有利于成礦的巖漿演化及侵入活動(dòng)，說(shuō)明研究區(qū)具有較好的成礦潛力。
5結(jié)論
綜上所述，研究區(qū)所處地質(zhì)背景有利于銅鎳硫化物礦床的形成；研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處基性-超基性小巖體，同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩處與巖體有關(guān)的銅鎳礦化點(diǎn)（帶），礦化巖石的銅鎳品位較高；1:5萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量所圈定的異常不僅與礦化信息及已發(fā)現(xiàn)的基性-超基性巖體套合良好，并且可以提供更多的與銅鎳硫化物礦床相關(guān)的元素富集信息；研究區(qū)樣品主量元素特征表明其屬于與輝長(zhǎng)巖-蘇長(zhǎng)巖相關(guān)成礦的統(tǒng)計(jì)范疇，微量元素特征表明巖體巖漿演化過(guò)程中發(fā)生過(guò)明顯的陸殼物質(zhì)同化混染作用，稀土元素特征顯示其深部存在巖漿分異作用過(guò)程；研究區(qū)的地質(zhì)及巖石地球化學(xué)特征基本與西部不遠(yuǎn)處已發(fā)現(xiàn)開(kāi)采的薩凡納銅鎳礦床一致，具有很強(qiáng)的可對(duì)比性；二者均符合古大陸內(nèi)小巖體成礦理論特征。因此，研究區(qū)具有較高的銅鎳硫化物礦床的成礦潛力。
作者：王凡李健胡中國(guó)鄧小林單位：中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院