淺談我國鎳礦床的研究狀況

陳 松 劉志臣 謝江濤

[摘要]鎳是重要的戰略物資儲備金屬之一。因此,系統總結中國鎳礦床的成礦地質背景、控礦因素、成礦模式等方面的研究現狀,并對目前研究中存在的問題和未來的發展進行討論和展望。

[關鍵詞]鎳礦床地質綜述

中圖分類號:TD98文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1220121-01

鎳礦床主要有兩大類:一類為賦存于輝長巖體中的銅-鎳硫化礦床,儲量約占25%;另一類是紅土型鎳礦床,儲量占75%。系統總結了中國鎳礦床的成礦地質背景,不同類型鎳礦的控礦因素、成礦模式等方面的研究現狀,以期對鎳資源的勘探給予一定的指導。

一、成礦地質背景

中國銅鎳硫化物礦床主要產出于元古代的古陸塊邊緣環境,形成于顯生宙造山帶的礦床,多為晚古生代裂地槽背景。礦巖石為鐵質基性、超基性巖,科馬提巖型硫化鎳礦床在我國分布極少,目前僅發現桂北大坡嶺鎳礦床產于科馬提巖系中。賦存于鎂鐵、超鎂鐵巖中的硫化鎳礦床主要產于大陸地殼拉張環境或大陸裂谷環境,如金川礦床形成于大陸邊緣裂谷等礦床形成于裂谷帶擴張階段。中國硫化鎳礦床分布在大陸地塊中的四類地區,即:(1)古陸塊(克拉通或微陸塊)內部;(2)古陸塊邊緣;(3)陸塊增生褶皺帶靠近古陸塊的邊緣;(4)陸塊增生褶皺帶中,且以(2)及(3)兩類地區為主。我國風化殼硅酸鎳礦床主要產于褶皺帶,如云南省墨江鎳礦床為就產于哀牢山褶皺帶。

二、控礦因素

(一)銅鎳硫化礦床。由成礦系統理論,銅鎳硫化物礦床的形成與鎂鐵質-超鎂鐵質巖的產生、發展與演化密切相關,巖體的局部或者大部本身就是礦體。因此,控礦因素首先是大規模的控巖構造。鎂鐵質-超鎂鐵質巖是幔源巖漿(可有地殼物質的加入)結晶分異的產物,因此,必須存在超殼的深大斷裂作為導巖、導礦構造。銅鎳硫化物礦床常常分布于板塊邊緣,板內裂谷帶上就是其表現。最近控巖構造的研究更注重與區域構造演化聯系起來,取得較好的效果。界面控礦是目前礦床學研究的熱點之一,并取得了重要進展。控礦界面主要包括巖性組合界面、構造界面、構造物理-化學界面、構造流體界面等。就銅鎳硫化物礦床而言,邊緣成礦效應實際就是一種廣義的、大尺度的界面控礦。

(二)紅土型鎳礦床。紅土型鎳礦床是地質作用、氣候變異和地殼活動相互作用的產物。各種控礦因素簡述如下:1.氣候條件:強降雨可以有效地提高通過巖(體)層的水流量,有利于可溶性組分的大量帶出。2.地形地貌:排水系統是否發育?通過巖(體)層的水量有多少?潛水面高還是低?上述問題均與地貌形態和地形陡緩有關。3.排水系統:受低緩地形和地貌形態影響。4.大地構造:穩定的大地構造環境有利于加速地勢夷平,減緩地下水的運移速度和穿透能力,同時也可以增加紅土層的厚度,因此,穩定的大地構造環境有利于紅土型鎳礦床的保存。5.母巖類型:主要是科馬提巖或其他類型的超鐵鎂質火成巖,其中純橄欖巖和橄欖巖中的橄欖石易于破壞和分解。6.構造:強烈的斷裂和剪切構造作用可以極大提高基巖的滲透程度,為基巖的風化、剝蝕和分解創造了有利條件。

目前,全球已探明的鎳儲量約為1.6億噸,其中硫化礦約占30%,紅土鎳礦約占70%。硫化鎳與紅土型鎳同產于一個超基性巖帶,但并不是在同一礦床內垂向上共生,即并不象銅礦床那樣,次生富集帶的銅礦下方通常均有原生硫化銅礦。由于硫化鎳礦資源品質好,工藝技術成熟,現約60%的鎳產量來源于硫化鎳礦,因硫化鎳礦的長期開采,而近20年來硫化鎳礦新資源勘探上沒有重大突破,保有儲量急劇下降。為此,全球鎳行業將資源開發的重點瞄準儲量豐富的紅土鎳礦資源。

三、成礦模式

我國不同類型的巖漿銅鎳硫化物礦床成礦模式主要有就地熔離成礦模式、深部熔離一貫入成礦模式及深部熔離一貫入礦床的組合成礦模式。另外,對于金川銅鎳礦床礦床,一些學者還提出了“以巖漿深部熔離作用為土導的脈動式”成礦模式。

四、重要發現和資源供應格局的變化

在現階段以至相當長的時期內,硫化鎳礦床仍然是優質鎳資源的重要來源之一,其中伴生的鉑族金屬和鉆等也具有重要價值。與50年代以前相比,世界硫化鎳資源的供應格局發生了明顯的變化,即打破了加拿大薩得伯里礦區壟斷硫化鎳供應的局面。這主要是由于戰后在世界許多地區相繼發現并開發了一些重要的新類型或新礦床所致。例如,60年代以來蘇聯諾里耳斯克地區一系列新礦床的發現,以及美國德盧斯礦床的查明,使得與裂谷作用有關的滋流玄武巖侵入相中的硫化鎳礦床一躍成為重要的礦床類型。60年代以來,與綠巖帶科馬提巖有關的硫化物礦床的發現,改變了澳大利亞、南部非洲缺鎳的局面,并擴大了加拿大鎳礦生產基地。50年代以來我國金川等地硫化鎳礦床的重大突破,從根本上改變了我國缺乏鎳礦資源的面貌,并成為世界硫化鎳礦床的一種重要新類型。最近20年來,南部非洲鎳的產量已達6萬多t,躍居世界重要的產鎳區之列。這些地區硫化鎳礦床的發現,不僅為改變世界鎳礦資源供應格局發揮了重要的作用,而且為巖漿硫化鎳礦床成礦作用理論研究的深入發展創造了條件。

五、討論與展望

(一)對紅土風化型鎳礦床的不夠。從前面的敘述可以看出,我國在銅鎳硫化礦床的研究取得一定的進展,但對紅土風化型鎳礦床的研究明顯不夠。隨著全球經濟的快速發展,鎳的開采量日益劇增,傳統的幾個硫化物型鎳礦山(加拿大的薩德伯里、俄羅斯的諾列爾斯克、澳大利亞的坎博爾達、我國的金川和南非的里騰斯堡)的開采深度日益加深、礦山開采難度加大和保有儲量急劇減少,硫化物型鎳資源出現危機也是預料之中的事,在此形勢下,全球鎳行業將資源開發利用的重點放在紅土型鎳礦資源上面。所以非常有必要加強對紅土風化型鎳礦床的研究工作。對我國來說,主要是加強風化殼型鎳礦床的研究工作。

(二)礦床成因的研究。近期研究表明,流體(尤其是揮發分)在巖漿的形成、元素活化、礦質搬運、堆積、成礦的全過程中起著十分重要的作用,因此從成礦流體的角度對超大型銅鎳硫化物礦床成因的研究應予以足夠的重視。同時關于風化殼硅酸鎳礦床的成因研究遠遠不夠,如墨江鎳礦床,目前對它的形成成因尚未有定論,所以非常有必要加強有關風化殼硅酸鎳礦床的成因研究。

(三)鎳礦床的形成過程中地慢和地殼物質的不同貢獻。近年來,學者們發現銅鎳硫化礦床的形成有地幔物質的參與,但在鎳礦床的形成過程中地慢和地殼物質的不同貢獻的比例仍然是有待進一步研究的問題。

參考文獻:

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