印度尼西亞蘇拉威西島某紅土型鎳礦床地質特征及成因淺析

賴木收，馬毅敏，林 斌

（中鋼礦業開發有限公司，北京100080）

印度尼西亞蘇拉威西島某紅土型鎳礦床地質特征及成因淺析

賴木收，馬毅敏，林 斌

（中鋼礦業開發有限公司，北京100080）

文章通過對印度尼西亞蘇拉威西島某紅土型鎳礦床的成礦地質條件、礦床地質特征、礦石類型變化規律及礦床成因的分析與研究，認為礦床是由超基性巖橄欖巖在熱帶及亞熱帶常年高溫、雨旱交替且年降雨量較大的地區經風化、淋濾、沉積富集而成礦；與在中生代、新近紀、第四紀的熱帶、亞熱帶氣候條件下形成的蛇紋巖風化殼有關。

紅土型鎳礦；地質特征；超基性巖；印度尼西亞

0 引言

進入21世紀以來，隨著全球經濟的快速復蘇，鋼鐵工業發展迅速，冶金產品產量不斷增大，對鎳資源的需求越來越大，同時世界上約70%的鎳資源集中在紅土中［1］，而硫化鎳資源逐漸呈現短缺，這就使得紅土型鎳礦資源的開發成為今后鎳業發展的主要趨勢。本文以印尼蘇拉威西島某紅土型鎳礦床為例，對該類礦床的地質特征及成因進行了簡要探討。

蘇拉威西島位于印尼的東部，西與加里曼丹島隔海相望。蘇拉威西島由4個半島分別向北、東北、東南和南方伸出，其中南部呈“K”字型展布（圖1）。區內地形變化明顯，以山地和丘陵為主，間以盆地與平原。氣候屬熱帶雨林氣候，高溫、多雨、微風和潮濕為其4大特征，年平均氣溫為25～27℃，年降水量為2 000～3 000mm。一年分為雨季和旱季，10月份至次年4月份為雨季，其余為旱季。

1 區域地質概況

圖1 礦區位置示意圖Fig．1 Location of mining area

礦區位于蘇拉威西島中部的東端近海處，大地構造位置為太平洋板塊與印度（大洋洲）板塊聚合部的島弧帶，也是大巽他群島與太平洋島弧的匯合帶，構造運動活躍，島弧與海溝發育［2］，多火山與地震，是太平洋西岸火山、地震帶的一部分。有關資料顯示，島嶼東側的洋殼有向西俯沖的趨勢，在該島形成了影響深度較小的總體呈近SN向的斷裂帶［3］。沿該斷裂有超基性巖漿侵入，巖性為輝長巖、斜方輝石橄欖巖、純橄巖及玄武巖等。

在本區火山巖系發育，主要巖性為火山碎屑巖和頁巖夾礁灰巖?；鹕剿樾紟r包括細碧巖、基性熔巖、輝綠巖、橄欖巖等。

2 礦區地質

2．1 地層

第四系沖積層：主要為風化的礫巖、砂巖、粉砂巖和黏土。

新近系Tomata組：以頁巖、砂巖和堆積巖互層為主的沉積。

白堊系Matano組：結晶灰巖、泥灰巖和頁巖互層，含有燧石條帶。

2．2 Mtosu混雜巖

作為蘇拉威西東部蛇綠巖帶的組成部分，礦區內混雜巖的主要巖石為二輝橄欖巖、蛇紋巖、純橄巖、輝長巖、輝綠巖等。在礦區大面積分布，總體呈近SN向產出。其中的蛇紋石化橄欖巖，呈灰－深綠色，中粒－細粒結構，塊狀構造，主要礦物成分為輝石、橄欖石（蛇紋石化）、斜長石，局部地段地表風化強烈，巖石呈松散狀，是紅土型鎳礦的成礦母巖。

2．3 構造

礦區內構造主要表現為斷裂構造，未發現有褶皺構造。

3 礦體地質特征

紅土型鎳礦的形成與超基性巖密切相關，超基性巖是紅土型鎳礦的成礦母巖和鎳礦體的直接載體。

本區礦體主要賦存于Mtosu混雜巖上部的橄欖巖、純橄巖、輝綠巖等巖體的風化－半風化巖層中，多呈似層狀、透鏡狀產出，礦體厚度與地形、紅土風化殼的發育程度有關，在地形較陡或風化不完全處，礦體較薄；在地形平緩及紅土風化殼發育之處，礦體較厚。

3．1 礦體空間分布特征

礦體在空間上可分為上、中、下3個礦層（圖2），各礦層界線不明顯，呈漸變過渡，鎳礦化程度也不同。上層為鐵質黏土層，即褐紅土層，呈致密塊狀，因鐵的含量較高而呈褐紅色、暗紅色，厚度約1～10m，鎳品位較低；中層為褐黃土層，呈褐黃色，該層鐵的含量較上層低，鎳品位較高，是主要礦體之一，厚度較大，最厚可大于10m；下層為風化橄欖巖，呈淺黃綠色，主要為綠泥石－蛇紋石化橄欖巖的小碎塊，局部風化蝕變較強者形成各種顏色的雜斑土，其與下覆基巖層呈漸變過程關系，沒有明顯界線。該層的鎳品位最高，是主要的礦層，厚度變化較大，薄者不到1m，厚者約10m。

圖2 鎳礦體分層示意圖Fig．2 Sketch map of layered nickel ore－body

3．2 礦石類型分布特征

對礦區內采取的500多個鉆孔巖心樣品的化驗結果進行統計分析，研究鎳含量在不同礦石類型中的變化規律（圖3，圖4）。

從圖3和圖4可以看出：

（1）褐紅土和橄欖巖（基巖）中Ni的品位較低，w（Ni）＜1．2%的樣品所占比例分別為88．8%和77．6%，一般不形成單獨的鎳礦體。由于褐紅土中w（Fe）較高，w（Fe）的平均品位在45%左右，因此褐紅土層可作為高鐵低鎳礦產品進行開采。

（2）褐黃土和風化橄欖巖中Ni含量較高，是鎳礦體的主要賦礦層位，尤其是風化橄欖巖，高品位鎳礦體（w（Ni）＞1．8%）所占比例為20%。

圖3 各礦石類型品位變化直方圖Fig．3 Grade histogram of different ore types

圖4 不同品位區段各礦石類型分布圖Fig．4 Frequency distribution map of different ore types in the different grade interval

（3）風化橄欖巖、褐黃土和褐紅土中w（Ni）的峰值區分別出現在＞1．8%，1．2%～1．5%和0．8%～1．0%，由此可見，Ni的質量分數隨深度呈上升變化趨勢。

（4）橄欖巖（基巖）中Ni的質量分數較低，不具開采價值。

同時，我們選取了有代表性的鉆孔對Ni，Fe的質量分數隨深度的變化規律進行了研究（圖5）。從圖5可以看出：

（1）鐵在褐紅土和褐黃土層中品位較高，一般w（Fe）＝40%左右；而在風化橄欖巖和橄欖巖中鐵的品位較低，一般在15%以下，在橄欖巖中更是＜10%。

（2）w（Ni）的品位在淺部（即褐紅土和褐黃土的上部）較低，一般w（Ni）＜1．0%，而在褐黃土下部和風化橄欖巖中鎳的品位較高，一般在1．5%以上，且高品位礦石主要集中在風化橄欖巖中。

（3）從圖中可以看出，在褐黃土與風化橄欖巖的漸變帶是鎳和鐵品位迅速變化的轉折點，此時礦石中的w（Fe）大幅下降，而鎳的質量分數則跳躍上升。

（4）在橄欖巖（基巖）中，鎳和鐵的質量分數都很低。

4 礦床成因分析

該礦床屬于典型的風化殼型紅土鎳礦，這類礦床是由超基性巖－橄欖巖在熱帶、亞熱帶常年高溫、雨旱季交替且年降雨量較大的環境中經風化、淋濾、沉積富集而成的，與在中生代、新近紀、第四紀的熱帶、亞熱帶氣候條件下形成的蛇紋巖風化殼有關。

圖5 Ni，Fe品位－深度變化曲線圖Fig．5 Grade－depth change curve of nickel and iron

作為超鐵鎂質巖的橄欖巖主要是由呈完全類質同象的Mg，Fe硅酸鹽礦物組成，鎳是以類質同象混入物的狀態代替鎂而進入硅酸鹽礦物的晶格，形成鎳橄欖石。橄欖石受風化作用容易蝕變，礦物晶格被破壞，礦物中的Mg和Ni轉入溶液并帶至風化殼的下部，同時在這一過程中，Ni，Si及其他元素分離，重新沉淀，以鎳的次生礦物沉淀富集；Fe則氧化成褐鐵礦停積于風化殼的上部［4－7］。

整個成礦過程可分為2個階段。

第一階段：在富含CO2地下水的作用下，促使橄欖石溶蝕，從而分解出Fe，Mg，Ni進入溶液，而Si則形成SiO2膠體。由于Fe的氧化物較為穩定，在原地以褐鐵礦的形式聚集，最后在地表層形成褐鐵礦層。

第二階段：隨著風化作用的繼續發展，更多的Mg，Ni和Si溶于酸性的溶液中，隨之繼續下滲，最后溶液發生中和反應后形成含水硅酸鹽沉淀。由于Ni的溶解度比Mg要小，因此沉淀物中的Ni／Mg比值高于溶液中的Ni／Mg，因而鎳得以逐漸富集。由于礦區地處熱帶，陽光強烈，常年高溫多雨，風化作用的介質——酸性溶液不斷地得到補充，反復侵蝕著逐漸富集了的含鎳沉淀物，最終形成了紅土型鎳礦床。而地表的褐鐵礦層也成了尋找該類型礦床最直接的找礦標志。

5 結論

綜上所述，本礦區紅土型鎳礦床主要是由超鐵鎂質巖橄欖巖在熱帶及亞熱帶常年高溫、雨旱季交替且年降雨量較大的環境下經風化、淋濾、沉積富集而成的。鎳礦體垂直分帶特征明顯，自表層至風化殼底部鎳礦石品位呈逐漸升高的變化趨勢。

［1］ 施俊法，唐金榮，周平，等．世界找礦模型與礦產勘查［M］．北京：地質出版社，2010：215－219．

［2］ 張文佑．斷塊構造導論［M］．北京：石油工業出版社，1984：1－385．

［3］ Robert Hall．Indonesia Geology［M］∥Encyclopedia of Islands．University of California Press，2009：454－460．

［4］ 羅太旭．印度尼西亞衛古島風化殼型硅酸鎳礦床地質特征與成礦機制［J］．地質與勘探，2008，44（4）：45－49．

［5］ 徐強，薛衛沖，徐素云，等．印度尼西亞紅土鎳礦的生成及找礦勘探［J］．礦產與地質，2009，23（1）：73－75．

［6］ 袁見齊，朱上慶，翟裕生．礦床學［M］．北京：地質出版社，1979：220－222．

［7］ 潘兆櫓．結晶學及礦物學［M］．北京：地質出版社，2001：115－118．

Geologic features and genesis of lateritic nickel deposits in Sulawesi island，Indonesia

LAI Mu－shou，MA Yi－min，LIN Bin
（Sinosteel Mining Co Ltd，Beijing100080）

Base on the geologic feature and studies on the ore－forming condition it’s considered that the deposit was formed from ultrabasic rocks，such as peridotite，During Mesozoic，Tertiary and Quaternary periods annual temperature and rainfall are both high in the area and rain and drought alternates．The ultrabasic rocks were weathered，and nickel leached and precipitated and enriched．

Lateritic nickel deposits，geologic features，ultrabasic rocks，Indonesia

P613；P618．63

A

1001－1412（2012）03－0337－04

10．6053／j．issn．1001－1412．2012．03．012

2010－05－10； 責任編輯： 余和勇

賴木收（1977－），男，工程師，碩士，2008年畢業于中國地質大學（北京），從事地質礦產資源勘查與開發工作。通信地址：北京市海淀大街8號中鋼國際廣場2217室，郵政編碼：100080；E－mail：laimushou＠163．com