火焰山南銅鎳礦地球化學特征的研究

■孫立新

（甘肅省核地質二一二大隊 甘肅武威 733000）

火焰山南銅鎳礦地球化學特征的研究

■孫立新

（甘肅省核地質二一二大隊 甘肅武威 733000）

《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》是甘肅省地質勘查基金2013-2014年連續兩年的項目。通過近兩年的工作，在該區發現了規模較大的超基性巖體，且該巖體具備了銅鎳礦的成礦條件。本文從地球化學的角度對該巖體的成因以及該區的成礦條件進行了分析，為下一步找礦工作指明了方向。

火焰山南銅鎳礦地球化學特征研究

1 工作區概況

工作區位于敦煌市東南約45Km，屬荒漠戈壁區。區內交通較為方便。該區氣候屬干旱大陸性氣候，夏季炎熱，冬季寒冷。一年四季多風，尤以每年十月至翌年四月為盛，最大風速24米/秒。

本人參加了甘肅省地質勘查基金項目-《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》2013、2014年兩年的全部工作，對其地質、地球物理、地球化學特征進行了分析研究，將一些心得撰寫成文，以供參考。

2 勘查區地質概況

（1）地質特征?？辈閰^中部、南部大多為第四系沖洪積砂礫覆蓋，北西出露敦煌巖群D巖組。敦煌巖群D巖組區域上劃分為四個巖段，勘查區北西部出露基巖屬四巖段，自上而下由絹英片巖、黑云石英片巖、眼球狀鉀長混合巖、變砂巖夾混合質黑云斜長片麻巖組成，片麻巖和混合巖發育在侵入體外接觸帶，判斷是侵入作用所致。異常區位于復背斜南翼，巖層南傾約70度。

勘查區中心為一中---超基性雜巖體，覆蓋在18～32米厚的第四系之下。根據地面物探結果解譯，巖體平面呈橢圓形展布，走向約63度，長4.7km，最大寬2.4km，平面分布面積約7.8km2。

（2）地球化學特征。蘇長輝長巖中SiO2含量變化在50.63%～55.90%之間，平均53.39%，為中性巖到基性巖的過渡相巖石。

輝石巖中總體鐵族元素含量較高，ZK1002在70-110米間輝石巖中形成低品位鈦磁鐵礦體 （釩達到綜合利用品位），不達工業要求。硫、銅、鎳、鈷在局部富集，并構成低品位礦化。

2013年，對ZK1002全孔巖心取樣進行了多元素分析，統計分析結果如下：

2.1 平均值

ZK1002巖心中Fe、Mn、Cr、V、Ti、Co、Cu、Ni、Se、Te平均值超過地殼元素平均值。Fe、Cu、Co、Ni、V平均值明顯偏高，Fe、Ti接近工業指標。

2.2 均方差

Ce、Co、Cr、Cu、Fe、La、Mn、Ni、P、Rb、S、Sc、Sr、Ti、V、Zn、Zr等元素離散度大，具較大的均方差，S、Cu、Ni、Co等元素均方差分別達到8207×10-6，476×10-6、164×10-6、59×10-6，具有富集成礦的可能性。

2.3 相關分析

巖體中V、Ti、Fe相關系數V-Fe(0.71)、Ti-Fe(0.69)具有顯著相關關系，V-Ti(0.94)具有高度相關關系，表明大部分鐵及釩、鈦為相同成因，即巖漿分異形成的釩鈦磁鐵礦。

與巖漿型銅鎳硫化礦床有關的特征成礦元素，Cu-Ni(0.34)為正相關，Cu-Co(0.55)顯著相關，Ni-Co(0.93)高度相關；Se、Te與貴金屬元素Ag、Pd、Au、Pt雖僅有個別較高值出現，但其高值與Ni、Co、Cu元素高值有很好的吻合，Se、Te、Pd與Cu、Ni、Co相關度高，相關系數均在0.6以上。

Cu-S(0.79)、Ni-S(0.61)、Co-S(0.79)、Ag-S(0.60)、Se-S(0.96)、Te-S (0.94)均為顯著或高度相關，說明這些元素主要是以硫化物形式存在，與硫同源。而Fe-S相關系數達0.54，說明部分Fe是由硫化物（磁黃鐵礦、黃鐵礦）提供的。輝石巖中硫元素平均含量達0.42%，遠高于正?；?超基性巖體（0.03%），接近加拿大地盾含礦超基性巖體（0.58%），說明巖漿中硫源豐富，有利于銅鎳鈷等金屬硫化物的生成。

2.4 元素對比值

ZK1002鉆孔中上部Cu普遍高于Ni，中下部Ni普遍高于Cu，自129米開始，Ni/Cu比值顯著升高，Ni/Cu比值平均達4.96，和大多數巖漿型銅鎳硫化物礦床Ni/Cu比相近（加拿大地盾為Ni/Cu=4.3，金川含礦巖體Ni/Cu=3.5），說明其深部趨向于鎳的富集。

2.5 主要元素變化規律

隨鉆孔深度增大，V、Ti含量呈韻律性降低，而Ni含量呈韻律性升高。MgO因樣品數量少，變化規律不夠明確，但總體是中下部高于上部，巖體呈現出由富鐵質相向鐵質相過渡的關系。

對鉆孔ZK1201巖心間隔約20米進行了孔內化探工作，樣長2米，共取化探樣59件?；椒治鼋Y果顯示，Cu、Co等元素除局部富集外，整體處于正常范圍。而全孔Ni元素平均含量僅為24.4×10-6(5.45×10-6～101.2×10-6)，巖心中鎳處于虧損狀態。特別是自620米開始至孔底630米厚蘇長輝長巖、閃長輝長巖中，除2個樣品Ni含量略高外 (61.8×10-6、69.4×10-6)，其余27件樣品Ni含量變化范圍5.45×10-6～12.56×10-6之間，平均9.36×10-6，鎳嚴重虧損。

3 成礦條件分析

3.1 巖體成因特征分析

從鉆孔ZK1201揭露情況來看，可能因前期構造（推測的F2）作用，上部輝石巖嚴重破碎，其下有二次巖漿的侵入，主要為閃長輝長---蘇長輝長巖，并對前期破碎的輝石巖膠結、混染（照片1、2）。

照片1輝石巖被后期閃長巖穿插

輝石晶粒、角礫常見明顯的暗化邊結構，其間穿插、充填的閃長巖礦物局部見定向排列現象，由此判斷輝石巖類為前期侵入，閃長輝長巖---蘇長輝長巖為二次侵入，且兩次侵入時間間隔較長。

照片2輝石巖被后期閃長巖穿插

二次侵入巖體（中深部）基性程度低于上部巖體，推測可能為非同源巖漿，或可能上部巖漿也為厚度較大中性---基性---超基性組合，受二次侵入作用抬升后，又受到較深剝蝕所致。

巖體中輝石呈半自形，橄欖石呈他形產出，巖石整體呈破碎狀，蝕變（纖閃石化為主）普遍，巖石中磁鐵礦呈他形微細粒，多呈星散狀分布在輝石蝕變礦物間，與蝕變為同期，屬輝石蝕變析出產物。巖石中金屬硫化物呈細微顆粒他形晶，有不同世代表現，形成大多晚于磁鐵礦。其中，黃鐵礦多沿裂隙（尤其是交匯處）分布，生成晚于磁鐵礦，磁黃鐵礦有包裹磁鐵礦、黃鐵礦現象，黃銅礦沿裂隙邊緣呈星散狀和浸染狀分布，個別鑲嵌于磁黃鐵礦邊緣。

勘查區（超）基性巖為一古老巖體，扎氏圖解上與前寒武紀巖體略似，與海西期巖體（鋁過飽和）不同。巖體經歷自變質作用（還可能疊加熱液變質和區域變質），在自變質過程中，輝石產生纖閃石化，輝石中鐵析出成磁鐵礦礦化。在巖漿作用后期，被巖漿中大量富集的硫交代，巖石生成環境趨向于還原，伴隨著硫交代和溫度的下降，首先生成黃鐵礦、隨后是磁黃鐵礦，最后為黃銅礦、鎳黃鐵礦。

3.2 化探分析

2013年施工的鉆孔ZK0001、ZK1002、ZK1001中，主要為輝石巖，巖石表現出高Cr、Mg、Ni，低Al的特征，MgO含量變化在9.15% -21.00%之間，平均14.14%，其組分特征更接近于超基性巖。

ZK1002巖心中Fe、Mn、Cr、V、Ti、Co、Cu、Ni、Se、Te平均值超過地殼元素平均值。Fe、Cu、Co、Ni、V平均值明顯偏高，Fe、Ti接近工業指標，Cu、Co、Ni在局部富集形成礦化。

與巖漿型銅鎳硫化礦床有關的成礦元素，Cu、Ni、Co之間均有較高的相關度。Se、Te與貴金屬元素Ag、Pd、Au、Pt雖僅有個別較高值出現，但其高值與Ni、Co、Cu元素高值有很好的吻合，且相互之間均有較高的相關關系。

以上各元素與S元素也呈顯著相關或高度相關，說明Cu、Ni、Co等元素是以硫化物形式產出。輝石巖中硫元素平均含量達0.42%，遠高于正?；?超基性巖體（0.03%），接近加拿大地盾含礦超基性巖體（0.58%），說明巖漿中硫源豐富，有利于銅鎳鈷等金屬硫化物的生成。

2014年施工的鉆孔ZK1201中，中淺部輝石巖受到后期閃長巖穿插、混染，其組分特征與ZK1002中輝石巖的組分特征差別較大，但從形成的輝石碎塊、角礫來看，其特征與2013年工作中揭露出的輝石巖類似，應為同一層位。因其后期被中性巖穿插，其取樣分析特征與之前輝石巖有較大差別。

ZK1201中，深部蘇長輝長巖巖心中Ni平均含量為9.36×10-6，僅為地殼豐度值（89×10-6，黎彤）的十分之一，較之基性巖豐度值（130×10-6）更低，處于嚴重虧損狀態，這在化探工作中是罕見的。

ZK1002中，閃長巖呈脈狀在輝石巖中局部穿插分布，在18個閃長巖樣品中，受輝石巖影響，個別樣品Ni含量略高，平均為55× 10-6，但仍有7個樣品Ni含量低于10×10-6。ZK1002淺部輝長巖中Ni含量也明顯低于其下部輝石巖。

輝石巖中光片檢出鎳黃鐵礦，所有輝長巖中均未檢出。

這些現象說明Ni在巖體中分異現象明顯，在輝長巖結晶過程中，Ni未以硅酸鹽形式與輝長巖一起結晶而致嚴重虧損?？紤]到形成本巖體的巖漿含硫豐富，加之鎳的親硫性，因此很可能形成金屬硫化物---鎳黃鐵礦，在輝長巖結晶時與之熔離，滯留于深部熔漿中并富集。而深部富鎳熔漿有再次上侵的可能，也有可能沿斷裂或接觸帶等巖石薄弱部位再次上侵，形成礦化層。

4 成礦模式和成礦部位分析

本礦區根據目前揭露結果，初步判斷磁鐵礦化、磁黃鐵礦主要為巖漿分異形成，中淺部黃銅礦的形成以巖漿作用為主，并可能有后期熱液作用疊加改造，深部出現的浸染狀微細粒黃銅礦則為巖漿作用形成。與巖漿礦床普遍規律進行對比，本區巖體有如下共同特征：

（1）巖石組合：閃長巖-閃長輝長巖-蘇長輝長巖-輝石巖-橄輝巖。巖體內部相變復雜，具有多期次侵入的特點。

（2）巖體中淺部由輝長巖逐步過渡為輝石巖、橄輝巖，分異明顯。2014年施工鉆孔部位，中下部再次相變為閃長輝長-蘇長輝長巖，為二次侵入巖漿，且厚度大。

（3）磁鐵礦礦化段，不論品位高低，與圍巖均呈漸變過渡關系，無明顯礦化界線；磁黃鐵礦與圍巖之間也呈漸變過渡關系。

（4）與巖漿礦床相關的蝕變（自變質作用）組合：纖閃石化、綠泥石化、蛇紋石化、碳酸鹽化、金云母化，在本礦區均較發育。

（5）銅鎳礦化部位，有巖漿型銅鎳礦特征元素Co、Au、Ag、Se、Te、鉑族等異常相伴。

根據物探結果，在巖體西半段，地面磁測呈穩定的高異常，深部低阻體呈明顯的較規則的近水平層狀分布，該低阻層很有可能為礦化的超基性巖，目前判斷為巖漿侵入就位后就地發生分異、熔離形成的礦化低阻超基性巖，或為深部富礦熔漿沿此接觸帶上侵形成的礦化超基性巖。從整個磁異常即整個推測巖體來看，西半段磁異常相對穩定，寬度更大，與東半段有一定區別，之前因考慮的側重點不同，對該段磁異常未進行任何形式揭露，有必要布置鉆孔對整個巖體的成礦前景作出較準確的評價。

另外對2013年揭露出的銅鎳鈷硒礦化較好的輝石巖，目前判斷處于二次侵入體邊部，二次侵入巖體的巖漿分異規律還不是很清楚，不排除存在橫向分異的可能，即有可能在南側形成基性程度高的輝石巖、橄輝巖、輝橄巖，需在此布置深孔對此輝石巖深邊部進一步進行揭露。

[1]甘肅核地質二一二大隊 《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》2014年工作總結及下一步工作建議.

[2]李文淵等金川超大型巖漿Cu-Ni-PGE礦床深部及外圍找礦.

[3]中國科學技術大學黎彤元素豐度的應用.

[4]涂光熾等地球化學.

P632[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-233-2

孫立新（1967～），男，本科，工程師，研究方向為地質找礦。