慈利縣大滸鎳鉬多金屬礦地質特征及成因探討

黃業明

（湖南省地質礦產勘查開發局四0三隊，湖南 常德415000）

1 地質背景

區域大地構造位于揚子克拉通東南緣,與華南褶皺帶毗鄰。該區在震旦世-早寒武世時均處于強烈拉張階段，形成了非補償性的磷酸鹽-黑色頁巖沉積序列。

區內古丈復背斜慈利縣鎳鉬礦區具有控制作用。

2 礦區地質概況

2.1 地層特征

礦區出露的地層有震旦系上統燈影組、寒武系下統牛蹄塘組、杷榔組、清虛洞組等，牛蹄塘組為區內主要鎳鉬礦含礦礦層。

2.2 構造特征

礦區位于古丈復背斜北東傾伏端的次一級向斜的南翼，區內斷裂構造不發育。巖層為單斜地層，傾向350～45°，傾角5～18°。

3 礦床地質特征

（1）含礦巖系特征。含礦巖系為下寒武統牛蹄塘組底部黑色頁巖，底板為白云巖或灰質白云巖，頂板為板狀炭質頁巖。礦層分磷塊巖、鱗片狀頁巖、板狀頁巖三個巖性層。

（2）礦體特征。礦體呈層狀，厚厚0.51m～0.97m。平均品位鉬0.424%，鎳0.424%。

4 礦石類型及礦石特征

4.1 礦石類型

礦石類型可分為：①磷塊巖型的鎳、鉬貧礦石：淺灰～黝黑色，呈板狀，塊狀，隱晶結構，由膠磷礦、氟磷灰石和炭磷灰石及石英、方解石等組成。②鱗片狀鎳鉬礦石：黑色、鱗片狀或頁片狀構造，富含硅質、磷質等結核和粉砂質透鏡體，礦石由硫化鎳礦物，鉬集合體礦物，黃鐵礦，炭泥質和石英組成。③板狀含鎳鉬礦石：黑色、板狀，為含少量硫化物及鉬集合體炭泥質。

4.2 礦石物質組成及結構構造

礦物主要有鎳礦物、鉬礦物、黃鐵礦及炭泥質等。

鎳礦物:主要有針鎳礦、輝砷鎳礦，與黃鐵礦、炭硫鉬礦共生，形成“鎳集合體”。鉬礦物:主要呈非晶質或隱晶質輝鉬礦存在，膠體狀為“鉬集合體”，與鎳礦物共生。黃鐵礦:粒狀、它形，和其他硫化物及硫砷化物組成細粒集合體。

黃鐵礦的理論原子數量比n(S)/n(Fe)為2。沉積作用形成的n(S)/n(Fe)比值接近或略大于2，低溫熱液作用比值略小于2。此次工作中對5個黃鐵礦樣品進行了測試，3個小于2，兩個大于或等于2，說明其來源具多源性。結果見表1。

表1 黃鐵礦中的n(S)/n(Fe)比值表

炭質:大部分炭質充填于由石英、水云母和高嶺石組成的基體中，部分充填于粒間或裂隙中。

4.3 礦石的結構構造

①磷塊巖型礦石：呈薄板狀，致密塊狀間夾結核狀、脈狀，隱晶質結構。②鱗片狀鎳鉬礦石：鱗片狀或頁片狀構造，泥質結構，富含硅質、磷質等結核和粉砂質透鏡體。③板狀含鎳鉬礦石：黑色、板狀構造，泥質結構。

5 成因討論

5.1 成礦條件

（1）地層條件。寒武系下統牛蹄塘組控制著鎳鉬礦的分布，是成礦的基本條件。礦體的產狀形態與地層一致，屬沉積礦床。

（2）古地理古構造條件。該區在震旦世-早寒武世時均處于強烈拉張階段，形成了非補償滯流性盆地。

（3）巖相條件。礦區古地理環境屬淺海陸棚的邊緣地帶。在頁巖巖相中，有大量的膠狀黃鐵礦和磷質結核，各種有機物質及豐富的Ni、Mo、V等多金屬元素。

5.2 成礦物質來源

“碳硫鉬礦”是礦床中鉬的主要賦存形式。Mo在表生高氧化條件下呈Mo+6以溶液或膠體形式搬運，在還原條件下Mo+6→Mo+4，在富含有機物或S的沉積物中富集，海底沉積物中Mo的平均含量（×10-6）：淺海氧化條件下為0.3～2.0，深海缺氧還原條件下為26，黑色頁巖中為70。說明“碳硫鉬礦”的鉬可能更多地來自于海水。

礦體中鎳礦物主要有等，針鎳礦為鎳的主要賦存形式，呈脈狀或浸染狀充填于早期形成的礦物中，組合出現。從礦物共生組合（針鎳礦、輝砷鎳礦、方硫鎳礦或與輝砷鎳礦、黃鐵礦、閃鋅礦呈共生）來看，鎳可能主要來自于熱水作用。遵義和大庸鎳鉬多金屬礦床石英脈中的流體包裹體均一溫度[1]為65～187℃，反映礦床經歷了熱液作用。黑色頁巖中Pt和Pd的質量分數與正常海洋沉積物相比也顯著偏高[2]。

據此認為礦質來源為正常海水與海底熱水。

5.3 成礦作用

主要包括沉積成礦作用和有機成礦作用。

沉積成礦作用：該區層賦存于寒武系牛蹄塘組下部炭質頁巖、炭質粉砂質粘土巖夾少量黑色硅質巖，說明沉積環境是相對封閉的還原條件。炭質頁巖中容易吸附鎳鉬礦質。

有機成礦作用：有機碳成分主要來源于生物。礦質通過有機物的吸附作用、硫酸鹽的還原作用和硫化物的沉淀作用而富集。

5.4 成因探討

巖礦石中具有明顯的同生結構構造，沉積物粒度極細，在0.004mm以下，沉積物離陸地較遠，巖石具有平直微細層理構造且巖石中含有大量有機質與硫，礦質在較封閉的滯流環境中發生的同生沉積作用，形成礦床。生物及其遺體，在沉積過程中集聚了豐富的有機質。各類微生物迅速繁殖，形成還原條件，再次富集了沉積物中的某些元素，通過炭泥質及微生物的作用形成“碳硫鉬礦”。鎳鉬硫化物礦物與黃鐵礦共生，有時包裹黃鐵礦，黃鐵礦與閃鋅礦同生，說明有熱水參與成礦。海底拉張產生的含礦熱液，發生噴流→沉積作用，使礦質進一步富集。在晚震旦世—早寒武世時期，揚子古大陸內部發生強烈的拉張作用，在礦區形成滯流淺海陸棚，生物大量繁殖，有機質富集，在海水、熱水與生物的共同影響作用下，Mo、Ni等金屬富集成礦。

6 結論

大滸礦區鎳鉬礦體賦存于下寒武統牛蹄塘組的黑色頁巖中。

礦石礦物種類豐富，主要包括“碳硫鉬礦”、針鎳礦、黃鐵礦、膠磷礦等，其中“碳硫鉬礦”和針鎳礦分別是鉬與鎳的主要賦存形式。鉬可能更多地來自于海水。鎳可能主要來自于熱水作用。

生物及其尸體產生了大量有機質。

慈利縣大滸鎳鉬礦成因為：礦床成因可以歸納為海水-熱水-生物復合成礦。