新疆東天山坡一銅鎳礦地質特征及找礦遠景分析

卜 鵬，徐思超，劉 孜

（1.有色金屬礦產地質調查中心南方地質調查所，湖南 長沙 410001；2.哈密紅石礦業有限公司，新疆 哈密 839000；3.北京礦產地質研究院，北京 100012）

坡一銅鎳礦位于北山裂谷金銅鎳成礦帶西部、坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶西南部。在中亞成礦帶（巨型），北山裂谷是其重要的組成部分，火山巖（晚古生代）在裂谷內分布非常普遍，同時發育很多侵入巖，主要為鎂鐵質與超鎂鐵質。區內具有非常復雜的構造行跡，不僅有很多金礦床被發現，同時還發現很多鐵礦以及銅鎳礦等。筆架山鎂鐵、超鎂鐵巖帶就分布于北山裂谷帶內，其長度范圍在100公里以上，坡北鎂鐵、超鎂鐵巖帶也在該裂谷帶中被發現，約有70公里的長度。在坡北鎂鐵、超鎂鐵雜巖帶的偏南西側區域上分布著坡一銅鎳礦，依照該巖帶的分布特點，與區內的遙感影像以及物化探和綜合地質情況進行綜合研究來看，巖體形成過程受到的巖漿活動有多次，鎂鐵、超鎂鐵侵入巖在裂谷內發生不同期次的侵入，由于地質演化過程的不同，呈現不同特點的巖漿成巖成礦特點[1]。

1 區域地質

1.1 大地構造位置

中天山的偏南側區域上的緣頭部位（中亞造山帶）是北山地區的分布所在（圖1A），該區屬于塔里木盆地偏東方的緣頭部位。中天山地塊中間間隔中天山南緣斷裂與之相鄰，敦煌地體分布于其南側區域上，庫魯克塔格隆起主要分布在其西側方向上，梧桐溝以及紅柳園裂谷在其東部與之共同連接成線，展布特點主要為NEE向，該構造為塔里木陸殼板塊中的次級構造單元（圖1B）。在北山裂谷偏西方向的區段上分布著坡一鎂鐵、超鎂鐵雜巖體，該雜巖體位于坡北鎂鐵、超鎂鐵雜巖帶偏西方向的區域上。其形成過程與天山造山運動（石炭世）存在很大關系，中天山地塊在此階段受拉張應力作用的影響，而形成[2]。

1.2 區域地層

前寒武紀是北山地區最為古老的結晶基底，區內主要有元古界地層以及中元古界地層和下元古界地層出露，同時還發育石炭系以及二疊系和古近系新近系與第四系等地層，二云母石英片巖（白湖群古老變質巖系（中元古界））受坡北雜巖體侵位。

1.3 區域構造

構造運動對北山地區影響的時間較長，區內不僅發育有褶皺構造，同時還發育韌性剪切帶，而且還發育斷裂構造，總體展布方向表現為NE向。白地洼、淤泥河大斷裂以及紅柳河、依格孜塔格大斷裂控制著區內的構造格局。

1.4 區域巖漿巖

圖1 東天山一帶區域大地構造圖

圖2 坡北鎂鐵-超鎂鐵巖體ETM遙感環形影像圖

侵入巖在北山地區發育非常廣泛，侵入巖為華里西中晚期尤為突出，不僅出露超鎂鐵巖，同時還出露鎂鐵巖，而且還出露酸性類型。區內發育2條，鎂鐵與超鎂鐵巖帶，主要包括坡北鎂鐵、超鎂鐵巖帶（南側），該帶主要受控于白地洼、淤泥河大斷裂。與筆架山鎂鐵、超鎂鐵巖帶，該帶受控于紅柳河、依格孜塔格大斷裂，其中分布大量的銅鎳礦。

2 礦床地質特征

2.1 巖體群巖漿類型與侵入期次

坡北巖體為鎂鐵、超鎂鐵質復式雜巖體，是由于早二疊世發生侵入而形成，其長度范圍在70公里以上，寬度達2到10公里，該巖體是由很多個環狀的巖體所構成（圖2），筆者把該雜巖體進行A、B、C、D、E、F等六個侵入期進行劃分，并一一對應。超鎂鐵巖未在A、B、E、F巖體內出露，橄欖輝長巖以及輝長巖產出特點呈現巖基狀。橄欖輝長巖以及輝長巖共同構成C巖體，超鎂鐵巖呈脈狀在其中進行穿插。蘇長巖相以及橄欖巖相和輝長巖相等在D巖體上表現較為齊全，其中分布很多超鎂鐵巖體。依照地表不同巖相存在的關系，與遙感影像相結合，分析該巖體呈現A→B→C→D→F→E的侵入關系。

輝長巖相是次巖體首次侵入的主巖相，輝石巖相在部分區域小規模的出現，礦物顆粒在輝長石巖內呈現非常細小的顆粒，約為1mm～3mm的粒徑大小。

表1 坡北一帶各巖相之間侵入關系一覽表

輝長巖相是次巖體第二次侵入的主要巖相特征，輝石巖相在南側區域上呈現較大規模的出現，輝石巖以及輝長巖結晶呈現粗粒的特征，礦物多為2mm～5mm的粒徑大小，有的能夠達到8mm的大小。鈦磁鐵礦體以較小的規模存在于巖體偏南側的區域局部地表位置上出露，小長山鐵礦在該區域的位置上分布。

圖3 坡一鎳礦礦區地質圖

輝長巖相是次巖體在發生第三次侵入過程中的主要巖相特征，同時還分布橄欖輝長巖相以及橄欖巖相與輝石巖相等，前者呈現脈狀的特點，在輝長巖內呈現球狀分布，但是不是很均勻。囊狀以及帶狀特點在輝石巖中比較普遍，主要在巖體的南側區域上分布，鉑礦化分布于輝石巖內，達到47g/T的最高品位，呈現不均勻的礦化特點，帶狀特點在橄欖巖相中也非常明顯，輝長巖內分布特點呈條帶狀。

輝長巖相在第四次侵入過程中的主要巖相特點，在這類巖相內，輝長巖內出露零星的橄欖巖，其上覆蓋第四系坡積物。

輝長巖相在第五次巖體侵入過程中的主要巖相特點，此侵入的橄欖巖相中分布著很多銅鎳礦（坡一、三、七、十銅鎳礦等），輝石巖以及閃長巖和橄欖巖與橄欖輝長巖以及純橄等，是其主要的巖相組合。

輝長巖是第六次侵入的主要巖相特征，同時還有輝巖以及橄欖巖與橄欖輝長巖相等，在輝長巖體內分布有零星的輝橄巖以及橄欖巖[3]。

2.2 含礦巖體地質特征與其產狀分析

在坡北巖帶五期階段的鎂鐵、超鎂鐵雜巖體內，分布著坡一銅鎳礦，二云母石英片巖以及白湖古老變質巖系（中元古界）是該礦礦區的主要地層出露，由于2.2公里長度的超鎂鐵巖體，其寬度在0.6公里左右，達到1.32km2面積，橄灰巖以及橄欖輝長蘇長巖和純橄欖巖與輝長巖等是其主要的巖相組成，含礦巖相內尤以橄欖巖以及輝橄巖非常突出。橄欖巖侵入特征呈現多期次的特點，早期階段上橄欖巖向侵入比較突出，但其沒有較好的含礦性，后期在含長橄欖巖相內橄欖巖巖漿出現超動式侵入（圖3）。

2.3 巖體地球化學

鎂鐵、超鎂鐵巖體，在天山造山帶內的呈現極為類似的主量元素特征，喀拉通克巖體（阿爾泰）與之存在很大的不同，提示巖體在不同巖帶呈現不同的成因類型以及演化特點。相較于其他巖體，在全巖主量元素上，北山鎂鐵、超鎂鐵巖體有著非常高的MgO含量差別，同時呈現較高的M/F以及Mg#。這些有利因素，進一步提示鎂鐵、超鎂鐵巖體（北山地區）具有非常優越的銅鎳礦成礦條件。

2.4 礦體特征

針對坡一礦區進行過大量的勘探工作，并在該區進行3萬千米的鉆探，進行了26個鉆孔，對區進行普查找礦，有20個鎳礦體被圈出，有13個礦體在區內被圈出（圖3），發現7個盲礦體，其中在規模上最大的為礦體Ni4，與之相比Ni1、Ni3規模相對較小，產出特點呈現透鏡狀以及似層狀，其約有700米的長度，達到20米的厚度，超過500米的延伸，向N進行傾斜，角度在75°左右。達到0.20%～0.60%的銅鎳礦石品位，鈷以及銅含量較低。

礦體特征：礦體Ni4產線似層狀產出，向N方向傾斜，在接近地表區域呈現80°傾斜，遠離地表的深部呈現55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過980米的延伸。達到1.01～88.77的真厚度，達到30.56的平均厚度（圖4）。

礦體Ni1呈現似層狀的產出特點，向N方向傾斜，在接近地表區域呈現80°傾斜，遠離地表的深部呈現55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過1350米的延伸。達到1.28米～101.13米的真厚度，達到14.24的平均厚度，其膨大膨出部位主要為23、22線（圖4）。

礦體Ni3，產出特點為似層狀，向N方向傾斜，在接近地表區域呈現80°傾斜，遠離地表的深部呈現55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過1350米的延伸。達到1.49米～56.50米的真厚度，達到11.08的平均厚度，其膨大膨出部位主要為23、22線（圖4）。

礦體Ni7產出特點為似層狀，向N方向傾斜，在接近地表區域呈現80°傾斜，遠離地表的深部呈現55°方向傾斜，長度超過了1760米，超過550米的延伸。達到1.30米～30.63米的真厚度，達到11.30的平均厚度，其膨大膨出部位主要為13、23線。貫入式礦脈在ZK38-1孔650.30米處可見。

圖4 坡一鎳礦23、27、22、26線礦體聯合剖面圖

2.5 控礦因素

（1）區內不同期次的巖漿活動對坡北巖帶的形成起著重要的作用，含礦較好的主要為輝橄巖（不含斜長石）。

（2）鎂含量高以及低堿性特征在坡一巖體尤為明顯。

（3）高TEM異常以及低重力和高磁性的特點在坡一巖體內橄欖巖中非常明顯。

（4）Ti以及Fe化探異常在坡北巖帶區域的偏東北部區域上有為明顯，Cu以及Co與Ni和化探異常在該礦的中部方向上尤為明顯，稀土元素異常在偏西方向的南側區域上尤為明顯。

（5）位于東天山區域上的銅鎳礦與坡一巖體呈現同一期次形成的特點。

（6）超鎂鐵巖在坡一巖體中具有非常大的規模，其中的Ni元素，為該礦的形成提供極為有利的條件。

（7）對坡一巖體進行充分細致的研究，其產出特點呈現北西向側伏的盆狀特征。

綜合分析認為，硫化物流體（含銅鎳）形成于坡一巖體時的時代為成巖沉淀所形成，即在坡一巖體偏南部區域上是礦體的分布所在，并傾向于北側，礦體規模以及其形態和產狀等受橄欖巖所控制。

2.6 礦床成礦時間

東天山一帶與鎂鐵-超鎂鐵巖有關的礦產主要有銅鎳礦和釩鈦磁鐵礦，類比其成礦時間，北山裂谷的鎂鐵-超鎂鐵巖體與東天山銅鎳礦床在時間上有相近性，應同為華力西中晚期巖漿作用的產物（表2）。

表2 東天山、北山超鎂鐵巖成巖成礦類比表

3 成巖成礦模式

綜合分析研究，該礦在形成過程中受到不同期次的巖漿侵入活動影響比較突出，鎂鐵-超鎂鐵雜巖體（第5侵入期）是該礦的主要產出部位。采集和收集該巖體的橫向以及縱向的鎳物相樣，伴隨鎳品位的不斷升高硅酸鎳出現不斷降低的趨勢，硫元素于橄欖巖（早期）呈現不飽和的特點，結晶分異是巖漿的主要特點，橄欖巖內無法萃取親硫元素。因硫元素的飽和以及過飽和作用對后期巖漿的影響，熔離分異作用非常突出，含鎳硫化物在硅酸鎳作用下形成[4]。

綜合分析研究該礦成巖成礦模式有6個期次的劃分（圖5）：

4 找礦遠景分析

針對該礦以前進行過大量的研究工作，目前已有3個成礦帶發現于北山裂谷地區，主要包括紅十井金成礦帶以及蠶西、筆架山銅鎳成礦帶和坡北多金屬成礦帶等。紅十井以及白地洼和紅柳河等斷裂對上述三個成礦帶起著明顯的控制作用。

圖5 坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶成巖成礦模式圖

紅石山銅鎳礦（大型）在蠶西、筆架山銅鎳礦成礦帶被發現，該礦達到了30萬噸的銅鎳礦資源量，依照坡北鎂鐵-超鎂鐵巖帶成巖成礦模式，以及相關的研究成果，該帶又有四個成礦遠景區的劃分，含鉑鈀的銅鎳礦遠景區和含鎳的鉑鈀遠景區與鎳及稀有元素遠景區和含鈧的磁鐵礦、鈦鐵礦遠景區等。坡一鎳礦銅鎳達到一百萬噸以上的銅鎳資源量，同時在該帶中又發現了坡三以及坡四和坡五與坡七和坡十等幾個重要的巖體，坡一巖體以及坡三和坡七等幾個巖體，在成礦特征上具有非常類似的地質特征以及成礦機制。硫化物鎳礦體（貫入式塊狀）很有可能在坡四、五以及坡十等巖體中被發現。

紅十井以及大青山等金礦主要分布在紅十井金礦帶中，其規模大小為中大型，通過近年來的相關勘查工作的開展，其規模有望進一步擴大，能夠達到大型以上，通過對其進行詳細的研究，進行成礦模型的建立，能夠為區內同類型礦床的尋找提供重要的指示作用。

綜上分析，銅鎳以及金礦等在目前三千八百千米的區域上具有非常有利的找礦前景，與超鎂鐵巖型銅鎳礦成礦理論進行充分結合分析，結合相關的工作經驗，針對區內進行進一步的勘查資金投入，有望使該區的鎳礦資源上升為四百萬噸以上。