吉林紅旗嶺銅鎳礦床的地質特征及成因探討

孫宇佳

（吉林省有色金屬地質勘查局六〇七隊，吉林 吉林 132105）

1 吉林紅旗嶺銅鎳礦床概述

紅旗嶺礦床位于吉林省中部磐石縣境內，地處輝發河主干斷裂北西側，是我國主要的銅鎳硫化物礦床之一。礦區內露出地層主要為下元古界呼蘭群變質巖，礦床分布與輝發河斷裂北西向次級斷裂基本一致[1]。

該地區巖漿硫化物礦床分布較廣泛，而銅鎳金屬礦主要存在于與巖漿活動有關的硫化物礦床中，因此該地區具有天然的銅鎳礦資源開發優勢。隨著能源勘探、礦物產能工程的深入，通過長期的礦床勘探和開采，于礦床底部發現了規模較大的、層狀分布的銅鎳硫化物。伴生礦有黃鐵礦、黃銅礦、鉑族礦等主要礦物，其他少量伴生礦還有砷鎳礦、磁鐵礦、方鉛礦、墨銅礦、鈦鐵礦、輝相礦等。礦區內礦體框式結構主要有晶粒狀結構、焰狀結構、環邊結構、蠕蟲狀結構等，礦石構造有團塊狀構造、細脈浸染狀構造、角礫狀構造等。

吉林紅旗嶺銅鎳礦床在我國礦床勘探與開采作業中具有重要地位，合理、有效、科學、效率開發紅旗嶺銅鎳礦床是推動我國礦業發展的重要環節[2]。

2 吉林紅旗嶺礦床地質特征分析

礦區內主要地質構造為褶皺和斷裂，從整體上來說，整個礦床位于吉林褶皺帶東南邊緣轉折處，因此在較早時期該地區地質活動活躍，容易發生巖漿活動，從而為大量巖漿硫化物礦床形成創造了條件。從微觀上來說，紅旗嶺礦床地質構造可分為北東向、北西向兩種，兩種地質構造在礦區內交錯分布，構成了礦床的基本地質體征。

礦區北東向地質構造上基本與輝發河斷裂帶相平行，地質活動特征與斷裂帶活動相似，在北東向地質構造上又有多個次級斷裂帶，這些斷裂帶構成了紅旗嶺礦床的邊界。研究表明，在地質活動較活躍的時期，地幔的巖漿活動在斷裂帶中留下多次活動的證據，這種多次的周期性活動造就了紅旗嶺銅鎳礦床層次分明的特點。在鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖侵入活躍期，部分地質構造發生改變，北東向斷裂帶部分轉變為北西向斷裂帶，在長期的地質活動后演變成了今日紅旗嶺礦床內北東向、北西向地質構造交錯分布的特征。相較于北東向地質構造，北西向地質構造是更為成熟的礦區發育構造，該地區曾經巖漿活動頻繁，北西向斷裂內巖體、礦體分布廣泛。雖然北東向、北西向地質構造形成于不同時期，但是都主要由鎂鐵質巖組成，礦床也主要由此類巖體構成，多分布于輝發河斷裂次級斷裂之中。

通過長期的礦產勘探作業，已經證實紅旗嶺銅鎳礦床中，鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖分布極為豐富，截止到目前為止已經發現了至少三十處具備開采價值的鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖礦床，礦區整體呈現北東向、北西向特征，礦區存在于斷裂帶或次級斷裂帶上，如趙家溝斷裂、明德屯斷裂等。在實際的開采作業中一經發現，雖然該區域斷裂帶形成原因大同小異，均來源于早期巖漿活動，但是不同地區礦床的富集程度不同，這種情況與礦化作用無關，主要與巖漿活動時期侵入程度有關。

紅旗嶺銅鎳硫化物礦床主要開采價值集中在礦底，整體開采價值較高，礦田規模較大，主要呈層狀分布。通過對巖體的深入研究，發現礦體分布類型和地質活動有關，不同時期地質活動的強弱對礦物質形成有重要影響。

3 紅旗嶺銅鎳礦床形成原因分析

對紅旗嶺銅鎳礦床成因進行分析，對礦產資源勘探和開發均具有積極意義，因此在此從礦床礦物元素來源為切入點，對紅旗嶺銅鎳硫化礦床成因進行分析。

從理論上來說，紅旗嶺銅鎳硫化礦床成因較其他礦床的研究價值更低，一方面是由于該地區巖體性質較為單一，值得研究的礦產元素較少，另一方面則是該地區地質構造鮮明、巖體結構層次明確，沒有太高的鑒別難度。

通過長期的勘探和開采工作，就目前已知來說，紅旗嶺銅鎳礦床巖體可分為三種，對三種巖體成因進行分析后發現，他們的形成都與鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖有密切聯系，這提示找到鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖的來源基本已經明確礦床成因。另一方面銅鎳礦床屬于一般的巖漿硫化物礦床，只會在巖漿活動時形成，在高溫狀態下，固態金屬被熔解，熔解后的金屬元素逐漸結晶，當結晶到達一定程度后就會形成巖漿硫化物礦床，其中硫化物的熔離作用與巖漿酸性程度正相關。而研究已經表明，溫度不同時硫化作用產生的礦種不同，在特定的溫度下，金屬元素熔離后就會產生銅鎳礦床，這是紅旗嶺礦床中銅鎳金屬的成因。

單純的金屬元素生成并不能富集成礦，必須要有合適的床才能成為礦產資源。“床”的成因也就呼之欲出，就是巖漿活動使鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖侵入原有巖層，形成合適的礦床。因此，紅旗嶺銅鎳礦床的成因直接與早期巖漿活動有關，巖漿活動既形成了礦又形成了床。

4 結論

通過上述分析，可以明確地確認巖漿活動和地質構造共同造就了紅旗嶺銅鎳礦床，其中巖漿活動更為主要。從礦物的形成上來看，巖漿活動的活躍程度決定了礦物豐富程度，銅鎳硫化物礦床的形成過程中硫化作用必不可少，而巖漿活動直接與早期硫化作用、熔離作用相關，因此在紅旗嶺銅鎳礦床找礦工作中可以通過分析早期硫化作用活躍程度來判斷礦床內金屬元素富集程度，明確礦產資源類型和開采價值。

5 發展展望

紅旗嶺銅鎳礦床找礦工作是現階段礦產資源勘探和開發的重點工作。而找礦工作是有跡可循的，通過一些蛛絲馬跡可以在未開發之前就判斷出某一礦田的開采價值，這就是找礦工作的根本目的，也是降低礦產開采成本的重要途徑。

紅旗嶺銅鎳礦床找礦工作較為簡單，可從方向分析、巖層分析以及開采價值判斷三個方面進行。

紅旗嶺銅鎳礦床所處區域整體地質構造為輝發河斷裂邊緣褶皺轉換地帶，區域內有北東向、北西向兩個大的次級斷裂構造，和北東向相比，北西向斷裂成礦價值更高，那么找礦方向可以暫定為北西向，沿輝發河斷裂或次級斷裂向北西向找礦，當然在資源相對充足的情況下，北東向也是找礦的合理方向。

巖層分析則是對可能存在開采價值礦床深度判斷的依據，銅鎳礦床以硫化物礦床為主，此地區硫化物礦床又以鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖為主，因此可以從判斷巖層性質來分析銅鎳礦可能存在的巖層及其深度，當該層面為鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖時那么極有可能有銅鎳礦資源。

開采價值分析是對投入產出比的計算，當產出遠遠大于投入時，礦床就具備相應的開采價值。紅旗嶺銅鎳礦床形成與巖漿硫活動時硫化作用直接相關，因此在確定礦床深度后可以通過取樣分析來判斷硫化作用強弱以及礦產內富含的金屬元素，再通過對應算法來確定是否具有開采價值。