巴布亞新幾內亞瑞木礦區紅土型鎳礦地質特征及外圍找礦分析

孫富海

（湖北煤炭地質物探測量隊,湖北武漢 430200）

1 區域地質

1.1 區域地質特征簡述

瑞木礦區紅土型鎳礦床位于巴布亞新幾內亞馬丹省境內Marum基巖帶上, 純橄欖巖覆蓋整個區域, 是主要的含礦巖體, 該超基性巖體歸屬于第三紀中新統（N1）；紅土礦層平均厚達15m, 局部最大厚度可達59m[1]。

1.2 地層

礦區主要出露的巖漿巖有兩類, 即：

（1）紫蘇輝石輝長巖, 中間夾有少量的蘇長巖、脈狀斜長巖、輝長偉晶巖, 主要分布于北部和南部。

（2）超基性巖, 以新鮮的純橄欖巖、蛇紋巖、輝巖為主, 以及分布于中部的少量斜方輝石橄欖巖和橄欖巖。

1.3 區域構造

本區域主構造線呈北西向, 發育一系列北西走向的斷層帶（圖1）。可劃分為3個主要構造單元：位于西南部的Kubor背斜構造單元, 中間部位的新幾內亞活動帶構造單元, 以及位于北東部的瑞木盆地構造單元。

由于新近紀南部的澳大利亞板塊與北部的太平洋板塊相互作用的影響形成了新幾內亞活動帶。活動帶內有一系列的高角度斷層（如Bismark斷層帶、Markham斷層帶、Bundi斷層帶）和許多小的剪切和斷裂, 都傾向北西[2]。

2 礦床地質

2.1 礦床地質特征

瑞木礦區紅土型鎳礦賦存于純橄欖巖上部的紅土風化殼中, 根據鎂、鎳含量在各層位中的變化情況對含礦層位進行了劃分, 自上而下分別有兩個礦化層位（Ni＜0.5%, Mg＜1%）和4個含礦層位, 其中礦化層位有腐殖層（Q）、紅色褐鐵礦層(O), 不構成工業意義的礦層, 是礦區的覆蓋層, 含礦層位有黃色褐鐵礦層(L)、殘積層(S)、上含礫殘積層（R1）以及下含礫殘積層（R2）, 其厚度較大, 分布較為穩定, 隨著底板的隆升, 局部地段含礦層位有缺失或變薄的情況。

2.2 礦區地質特征

2.2.1 基巖橄欖巖

礦區主要出露巖性為橄欖巖, 呈灰綠色、黃綠色, 中粗粒結構、自形等粒、他形結構, 塊狀構造。主要礦物為橄欖石, 次要礦物為蛇紋石、滑石、鉻鐵礦。

橄欖石呈黃綠色半自形晶, 在礦層底部風化程度較高, 巖石常具風化殘余結構。區內橄欖巖呈巖基產出, 巖石中節理較發育, 抗風化能力較弱, 利于風化殼發育, 從而形成了本區鎳、鈷風化殼型礦床。

2.2.2 風化殼

從上至下依次為腐殖層（Q）、紅色褐鐵礦層（O）、黃色褐鐵礦層（L）、殘積層（S）和含礫殘積層（R）。其中含礫殘積層（R）主要特征是含基巖橄欖巖角礫, 并根據礫石的含量多少劃分為上含礫殘積層(R1)和下含礫殘積層（R2）。

2.3 礦體地質特征

礦體主要賦存于風化殼黃色褐鐵礦層、殘積層和上、下含礫殘積層中, 平面形態總體受地形等因素的控制, 較為簡單。礦體剖面形態與地形、地貌密切相關, 呈似層狀、透鏡體狀產出。產狀平緩, 整體上與地形基本一致, 傾角一般為10°～20°。礦體形態受含礦層位的控制, 據鉆孔揭露, 礦體多數會出現缺失的現象。因此礦體在剖面上呈不連續、透鏡體狀產出。基巖面傾角一般為8°～15°, 局部地段可達20°～30°。礦體隨著基底的隆起而變薄, 反之則變厚。

3 控礦因素與成礦規律

3.1 控礦因素

3.1.1 原巖成分

紅土型鎳礦的成礦母巖最常見、最重要的是超基性巖, 具有很強的巖性專屬性[3], 以橄欖石含量相對較高的方輝橄欖巖和純橄欖巖及其蝕變巖石(蛇紋巖)為主, 輝石含量相對較高的橄欖輝石巖、輝石巖及其蝕變巖石次之。

3.1.2 氣候

溫度和降雨量是影響紅土型鎳礦成礦作用的主要氣候要素。在高溫多雨的熱帶, 化學風化一般進行得非常強烈[4]。紅土化作用以化學風化作用為主, 而化學風化作用則以水和生物為介質, 通過水合作用和生物化學作用使水酸化而使化學反應、物質交換的過程得以實現, 因此對水和生物豐富程度起決定作用的氣候條件直接影響著紅土風化殼和紅土型鎳礦的形成[5]。

3.1.3 地形地貌及水文地質

在中—低地形起伏的低山和丘陵地帶, 地下水位較低, 地下水排泄較為流暢, 相對中—高山和平原地區而言、是比較合適的地貌環境, 有利于紅土風化殼和紅土型鎳礦床的形成。特別是在低山和丘陵的平緩山脊、緩坡、山嘴、階地等部位, 不僅地下水排泄流暢、而且地表水流對風化殼的沖刷、侵蝕作用較弱, 既有利于紅土風化殼的形成, 也有利于紅土風化殼的保存, 是紅土型鎳礦體重要的形成和賦存場所[6]。

3.1.4 地質構造

深大斷裂帶直接控制了紅土型鎳礦的成礦母巖的侵入和產出, 從而間接控制著紅土型鎳礦的分布區域。同時, 大地構造環境和區域構造運動影響和控制區域地形地貌, 在一定程度上間接影響著區域氣候和區域水文地質特征, 從而影響了紅土型鎳礦的區域成礦作用和區域礦化特征及其侵蝕作用和排水狀態, 進而控制紅土風化殼及紅土型鎳礦的形成、分布與保存, 以及紅土型鎳礦體的規模、形態、產狀, 甚至礦體邊界。

3.2 成礦規律

瑞木礦區的紅土型鎳礦形成于中生代, 其成礦受大地構造背景、區域地質構造及區域氣候、區域地形地貌的影響和控制。本區的紅土型鎳礦床沿島弧構造帶中的超基性巖推覆體分布, 產于低山和丘陵地帶, 以熱帶溫暖潮濕的氣候為主, 是典型的面型礦體, 其頂板起伏明顯受地形控制, 底板起伏不僅受地形控制, 而且受節理裂隙、斷裂構造、巖石蝕變程度等因素控制, 所以, 雖然礦體底板總體起伏變化與地形變化大體一致, 但從局部看礦體底板往往是凹凸不平的。礦體的厚度也明顯受地形控制, 在地形較平緩的地段, 礦體厚度往往較大, 連續性較好, 而在地形較陡的斜坡地段, 礦體厚度變薄, 連續性較差。

4 找礦方向淺析

4.1 找礦標志

4.1.1 大地構造背景標志

瑞木礦區紅土型鎳礦位于新幾內亞逆沖帶中北部的Marum基巖帶上, 超基性的純橄欖巖覆蓋整個區域, 是主要的礦源層位。

礦區南部發育北西走向的邦迪斷裂帶截斷Marum基巖帶。礦區北東方向基性巖帶與北西向的瑞木—馬克漢姆斷層帶鄰接。瑞木—馬克漢姆斷層與瑞木地區高地平臺平行發育, 基本對礦區未造成影響。

4.1.2 風化殼標志

超基性巖紅土風化殼分布面積大, 特征明顯, 是紅土型鎳礦床最直接的找礦標志。在瑞木礦區熱帶溫暖潮濕的氣候作用下, 超基性巖紅土風化殼自上而下的垂直分帶為腐殖層—紅色褐鐵礦層—黃色褐鐵礦層—殘積層—含礫殘積層—基巖。其殘余紅土帶主要由腐殖層和褐鐵礦層組成, 以高鐵低鎂為特征。腐巖層主要由殘積層和含礫殘積層組成, 基巖帶為弱風化的橄欖巖。

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4.1.3 巖性標志

依據區域性地質資料, 本區出露的超基性巖是紅土型鎳礦成礦的最重要的條件。成礦母巖中橄欖石含量越高, 對中—高品位紅土型鎳礦的形成越有利。純橄欖巖及其中等程度的蝕變巖石是最常見的有利成礦母巖, 最有可能形成中—高品位的紅土型鎳礦；而輝橄巖和輝石巖通常只能形成紅土型鎳礦化或低品位的紅土型鎳礦。因此, 通常將鎂質超基性巖作為紅土型鎳礦的找礦標志。

4.1.4 地形地貌標志

瑞木地區的地形高程平均在700m左右, 坡度在10°～25°之間, 植被十分發育, 森林覆蓋率接近100%, 相對中—高山和平原地區而言, 本區的低山和丘陵地帶更有利于紅土風化殼和紅土型鎳礦的形成和保存。

4.1.5 遙感標志

本次研究過程中采用ETM遙感影像圖作為工作底圖, 通過目視解譯及人機交互, 結合已有的地質、礦體資料, 運用遙感、地質及成礦的成熟理論, 進行綜合分析解譯成果, 總結各地質要素的遙感影像特征及其與成礦的關系。由于采用的ETM遙感影像圖分辨率較低, 解譯時借助于Goole Earth中的高分辨率影像圖, 通過對區內的礦山進行定位, 并投影到相同坐標系下的ETM遙感影像圖上。遙感影像顯示, 本區山體較為平滑, 以腦髓狀山形地貌為主, 水系相對較發育。工作區多為密林覆蓋, 呈暗綠色；少量森林覆蓋較差的區塊, 呈暗紅色。遙感解譯結果表明, 研究區北部出露的主要地層為更新世和全新世的河流沖積物, 在瑞木河兩岸分布有全新世的河流沖積物。區內出露的巖漿巖主要有兩類, 第一類為分布于中部的純橄欖巖、蛇紋巖等, 是本區的主要成礦母巖, 第二類為分布于北部和南部的輝長巖、蘇長巖、脈狀斜長巖等。除此之外, 勘探區西南側有少量的雜巖體出露。

4.2 下一步的找礦方向

綜合分析紅土型鎳礦的成礦地質條件和成礦規律, 紅土型鎳礦的找礦主要是要有超基性巖為主的成礦母巖, 且不被大地構造破壞, 其適宜的氣候、降雨量、地形地貌等成礦要素有利于紅土型鎳礦的礦化、形成和保存。就瑞木地區而言, 充沛的降雨量, 溫暖潮濕的氣候, 低山—丘陵的地形地貌造就的地下水補給排泄條件, 均是紅土型鎳礦成礦的有利因素, 因此, 在本區尋找紅土型鎳礦主要是利用遙感技術圈定超基性巖的出露區域, 結合大地構造的發育形態, 分析圈定找礦靶區。

4.2.1 找礦靶區圈定

根據遙感解譯成果, 區內主要有兩塊超基性巖分布區（如圖2所示陰影部分）, 位于礦區西北和東南邊界處, 面積分別為128km2和54.9km2, 是成礦的最有利地段, 主要表現在：①有利的氣候條件：本區處在赤道線南30°以內的熱帶國家, 在炎熱潮濕的氣候條件下, 巖石化學風化作用比較劇烈, 有利于紅土化的發生。②適宜的地形地貌：本區處于中—低起伏的低山和丘陵地帶, 地下水位較低, 排泄流暢, 充沛的降雨量有利于可溶性組分的大量帶出, 提高化學風化速度, 是紅土型鎳礦的形成和保存的最佳場所。③大地構造的影響：礦區南部發育北西走向的邦迪斷裂帶和礦區北部的北西向的瑞木—馬克漢姆斷裂帶, 與高地平臺平行發育, 且未經過礦區, 基本對礦區無影響。

圖2 礦區超基性巖出露區域分布圖

根據成礦地質條件, 綜合考慮地質構造和地形地貌等成礦因素的影響, 本次研究圈定了兩個找礦靶區, 分別為找礦靶區A和找礦靶區B（圖3）, 作為后期的礦產資源勘探開發利用的重點。

圖3 遠景找礦靶區分布圖

4.2.2 找礦靶區分析

根據研究區所處的地理位置、地層巖性分布、地質構造信息、遙感解譯成果等成礦控礦因素, 本次共圈定的找礦靶區A位于采礦權范圍西邊, 面積約為77.3km2, 以采礦權范圍西側邊界線、超其性巖出露邊界線和南邊的斷層構造線共同圈定, 找礦靶區B位于勘探區東南部, 面積約為54.9km2, 以東南邊的超基性巖出露邊界線和其西北邊的斷層構造線共同圈定。

成礦控礦因素決定了本區的紅土型鎳礦體的形態、產狀及規模, 超基性巖體規模較大, 出露面積較大, 在紅土化成礦作用過程中未受到活動斷裂的破壞, 形成了本區中—大型規模的面型礦體, 覆蓋于超基性巖體之上, 沿地表呈層狀、似層狀產出, 分布面積達數十平方千米。采礦區勘探資料表明, 本區礦體的厚度也明顯受地形控制, 一般數米至數十米, 在地形較平緩的地段, 礦體厚度往往較大, 連續性較好。

5 結論

（1）本區的紅土型鎳礦礦體主要賦存于風化殼黃色褐鐵礦層、殘積層和上、下含礫殘積層中, 分布集中、礦床規模大、埋藏淺、礦體形態簡單、礦石類型簡單、找礦標志明顯、綜合利用價值高、易于勘探、開采方便, 紅土風化殼明顯, 礦體呈面形展布, 多為層狀, 其形態與地形表面形態基本一致。

（2）綜合多種成礦地質條件研究認為, 本區具備了形成中大型乃至超大型紅土鎳礦的物質基礎, 圈定的遠景找礦靶區成礦地質條件良好, 礦床地質特征明顯, 找礦潛力巨大, 可以作為下一步資源勘查和開發利用的重點方向, 通過進一步的物化探和地質勘探工作, 夯實基礎地質資料, 為本區的紅土型鎳礦床的開發利用奠定基礎。