吉林紅旗嶺銅鎳礦床的地質(zhì)特征及成因探討

孫宇佳

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì)，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(nèi)，地處輝發(fā)河主干斷裂北西側(cè)，是我國(guó)主要的銅鎳硫化物礦床之一。礦區(qū)內(nèi)露出地層主要為下元古界呼蘭群變質(zhì)巖，礦床分布與輝發(fā)河斷裂北西向次級(jí)斷裂基本一致[1]。

該地區(qū)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(dòng)有關(guān)的硫化物礦床中，因此該地區(qū)具有天然的銅鎳礦資源開發(fā)優(yōu)勢(shì)。隨著能源勘探、礦物產(chǎn)能工程的深入，通過(guò)長(zhǎng)期的礦床勘探和開采，于礦床底部發(fā)現(xiàn)了規(guī)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(qū)內(nèi)礦體框式結(jié)構(gòu)主要有晶粒狀結(jié)構(gòu)、焰狀結(jié)構(gòu)、環(huán)邊結(jié)構(gòu)、蠕蟲狀結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造有團(tuán)塊狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

吉林紅旗嶺銅鎳礦床在我國(guó)礦床勘探與開采作業(yè)中具有重要地位，合理、有效、科學(xué)、效率開發(fā)紅旗嶺銅鎳礦床是推動(dòng)我國(guó)礦業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[2]。

2 吉林紅旗嶺礦床地質(zhì)特征分析

礦區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造為褶皺和斷裂，從整體上來(lái)說(shuō)，整個(gè)礦床位于吉林褶皺帶東南邊緣轉(zhuǎn)折處，因此在較早時(shí)期該地區(qū)地質(zhì)活動(dòng)活躍，容易發(fā)生巖漿活動(dòng)，從而為大量巖漿硫化物礦床形成創(chuàng)造了條件。從微觀上來(lái)說(shuō)，紅旗嶺礦床地質(zhì)構(gòu)造可分為北東向、北西向兩種，兩種地質(zhì)構(gòu)造在礦區(qū)內(nèi)交錯(cuò)分布，構(gòu)成了礦床的基本地質(zhì)體征。

礦區(qū)北東向地質(zhì)構(gòu)造上基本與輝發(fā)河斷裂帶相平行，地質(zhì)活動(dòng)特征與斷裂帶活動(dòng)相似，在北東向地質(zhì)構(gòu)造上又有多個(gè)次級(jí)斷裂帶，這些斷裂帶構(gòu)成了紅旗嶺礦床的邊界。研究表明，在地質(zhì)活動(dòng)較活躍的時(shí)期，地幔的巖漿活動(dòng)在斷裂帶中留下多次活動(dòng)的證據(jù)，這種多次的周期性活動(dòng)造就了紅旗嶺銅鎳礦床層次分明的特點(diǎn)。在鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖侵入活躍期，部分地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生改變，北東向斷裂帶部分轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽飨驍嗔褞?，在長(zhǎng)期的地質(zhì)活動(dòng)后演變成了今日紅旗嶺礦床內(nèi)北東向、北西向地質(zhì)構(gòu)造交錯(cuò)分布的特征。相較于北東向地質(zhì)構(gòu)造，北西向地質(zhì)構(gòu)造是更為成熟的礦區(qū)發(fā)育構(gòu)造，該地區(qū)曾經(jīng)巖漿活動(dòng)頻繁，北西向斷裂內(nèi)巖體、礦體分布廣泛。雖然北東向、北西向地質(zhì)構(gòu)造形成于不同時(shí)期，但是都主要由鎂鐵質(zhì)巖組成，礦床也主要由此類巖體構(gòu)成，多分布于輝發(fā)河斷裂次級(jí)斷裂之中。

通過(guò)長(zhǎng)期的礦產(chǎn)勘探作業(yè)，已經(jīng)證實(shí)紅旗嶺銅鎳礦床中，鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖分布極為豐富，截止到目前為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了至少三十處具備開采價(jià)值的鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖礦床，礦區(qū)整體呈現(xiàn)北東向、北西向特征，礦區(qū)存在于斷裂帶或次級(jí)斷裂帶上，如趙家溝斷裂、明德屯斷裂等。在實(shí)際的開采作業(yè)中一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，雖然該區(qū)域斷裂帶形成原因大同小異，均來(lái)源于早期巖漿活動(dòng)，但是不同地區(qū)礦床的富集程度不同，這種情況與礦化作用無(wú)關(guān)，主要與巖漿活動(dòng)時(shí)期侵入程度有關(guān)。

紅旗嶺銅鎳硫化物礦床主要開采價(jià)值集中在礦底，整體開采價(jià)值較高，礦田規(guī)模較大，主要呈層狀分布。通過(guò)對(duì)巖體的深入研究，發(fā)現(xiàn)礦體分布類型和地質(zhì)活動(dòng)有關(guān)，不同時(shí)期地質(zhì)活動(dòng)的強(qiáng)弱對(duì)礦物質(zhì)形成有重要影響。

3 紅旗嶺銅鎳礦床形成原因分析

對(duì)紅旗嶺銅鎳礦床成因進(jìn)行分析，對(duì)礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)均具有積極意義，因此在此從礦床礦物元素來(lái)源為切入點(diǎn)，對(duì)紅旗嶺銅鎳硫化礦床成因進(jìn)行分析。

從理論上來(lái)說(shuō)，紅旗嶺銅鎳硫化礦床成因較其他礦床的研究?jī)r(jià)值更低，一方面是由于該地區(qū)巖體性質(zhì)較為單一，值得研究的礦產(chǎn)元素較少，另一方面則是該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造鮮明、巖體結(jié)構(gòu)層次明確，沒有太高的鑒別難度。

通過(guò)長(zhǎng)期的勘探和開采工作，就目前已知來(lái)說(shuō)，紅旗嶺銅鎳礦床巖體可分為三種，對(duì)三種巖體成因進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，他們的形成都與鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖有密切聯(lián)系，這提示找到鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖的來(lái)源基本已經(jīng)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(huì)在巖漿活動(dòng)時(shí)形成，在高溫狀態(tài)下，固態(tài)金屬被熔解，熔解后的金屬元素逐漸結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶到達(dá)一定程度后就會(huì)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(guān)。而研究已經(jīng)表明，溫度不同時(shí)硫化作用產(chǎn)生的礦種不同，在特定的溫度下，金屬元素熔離后就會(huì)產(chǎn)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(chǎn)資源?！按病钡某梢蛞簿秃糁觯褪菐r漿活動(dòng)使鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)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(dòng)有關(guān)，巖漿活動(dòng)既形成了礦又形成了床。

4 結(jié)論

通過(guò)上述分析，可以明確地確認(rèn)巖漿活動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造共同造就了紅旗嶺銅鎳礦床，其中巖漿活動(dòng)更為主要。從礦物的形成上來(lái)看，巖漿活動(dòng)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(guò)程中硫化作用必不可少，而巖漿活動(dòng)直接與早期硫化作用、熔離作用相關(guān)，因此在紅旗嶺銅鎳礦床找礦工作中可以通過(guò)分析早期硫化作用活躍程度來(lái)判斷礦床內(nèi)金屬元素富集程度，明確礦產(chǎn)資源類型和開采價(jià)值。

5 發(fā)展展望

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

紅旗嶺銅鎳礦床找礦工作較為簡(jiǎn)單，可從方向分析、巖層分析以及開采價(jià)值判斷三個(gè)方面進(jìn)行。

紅旗嶺銅鎳礦床所處區(qū)域整體地質(zhì)構(gòu)造為輝發(fā)河斷裂邊緣褶皺轉(zhuǎn)換地帶，區(qū)域內(nèi)有北東向、北西向兩個(gè)大的次級(jí)斷裂構(gòu)造，和北東向相比，北西向斷裂成礦價(jià)值更高，那么找礦方向可以暫定為北西向，沿輝發(fā)河斷裂或次級(jí)斷裂向北西向找礦，當(dāng)然在資源相對(duì)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(duì)可能存在開采價(jià)值礦床深度判斷的依據(jù)，銅鎳礦床以硫化物礦床為主，此地區(qū)硫化物礦床又以鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖為主，因此可以從判斷巖層性質(zhì)來(lái)分析銅鎳礦可能存在的巖層及其深度，當(dāng)該層面為鎂鐵質(zhì)巖、超鎂鐵質(zhì)巖時(shí)那么極有可能有銅鎳礦資源。

開采價(jià)值分析是對(duì)投入產(chǎn)出比的計(jì)算，當(dāng)產(chǎn)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于投入時(shí)，礦床就具備相應(yīng)的開采價(jià)值。紅旗嶺銅鎳礦床形成與巖漿硫活動(dòng)時(shí)硫化作用直接相關(guān)，因此在確定礦床深度后可以通過(guò)取樣分析來(lái)判斷硫化作用強(qiáng)弱以及礦產(chǎn)內(nèi)富含的金屬元素，再通過(guò)對(duì)應(yīng)算法來(lái)確定是否具有開采價(jià)值。