廣西寶壇地區(qū)銅鎳礦床地質(zhì)特征及找礦潛力分析

羅永恩 石永龍 黃美金 盧雪梅

廣西第七地質(zhì)隊(duì)，廣西 柳州 545100

廣西寶壇地區(qū)在 20世紀(jì) 60～70年代至 21世紀(jì)10年代，先后發(fā)現(xiàn)探明了17個(gè)銅鎳礦床，除了一個(gè)中型規(guī)模外，其余均為小型規(guī)模，礦床類型有巖漿熔離型和貫入型兩種。20世紀(jì)80～90年代，區(qū)內(nèi)外多家科研單位在該區(qū)開展錫多金屬礦床成礦系列和成礦歷史演化軌跡、地質(zhì)特征及成礦機(jī)理研究等工作。同時(shí)，地勘單位開展過1∶20萬航磁、重力等物探以及1∶20萬化探和重砂，1∶5萬水系沉積物測量和1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)調(diào)查等工作。近年來，在開挖電站的過水洞中見到高品位鎳礦石，礦山深部的超基性巖性中也探明品位較富且具一定規(guī)模的銅鎳鈷礦體。本文通過對(duì)該地區(qū)礦床地質(zhì)特征以及成礦地質(zhì)條件的分析，結(jié)合近幾年老礦山深部勘查成果及物化探資料綜合分析，認(rèn)為該區(qū)存在尋找銅鎳礦潛力。

1 地質(zhì)概況

寶壇地區(qū)位于揚(yáng)子克拉通南緣東側(cè)[1]、江南陸塊的西南端，桂北臺(tái)隆九萬大山穹褶帶[2]。出露地層有石炭系、泥盆系、寒武系、震旦系、南華系、上元古界丹洲群、中元古界四堡群（圖1），其中賦礦地層為四堡群文通組和魚西組，文通組和魚西組的巖性主要為淺變質(zhì)砂泥巖、板巖，并夾有數(shù)層鐵鎂質(zhì)-超鐵鎂質(zhì)火山巖層。

圖1 寶壇地區(qū)地質(zhì)簡圖[4]Fig.1 Geological sketch map of Baotan area

該區(qū)經(jīng)歷了四堡、雪峰、加里東、印支等多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造線主要為北東和北西兩個(gè)方向。早期以褶皺為主要特征，中晚期以斷裂構(gòu)造為特征。褶皺主要為軸向近東西向和北東向的倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜、復(fù)向斜。規(guī)模較大的有池洞背斜、五地背斜、清明山背斜、田逢背斜、文得向斜、高嶺向斜等。這些褶皺控制了區(qū)內(nèi)與基性、超基性巖有關(guān)的銅鎳礦床[3]。斷裂主要為北東、北西和近南北向斷裂，其中北東向較大斷裂以區(qū)域性的池洞斷裂和四堡斷裂為代表，延伸和斷距較大，是本區(qū)主要控巖、控礦斷裂；近南北向斷裂主要控制本區(qū)的錫多金屬礦，北西向斷裂形成時(shí)間較晚[4]，與成礦關(guān)系不密切。

區(qū)內(nèi)具多旋回巖漿活動(dòng)，主要是四堡期和雪峰期。四堡期是以基性、超基性巖為主，大多巖體呈巖床產(chǎn)于文通組和魚西組地層中，既有侵入，也有噴出，并與銅鎳礦化有關(guān)。銅鎳礦體主要產(chǎn)在分異良好的多相巖體底部，受后期斷裂改造疊加富集[5]。含礦巖體自下而上通常為：超基性巖（蝕變輝石巖、蝕變橄輝巖）→基性巖（蝕變輝長輝綠巖、蝕變輝綠巖）→中性巖（蝕變閃長巖），具有明顯的側(cè)向分異現(xiàn)象[4]。雪峰期是以侵入花崗巖為主，其次為基性玢巖?；◢弾r與錫礦關(guān)系密切。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦床分布

區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)含銅鎳礦巖體70多個(gè)。主要含礦部位在纖閃石化輝石巖底部（倒轉(zhuǎn)后產(chǎn)于頂部）0～15m范圍內(nèi)，尤其是0～4m常見。地表為錫礦時(shí)，往下部大多為銅鎳礦；銅鎳礦化范圍與錫礦化大致相同。

2.2 礦體產(chǎn)出特征

主要有兩種形態(tài)：一是巖漿熔離型成礦，主要產(chǎn)于纖閃石化輝石巖底部的銅鎳礦體，礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出（圖2），距離巖體與圍巖之接觸面1～4m，礦體長度一般為幾百米至一千米，傾角一般 13°～30°與 45°～70°，礦石品位 Ni一般0.395%～0.578%，從接觸帶向外（遠(yuǎn)離巖體）品位逐漸降低；二是巖漿貫入型成礦，受構(gòu)造控制，產(chǎn)于倒轉(zhuǎn)背斜傾伏端或翼部的破碎帶。如滿洞銅鎳礦床，礦體長20～30m，厚1.25m，Ni品位一般為5%～15%[3]。斷裂產(chǎn)狀陡處相對(duì)于緩處，礦體厚度大、品位富。

圖2 池洞銅鎳礦床似層狀礦體產(chǎn)出示意圖[5]Fig.2 Schematic diagram of the occurrence of quasi strata form ore bodies of copper-nickel deposit in Chidong

2.3 礦石類型及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石類型常見有斑雜狀、浸染狀和塊狀。礦石的結(jié)構(gòu)主要有半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、他形晶結(jié)構(gòu)、結(jié)狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、熔蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、皺紋狀構(gòu)造、細(xì)脈狀、環(huán)狀（豆斑狀）構(gòu)造及不規(guī)則團(tuán)塊狀等。

2.4 礦物組合

礦石礦物主要是鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、方黃銅礦、黃鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦等；脈石礦物有陽起石、長石、綠泥石、角閃石、黑云母、白云母、石英、絹云母、方解石，微量榍石、白鈦石、鋯英石、綠簾石等。

2.5 圍巖蝕變

（1）硅化。見于含礦巖體外接觸帶，硅化強(qiáng)烈處可形成密集的硅質(zhì)條帶，硅化的強(qiáng)弱取決于變質(zhì)粉砂巖中的SiO2的含量及蝕變溫度。

（2）混染巖化。含礦巖體侵入時(shí)溫度較高，與部分圍巖產(chǎn)生強(qiáng)烈交代作用，形成幾米厚的混染巖化帶，該帶與圍巖及巖體，在成分上都是互相過渡，礦物顆粒細(xì)，有時(shí)也富集銅鎳礦。

（3）綠泥石化。主要出現(xiàn)在含礦巖體一側(cè)的內(nèi)接觸帶，綠泥石化呈顯微鱗片狀沿接觸帶平行排列，形成不規(guī)則的片理化帶，銅鎳礦化與此帶關(guān)系密切，其出露寬度一般小于10m。

（4）纖閃石化。輝石被纖維狀綠色角閃石代替，在近礦部位圍巖蝕變較強(qiáng)，巖石具有較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)；在遠(yuǎn)離礦體的部位圍巖蝕變較弱，巖石顆粒較粗。蝕變強(qiáng)度與礦體距離成正比，遠(yuǎn)離圍巖則遞減。鎳鈷礦化與此蝕變關(guān)系密切。

3 礦床成因

當(dāng)含礦的基性-超基性巖漿侵入圍巖之后，由于結(jié)晶分異作用，分出不同的巖相帶。由于銅鎳硫化物比重較大，因重力作用向下沉降，在近巖體底部的一定范圍內(nèi)，或因處于分散狀態(tài)而呈浸染狀，或因流動(dòng)匯集而成“豆斑”或不規(guī)則團(tuán)塊狀。在硫化物沉降過程中，巖體底部與圍巖接觸帶，一方面因接觸變質(zhì)作用而導(dǎo)致外接觸帶某些接觸角巖的形成；另一方面，由于巖體邊部冷凝較快而產(chǎn)生細(xì)粒結(jié)構(gòu)的纖閃石化輝巖，其中也常有一定程度的礦化，有時(shí)在某些地段，“豆斑”或浸染狀相當(dāng)顯著。在大多數(shù)情況下，以離開接觸面的一定部位，礦化較為集中，這顯然與當(dāng)時(shí)硫化物的下沉速度及巖漿的冷凝快慢有關(guān)，也可能與地殼內(nèi)部物質(zhì)成分的運(yùn)動(dòng)有關(guān)系[6]。

其次，含礦巖體的厚度，各處并不一致，但礦化富集的程度，并不因巖體厚度的不同而有明顯的差異。這說明原始熔漿中，硫化物含量不高且較分散，而其下沉及聚集作用又均較緩慢，故在厚度較大的地段，除了在近底部的礦化帶有銅鎳硫化物的分布外，在其中部的中粒至粗粒纖閃石化輝巖中，有時(shí)也出現(xiàn)一定程度的礦化，以致形成“兩段礦化”現(xiàn)象，即所謂“上懸礦化”，其銅鎳品位不如近底部的礦化帶強(qiáng)。

寶壇地區(qū)銅鎳礦成礦可劃分為兩期多階段，其成礦模式如圖3所示。研究區(qū)含礦基性-超基性巖整合侵入到中元古界四堡群文通組中，該地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，在研究區(qū)一帶形成清明山倒轉(zhuǎn)背斜，故礦體其形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模均嚴(yán)格受中元古界四堡群地層以及清明山倒轉(zhuǎn)背斜所控制。成礦后期斷層又對(duì)其進(jìn)行了不同程度的切割，使得礦體連續(xù)性較差。另外，有細(xì)小脈狀礦體沿?cái)嗔鸦驇r流層底部外圍巖中的片理或小裂隙充填而成，甚至切割原生礦石。

圖3 寶壇地區(qū)銅鎳礦成礦模式簡圖[1]Fig.3 Sketch of metallogenic model of copper-nickel deposit in Baotan area

綜上所述，礦體的厚薄，含鎳的貧富與超基性巖相的厚薄、分異完全情況及后期殘漿熱液活動(dòng)有一定的關(guān)系。超基性巖相稍厚，礦體厚度相應(yīng)較大，品位較高。研究區(qū)銅鎳礦體產(chǎn)于基性-超基性巖體（主要是纖閃石化輝巖相）的內(nèi)接觸帶，受地層、巖性、斷裂構(gòu)造等多種因素控制，屬基性-超基性巖漿熔離型礦床。

4 找礦潛力分析

在大地構(gòu)造位置上，該區(qū)位于揚(yáng)子克拉通南緣東側(cè)[1]，桂北臺(tái)隆九萬大山穹褶帶[2]，屬于俯沖環(huán)境，銅鎳礦形成與弧后幔源巖漿上涌侵入四堡群后發(fā)生的就地熔離有關(guān)[7]。成礦位置位于有利大地構(gòu)造上。

4.1 位于九萬大山-元寶山成礦區(qū)

寶壇地區(qū)位于南嶺錫多金屬成礦帶九萬大山-元寶山成礦區(qū)南段，已探明的銅鎳礦床有文得、大坡嶺、小坡嶺、陶家、池洞、清明山、地蘇、滿洞等礦床[8]，這些礦床規(guī)模除了大坡嶺礦床為中型[9]外，其余均為小型。同時(shí)，近年來，在坡甲電站的過水洞某溝中，見到含鎳20%～25%的高品位礦石50t[4]；另外，在一洞等一批老礦山深部的超基性巖中發(fā)現(xiàn)有品位較富且具一定規(guī)模的銅鎳鈷礦體。

4.2 地層提供了容礦空間

寶壇地區(qū)內(nèi)主要地層巖性以中元古界四堡群文通組和魚西組的淺變質(zhì)砂巖、板巖為主，巖性組合有利于銅鎳礦生成。由于砂泥質(zhì)巖石不透水，在成礦過程中起著隔阻作用，而鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖因其可溶性和化學(xué)性質(zhì)活潑，普遍發(fā)生纖閃石化，極容易交代成礦。尤其是文通組的輝石巖，在與倒轉(zhuǎn)背斜、斷裂配套組成的成礦圈閉構(gòu)造中容易形成銅鎳礦床，為寶壇地區(qū)容礦提供了成礦空間。

4.3 構(gòu)造控制了銅鎳礦床的展布

四堡期褶皺為一系列近東西向的緊密線狀復(fù)式褶皺，兩翼次一級(jí)褶皺構(gòu)造極為發(fā)育。這些褶皺控制了錫礦床的空間分布，同時(shí)也控制了區(qū)內(nèi)基性超基性巖有關(guān)的銅鎳礦床，褶皺倒轉(zhuǎn)翼是銅鎳礦成礦的較為有利部位。區(qū)域性的池洞斷裂和四堡斷裂，延伸和斷距較大，早期有大量的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖漿沿其噴溢出海底并伴生有一系列同生層狀Cu-Ni-Co硫化物礦床[5]。此外，同生的 Cu-Ni-Co硫化物礦體中的成礦元素在變質(zhì)作用過程中經(jīng)活化，沿其派生次一級(jí)構(gòu)造轉(zhuǎn)移至巖性有利成礦的空間沉淀，而形成了一些規(guī)模較小的Cu-Ni硫化物礦脈，并疊加于原生礦體附近。

4.4 巖漿巖

主要有四堡期和雪峰期兩個(gè)巖漿巖活動(dòng)旋回。四堡期巖漿巖產(chǎn)于四堡群九小組至魚西組中，鎂鐵質(zhì)巖和超鎂鐵質(zhì)巖以文通組最為發(fā)育，受四堡期東西向構(gòu)造控制。巖漿活動(dòng)在成礦過程中提供了礦液和熱動(dòng)力，基性-超基性侵入體是本區(qū)銅鎳礦的含礦巖體，呈似層狀產(chǎn)出的巖體與四堡群同步褶曲。田逢巖體、清明山巖體、平英巖體是相連通的[5]，它們具有深部強(qiáng)烈熔離分異作用的基性、超基性巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，巖漿活動(dòng)規(guī)模大，分異演化強(qiáng)，具有良好的銅、鎳成礦的地質(zhì)條件，巖體底部下伏的巖漿侵入通道及附近的斷裂構(gòu)造是重要的成礦場所[10]，銅鎳硫化物礦化普遍發(fā)育，銅鎳礦床主要分布在分異良好的超鎂鐵質(zhì)巖的底部。

4.5 物探特征顯示銅鎳礦床向深部延伸潛力較大

該區(qū)礦床區(qū)域上處于重力、磁異常梯度帶上[11]；航磁 ΔTmax=85nT，ΔTmin=-50nT，磁化率變化范圍從 10～71200nT，幾何均值 210～3314nT，異常范圍大，異常強(qiáng)度大，梯度陡，說明鎂鐵質(zhì)巖和超鎂鐵質(zhì)巖體空間范圍和向深部延伸較大[12]，銅鎳礦床主要分布于超鎂鐵質(zhì)巖，可以認(rèn)為銅鎳礦床向深部延伸潛力較大。

4.6 化探高異常值區(qū)域?yàn)閷ふ毅~鈷鎳礦的最有利地段

1∶50000 區(qū)內(nèi)水系沉積物中Cu、Ni等12種元素的富集系數(shù)達(dá)2以上，表明這些元素富集最為強(qiáng)烈[13]。Cu、Ni、Co、Cr異常規(guī)模大，強(qiáng)度高，連續(xù)性好，濃集中心明顯，濃集中心與蝕變超基性巖脈相吻合，Ni異常濃集中心中高值大于400×10-6處均能新發(fā)現(xiàn)鈷鎳礦（化）體。Cu、Ni、Co、Cr綜合異常形態(tài)反映了隱伏超基性巖的空間展布（圖4），為尋找超基性巖銅鎳礦提供依據(jù)[13]。龍有-蒙洞口一帶Cu-Ni-Co-Cr綜合異常沿四堡斷裂近南北向展布，濃集中心與基性-超基性巖脈吻合，北東向展布，Ni、Co高異常值區(qū)域是尋找與蝕變超基性巖有關(guān)的銅鈷鎳礦最有利地段[13]。

圖4 寶壇地區(qū)綜合異常圖[13]Fig.4 Comprehensive anomaly map of Baotan area

寶壇地區(qū)銅鎳礦床是一種鐵鎂質(zhì)巖漿熔離作用為主形成的硫化物礦床，已探明最大礦體長度達(dá)1300m，寬141m，厚1.84m[9]。該礦位于九萬大山-元寶山成礦區(qū)，區(qū)內(nèi)銅鎳礦產(chǎn)豐富，四堡群文通組和魚西組地層為銅鎳礦提供了空間，鎂鐵質(zhì)巖和超鎂鐵質(zhì)巖較發(fā)育，近東西向的復(fù)式褶皺及其兩翼次一級(jí)褶皺構(gòu)造極為發(fā)育，構(gòu)造控制礦床展布，勘查顯示，向下延伸穩(wěn)定；物化探異常強(qiáng)度大，范圍寬，具備了形成規(guī)模大的巖漿銅鎳硫化物礦床的成礦條件，找礦潛力大。

5 結(jié)論

寶壇地區(qū)成礦條件好，在淺部找錫礦潛力大，深部找銅鎳礦潛力大。從近十年的礦山深部探采成果來看，找銅鎳礦成績顯著。對(duì)該地區(qū)的銅鎳礦勘查工作，除了就礦找礦外，還應(yīng)加大老礦山周邊成礦條件好的地段勘查，尤其是在龍有-蒙洞口一帶Cu-Ni-Co-Cr綜合異常濃集中心蝕變的超基性巖。同時(shí)，側(cè)重找深部巖漿熔離型礦，并關(guān)注北東向和東西向后期斷裂對(duì)成礦的富集或影響，應(yīng)有新的突破。