■孫立新

（甘肅省核地質(zhì)二一二大隊 甘肅武威 733000）

火焰山南銅鎳礦地球化學(xué)特征的研究

■孫立新

（甘肅省核地質(zhì)二一二大隊 甘肅武威 733000）

《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》是甘肅省地質(zhì)勘查基金2013-2014年連續(xù)兩年的項目。通過近兩年的工作，在該區(qū)發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的超基性巖體，且該巖體具備了銅鎳礦的成礦條件。本文從地球化學(xué)的角度對該巖體的成因以及該區(qū)的成礦條件進(jìn)行了分析，為下一步找礦工作指明了方向。

火焰山南銅鎳礦地球化學(xué)特征研究

1 工作區(qū)概況

工作區(qū)位于敦煌市東南約45Km，屬荒漠戈壁區(qū)。區(qū)內(nèi)交通較為方便。該區(qū)氣候?qū)俑珊荡箨懶詺夂?，夏季炎熱，冬季寒冷。一年四季多風(fēng)，尤以每年十月至翌年四月為盛，最大風(fēng)速24米/秒。

本人參加了甘肅省地質(zhì)勘查基金項目-《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》2013、2014年兩年的全部工作，對其地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析研究，將一些心得撰寫成文，以供參考。

2 勘查區(qū)地質(zhì)概況

（1）地質(zhì)特征?？辈閰^(qū)中部、南部大多為第四系沖洪積砂礫覆蓋，北西出露敦煌巖群D巖組。敦煌巖群D巖組區(qū)域上劃分為四個巖段，勘查區(qū)北西部出露基巖屬四巖段，自上而下由絹英片巖、黑云石英片巖、眼球狀鉀長混合巖、變砂巖夾混合質(zhì)黑云斜長片麻巖組成，片麻巖和混合巖發(fā)育在侵入體外接觸帶，判斷是侵入作用所致。異常區(qū)位于復(fù)背斜南翼，巖層南傾約70度。

勘查區(qū)中心為一中---超基性雜巖體，覆蓋在18～32米厚的第四系之下。根據(jù)地面物探結(jié)果解譯，巖體平面呈橢圓形展布，走向約63度，長4.7km，最大寬2.4km，平面分布面積約7.8km2。

（2）地球化學(xué)特征。蘇長輝長巖中SiO2含量變化在50.63%～55.90%之間，平均53.39%，為中性巖到基性巖的過渡相巖石。

輝石巖中總體鐵族元素含量較高，ZK1002在70-110米間輝石巖中形成低品位鈦磁鐵礦體 （釩達(dá)到綜合利用品位），不達(dá)工業(yè)要求。硫、銅、鎳、鈷在局部富集，并構(gòu)成低品位礦化。

2013年，對ZK1002全孔巖心取樣進(jìn)行了多元素分析，統(tǒng)計分析結(jié)果如下：

2.1 平均值

ZK1002巖心中Fe、Mn、Cr、V、Ti、Co、Cu、Ni、Se、Te平均值超過地殼元素平均值。Fe、Cu、Co、Ni、V平均值明顯偏高，F(xiàn)e、Ti接近工業(yè)指標(biāo)。

2.2 均方差

Ce、Co、Cr、Cu、Fe、La、Mn、Ni、P、Rb、S、Sc、Sr、Ti、V、Zn、Zr等元素離散度大，具較大的均方差，S、Cu、Ni、Co等元素均方差分別達(dá)到8207×10-6，476×10-6、164×10-6、59×10-6，具有富集成礦的可能性。

2.3 相關(guān)分析

巖體中V、Ti、Fe相關(guān)系數(shù)V-Fe(0.71)、Ti-Fe(0.69)具有顯著相關(guān)關(guān)系，V-Ti(0.94)具有高度相關(guān)關(guān)系，表明大部分鐵及釩、鈦為相同成因，即巖漿分異形成的釩鈦磁鐵礦。

與巖漿型銅鎳硫化礦床有關(guān)的特征成礦元素，Cu-Ni(0.34)為正相關(guān)，Cu-Co(0.55)顯著相關(guān)，Ni-Co(0.93)高度相關(guān)；Se、Te與貴金屬元素Ag、Pd、Au、Pt雖僅有個別較高值出現(xiàn)，但其高值與Ni、Co、Cu元素高值有很好的吻合，Se、Te、Pd與Cu、Ni、Co相關(guān)度高，相關(guān)系數(shù)均在0.6以上。

Cu-S(0.79)、Ni-S(0.61)、Co-S(0.79)、Ag-S(0.60)、Se-S(0.96)、Te-S (0.94)均為顯著或高度相關(guān)，說明這些元素主要是以硫化物形式存在，與硫同源。而Fe-S相關(guān)系數(shù)達(dá)0.54，說明部分Fe是由硫化物（磁黃鐵礦、黃鐵礦）提供的。輝石巖中硫元素平均含量達(dá)0.42%，遠(yuǎn)高于正?；?超基性巖體（0.03%），接近加拿大地盾含礦超基性巖體（0.58%），說明巖漿中硫源豐富，有利于銅鎳鈷等金屬硫化物的生成。

2.4 元素對比值

ZK1002鉆孔中上部Cu普遍高于Ni，中下部Ni普遍高于Cu，自129米開始，Ni/Cu比值顯著升高，Ni/Cu比值平均達(dá)4.96，和大多數(shù)巖漿型銅鎳硫化物礦床Ni/Cu比相近（加拿大地盾為Ni/Cu=4.3，金川含礦巖體Ni/Cu=3.5），說明其深部趨向于鎳的富集。

2.5 主要元素變化規(guī)律

隨鉆孔深度增大，V、Ti含量呈韻律性降低，而Ni含量呈韻律性升高。MgO因樣品數(shù)量少，變化規(guī)律不夠明確，但總體是中下部高于上部，巖體呈現(xiàn)出由富鐵質(zhì)相向鐵質(zhì)相過渡的關(guān)系。

對鉆孔ZK1201巖心間隔約20米進(jìn)行了孔內(nèi)化探工作，樣長2米，共取化探樣59件。化探分析結(jié)果顯示，Cu、Co等元素除局部富集外，整體處于正常范圍。而全孔Ni元素平均含量僅為24.4×10-6(5.45×10-6～101.2×10-6)，巖心中鎳處于虧損狀態(tài)。特別是自620米開始至孔底630米厚蘇長輝長巖、閃長輝長巖中，除2個樣品Ni含量略高外 (61.8×10-6、69.4×10-6)，其余27件樣品Ni含量變化范圍5.45×10-6～12.56×10-6之間，平均9.36×10-6，鎳嚴(yán)重虧損。

3 成礦條件分析

3.1 巖體成因特征分析

從鉆孔ZK1201揭露情況來看，可能因前期構(gòu)造（推測的F2）作用，上部輝石巖嚴(yán)重破碎，其下有二次巖漿的侵入，主要為閃長輝長---蘇長輝長巖，并對前期破碎的輝石巖膠結(jié)、混染（照片1、2）。

照片1輝石巖被后期閃長巖穿插

輝石晶粒、角礫常見明顯的暗化邊結(jié)構(gòu)，其間穿插、充填的閃長巖礦物局部見定向排列現(xiàn)象，由此判斷輝石巖類為前期侵入，閃長輝長巖---蘇長輝長巖為二次侵入，且兩次侵入時間間隔較長。

照片2輝石巖被后期閃長巖穿插

二次侵入巖體（中深部）基性程度低于上部巖體，推測可能為非同源巖漿，或可能上部巖漿也為厚度較大中性---基性---超基性組合，受二次侵入作用抬升后，又受到較深剝蝕所致。

巖體中輝石呈半自形，橄欖石呈他形產(chǎn)出，巖石整體呈破碎狀，蝕變（纖閃石化為主）普遍，巖石中磁鐵礦呈他形微細(xì)粒，多呈星散狀分布在輝石蝕變礦物間，與蝕變?yōu)橥?，屬輝石蝕變析出產(chǎn)物。巖石中金屬硫化物呈細(xì)微顆粒他形晶，有不同世代表現(xiàn)，形成大多晚于磁鐵礦。其中，黃鐵礦多沿裂隙（尤其是交匯處）分布，生成晚于磁鐵礦，磁黃鐵礦有包裹磁鐵礦、黃鐵礦現(xiàn)象，黃銅礦沿裂隙邊緣呈星散狀和浸染狀分布，個別鑲嵌于磁黃鐵礦邊緣。

勘查區(qū)（超）基性巖為一古老巖體，扎氏圖解上與前寒武紀(jì)巖體略似，與海西期巖體（鋁過飽和）不同。巖體經(jīng)歷自變質(zhì)作用（還可能疊加熱液變質(zhì)和區(qū)域變質(zhì)），在自變質(zhì)過程中，輝石產(chǎn)生纖閃石化，輝石中鐵析出成磁鐵礦礦化。在巖漿作用后期，被巖漿中大量富集的硫交代，巖石生成環(huán)境趨向于還原，伴隨著硫交代和溫度的下降，首先生成黃鐵礦、隨后是磁黃鐵礦，最后為黃銅礦、鎳黃鐵礦。

3.2 化探分析

2013年施工的鉆孔ZK0001、ZK1002、ZK1001中，主要為輝石巖，巖石表現(xiàn)出高Cr、Mg、Ni，低Al的特征，MgO含量變化在9.15% -21.00%之間，平均14.14%，其組分特征更接近于超基性巖。

ZK1002巖心中Fe、Mn、Cr、V、Ti、Co、Cu、Ni、Se、Te平均值超過地殼元素平均值。Fe、Cu、Co、Ni、V平均值明顯偏高，F(xiàn)e、Ti接近工業(yè)指標(biāo)，Cu、Co、Ni在局部富集形成礦化。

與巖漿型銅鎳硫化礦床有關(guān)的成礦元素，Cu、Ni、Co之間均有較高的相關(guān)度。Se、Te與貴金屬元素Ag、Pd、Au、Pt雖僅有個別較高值出現(xiàn)，但其高值與Ni、Co、Cu元素高值有很好的吻合，且相互之間均有較高的相關(guān)關(guān)系。

以上各元素與S元素也呈顯著相關(guān)或高度相關(guān)，說明Cu、Ni、Co等元素是以硫化物形式產(chǎn)出。輝石巖中硫元素平均含量達(dá)0.42%，遠(yuǎn)高于正?；?超基性巖體（0.03%），接近加拿大地盾含礦超基性巖體（0.58%），說明巖漿中硫源豐富，有利于銅鎳鈷等金屬硫化物的生成。

2014年施工的鉆孔ZK1201中，中淺部輝石巖受到后期閃長巖穿插、混染，其組分特征與ZK1002中輝石巖的組分特征差別較大，但從形成的輝石碎塊、角礫來看，其特征與2013年工作中揭露出的輝石巖類似，應(yīng)為同一層位。因其后期被中性巖穿插，其取樣分析特征與之前輝石巖有較大差別。

ZK1201中，深部蘇長輝長巖巖心中Ni平均含量為9.36×10-6，僅為地殼豐度值（89×10-6，黎彤）的十分之一，較之基性巖豐度值（130×10-6）更低，處于嚴(yán)重虧損狀態(tài)，這在化探工作中是罕見的。

ZK1002中，閃長巖呈脈狀在輝石巖中局部穿插分布，在18個閃長巖樣品中，受輝石巖影響，個別樣品Ni含量略高，平均為55× 10-6，但仍有7個樣品Ni含量低于10×10-6。ZK1002淺部輝長巖中Ni含量也明顯低于其下部輝石巖。

輝石巖中光片檢出鎳黃鐵礦，所有輝長巖中均未檢出。

這些現(xiàn)象說明Ni在巖體中分異現(xiàn)象明顯，在輝長巖結(jié)晶過程中，Ni未以硅酸鹽形式與輝長巖一起結(jié)晶而致嚴(yán)重虧損?？紤]到形成本巖體的巖漿含硫豐富，加之鎳的親硫性，因此很可能形成金屬硫化物---鎳黃鐵礦，在輝長巖結(jié)晶時與之熔離，滯留于深部熔漿中并富集。而深部富鎳熔漿有再次上侵的可能，也有可能沿斷裂或接觸帶等巖石薄弱部位再次上侵，形成礦化層。

4 成礦模式和成礦部位分析

本礦區(qū)根據(jù)目前揭露結(jié)果，初步判斷磁鐵礦化、磁黃鐵礦主要為巖漿分異形成，中淺部黃銅礦的形成以巖漿作用為主，并可能有后期熱液作用疊加改造，深部出現(xiàn)的浸染狀微細(xì)粒黃銅礦則為巖漿作用形成。與巖漿礦床普遍規(guī)律進(jìn)行對比，本區(qū)巖體有如下共同特征：

（1）巖石組合：閃長巖-閃長輝長巖-蘇長輝長巖-輝石巖-橄輝巖。巖體內(nèi)部相變復(fù)雜，具有多期次侵入的特點。

（2）巖體中淺部由輝長巖逐步過渡為輝石巖、橄輝巖，分異明顯。2014年施工鉆孔部位，中下部再次相變?yōu)殚W長輝長-蘇長輝長巖，為二次侵入巖漿，且厚度大。

（3）磁鐵礦礦化段，不論品位高低，與圍巖均呈漸變過渡關(guān)系，無明顯礦化界線；磁黃鐵礦與圍巖之間也呈漸變過渡關(guān)系。

（4）與巖漿礦床相關(guān)的蝕變（自變質(zhì)作用）組合：纖閃石化、綠泥石化、蛇紋石化、碳酸鹽化、金云母化，在本礦區(qū)均較發(fā)育。

（5）銅鎳礦化部位，有巖漿型銅鎳礦特征元素Co、Au、Ag、Se、Te、鉑族等異常相伴。

根據(jù)物探結(jié)果，在巖體西半段，地面磁測呈穩(wěn)定的高異常，深部低阻體呈明顯的較規(guī)則的近水平層狀分布，該低阻層很有可能為礦化的超基性巖，目前判斷為巖漿侵入就位后就地發(fā)生分異、熔離形成的礦化低阻超基性巖，或為深部富礦熔漿沿此接觸帶上侵形成的礦化超基性巖。從整個磁異常即整個推測巖體來看，西半段磁異常相對穩(wěn)定，寬度更大，與東半段有一定區(qū)別，之前因考慮的側(cè)重點不同，對該段磁異常未進(jìn)行任何形式揭露，有必要布置鉆孔對整個巖體的成礦前景作出較準(zhǔn)確的評價。

另外對2013年揭露出的銅鎳鈷硒礦化較好的輝石巖，目前判斷處于二次侵入體邊部，二次侵入巖體的巖漿分異規(guī)律還不是很清楚，不排除存在橫向分異的可能，即有可能在南側(cè)形成基性程度高的輝石巖、橄輝巖、輝橄巖，需在此布置深孔對此輝石巖深邊部進(jìn)一步進(jìn)行揭露。

[1]甘肅核地質(zhì)二一二大隊 《甘肅省敦煌市火焰山南銅鎳礦普查》2014年工作總結(jié)及下一步工作建議.

[2]李文淵等金川超大型巖漿Cu-Ni-PGE礦床深部及外圍找礦.

[3]中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)黎彤元素豐度的應(yīng)用.

[4]涂光熾等地球化學(xué).

P632[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-233-2

孫立新（1967～），男，本科，工程師，研究方向為地質(zhì)找礦。