劉辰炯 郗國慶

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100013

2012～2014 年中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院開展“新疆覺羅塔格-拜城一帶鐵磷礦資源遠(yuǎn)景調(diào)查”，在哈密黑嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)巖漿型鈷鎳礦（化）體。礦（化）體主要賦存在蛇紋石化橄欖巖中，礦石礦物主要有鐵鎳磁鐵礦、含鎳磁鐵礦、磁鐵礦，脈石礦物主要有輝石、透閃石、綠泥石、蛇紋石等，礦化圍巖主要為輝橄巖、蛇紋石化橄欖巖。礦（化）體與圍巖的界線不明顯，多數(shù)為過渡關(guān)系，巖石一般比較完整，局部破碎。巖漿型鈷鎳礦在該區(qū)的發(fā)現(xiàn)，對在東疆地區(qū)尋找鈷鎳礦具有重要指導(dǎo)意義。

1 黑嶺地區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)特征

本區(qū)位于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊內(nèi)的巴侖臺-星星峽離散地體，出露的地層有：薊縣系卡瓦布拉克群（Jxkw），巖性為石英砂巖；長城系星星峽群（Chx），巖性為變質(zhì)粉砂巖；下元古界白云石大理巖、大理巖、石英閃長片麻巖、斜長花崗片麻巖、二長花崗片麻巖、鉀長花崗片麻巖。

巖漿巖分布在新疆哈密黑嶺一帶，侵入于中元古代變質(zhì)巖中，主要為泥盆紀(jì)花崗巖、閃長巖、超基性巖等，含礦巖體為泥盆紀(jì)蛇紋石化橄欖巖，鈷鎳礦化與蛇紋石化橄欖巖密切相關(guān)。該侵入巖主要出露在哈密黑嶺地區(qū)，分布明顯受卡瓦布拉克深斷裂控制，巖體整體分布在該斷裂兩側(cè)，侵入深斷裂北側(cè)之次一級羽毛狀斷裂內(nèi)。巖體在該區(qū)斷續(xù)出露，構(gòu)成近東西向超基性巖帶，巖體規(guī)模一般不大，多呈規(guī)則透鏡狀、巖墻狀，少數(shù)為不規(guī)則短軸狀，有時見分叉現(xiàn)象，產(chǎn)狀大部分近直立或向南傾斜?？偟目磥?，超基性巖分異較差，巖相較簡單，僅個別規(guī)模較大或不規(guī)則巖體分異較好[1]，其分異規(guī)律是向巖體中心或內(nèi)部較“基性”，邊緣相對“酸性”。該侵入體的巖石類型主要為斜長輝橄欖、純橄欖巖，其次為橄欖巖、橄欖輝石巖和較少的輝石巖。純橄欖巖和橄欖巖一般呈斜方輝橄巖的異離體或相帶存在，但也有少數(shù)小巖體由上述單一巖石所組成。巖石幾乎全部遭受強(qiáng)烈的蛇紋石化，此外尚見碳酸鹽化、滑石化、綠泥石化、透輝石化及磁鐵礦化等蝕變現(xiàn)象。

斜方橄欖巖：巖石為葉綠色、暗綠色，纖維變晶和變余網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)，個別為假變斑結(jié)構(gòu)或平行纖維結(jié)構(gòu)，塊狀或片狀構(gòu)造。巖石中的主要礦物有橄欖石、輝石；次生礦物有蛇紋石、絹石、滑石、透輝石、綠泥石、碳酸鹽礦物及少量的皂石、伊丁石；副礦物有鉻尖晶石及磁鐵礦。其中橄欖石（1%～20%）多呈殘晶狀存在，屬貴橄欖石；輝石（3%～8%）種屬為頑火輝石，其次為古銅輝石，亦呈殘晶狀存在；蛇紋石（65%～90%）是構(gòu)成巖石的主要次生礦物，由橄欖石和輝石次生變化而來，主要為纖維蛇紋石和少量膠蛇紋石、葉蛇紋石；鉻尖晶石（1%～3%）多已磁鐵礦化。

純橄欖巖：巖石由于受不同變質(zhì)作用而呈現(xiàn)不同的顏色，主要有葉綠色（蛇紋石化）、淺黃綠色（碳酸鹽化、褐鐵礦化）和褐黃色（硅化）。巖石具纖維變晶結(jié)構(gòu)、網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)，片狀、塊狀構(gòu)造。主要礦物為橄欖石和輝石，幾乎全部已蝕變?yōu)樯呒y石，只有少量（<5%）殘晶存在。蛇紋石種類為纖維蛇紋石、膠蛇紋石和少量的葉蛇紋石。

橄欖巖：巖石呈灰綠、褐綠及褐灰色，纖維變晶、網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)（少見），片狀、塊狀構(gòu)造。主要礦物為橄欖石和輝石，多已蝕變?yōu)榇紊呒y石，只有少量殘晶存在。

1.2 磁異常特征

黑嶺地區(qū)實(shí)測的地面磁異常△T等值線顯示（圖1），工作區(qū)北部為正磁異常區(qū)，南部位于負(fù)磁異常場中。根據(jù)實(shí)測結(jié)果圈出兩處磁異常：1號磁異常(C1)分布在工區(qū)中部，長3km，呈條帶狀東西向展布，整個條帶中跳躍分布多處正磁異常，磁異常幅值大于1500nT，地面磁異常最大值達(dá)6000nT，且北側(cè)均伴生負(fù)磁異常，其幅值達(dá)到-600nT，正、負(fù)異常長軸均為東西向；2號磁異常(C2)位于1號異常東部的北側(cè)，長1.5km，以1500nT幅值圈定寬約1.2km，其北側(cè)伴生幅值約-1500nT的負(fù)磁異常，軸向均為近東西，正磁異常北側(cè)梯度變化較大，而負(fù)異常則相反。

圖1 黑嶺地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Heiling area

根據(jù)實(shí)測磁參數(shù)特征和收集到的物性資料綜合分析，蛇紋石化橄欖巖磁性較強(qiáng)，能夠引起形態(tài)規(guī)則、強(qiáng)度較大的磁異常。磁異常對應(yīng)的區(qū)域?yàn)樯呒y石化橄欖巖，磁異常是鈷鎳礦的重要找礦標(biāo)志[2]。

1.3 含礦巖體巖石化學(xué)特征

黑嶺地區(qū)超基性巖體橄欖巖類化學(xué)組成可看出SiO2含量變化很小，一般在33.61%～39.46%；K2O+Na2O含量變化在0.09%～1.12%，其中Na2O含量變化在 0.01%～0.14%，K2O含量變化在0.01%～1.11%；Fe2O3含量變化在0.22%～1.31%；MgO含量變化在 32.12%～42.59%；Fe2O3+FeO含量變化在 6.81%～8.30%；P2O5含量變化在0.0046%～0.084%，巖石屬于超基性巖、貧堿、富鎂鐵[3-4]。黑嶺地區(qū)容礦巖石鋁質(zhì)含量較低，巖石投影幾乎都落在貧鋁質(zhì)區(qū)，僅個別樣品落在低鋁質(zhì)區(qū)。綜上所述，黑嶺地區(qū)容礦巖石屬于貧鋁的超鎂鐵質(zhì)斜方輝石橄欖巖[5]。

黑嶺地區(qū)容礦巖石過渡族親鐵元素 Co的含量為 86.1×10-6～129×10-6，Ni 的含量變化為1922×10-6～2348×10-6?？偟膩砜矗珻o、Ni 的含量均較高，其中Ni的含量更是大部分達(dá)到了邊界品位。親硫族造礦元素 Cu 為 1.38×10-6～5.14×10-6，僅一個樣品中測出Pb的含量為4.76×10-6，Zn為28.6×10-6，Mo 為 0.26×10-6～0.73×10-6，造礦元素Cu、Pb、Zn、Mo含量明顯偏低。大離子親石元素 Sr的含量變化在 3.95×10-6～127×10-6，Ba的含量變化在5.14×10-6～72.1×10-6，其含量值也普遍偏低。不活動組分Zr在超基性巖中含量為30×10-6，黑嶺地區(qū)橄欖巖類巖石 Zr含量變化在 8×10-6～20×10-6，均低于背景值。巖石中不相容元素明顯虧損（Ba、Sr、Zr、P），尤其是Ba、Sr和P。相容元素（Co、Ni）則比較富集。Ni相對原始巖漿（Ni≥400×10-6）較高，相對一般超基性巖來說更高，反映該類巖石獨(dú)特的演化特征[4,6]。

稀土元素總量∑REE 為 0.955×10-6～10.016×10-6，稀土總量較低，LREE/HREE值變化不大，在3.948～5.438之間，顯示出該區(qū)輕稀土富集，重稀土虧損。δEu值為 0.623～1.101，其分布曲線形如煙斗，因此可稱作煙斗型曲線[4,7]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦（化）體特征

根據(jù)礦化特征，推測鈷鎳礦化與鎂質(zhì)超基性巖體有關(guān)，成因類型為巖漿熔離型[8]。鈷鎳礦化母巖主要為蛇紋石化橄欖巖，鈷鎳礦化范圍與磁異常的范圍及超基性巖的分布情況一致；該區(qū)超基性巖斷續(xù)延展超過3km，寬50～100m，鎳礦化呈多層特征，厚度大于200m。

2.2 礦石質(zhì)量

鎂質(zhì)超基性巖體中的鎳主要分布于含鎳磁鐵礦-鐵鎳磁鐵礦中，鎳以氧化物的形式代換低價鐵而存在[9]。鈷目前尚未發(fā)現(xiàn)單礦物。這種含鐵鎳磁鐵礦的內(nèi)生氧化鎳型礦床在新疆是一新的類型。礦石礦物主要有鐵鎳磁鐵礦、含鎳磁鐵礦、磁鐵礦，鐵鎳磁鐵礦呈粒狀分布于磁鐵礦與含鎳磁鐵礦顆粒間，有的分布在磁鐵礦和含鎳磁鐵礦與蛇紋石間。在反光顯微鏡下，鐵鎳磁鐵礦呈亮白色調(diào)，不同于含鎳低的磁鐵礦的淡棕色調(diào)（圖2）。脈石礦物主要有輝石、透閃石、綠泥石、蛇紋石等。

圖2 磁鐵礦化蛇紋石化橄欖巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrograph of peridotite with serpentinization and magnetite

巖體中的磁鐵礦多呈他形-半自形，細(xì)-中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，少量針柱狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以脈狀為主，亦有部分星點(diǎn)狀及團(tuán)塊狀構(gòu)造。礦石中主要有用組分為 Ni、Co，Ni含量 0.20%～0.25%、Co含量0.01%，伴生有用組分 Cu、Mo等含量很低，均未達(dá)到綜合利用含量。

3 找礦遠(yuǎn)景

3.1 成礦規(guī)律

鈷鎳礦化主要賦存在泥盆紀(jì)蛇紋石化橄欖巖中，鐵鎳磁鐵礦與鎂質(zhì)超基性巖[10]是同源產(chǎn)物，其生成是由多期、多因素控制的。在富鎳低硫的鎂質(zhì)超基性巖冷凝早期，鎳多分散賦存在硅酸鹽礦物中，只有少量鎳進(jìn)入磁鐵礦，與硫結(jié)合生成針鎳礦等硫化物的更少。在巖漿冷凝晚期，由于巖體析出大量揮發(fā)分和熱水溶液，使超基性巖發(fā)生自變質(zhì)，在橄欖石等鐵鎂礦物蝕變呈蛇紋石的過程中，析出鐵和鎳生成塵點(diǎn)狀鐵鎳磁鐵礦，部分塵點(diǎn)組成微細(xì)網(wǎng)脈，分布在蛇紋石組成的網(wǎng)格之間。在區(qū)域變質(zhì)以后的構(gòu)造運(yùn)動中，分散的塵點(diǎn)狀，微細(xì)網(wǎng)脈狀，星點(diǎn)狀鐵鎳磁鐵礦集中成為各種脈狀鐵鎳磁鐵礦充填于構(gòu)造裂隙中。風(fēng)化作用使脈石蛇紋石和一部分磁鐵礦流失，鐵鎳磁鐵礦得到相對富集。鈷鎳礦產(chǎn)賦存在超鎂鐵質(zhì)巖中，超鎂鐵質(zhì)巖明顯地受卡瓦布拉克斷裂控制，分布在中天山黑嶺一帶，構(gòu)成近東西向的超基性巖帶。

3.2 找礦遠(yuǎn)景

鎂質(zhì)超基性巖的分布及磁異常是劃分超鎂鐵質(zhì)巖型鈷鎳礦找礦遠(yuǎn)景的重要依據(jù)。黑嶺地區(qū)有超鎂鐵質(zhì)巖體2處，磁異常2處，套合較好。兩處巖體相距300m，北側(cè)為本區(qū)含礦巖體，發(fā)育有C2號磁異常；南側(cè)為串珠狀分布的鎂質(zhì)超基性巖體，發(fā)育有C1號磁異常，長3km，呈條帶狀東西向展布，磁異常幅值大于 1500nT，該磁異常與已知的鎂質(zhì)超基性巖產(chǎn)出完全吻合，找礦前景可觀。

4 結(jié)論

鈷鎳礦化與超基性巖有關(guān)，該區(qū)鈷鎳礦主要由超基性巖發(fā)生自變質(zhì)、橄欖石等鐵鎂礦物蝕變成蛇紋石時析出鐵和鎳而形成。蛇紋石化橄欖巖磁性較強(qiáng)，能夠引起形態(tài)規(guī)則、強(qiáng)度較大的磁異常，磁異常是鈷鎳礦產(chǎn)一個重要的找礦標(biāo)志。本區(qū)南側(cè)的超鎂鐵質(zhì)巖體，磁異常發(fā)育，為尋找?guī)r漿巖型鈷鎳礦床的有利地段。