Question

甘-新交界北山地区镍铜铂资源潜力与找矿方向

Answer 1

一、成矿地质背景

预测区位于甘肃-新疆交界处，区域构造上包括北天山构造带、中天山构造带和北山构造带3个构造单元，其主体位于北山构造带(图5-4-1)。地理坐标范围：东经91 °00′～97 °00′；北纬40 °30′～42 °00′。预测区主体——北山构造带属于塔里木-中朝板块北缘大陆边缘部分(李春昱等，1982)。该带以及预测区所包含的天山地区，经历了多次构造变动和相伴的区域成矿作用，在地质构造演化历史中，不同大地构造单元内各具演化特点，总体而论，从古陆核形成至中新生代板内构造发展，主要经历了7个重大地质演化时期：太古宙陆核形成、中—新元古代基底形成-陆壳裂解(大陆边缘裂谷化)、早古生代—泥盆纪中期洋盆形成与扩张、晚古生代早—中期(D₃—P₁)裂谷发展与造山、二叠纪造山后伸展和中新生代板内构造活动。

古陆核主要出露于塔里木陆块北缘的库鲁克塔格和阿尔金构造带，区域上称为达格拉格布拉克群或米兰岩群(Sm-Nd年龄为(3263±129)Ma，2464Ma；Rb-Sr年龄为2778Ma)，主要岩性为条痕状混合岩、斜长角闪岩、黑云母角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩和片岩。

古元古代的基底地层分布于马鬃山以北(北山群)、天山的库鲁克塔格、星星峡一带(温泉群和兴地塔格群，白湖群)(1800～2000Ma，梅华林，1998)，东段基本为碎屑岩建造，夹或多或少的绿岩和碳酸盐岩。古元古代地层和岩浆活动的信息显示本区属大陆边缘环境沉积，表示2200Ma时已经发生过壳幔分异事件。

图5-4-1 新疆哈密-甘肃北山地区铜镍矿床区域地质略图

Ⅰ—北天山构造带；Ⅱ—中天山构造带；Ⅲ—北山构造带；1—黄山铜镍矿；2—黄山东铜镍矿；3—黄山南铜镍矿；4—青山铜镍矿；5—土墩铜镍矿；6—黑山铜镍矿；7—葫芦铜镍矿；8—坡十铜镍矿；图中黑框为预测区范围

中元古代基底在北山、天山分布有长城系的特克斯群、阿克苏群、星星峡群、敦煌岩群，额济纳旗出露古硐井群、园藻山群(中新元古代)；属蓟县系的有科克苏群、卡瓦布拉克群、平头山群、扬吉布拉克群、爱尔基干群等，均属碎屑岩-碳酸盐岩建造夹火山岩系，形成塔里木陆块、库鲁克塔格和星星峡地块。中元古界长城系在哈尔克北缘和星星峡地块、北山地区为双峰式火山岩建造，表明新的造山旋回出现新的拉张过程(裂陷槽形成)。库鲁克塔格带的长城系为浅变质碎屑岩-碳酸盐岩建造、海相中基性火山建造，变质岩以绿片岩相为主，代表滨海—浅海的稳定或过渡环境。蓟县系在库鲁克塔格、星星峡为稳定-过渡型镁质碳酸盐岩建造。青白口系除在北山地区为活动-过渡类型较厚的碎屑岩夹碳酸盐岩建造、并变质达低角闪岩相外，其它地区均为稳定型变质很轻微的碳酸盐岩建造(库鲁克塔格、星星峡)。上述说明长城纪前后，元古宇增生陆壳已经形成，新元古界已为盖层性质。

属新元古界基底盖层的蓟县系和青白口系在天山西段广泛出露库什台群、帕尔岗塔格群、库松楔克群；东段出露天湖群，北山出露大豁落山群、通畅口群；震旦系的凯拉克提群主要出露在天山，洗肠井群出露在北山。新元古界蓟县系和青白口系为两套浅变质的碎屑岩和碳酸盐岩建造，青白口系碎屑岩主要为成熟度高的石英砂岩，赛里木青白口纪库松木契克群碳酸盐岩建造的上部出现碱性火山岩建造等，反映本区至青白口纪时，新元古代增生带的演化已固结为陆壳之后的板内火山裂谷环境，与元古宙末期裂谷有关，发育镁铁-超镁铁岩类(且干布拉克，U-Pb年龄为826Ma、900Ma；黑山、大头山、马鬃山和红柳河Sm-Nd等时线年龄测定为1026～1749Ma)的侵入。

震旦纪开始裂解，至寒武纪时主要为陆表海建造沉积，属海相的碎屑岩-碳酸盐岩建造、硅质岩-碎屑岩建造、浅海—半深海相的硅质岩-黑色岩系和碳酸盐岩建造。仅在库鲁克塔格的震旦系中出现海相基性火山岩建造，显示裂谷的存在，志留纪由复理石建造组成的活动型沉积建造，显示了有大陆边缘活动和呈现拉张-闭合的构造演化过程。北山地区，自中奥陶世开始拉开，在志留纪至泥盆纪构造运动期间时强时弱，拉张与闭合频繁，直至晚二叠世闭合。

加里东中晚期，区内有镁铁-超镁铁岩发育(包括蛇绿岩)。

研究区晚古生代经历了早中期的裂谷——造山(D₃—P₁)和晚期(P_1-2)造山后伸展的演化过程，发育石炭纪火山岩和二叠纪镁铁-超镁铁岩。

需要说明的是，在上述背景下，中—新元古代裂谷化和二叠纪大火成岩省阶段，是区内镁铁-超镁铁岩发育的两个重要时期。在中—新元古代裂谷化构造背景下，沿预测区东部的大头山、黑山、马鬃山和红柳河以及西邻的新疆尉犁县兴地等地，有多处镁铁-超镁铁岩发育(黑山、马鬃山岩体年龄为1026～1749Ma；兴地岩体Sm-Nd年龄为(1209±37)Ma，Rb-Sr年龄为(1189±98)Ma)，并有黑山铜镍矿产出。

塔里木盆地二叠纪岩浆活动非常强烈，依据地震测线、钻井和地表露头资料圈定的岩浆岩面积达2.5×10⁵km²(陈汉林等，1997)。由于第四系覆盖很厚，地震测线没有覆盖全盆地，岩浆岩的实际面积可能还要大一些。火山岩以玄武岩为主，仅有少量英安岩和流纹岩。侵入岩主要是超镁铁岩、成群产出的辉绿岩脉、辉长岩、正长岩类、碱性花岗岩、碱长花岗岩和碱性杂岩(贾承造，1997)。赵俊猛等(2001)从沙雅至布尔津的地学断面中识别出全程都有壳幔过渡带，厚约20 km，由镁铁质岩石组成。鉴于中新生代以来，在此范围内没有大规模的岩浆活动，该壳幔过渡带应该形成于古生代晚期。由此可见，塔里木盆地二叠纪岩浆岩规模已经构成了一个大火成岩省(Coffin M和Eldholm，1994)，并有大陆溢流玄武岩(CFB)的良好发育。在这一大火成岩省背景下，沿新疆若羌坡北—笔架山—磁海一带，有较多镁铁、超镁铁岩体/岩床发育(坡北岩体锆石U-Pb年龄为(274±4)Ma)，并有坡北铜镍矿和磁海铁矿产出。

二、已知矿床的成矿特征

(一)北山地区黑山铜-镍矿床

含矿岩体是镁铁、超镁铁杂岩体，出露面积0.25 km²，呈岩株状产出。岩体分两次侵入，分异较好，主要由辉长岩和橄榄岩类组成。

铜镍矿化及矿体主要产在橄榄岩中。矿体呈似层状、透镜状和不规则枝杈状。矿体规模大小不等，长数十米到百米，宽1～100m，产状与岩相带产状基本一致。矿体有两个产出部位，其一是主体超基性岩中下部的悬浮状矿体；其二是超基性岩底部接触带上的矿体。矿体Ni平均品位为0.3%，最高达0.68%，Cu平均品位为0.1%，最高0.33%。另具少量Ni大于1%的脉状富矿。

黑山矿床经地面及钻探初步勘查，镍资源量达6.17×10⁴t，铜2.19×10⁴t，达中型规模。

(二)新疆若羌县坡北-笔架山基性-超基性岩带中的铜镍矿

该岩带东起磁海，经过笔架山，西至坡北一带，共分布20余个镁铁-超镁铁岩体，已发现硫化铜镍矿床1处，矿化岩体2处。

1.“坡十”铜镍矿床

“坡十”超基性岩体东西长1.5 km，宽0.8 km，出露面积约1 km²。岩体平面呈椭圆状，剖面呈盆状。岩体大部分为第四系砂砾覆盖(图5-4-2，5-4-3)。

图5-4-2 坡北地区区域地质图

(据杨甲全等，2002)

1—地质界线；2—断层；3—平移断层；Q—第四系；N₂—上新统；C₃s—上石炭统胜利泉组；C₂m—中石炭统茅头山组；C₁h—下石炭统红柳园组；

—海西晚期中基性岩；Σ—未分超基性岩；βμ—辉绿岩；

—辉长岩组

岩体由上而下，其岩相分带为二辉橄榄岩—单辉橄榄岩—橄榄辉长苏长岩—橄榄辉石岩—辉长岩(橄榄辉长岩)。矿体主要赋存于二辉橄榄岩中。

图5-4-3 坡北10号岩体地质略图

(据杨甲全等，2002)

Q—第四系；C₂m—中石炭统茅头山组；C₁h—下石炭统红柳园组；

—辉橄榄岩、橄榄岩、辉石岩组；

—辉长岩组；

—黑云母花岗岩相

2002～2003年7月，在该岩体已施工3个钻孔，均见到铜镍矿体或矿化。矿石构造以稀疏浸染状为主，局部见不均匀中等浸染状，偶见块状矿石，呈细矿脉产出。

2.“坡一”矿化超基性岩体

该岩体位于“坡十”超基性岩体北东1.3 km处，两岩体属同期次岩浆侵入活动产物。岩体面积约2 km²，呈岩盆状，地表大部分为第四系砂、砾覆盖。

岩体围岩及其内部岩相分布特征与“坡十”岩体相同，地表发现有铜镍矿化体存在，矿化体围岩为斜长单辉橄榄岩，其Ni含量0.1%～0.15%，个别为0.22%，Cu含量一般为0.08%～0.1%，个别为0.4%。该岩体深部未经钻探验证。

此外，还有施窝岭和红石山两个基性-超基性岩体，出露面积和岩相分带与上述岩体类似，并见有零星铜镍矿化。

三、成矿构造环境

世界岩浆铜镍硫化物矿床都形成于伸展拉张构造环境中。按成矿构造环境，该类矿床可分为太古宙绿岩带(如俄罗斯贝辰加)、大陆(克拉通)内部(如俄罗斯诺里尔斯克、加拿大萨德伯里)、大陆边缘裂谷(如金川)和显生宙造山带(如红旗岭、喀拉通克)四大类(Naldrett，1996)。

北山地区黑山铜镍硫化物矿床的成矿环境为塔里木古大陆边缘向陆一方(后方)的裂谷。沿该裂谷还分布有大小不等近20处镁铁-超镁铁杂岩体，除黑山含矿岩体外，大山头、马鬃山和红柳河岩体也有矿化显示。10多个岩体Sm-Nd等时线年龄测定，其年龄为1026～1749Ma，岩体形成时代为中元古代，形成时间有先后。

新疆尉犁县兴地Ⅱ号铜镍硫化物矿床形成于塔里木陆块北缘裂谷拉张环境，岩体形成时代为中元古代(Sm-Nd等时线年龄为(1209±37)Ma，Rb-Sr等时线年龄为(1189±98)Ma)。

新疆若羌县坡北一带铜镍硫化物矿床(矿点)位于黑山和兴地两矿床之间，处于同一NEE向构造线上，其成矿构造环境亦可能相似。当地地质队推测岩体时代为海西晚期，本书应用单颗粒锆石U-Pb法获得的年龄为(274±4)Ma。

由上述可见，从新疆尉犁，经若羌坡北-笔架山-磁海，通过甘肃红柳河、黑山至马鬃山，分布着一个长约900 km的镁铁-超镁铁岩岩带，其形成于古塔里木北部大陆边缘内侧裂谷化和二叠纪大火成岩省环境，成岩成矿时代主要为中—新元古代和早二叠世。其中中—新元古代的成岩成矿环境与金川矿床所在岩带相似，成矿潜力不言而喻，而早二叠世则处于大火成岩省环境。

新疆北山与甘肃北山南带属同一构造岩浆带，而且是塔里木大火成岩省中二叠纪岩浆活动最为强烈的构造岩浆带之一。沿此带分布有大量的二叠纪大陆溢流玄武岩(CFB)和镁铁质-超镁铁质杂岩体。岩体形态有岩株、岩盆、岩席、岩墙等。其中，坡北岩体呈两个相互连通的岩盆状，岩浆分异好，相带清楚，由辉橄岩、橄榄苏长岩、橄榄辉长岩、角闪辉长岩和斜长岩组成，并显示良好的成矿潜力(预测资源量可达中到大型。杨甲全，2002)。坡北硫化铜镍矿床有两方面特点：①矿床出现于大火成岩省的CFB喷发区，并与CFB形成于同一时代；②成矿岩体呈缓倾斜的岩盆状。据大火成岩省中铜镍铂岩浆硫化物矿床研究成果显示，在与CFB有关的镁铁-超镁铁岩盆或岩盘侵入体中，具有成大矿的突出表现，特别是西伯利亚暗色岩系中诺里尔斯克(Noril'sk)-塔尔纳赫(Talnakh)带上多个大型、超大型铜镍铂矿床的出现更是让世人注目。从上述成矿构造环境意义上讲，该预测区的资源潜力应当引起足够重视。

四、含矿岩体及找矿方向

该预测区内镁铁-超镁铁岩发育，存在96个(处)岩体(表5-4-1)，岩体分小岩体和岩床(或岩盆)两种，时代以早二叠世末到中二叠世为主，其次为中—新元古代。其中小岩体多为陡倾小岩体，岩床(或岩盆)多缓倾。

铜镍硫化物矿床毫无例外与镁铁-超镁铁岩有关，矿体主要产于岩体内部，部分位于内外接触带。含矿岩体岩石类型有多种，岩体规模有大有小，但其共同特点是岩体分异好，岩相分带明显，超镁铁岩m/ƒ比值在2～6.5间，属铁质镁铁-超镁铁岩。

世界上约50%以上硫化镍储量与基性岩有关，25%的储量与科马提岩浆的岩体(或岩流)有关。我国情况则有较大差别。金川矿床含矿岩体为超镁铁杂岩体，岩石组合为二辉岩-橄榄二辉岩-斜长二辉橄榄岩-纯橄岩。喀拉通克Ⅰ号矿床含矿岩体基性程度低，由闪长岩-辉长岩-橄榄苏长岩-辉绿辉长岩组成。而黄山岩区矿床的含矿岩体则为镁铁-超镁铁杂岩体，由闪长岩-辉长岩-辉闪橄榄岩等组成。上述各矿床的主矿体一般产于岩体的最基性岩相部位。

黑山岩体岩相分带明显，主体部分为角闪橄榄岩，岩相有角闪辉长岩-含云斜长角闪辉橄岩-含云角闪橄榄岩-辉石岩。北山岩带上黑山北、大头山、马鬃山等岩体，岩相分带明显，亦为镁铁-超镁铁岩体，超镁铁岩m/ƒ比值＜6，为铁质超镁铁岩，有利于铜-镍矿床形成。

新疆羌若坡北“坡十”矿床等含矿岩体为镁铁-超镁铁杂岩体，相带明显。基性岩m/ƒ在3.1～5.2 间。新疆若羌坡北-笔架山-磁海镁铁-超镁铁岩带已发现有“坡十”、“坡一”、旋窝岭3个铜镍硫化物矿化岩体，出露面积分别为1 km²、1.3 km²和3.4 km²，此外还分布有20多个镁铁-超镁铁岩体，这些都是找矿有远景的地段。

表5-4-1 预测区镁铁-超镁铁杂岩体基本特征表

续表

在北山岩带的黑山—马鬃山一带，除黑山矿床含矿岩体外，还有9个在与之相同构造环境下形成的“裂谷型”镁铁-超镁铁岩体，其中黑山、大头山、马鬃山已有铜-镍矿化，岩体出露面积0.25～5 km²不等。对于黑山岩体，从钻孔和地球物理提供的信息来看，其北侧底盘可能有较富矿体存在，特别是在ZK901孔已见到含Ni≥1%的块状矿石，指示深部是一个很有远景的成矿部位。由此可见，今后加强对这些岩体的评价和勘探工作十分必要。

就找矿标志而言，岩浆型铜镍硫化物矿床找矿标志比较明显，除镁铁-超镁铁岩露头，氧化带上呈黄褐色、棕色、绿色等多种色彩的铁氧化物、氢氧化物、含镍硅酸盐、含铜镍碳酸盐等次生、表生矿物外，物探异常和化探异常亦很明显。上述已知含矿镁铁-超镁铁岩体都有明显的重、磁异常，岩体中矿体或矿化体往往显示低电阻异常。在区域上，镁铁-超镁铁岩体显示Cr、Ni、Co、V元素组合异常，其中Cu、Ni局部异常往往指示含铜-镍岩体和铜-镍矿体的存在。

今后在这一预测区进行找矿工作时，在充分考虑到塔里木地块北缘的若羌“坡北”—甘肃黑山—马鬃山一带有断续延伸约900 km的镁铁—超镁铁岩这一背景，以及已发现多处铜镍矿床(点)的区域成矿地质事实的基础上，除开展面上的普查工作外，还应注意对黑山、大头山、马鬃山、“坡十”、“坡一”等矿化岩体进行深入工作，可通过钻探“探底摸边”等途径，以期发现大而富的矿体。

需要强调的是，根据初步研究，该区的已有成矿事实和成矿条件显示了区域成矿的两种主导类型，即类似于金川式的中—新元古代陡倾斜小岩体型和二叠纪大火成岩省背景下的缓倾斜岩盆或岩床型，找寻这两类矿床亦即是今后的找矿方向。另外，由于该区目前发现的矿床Ni、Cu品位均不高，多属贫矿，因此，加强富镍铜矿和在贫矿中寻找铂矿将是今后工作的重要内容。