陳 松 劉志臣 謝江濤

[摘要]鎳是重要的戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備金屬之一。因此,系統(tǒng)總結(jié)中國(guó)鎳礦床的成礦地質(zhì)背景、控礦因素、成礦模式等方面的研究現(xiàn)狀,并對(duì)目前研究中存在的問題和未來的發(fā)展進(jìn)行討論和展望。

[關(guān)鍵詞]鎳礦床地質(zhì)綜述

中圖分類號(hào):TD98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1220121-01

鎳礦床主要有兩大類:一類為賦存于輝長(zhǎng)巖體中的銅-鎳硫化礦床,儲(chǔ)量約占25%;另一類是紅土型鎳礦床,儲(chǔ)量占75%。系統(tǒng)總結(jié)了中國(guó)鎳礦床的成礦地質(zhì)背景,不同類型鎳礦的控礦因素、成礦模式等方面的研究現(xiàn)狀,以期對(duì)鎳資源的勘探給予一定的指導(dǎo)。

一、成礦地質(zhì)背景

中國(guó)銅鎳硫化物礦床主要產(chǎn)出于元古代的古陸塊邊緣環(huán)境,形成于顯生宙造山帶的礦床,多為晚古生代裂地槽背景。礦巖石為鐵質(zhì)基性、超基性巖,科馬提巖型硫化鎳礦床在我國(guó)分布極少,目前僅發(fā)現(xiàn)桂北大坡嶺鎳礦床產(chǎn)于科馬提巖系中。賦存于鎂鐵、超鎂鐵巖中的硫化鎳礦床主要產(chǎn)于大陸地殼拉張環(huán)境或大陸裂谷環(huán)境,如金川礦床形成于大陸邊緣裂谷等礦床形成于裂谷帶擴(kuò)張階段。中國(guó)硫化鎳礦床分布在大陸地塊中的四類地區(qū),即:(1)古陸塊(克拉通或微陸塊)內(nèi)部;(2)古陸塊邊緣;(3)陸塊增生褶皺帶靠近古陸塊的邊緣;(4)陸塊增生褶皺帶中,且以(2)及(3)兩類地區(qū)為主。我國(guó)風(fēng)化殼硅酸鎳礦床主要產(chǎn)于褶皺帶,如云南省墨江鎳礦床為就產(chǎn)于哀牢山褶皺帶。

二、控礦因素

(一)銅鎳硫化礦床。由成礦系統(tǒng)理論,銅鎳硫化物礦床的形成與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖的產(chǎn)生、發(fā)展與演化密切相關(guān),巖體的局部或者大部本身就是礦體。因此,控礦因素首先是大規(guī)模的控巖構(gòu)造。鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖是幔源巖漿(可有地殼物質(zhì)的加入)結(jié)晶分異的產(chǎn)物,因此,必須存在超殼的深大斷裂作為導(dǎo)巖、導(dǎo)礦構(gòu)造。銅鎳硫化物礦床常常分布于板塊邊緣,板內(nèi)裂谷帶上就是其表現(xiàn)。最近控巖構(gòu)造的研究更注重與區(qū)域構(gòu)造演化聯(lián)系起來,取得較好的效果。界面控礦是目前礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,并取得了重要進(jìn)展?？氐V界面主要包括巖性組合界面、構(gòu)造界面、構(gòu)造物理-化學(xué)界面、構(gòu)造流體界面等。就銅鎳硫化物礦床而言,邊緣成礦效應(yīng)實(shí)際就是一種廣義的、大尺度的界面控礦。

(二)紅土型鎳礦床。紅土型鎳礦床是地質(zhì)作用、氣候變異和地殼活動(dòng)相互作用的產(chǎn)物。各種控礦因素簡(jiǎn)述如下:1.氣候條件:強(qiáng)降雨可以有效地提高通過巖(體)層的水流量,有利于可溶性組分的大量帶出。2.地形地貌:排水系統(tǒng)是否發(fā)育?通過巖(體)層的水量有多少?潛水面高還是低?上述問題均與地貌形態(tài)和地形陡緩有關(guān)。3.排水系統(tǒng):受低緩地形和地貌形態(tài)影響。4.大地構(gòu)造:穩(wěn)定的大地構(gòu)造環(huán)境有利于加速地勢(shì)夷平,減緩地下水的運(yùn)移速度和穿透能力,同時(shí)也可以增加紅土層的厚度,因此,穩(wěn)定的大地構(gòu)造環(huán)境有利于紅土型鎳礦床的保存。5.母巖類型:主要是科馬提巖或其他類型的超鐵鎂質(zhì)火成巖,其中純橄欖巖和橄欖巖中的橄欖石易于破壞和分解。6.構(gòu)造:強(qiáng)烈的斷裂和剪切構(gòu)造作用可以極大提高基巖的滲透程度,為基巖的風(fēng)化、剝蝕和分解創(chuàng)造了有利條件。

目前,全球已探明的鎳儲(chǔ)量約為1.6億噸,其中硫化礦約占30%,紅土鎳礦約占70%。硫化鎳與紅土型鎳同產(chǎn)于一個(gè)超基性巖帶,但并不是在同一礦床內(nèi)垂向上共生,即并不象銅礦床那樣,次生富集帶的銅礦下方通常均有原生硫化銅礦。由于硫化鎳礦資源品質(zhì)好,工藝技術(shù)成熟,現(xiàn)約60%的鎳產(chǎn)量來源于硫化鎳礦,因硫化鎳礦的長(zhǎng)期開采,而近20年來硫化鎳礦新資源勘探上沒有重大突破,保有儲(chǔ)量急劇下降。為此,全球鎳行業(yè)將資源開發(fā)的重點(diǎn)瞄準(zhǔn)儲(chǔ)量豐富的紅土鎳礦資源。

三、成礦模式

我國(guó)不同類型的巖漿銅鎳硫化物礦床成礦模式主要有就地熔離成礦模式、深部熔離一貫入成礦模式及深部熔離一貫入礦床的組合成礦模式。另外,對(duì)于金川銅鎳礦床礦床,一些學(xué)者還提出了“以巖漿深部熔離作用為土導(dǎo)的脈動(dòng)式”成礦模式。

四、重要發(fā)現(xiàn)和資源供應(yīng)格局的變化

在現(xiàn)階段以至相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),硫化鎳礦床仍然是優(yōu)質(zhì)鎳資源的重要來源之一,其中伴生的鉑族金屬和鉆等也具有重要價(jià)值。與50年代以前相比,世界硫化鎳資源的供應(yīng)格局發(fā)生了明顯的變化,即打破了加拿大薩得伯里礦區(qū)壟斷硫化鎳供應(yīng)的局面。這主要是由于戰(zhàn)后在世界許多地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了一些重要的新類型或新礦床所致。例如,60年代以來蘇聯(lián)諾里耳斯克地區(qū)一系列新礦床的發(fā)現(xiàn),以及美國(guó)德盧斯礦床的查明,使得與裂谷作用有關(guān)的滋流玄武巖侵入相中的硫化鎳礦床一躍成為重要的礦床類型。60年代以來,與綠巖帶科馬提巖有關(guān)的硫化物礦床的發(fā)現(xiàn),改變了澳大利亞、南部非洲缺鎳的局面,并擴(kuò)大了加拿大鎳礦生產(chǎn)基地。50年代以來我國(guó)金川等地硫化鎳礦床的重大突破,從根本上改變了我國(guó)缺乏鎳礦資源的面貌,并成為世界硫化鎳礦床的一種重要新類型。最近20年來,南部非洲鎳的產(chǎn)量已達(dá)6萬(wàn)多t,躍居世界重要的產(chǎn)鎳區(qū)之列。這些地區(qū)硫化鎳礦床的發(fā)現(xiàn),不僅為改變世界鎳礦資源供應(yīng)格局發(fā)揮了重要的作用,而且為巖漿硫化鎳礦床成礦作用理論研究的深入發(fā)展創(chuàng)造了條件。

五、討論與展望

(一)對(duì)紅土風(fēng)化型鎳礦床的不夠。從前面的敘述可以看出,我國(guó)在銅鎳硫化礦床的研究取得一定的進(jìn)展,但對(duì)紅土風(fēng)化型鎳礦床的研究明顯不夠。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鎳的開采量日益劇增,傳統(tǒng)的幾個(gè)硫化物型鎳礦山(加拿大的薩德伯里、俄羅斯的諾列爾斯克、澳大利亞的坎博爾達(dá)、我國(guó)的金川和南非的里騰斯堡)的開采深度日益加深、礦山開采難度加大和保有儲(chǔ)量急劇減少,硫化物型鎳資源出現(xiàn)危機(jī)也是預(yù)料之中的事,在此形勢(shì)下,全球鎳行業(yè)將資源開發(fā)利用的重點(diǎn)放在紅土型鎳礦資源上面。所以非常有必要加強(qiáng)對(duì)紅土風(fēng)化型鎳礦床的研究工作。對(duì)我國(guó)來說,主要是加強(qiáng)風(fēng)化殼型鎳礦床的研究工作。

(二)礦床成因的研究。近期研究表明,流體(尤其是揮發(fā)分)在巖漿的形成、元素活化、礦質(zhì)搬運(yùn)、堆積、成礦的全過程中起著十分重要的作用,因此從成礦流體的角度對(duì)超大型銅鎳硫化物礦床成因的研究應(yīng)予以足夠的重視。同時(shí)關(guān)于風(fēng)化殼硅酸鎳礦床的成因研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,如墨江鎳礦床,目前對(duì)它的形成成因尚未有定論,所以非常有必要加強(qiáng)有關(guān)風(fēng)化殼硅酸鎳礦床的成因研究。

(三)鎳礦床的形成過程中地慢和地殼物質(zhì)的不同貢獻(xiàn)。近年來,學(xué)者們發(fā)現(xiàn)銅鎳硫化礦床的形成有地幔物質(zhì)的參與,但在鎳礦床的形成過程中地慢和地殼物質(zhì)的不同貢獻(xiàn)的比例仍然是有待進(jìn)一步研究的問題。

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