老挝平然村铜镍硫化物矿床地质特征及找矿前景

雷传扬，李瑞峰，赵保顺，祝永平

(1.成都理工大学地球科学学院,四川 成都 610059；2.秦皇岛通联集团，河北 秦皇岛 066004；3.华北天津地质勘查局第四地质大队,河北 秦皇岛 066013；4.河北省地质矿产勘查开发局,河北 石家庄 050081;5.天津华北地质勘查总院,天津 300181)

老挝平然村铜镍硫化物矿床地理位置上位于中南半岛之老挝国华潘省，紧邻越南；大地构造位置上位于马江-桑怒岛弧成矿带(图1)。该成矿带位于特提斯-喜马拉雅成矿带与环太平洋成矿带的交汇部位，从古元古代至新生代，经历了陆核形成，板块运移、碰撞，陆内俯冲、汇聚等多个演化阶段，是全球板块活动最强烈的地带之一[1]，也是全球构造最复杂的地区之一[2]。多期构造-岩浆活动为该区的金属成矿提供了优越的成矿地质条件和丰富的物质来源，形成了一系列与基性-超基性岩浆活动有关的铬铁矿床和铜镍硫化物矿床[3]，如古定铬铁矿床、塔富铅锌矿床、福劳-班欣锡矿床、清化营社铁矿床、版幅大型铜镍硫化物矿床等。前人在中南半岛已经做了一些研究并取得了一定的认识，尤其是地层分区[4-5]、构造单元划分[6]、成矿带划分[1,7]以及蛇绿混杂岩带构造的厘定和成矿的关系[8]等方面，但整体研究程度较低。老挝平然村铜镍硫化物矿床的研究程度更低，仅涉及到物探的研究[9-10]。本文基于前人的研究，结合对区域成矿地质背景、矿床地质特征、矿床成因的研究，对找矿前景进行探索。

1 区域成矿地质背景

研究区位于中南半岛的东北部，地质构造上处在印度陆块与扬子陆块、华夏陆块对冲形成的可可西里-哀牢山-马江缝合带内[2,5](图1)，其中马江缝合带已被世界地质学家所公认，并作为印度板块和亚洲板块在该地区的分界。区域上前寒武系地层零星出露在东北部桑怒以北以及老越边界地区，岩性为绢云母片岩、石英绿泥绢云母片岩、砂屑岩、大理岩等，泥盆系为浅海大陆架沉积泥灰岩，石炭-二叠系为浅海大陆架沉积交互相火山沉积岩系，发育酸性、中性、基性火山喷发岩和次火山岩，二叠系见泥岩和煤层。中生界多为陆相沉积，局部有浅海陆架沉积，侏罗-白垩系为红色陆源砂岩、泥岩，含有蒸发盐和石膏，新生界为大陆相山间盆地沉积。中生代末至新生代，印度、亚洲及太平洋板块的相互作用下，形成了研究区NW-SE向的构造带，大量的基性、超基性岩浆岩沿构造带就位，形成了中南半岛地区特有的蛇绿混杂岩带，岩性主要是纯橄榄岩、方辉橄榄岩、橄榄岩-辉长岩、辉长岩-苏长岩、镁铁质-拉斑质火山岩，在辉长岩中还伴生有斜长花岗岩。蛇绿混杂岩带内的基性-超基性岩提供了岩浆型铜、镍、钴矿带的重要成矿物质来源；洋壳关闭及板块碰撞过程中形成的与蛇绿岩带平行分布的大面积酸性岩浆是热液型钨锡矿带的重要物质来源；中新世前后的构造转折促进了全区热液型矿床的形成[8]，而NW-SE向的构造带为岩浆和成矿物质的上升就位提供了通道和空间。

图1 平然村铜镍多金属矿床区域地质略图

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露的地层主要为古生界培哄组(ε3Ph)，岩性为绿片岩和绢云母片岩(图2)，片理十分发育，走向近东西，南倾，倾角30～50°，与原岩层理产状大体一致。绿片岩：呈深灰色-灰绿色，具纤粒变晶结构，片状构造，矿物成分主要是阳起石(50%)、黝帘石(25%)、绿帘石(20%)及少量石英等；绢云母片岩：岩石呈浅灰色-灰黄色，具鳞片变晶结构，片状构造，矿物成分主要是黑云母(5%～22%)、白云母(18%)、纳长石(20%)及少量石英等。

2.2 构造

矿区断裂构造十分发育(图2)，分为成矿期的断裂构造和成矿后的断裂构造。成矿期断裂构造主要有南、北两条近平行断裂，近EW向展布，南倾，倾角45～65°，局部地段近直立，被蛇纹岩充填。南、北断裂构造在走向上断续延伸分别近6km、8km左右，相隔距离仅1km左右，最近处仅相距百米，尖灭再现、分支复合现象明显，是矿区主要的控岩、控矿断裂构造。成矿后断裂构造主要有SN向、NW向、NNW向三组断裂带，对矿区Ⅰ、Ⅱ号含矿蛇纹岩带，以及带内的矿体、矿化体的完整性均有不同程度的破坏作用。其中，SN向断裂带，倾向E，由六条断裂组成，在矿区地貌特征明显，属成矿后早期断裂，以张性为主，常被晚期的NW向断裂带呈右行剪切错开；NW向断裂带包括两条断裂，其中较大的一条出露于矿区西北部，倾向NE，西起庙沟里，经PH.Nat(732m)高地与PH.Hok(695m)高地间的鞍部到B.Naviang村，然后经B.Hang(817m)高地向南延至区外，呈现张-剪切特征，另外一条位于B.Hang(817m)高地一带，构成闪长岩、花岗闪长岩和蛇纹岩体与绿片岩、绢云母片岩的断裂接触带，局部地段对Ⅰ、Ⅱ号矿化蛇纹岩带具有明显的错动作用，呈现右行剪切性质；NNW向断裂由于第四系残坡积物覆盖，地貌特征不明显，仅在平硐坑道内见到，属压性逆掩断层。对Ⅰ号含矿蛇纹岩带及带内的矿体有明显的错动。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩出露广泛，主要为蛇纹岩、花岗闪长岩和基性岩脉(图2)。

蛇纹岩出露于北矿段和、南矿段及东矿段。呈近东西向延长的串珠状、带状、岩床状、岩珠状。共31个蛇纹岩体，从岩石学特征方面，大致可分为墨绿蛇纹岩和花斑蛇纹岩两大类。墨绿蛇纹岩呈黑绿色，鳞片变晶结构、残余粒状结构，块状构造，节理十分发育，节理面光亮，矿物成分主要由滑石(42%)、蛇纹石(25%)、绿泥石(25%)、镜下可见少量残余橄榄石(3%)组成，局部地段见磁铁矿化，磁铁矿呈它形粒状、星散粒状、短脉状分布蛇纹岩裂隙中；花斑蛇纹岩呈深灰色-花斑色，似斑状结构、粒状结构，块状构造，浅色花斑最大可达1.5mm，矿物成分由基性斜长石(55%)、角闪石(30%)、辉石(8%)、少量蛇纹石及绿泥石等组成，发育次闪石化、碳酸盐化、钠长石化，局部见磁铁矿化、黄铜矿化呈星散粒状、细脉状分布。

花岗闪长岩出露在南矿段以南以及东矿段南部，岩石新鲜面呈浅灰-灰白色，风化后呈浅灰土色，全晶质细粒结构、斑状结构，块状构造、片理构造，片理化十分发育，片理走向大多NW西向，与区域构造方向大致相近，主要由斜长石(50%)、石英(18%～20%)、角闪石(13%)、钾长石(10%)和少量黑云母(5%)组成。斜长石为更中长石，呈破碎状，碎裂状，长轴方向一致，聚片双晶发育，双晶纹有错动或断裂，具有高岭土化和绢云母化，粒径在3～0.1mm之间，形状不规则；石英呈它形粒状、碎裂状，有重结晶及粒状变晶现象，少数拉长定向排列，粒径均小于0.5mm；钾长石呈碎裂状，粒径在1mm以下，具有高岭土化和绢云母化；黑云母呈鳞片变晶结构，定向排列呈片状构造。

闪长岩是矿区分布面积最大的岩体，多以近EW向的脉状、岩珠状、岩床状产出，倾向近SE，倾角局部近直立，走向与围岩绿片岩、绢云母片岩的片理走向大体一致。由于后期构造应力场的作用，位于断裂带附近的闪长岩，局部可见片理化现象，片理产状与绿片岩、绢云母片岩的片理产状大体一致。岩石呈浅灰色—深灰色，风化后呈灰色，局部略带铁褐色，全晶质细粒结构、斑状结构，块状构造，主要由角闪石(25%～35%)、斜长石(50%)、黑云母(10%)、少量辉石、石英和正长石组成，镜下可见微量的副矿物磁铁矿等，发育绿泥石化。

根据矿区岩浆岩野外特征、穿插关系、与围岩的接触关系，认为侵入的先后顺序由早到晚依次是：花岗闪长岩、蛇纹岩、闪长岩。矿体主要赋存在蛇纹岩体中，大多数与蛇纹岩体呈渐变接触，早期的蛇纹岩是矿区铜镍硫化物矿床的唯一成矿母岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿化带特征

根据矿区蛇纹岩分布以及矿化特征，分为三个成矿段，分别是北矿段、南矿段和东矿段(图2)。

1) 北矿段：位于矿区北部，蛇纹岩带呈北东走向(图2)，主体向南倾，地表倾角在45～60°左右，地表断续可见长5200m左右，南北出露最宽处近500m左右，呈带状展布，在0号勘探线处单条蛇纹岩体最宽近120m左右。主体围岩为绿泥石片岩，部分地段围岩是绢云母片岩，矿段内有大小矿体20个，呈透镜状、似层状、板状，与围岩接触分为突变接触和渐变接触。带内局部见有磁黄铁矿化、黄铁矿化、磁铁矿化、黄铜矿和孔雀石等。

2) 南矿段：位于矿区南部，蛇纹岩带走向近EW向，局部分支复合明显，主体南SE倾，槽探工程揭露可见其倾角较陡，均在60°以上，地表断续可见走向上延伸4200m左右，出露最宽处500m左右，呈复脉状、带状、串珠状展布。围岩为绿泥石片岩，局部为绢云母片岩，少数地段被闪长岩穿插等。带内局部见有磁铁矿化、镍黄铁矿化、黄铁矿化等，地表探槽工程内见有不同程度的镍矿体。

3) 东矿段：位于矿区东部，蛇纹岩呈岩珠状产出，地表出露面积约2km2，呈NW走向，与区域构造方向一致，主要分布于东矿段的11～59号勘探线。主体围岩是绿片岩，在南部蛇纹岩与弱片理花岗闪长岩呈侵入接触。带内发育蛇纹石化、纤闪石化及黄铁矿化，见镍黄铁矿、黄铁矿、辉钴矿(镜下)、磁铁矿等。

3.2 矿体特征

矿体属隐伏矿体，赋存在蛇纹岩体内，自NE向SW斜列分布，目前在区内已发现大小矿体共24个。根据矿体与围岩的接触关系、矿体形态可以把区内矿体分为三类：上悬式透镜状矿体、底部或边部似层状矿体以及贯入型矿体，与岩浆熔离作用形成的硫化物矿床特征一致。

ZK0-5在不同深度揭露3个透镜状矿体，长80m，宽70m，走向40°，倾向130°，倾角25～30°，厚度分别为13.87m、1.81m、3.26m。镍的平均品位0.38%，最高品位0.54%，矿体与围岩呈渐变接触，其它钻孔也控制类似的矿体多个，且产状与ZK05揭露的矿体产状一致，属于上悬式透镜状矿体。在勘探线3～8线间，由ZK0-3、ZK0-5、ZK0-9、ZK0-1、ZK1-1、ZK1-2、ZK2-1、ZK2-2、ZK4-1、ZK4-2、ZK6-1、以及PD0、PD3控制一东西长近500m、宽400m左右，厚19.69m的似层状矿体；此外，在勘探线8～12线间，由ZK10-2、ZK10-4、ZK10-6、ZK10-8、ZK10-10、PD9控制一南北长近460m、宽110m左右、厚度17.09m的似层状矿体，两矿体产状均近水平，与岩体产状一致，镍的平均品位0.21%，最高品位0.28%，与围岩呈渐变接触，需要用分析数据进行确定，属于底部或边部的似层状矿体；在勘探线1～2线间，由ZK09、PD0揭露一长近100m、宽80m左右，厚6.13m的脉状矿体，镍的平均品位0.13%，最高品位0.16%、铜平均品位0.21%，最高品位0.33%，与围岩突变接触，属岩浆熔离型矿床中的贯入型矿体。

3.3 矿石组构

矿石的有益组分以Fe、Cu、Ni、Co为主，金属矿物主要有磁黄铁矿、镍黄铁矿、针硫镍矿、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿，少量自然铜、含镍水锰矿、斑铜矿、铬铁矿等；脉石矿物主要有橄榄石、由橄榄石蚀变而成的蛇纹石(含少量石棉)和石英，少量的长石、透闪石，萤石、水镁石等其他脉石矿物。

不同的矿石类型具有不同的结构构造。富含磁铁矿的矿石，主要由磁铁矿(Mag)组成，含少量辉钴矿(Cob)及微量镍黄铁矿(Pl)，微粒状的镍黄铁矿被磁铁矿包裹。主要发育两种类型的结构构造，一种为残留粒状，粗大星散状、稠密浸染状磁铁矿石，细粒结构，浸染状构造；另一种为后期变质作用形成叶片状集合体，呈短脉状集合体分布于岩石裂隙中，矿石具叶片变晶结构，浸染状-短脉状构造。含镍黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿的矿石，主要由磁铁矿(Mag)和少量磁黄铁矿(Po)、黄铜矿(Cp)、镍黄铁矿(Pi)组成，磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿等呈集合体分布于磁铁矿的间隙中形成填隙结构，矿石具半自形不等粒结构，块状构造。

3.4 主要矿物的嵌布特征

镍黄铁矿：镍黄铁矿是矿石中主要的含镍矿物，主要呈细粒状嵌布在橄榄石、蛇纹石等脉石和磁铁矿中(图3)，粒径较细，分布在0.001～0.01mm之间。

针硫镍矿：针硫镍矿在矿石中含量较低，主要呈微细粒状嵌布在橄榄石、蛇纹石中(图3)，粒径多在0.005mm以下。

黄铜矿：黄铜矿是矿石中主要的含铜矿物，呈不规则碎裂粒状或细脉状集合体嵌布于磁铁矿、磁黄铁矿和脉石中(图3)，部分与黄铁矿、斑铜矿交代共生，另有部分呈微细粒乳浊状嵌布于磁铁矿中。

磁黄铁矿：磁黄铁矿为矿石中较常见的硫化矿物之一，常呈不规则碎裂粒状集合体嵌布于脉石和磁铁矿中，并随着脉石定向分布，形成细脉状集合体。多和磁铁矿交代共生，并包裹有黄铜矿、黄铁矿、镍黄铁矿等矿物，或与黄铜矿、黄铁矿一起呈乳浊状结构交代磁铁矿(图3)。

自然铜：自然铜主要呈细粒状嵌布于脉石或他形细粒集合体形式嵌布于脉石或裂缝中，单体粒度主要分布在0.005mm，集合体粒度主要分布在0.01～0.02mm。

磁铁矿：磁铁矿是矿石中主要的金属氧化物，由于磁铁矿的大量存在，使得矿石具有较强的磁性。

镍黄铁矿(Pl)、黄铜矿(Cp)、磁黄铁矿(Po)等集合体呈填隙状分布于磁铁矿(Mag)的间隙或微裂隙中形成填隙结构(a-单偏光10×10，b-单偏光4×10)。

磁铁矿呈不规则粒状或粒状集合体形式，浸染状或脉状或团块状分布于脉石中，常包裹有磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、镍黄铁矿等金属硫化物，或与磁黄铁矿交代共生(图3)。磁铁矿中含有少量的铬，Cr含量0～10%(wt%)不等，少量为铬铁矿，并且在槽样中Cr含量较钻样中略高。

黄铁矿：黄铁矿在该矿中含量较少，主要以自形-半自形粒状嵌布于脉石或磁铁矿中，常与黄铜矿、斑铜矿交代共生。

3.5 矿石物象分析

北京有色金属研究总院对矿样进行了物象分析，分析成果显示该矿属于低品位铜镍硫化物矿床，镍黄铁矿是镍的主要载体矿物，硫化镍占总镍的81.07%(表1)，原生硫化铜和自然铜占总铜的88.49%(表2)，具有良好的生物可浸性，彻底解决了该矿Ni、Cu的赋存状态问题。

表1 平然村铜镍矿综合样镍物相分析结果

表2 平然村铜镍矿铜物相分析结果

4 矿床成因

成矿物质的来源和成矿作用过程是研究矿床的关键，构造-成岩-成矿系统思想为矿床成因的研究提供新的理论和思路[11-12]。根据区域成矿学理论以及成矿作用具有继承性，要形成具有经济意义的岩浆型铜镍硫化物矿床，必须满足：①地幔岩浆富含Cu、Ni等成矿元素，且在地幔发生部分熔融的过程中这些元素大量进人岩浆；②岩浆侵人到地壳之前，没有发生硫化物的饱和从而丢失Cu、Ni等元素。基性-超基性岩浆中硫化物的溶解度，随着压力降低而升高，随温度的降低而降低，但前者对硫化物溶解度的影响远大于后者，随着岩浆的固结，玄武质岩浆中硫化物的溶解度升高[13]。所以，无论源于基性-超基性的原始地幔源区岩浆硫化物是否饱和，侵人到地壳的岩浆都是硫化物不饱和的[14]。老挝平然村铜镍硫化物矿床的地质特征显示，该矿床属岩浆熔离矿床，印度板块和欧亚板块碰撞陆壳加厚，地幔楔发生部分熔融形成熔浆，这些熔浆富含铜、镍等源于地幔的成矿元素，并沿马江深大断裂向上运移至相对稳定的中间岩浆房，在中间岩浆房经历了硫化物饱和，并发生熔离作用。导致岩浆中硫化物饱和主要有以下几个因素：①随着岩浆演化过程中硅酸盐和氧化物的分异，岩浆中硫化物的相对含量不断升高，最终硫化物饱和；②富Fe矿物的分异(橄榄石、铬铁矿、辉石、磁铁矿)可能导致硫化物溶解度的降低，而产生硫化物的饱和；③岩浆对地层的混染作用，导致岩浆氧逸度的增加，致使富Fe的铬铁矿和磁铁矿分异，降低了Fe的含量，同时降低了岩浆运移硫化物的能力，有利于硫化物熔离作用的发生。熔离作用初期，金属硫化物熔体呈微滴状悬浮在硅酸盐岩浆中，随着岩浆的进一步熔离逐渐汇合、变大，并由于其比重较大而逐渐下沉，在岩浆房的底部或边部，形成似层状的底部或边部矿体。但是也存在汇合过程不完全，重力下沉不彻底停留在岩浆房中部或上部，形成透镜状的上悬式矿体。此外，在强动力作用下，硫化物矿浆向旁侧围岩中贯入，形成贯入式脉状矿体。大量的岩浆不断地通过中间岩浆房并经历相似的过程，最终形成了平然村岩浆熔离型铜镍硫化物矿床。

5 找矿前景分析

区域上老挝平然村铜镍硫化物矿床位于马江-桑怒岛弧成矿带，该成矿带位于印度板块和亚洲板块的结合带上。研究区构造地质条件复杂[4-6,8]，构造变形强烈，不同时代、不同级别的构造相互作用，沿着区域构造带广泛分布海西-印支期中性-基性-超基性侵入岩、火山岩，提供了大量成矿物质。已有研究显示，该成矿带分布有典型的与基性-超基性岩浆活动有关的铬铁矿床和铜镍硫化物矿床，如版幅大型铜镍硫化物矿床、古定铬铁矿床、塔富铅锌矿床、福劳-班欣锡矿床、清化营社铁矿床等[3,7]。版幅铜镍硫化物矿床与研究矿床均位于马江复式背斜，而前者就位在东北翼，后者在南西翼。该成矿带包括马江铬、镍、铜、钻、锰成矿区和桑怒铜、铅、锌成矿区，而研究区属于马江成矿区，该成矿区位于金沙江-哀牢山-马江结合带内，受控于马江超镁铁质岩带，该岩带沿清化努山(Nui Nua)、桑怒北、奠边府一带分布，呈NW走向，往北可与哀牢山超镁铁质岩带连接。可见区域上具有优越的成矿地质背景以及形成大型—超大型矿床的地质-构造-岩浆活动条件，且有成功找到大矿、富矿的先例。

区域上做过1/5万航空磁测工作，面积500km2，航磁异常分3个带：北带有7个磁异常、中带有13个磁异常、南带有1个磁异常，异常带呈NW-SE向，与区域构造线方向一致，是“马江深大断带”的区域地球物理表现，上延200m异常明显，说明异常源具一定规模，向下延伸较大。华北地勘总院使用从美国进口的“G-856”型号微机质子旋进式磁力仪，在矿区开展了网度为100m×20m的高精度磁法测量，考虑到矿区属于低磁纬度区，采用ΔT异常处理解释方法，取得了良好的效果，圈定了Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号异常(图4)，认为Ⅰ号异常是由深部大型磁性体引起的，可作为重点找矿靶区进行解剖[9]。

综合上述分析，研究区有着良好的成矿条件和广阔的成矿空间，具有良好的物探异常，有着多种类型的矿体。随着地质工作正规、有序持续的开展，可以保守预计研究区找寻铜镍硫化物矿床有更大的突破，资源量应该在大型-超大型规模。此矿区的成矿预测与找矿勘探突破将带动整个探矿权范围内的找矿热情。

图4 平然村铜镍多金属矿区高精度磁测ΔT异常化极上延20m等值线平面图

[1] 夏庆霖,谢蕴宏,刘俊来,等.东南亚中南半岛地区黑色金属矿床谱系[J].地质通报,2009,28(2/3):326-332.

[2] 姚伯初.东南亚地质构造特征和南海地区新生代构造发展[J]南海地质研究,1999(11):1-13.

[3] 卢映祥,刘洪光,黄静宁,等.东南亚中南半岛成矿带初步划分与区域成矿特征[J].地质通报,2009,28(2/3):314-325.

[4] 施美凤,林方成,李兴振,等.东南亚中南半岛与中国西南邻区地层分区及沉积演化历史[J].中国地质,2011,38(5)：1244-1256.

[5] 李兴振,刘朝基,丁俊.大湄公河次地区主要结合带的对比与连接[J].沉积与特提斯地质,2004,24(4):1-12.

[6] 李兴振,刘朝基,丁俊.大湄公河次地区构造单元划分[J].沉积与特提斯地质,2004,24(4):13- 20.

[7] 卢映祥,刘洪光,黄静宁,等.东南亚中南半岛成矿带初步划分与区域成矿特征[J].地质通报,2009.28(2/3):314-325.

[8] 张宏远,刘俊来.三江南段-中南半岛特提斯蛇绿岩大地构造与成矿[J].地球科学——中国地质大学学报,2011,36(2):262-276.

[9] 杨建平.低磁纬度区ΔT 异常处理解释方法在老挝平然村铜镍多金属矿区的找矿应用[J].地质调查与研究,2011,35(2):146-149.

[10] 徐新学,李荣光,孙磊,等.全方位激电测井在老挝华潘铜铁多金属矿勘查中的应用[J].物探与化探,2012,36(1)：23-26.

[11] 邓军,杨立强,孙忠实,等.矿源系统地质-地球化学例析[J].现代地质,2000,14(2):165-167.

[12] 翟裕生,彭润民,邓军,等.区域成矿学与找矿思路[J].现代地质,2001,15(2):151-153.

[13] Mavrogenes J A,O’Neill H S.1999.The relative effects of pressure,temperature and oxygen fugacity on the solubility of sulfide melts in mafic magmas.Geochim Cosmochim Acta,63:1173-1180.

[14] Maie W D.Paltinum-group element(PGE)deposits and occurrences.Mineralization styles,genetic concepts,and exploration criteria.Journal of African Earth Sciences,2005,41:165-191.