吉林省和龙市柳水坪镍矿床地质特征及成因初探

杨洪波，许承平，牛 特，齐丽娟，吴卫群，苗萌萌

1.吉林省有色金属地质勘查局六〇五队，吉林 延吉 133000；2.吉林省有色金属地质勘查局六〇四队，吉林 吉林 132000

吉林省和龙市柳水坪镍矿床地质特征及成因初探

杨洪波1，许承平1，牛 特1，齐丽娟2，吴卫群1，苗萌萌1

1.吉林省有色金属地质勘查局六〇五队，吉林 延吉 133000；2.吉林省有色金属地质勘查局六〇四队，吉林 吉林 132000

柳水坪镍矿床产于超基性岩体中（6号岩体），岩体呈透镜状侵入于青龙村群变质岩系中。矿体按其在岩体中赋存部位的不同，分为底部矿体、中部矿体、顶部矿体。通过对该矿床的综合研究及成矿作用和矿化特点的分析，认为，该矿床的成因类型是以岩浆晚期熔离为主，贯入为次的岩浆晚期熔离-贯入型铜镍矿床。

柳水坪镍矿；超基性岩体；成矿作用；矿床成因

0　引言

柳水坪镍矿位于长仁铜镍矿区内，长仁铜镍矿区先后有多家地勘单位做过不同程度的地质工作，共发现了22个基性—超基性岩体。柳水坪镍矿产于6号岩体中，该矿距吉林省和龙市西城镇柳水坪村（亦称獐项村）北西两公里处；柳水坪镍呈北西—南东分布，长1.5 km，宽0.4 km，该矿提交过一定量的镍金属储量。通过对该矿床的研究和成矿作用、矿化特点的分析，对该区找矿具有一定的意义。

1　区域地质概况

矿区位于中朝准地台（Ⅰ级）、辽东台隆（Ⅱ级）、铁岭—靖宇台拱（Ⅲ级）、和龙断块（Ⅳ级）的东部。处在古洞河深断裂带的北东侧，北西—南东弧形断褶带的弧顶部位，较靠近古洞河深大断裂带。

区内出露的地层为太古界前震旦系鞍山群，下古生界奥陶系青龙村群，中生界侏罗系中上统屯田营组、上统长财组及白垩系大拉子组，第四系砂砾石层及砂质粘土（见图1）。

区内岩浆岩广泛出露，主要分布在十里坪—长仁—青龙—獐项北西向青龙村地层的两侧，由花岗岩类及规模不大的基性—超基性岩体群组成。岩浆岩侵入形成时代，可划分为三个大的岩浆旋回，即加里东期、华力西期和燕山期。其中华力西期的超基性岩与矿化关系密切。

区域内以北西向褶皱构造和北西向及北东向的断裂构造为主体构造格架。褶皱构造发育于古洞河北东侧的青龙村群中，多数发育与褶皱轴向平行的压性、压扭性断裂构造带。

古洞河断裂带为该区Ⅰ级断裂，该断裂带是由一系列规模较大的平行的逆断层组成，为槽区和台区的分界断裂。其次一级的北西向断裂带主要为长仁—青龙断裂和獐项断裂。北东向断裂往往切割北西向构造，多为张性断裂，形成时代较晚。

图1　吉林省和龙市柳水坪镍矿区域地质略图Fig.1　The regional geological sketch of Liushuiping nickel deposit in Helong City, Jilin Province

2　矿区地质

2.1地层

矿区出露的地层为下古生界奥陶系青龙村矿区出露的地层为下古生界奥陶系青龙村群中、下段及第四系冲积、洪积、坡积层。

2.1.1奥陶系青龙村群

下段：黑云斜长片麻岩段，上部以含石墨黑云斜长片麻岩为主，下部以混合岩化黑云斜长角闪片麻岩为主，一般混合岩化作用较强，严重的变为块状花岗质岩石，轻微的还可以看到片麻理和浅色组分注入的特征，局部有石墨化，原岩中矿物蚀变，多数变为棕色角闪石和绿泥石，为岩体的围岩。

中段：大理岩段，为糖粒状硅质大理岩、石墨化黑云斜长片麻岩及混染闪长岩，局部大理岩呈混染岩状。部分混染闪长岩也是岩体的围岩。

上段：角闪斜长片麻岩段，岩性为角闪斜长片麻岩、角闪岩、黑云角闪斜长片麻岩夹黑云石英片岩、透镜状大理岩。

2.1.2 第四系

为河谷沟堑冲积层，坡积—残积层由砂砾石层组成，分布在矿区河谷和一级阶地处。

2.2构造

2.2.1控岩（控矿）构造

矿区控岩控矿特点是：构造控制岩体、岩体控制矿体。控制岩体的构造可分为导岩、配岩（运岩）和储岩构造三种形式。

根据岩体中的硫同位素（δ34S‰值在0.1～-2.9之间；32S/34S值略小于或等于22.22）说明硫源来自上地幔，结合岩体的产状、产出位置及区域上古洞河深断裂的切割深度分析，古洞河深断裂是区内唯一的切割深度达上地幔的导岩构造。

獐项（柳水坪）断裂及与其平行的同期断裂为矿区的配岩（运岩）构造。而北东向至北北东向的构造则为储岩构造。

2.2.2破坏性构造

由于储岩构造自身的继承性活动往往造成岩体顶、底板与围岩交界处的破坏，使岩体顶板、底板岩石（包括该位置的岩矿体）十分破碎，而在岩体中也随机出现规模不大的挤压片理、摩擦镜面、挤压透镜体及糜棱岩化等软弱结构面。在6号岩体北东方向边界断裂（北西向的压扭性断裂带），被一北东向张扭性断裂切割，使岩体造成水平错动，对底部矿体产生破坏影响。

2.3基性-超基性岩浆岩（6号岩体）

2.3.1岩体特征

岩体沿北西向断裂侵入于青龙村群变质岩系中，岩体走向320°，倾向南西、倾角40°～45°，地表出露长750 m、宽200～400 m，呈西窄东宽的舌状，倾斜最大延伸650 m，岩体向北西侧伏，侧伏角25°～30°，侧伏方向最大延伸700 m。

岩体的顶、底板凹凸不平，加之倾斜和侧伏，造成垂直剖面上产状变化较大，使岩体形态多样化，整体看南东段为盆状、似盘状，而北西段为侧伏楔状、脉状。

2.3.2岩相特征

岩体分异作用不显著，以二辉橄榄岩（包括含长二辉橄榄岩）为主岩相，其次为橄榄二辉岩、次闪石岩、闪长质混染岩。局部地段尚有少量的辉橄岩、蚀变辉岩、辉长岩等。

2.3.3岩体岩石化学特征

（1）岩体属于SiO2饱和—过饱和的贫碱性的基性—超基性岩。

（2）MgO：FeO=5.0～5.8属铁质超基性岩，有利于Ni的富集，但是FeO、Fe2O3、Al2O3、CuO、Na2O、K2O等组分均较镁质超基性岩高，较富铁质超基性岩低。

（3）岩浆结晶作用的主要阶段中Fe2+＞Fe3+，说明结晶环境为还原环境。

（4）岩浆侵入时经与围岩的同化混染作用，在成份上Mg、Fe（OH）离子减少，而Si、Al、Ca、K离子增加，这对岩浆溶离及镍的富集是有利的。

（5）岩体各类岩石成份在扎氏分解图上，显示在南b轴方向上分布范围窄少，高度集中密集，曲线线段较短（见图2），说明岩体是在近浅成环境下迅速冷凝，就地分异形成，但分异程度很差。

图2　柳水坪6号岩体化学成分扎氏图解Fig.2　Zavaritskii diagram of the chemical compositions of Liushuiping No.6 rock mass

2.3.4岩体的蚀变及同化混染作用

（1）蚀变作用：重点发育在岩体的顶底板部位的岩石中，其它部位蚀变较少，大部份为自变质作用形成，主要蚀变有次闪石化、蛇纹石化、绿泥石化，其次为黑云母化、皂石化、沸石化、碳酸盐化、黝帘石化等。

（2）同化混染作用：岩浆侵入时与围岩——混合岩化黑云斜长角闪片麻岩（或少量大理岩）按触发生熔化、溶解、交代作用，使围岩被同化，岩浆被混染，进而产生一种结构不均匀，无一定结晶顺序的，暗色矿物聚集，具斑杂构造的闪长质混染岩，一般很规律的分布在岩体的周边。

3　矿体特征

3.1矿体产状、规模及赋存部位

矿体按其在岩体中赋存部位的不同，分为底部矿体（1号）、中部矿体（2号）、顶部矿体（3号）。

3.1.1底部矿体

由四个矿体（编号1—1号～1—4号）组成，矿体全部赋存在岩体的底部边缘，岩性以二辉橄榄岩为主，局部为次闪石岩和混染岩，与岩体围岩一般无明显界线，产状受岩体底板的形态控制，矿体走向、倾向与岩体吻合。

1—1号矿体，分布在岩体北东边缘的岩体底部。矿体以透镜体状、倾斜脉状为主，走向320°，倾向南西，倾角20°～ 40°。向北西侧伏，侧伏角25°矿体走向控制长300 m，倾向控制延深100 ～150 m。矿体厚度1.15 ～7.5 m，平均厚3.41 m，矿体中镍品位为0.2%～0.7%，平均0.57%，铜品位0.01%～0.38%，平均0.16%。

1—2号矿体，分布在岩体北西断部侧伏尖灭部位的岩体底部。矿体以似层状、透镜体状为主，走向350°，倾向南南西，倾角20°～ 35°。向北北西侧伏，侧伏角25°矿体走向控制长250 m，倾向控制延深100～150 m。矿体厚度1～11.95 m，平均厚3.84 m，矿体中镍品位为0.2%～0.7%，平均0.40%，铜品位0.01%～0.38%，平均0.14%。

1—3号矿体，分布在岩体北西端部间岩体底部，矿体呈倒置楔状为主，走向北西，倾向南南东，倾角25°～35°，矿体走向控制长300 m，倾向控制延深150～180 m。矿体厚度2.83～16.40 m，平均4.7 m，矿体中镍品位为0.2%～0.96%，平均0.46%，铜品位0.08%～0.24%，平均0.14%。

1—4号矿体，分布在岩体的东南部的岩体底部，矿体以倾斜脉状体为主，走向345°，倾向255°，倾角35°～40°，矿体走向控制长90 m，倾向控制延深50～80 m，矿体厚度1～7 m，平均厚3.5 m，矿体中镍品0.2%～1.85%平均0.55%，铜品位0.02%～0.14%，平均0.12%。

3.1.2顶部矿体

由两个矿体（3—1号、3—2号）组成，赋存在岩体顶部位置，岩性以闪长质混染岩为主和部分二辉橄榄岩。

3—1号矿体，矿体呈似层状和缓倾斜脉状，矿体走向330°、倾向南西、倾角35°左右，矿体走向控制长130 m，倾斜控制延深50～70 m，矿体厚度1～4 m，平均厚1.7 m，矿体中镍品位0.2%～0.48%，平均0.37%，铜品位0.08%～0.19%，平均0.12%。

3—2号矿体，矿体为狭长透镜状，矿体走向330°、倾向南西、倾角30°～35°矿体走向控制长90 m，倾向控制延深120 m。矿体厚度1～9 m，平均厚4.6 m，矿体中镍品位为0.2%～0.5%，平均0.31%，铜品位0.1%～0.19%，平均0.14%。

3.1.3中部矿体

只有一个2—1号矿体，分布在岩体中间部位9-11线区间，矿体呈倾斜脉状，矿体走向340°、倾向南西、倾角40°，矿体走向控制长130 m，倾向控制延深50 ～60 m 。矿体厚度1～6 m，平均厚3.5 m，矿体中镍品位0.2%～0.5%，平均0.35%。铜品位0.08%～0.22%，平均0.12%。

3.2矿石结构、构造

矿石的结构为他形粒状、他形—半自形粒状结构，固熔体结构，海绵陨铁结构。

矿石的构造为浸染状构造，星点状、斑点状、细脉状构造，海绵晶铁状、致密块状构造，角砾状构造。

3.3矿石质量

3.3.1矿石中有益元素质量分数特征

矿石中主元素为镍，可综合利用伴生元素为铜。镍的平均品位0.45%，底部矿体的质量分数0.43%～0.59%，略高于顶部和中部矿体0.3% ～0.35%，一般镍品位均在0.3%～0.6%区间，较稳定。铜品位平均0.14%、最低0.01%、最高1.09%，铜品位一般为0.1%～0.2%。

3.3.2矿石中Ni、Cu元素赋存状态和特点

矿石中Ni元素主要以硫化物形式存在，主要含镍矿物为镍黄铁矿，多数以较大的独立矿物相产出（岩浆晚期熔离阶段形成），少量为细粒状，在磁黄铁矿中呈固熔体分解状存在（为岩浆早期熔离阶段形成）。次要含镍矿物有砷镍矿、红砷镍矿、紫硫镍铁矿及针镍矿，为岩浆晚期贯入—热液阶段形成，其次在岩浆结晶早期Ni元素以类质同象替换一部分Mg、Fe元素而进入到橄榄石、辉石晶格中，形成“硅酸镍”，并进一步蚀变形成镍绿泥石、镍蛇纹石及含镍阳起石-透闪石，根据物相样分析，结果NiSiO4/NiS平均值为0.32，而NiS04的质量分数甚微，只占全镍（TNi）质量分数的2.6%。

矿石中Cu元素主要以硫化物方式析出，形成黄铜矿及少量方黄铜矿，其次为硅酸铜，经物相分析CuSiO4/TCu为＜10%。

3.4矿石中矿物成分及组合类型

3.4.1金属矿物

矿区见到金属矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、红砷镍矿、砷镍矿、紫硫镍铁矿、针镍矿等。

常见金属矿物组合有三种：磁铁矿-钛铁矿-铬铁矿型；磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿型；黄铁矿-红砷镍矿-砷镍矿-紫硫镍铁矿-针镍矿型。

3.4.2非金属矿物

非金属矿物有辉石、橄榄石、角闪石、阳起石、透闪石、斜长石、黑云母、绿泥石、石英等。

由于岩体岩相十分接近，所以岩体脉石矿物组合不多，但因蚀变和混染作用，形成了不少蚀变矿物组合。

斜方辉石-单斜辉石-橄榄石-（斜长石）型；斜方辉石-单斜辉石-角闪石型；次闪石（阳起石、透闪石）-绿泥石-残余矿物（辉石、杆栏石、角闪石）型；角闪石-长石-透辉石-黑云母-绿泥石-石英型。

3.5矿石类型

矿石自然类型为浸染状铜镍矿石。矿石工业类型为原生硫化矿石。

3.6矿物生成顺序和成矿阶段

矿物生成顺序和成矿阶段见表1。

表1　金属硫化物成矿阶段与生成顺序Table 1　The metallogenic stages and the mineral paragenetic sequence of the metal sulfi des

4　矿床成因

4.1成矿作用及矿化特点

岩体镍矿床早期是岩浆在浅成环境下迅速冷凝形成的，当富含挥发份的含矿岩浆开始冷凝的早期阶段，由于温度高，NiO的热效应远离于NiS，具“亲石性”加上岩浆硫离子浓度低，使大量的镍离子以类质同象置换镁离子（Ni与Mg离子半径相等为0.74Å），而进入杆栏石、斜方辉石晶格中，呈“硅酸镍”状态产出，只有少量镍离子以类质同象置换二价铁离子（Fe2+）进入到硫铁化物—磁黄铁矿中，呈固熔体形式存在。

随着岩浆温度的降低，岩浆进入晚期熔离作用，这时硫离子、铁离子浓度也相对增加，此时镍离子具有“亲硫性”，形成大量的金属硫化物，另一方面岩浆又熔化、溶解交代富含钙、铝、硅的围岩（混合岩化片麻岩或大理岩）发生同化混染作用，使岩浆成分中增加了Al、Si、Ca等，失去大量的Mg、Fe等组份，引起硫化物在岩浆中溶解度的降低而沉淀，促进岩浆熔离作用的加速进行，而熔离出来的硫化物岩浆，在重力作用和压滤作用下，在岩体的底部和适当的周边位置堆积形成了大量的磁黄铁矿、镍黄铁矿及黄铜矿 等金属硫化物，从而形成了底部矿体，这就是本矿床第一种成矿作用——岩浆早期至晚期熔离及分凝的成矿作用。

应当指出在上述熔离分凝的同时或后期亦有小规模富矿岩浆的贯入作用发生，并形成细小的纯硫化物脉出现在岩体中，见到的脉宽仅为几毫米至十几毫米的细脉，未见一定规模和有工业价值的纯硫化物脉状矿体，说明该期贯入作用十分微弱。

在岩浆熔离的晚期阶段与前期均可能连续或者间断出现岩浆熔离—贯入作用，该作用期是以热液阶段开始，随着含有Ni等其它金属元素的岩浆及挥发份的贯入，在适于沉淀的有利部位形成的大量的黄铁矿、紫硫镍铁矿、针镍矿及红砷镍矿、砷镍矿等热液矿物的集合而成为矿体，这就是本矿床第二种成矿作用——岩浆晚期熔离-贯入成矿作用。

本矿床第三种成矿作用-混染带硫化交代成矿作用，该作用是在岩浆与围岩同化混染作用和后期热液叠加作用综合形成的，因其作用范围、部位有限未形成规模的典型矿体。

4.2矿床成因

通过对该矿床的综合研究及成矿作用和矿化特点的分析，本矿床的成因类型是以岩浆晚期熔离为主，贯入为次的岩浆晚期熔离-贯入型铜镍矿床。

［1］ 吉林省地质矿产局.吉林省区域地质志［M］.北京：地质出版社，1989.

［2］ 吉林吉恩镍业股份有限公司，吉林省和龙市柳水坪矿区6号岩体镍矿床补充详查报告［R］.2008.

［3］ 傅德彬，陈尔臻.吉林省硫化物铜镍矿床成矿规律［J］.吉林地质，1988，7（2）.

［4］ 吉林长仁铜镍矿床地质特征及矿床成因探讨［J］.吉林地质，2011，6（2）.

［5］ 刘俊海，张 宏，冯修云等.红旗岭矿区2号岩体岩浆型硫化物铜镍矿床成矿规律及找矿意义［J］.吉林地质，2010，29（4）.

Study on geological characteristics and genesis of Liushuiping nickel deposit in Helong City ,Jilin Province

YANG Hong-bo1， XU Cheng-ping1， NIU Te1， QI Li-juan2， WU Wei-qun1， MIAO Meng-meng1
1.Team 605，Bureau of Nonferrous Metals Geolgical Exploration of Jilin Province，Yanji 133001， Jilin， China；2.Team 604，Bureau of Nonferrous Metals Geolgical Exploration of Jilin Province， Jilin 133001， Jilin， China

The Liushuiping nickel deposit occurs in ultrabasic rock （No.6 rock mass）， the lenticular rock mass intruded into the metamorphic rocks of Qinglongcun group.The orebody is divide into the orebody at the bottom， central orebody and the orebody at the top， according to its place in rock mass.It is believed that the genesis of this deposit is mainly the late magmatic segregation， the magmatic injection is the secondary， it is a Cu-Ni deposit of the late magmatic segregation and injection， according to the comprehensive study of the deposit and the analysis of the mineralization feature and mineralization

Liushuiping nickel deposit； ultrabasic rockbody； mineralization； genesis of ore deposit

P618.63

A

1001—2427（2015）04 - 61 -5

2015-05-10；

2015-12-11

杨洪波（1963—），男，吉林农安人，吉林省有色金属地质勘查局六〇五队高级工程师.