新疆东天山坡一铜镍矿地质特征及找矿远景分析

卜 鹏，徐思超，刘 孜

（1.有色金属矿产地质调查中心南方地质调查所，湖南 长沙 410001；2.哈密红石矿业有限公司，新疆 哈密 839000；3.北京矿产地质研究院，北京 100012）

坡一铜镍矿位于北山裂谷金铜镍成矿带西部、坡北镁铁-超镁铁岩带西南部。在中亚成矿带（巨型），北山裂谷是其重要的组成部分，火山岩（晚古生代）在裂谷内分布非常普遍，同时发育很多侵入岩，主要为镁铁质与超镁铁质。区内具有非常复杂的构造行迹，不仅有很多金矿床被发现，同时还发现很多铁矿以及铜镍矿等。笔架山镁铁、超镁铁岩带就分布于北山裂谷带内，其长度范围在100公里以上，坡北镁铁、超镁铁岩带也在该裂谷带中被发现，约有70公里的长度。在坡北镁铁、超镁铁杂岩带的偏南西侧区域上分布着坡一铜镍矿，依照该岩带的分布特点，与区内的遥感影像以及物化探和综合地质情况进行综合研究来看，岩体形成过程受到的岩浆活动有多次，镁铁、超镁铁侵入岩在裂谷内发生不同期次的侵入，由于地质演化过程的不同，呈现不同特点的岩浆成岩成矿特点[1]。

1 区域地质

1.1 大地构造位置

中天山的偏南侧区域上的缘头部位（中亚造山带）是北山地区的分布所在（图1A），该区属于塔里木盆地偏东方的缘头部位。中天山地块中间间隔中天山南缘断裂与之相邻，敦煌地体分布于其南侧区域上，库鲁克塔格隆起主要分布在其西侧方向上，梧桐沟以及红柳园裂谷在其东部与之共同连接成线，展布特点主要为NEE向，该构造为塔里木陆壳板块中的次级构造单元（图1B）。在北山裂谷偏西方向的区段上分布着坡一镁铁、超镁铁杂岩体，该杂岩体位于坡北镁铁、超镁铁杂岩带偏西方向的区域上。其形成过程与天山造山运动（石炭世）存在很大关系，中天山地块在此阶段受拉张应力作用的影响，而形成[2]。

1.2 区域地层

前寒武纪是北山地区最为古老的结晶基底，区内主要有元古界地层以及中元古界地层和下元古界地层出露，同时还发育石炭系以及二叠系和古近系新近系与第四系等地层，二云母石英片岩（白湖群古老变质岩系（中元古界））受坡北杂岩体侵位。

1.3 区域构造

构造运动对北山地区影响的时间较长，区内不仅发育有褶皱构造，同时还发育韧性剪切带，而且还发育断裂构造，总体展布方向表现为NE向。白地洼、淤泥河大断裂以及红柳河、依格孜塔格大断裂控制着区内的构造格局。

1.4 区域岩浆岩

图1 东天山一带区域大地构造图

图2 坡北镁铁-超镁铁岩体ETM遥感环形影像图

侵入岩在北山地区发育非常广泛，侵入岩为华里西中晚期尤为突出，不仅出露超镁铁岩，同时还出露镁铁岩，而且还出露酸性类型。区内发育2条，镁铁与超镁铁岩带，主要包括坡北镁铁、超镁铁岩带（南侧），该带主要受控于白地洼、淤泥河大断裂。与笔架山镁铁、超镁铁岩带，该带受控于红柳河、依格孜塔格大断裂，其中分布大量的铜镍矿。

2 矿床地质特征

2.1 岩体群岩浆类型与侵入期次

坡北岩体为镁铁、超镁铁质复式杂岩体，是由于早二叠世发生侵入而形成，其长度范围在70公里以上，宽度达2到10公里，该岩体是由很多个环状的岩体所构成（图2），笔者把该杂岩体进行A、B、C、D、E、F等六个侵入期进行划分，并一一对应。超镁铁岩未在A、B、E、F岩体内出露，橄榄辉长岩以及辉长岩产出特点呈现岩基状。橄榄辉长岩以及辉长岩共同构成C岩体，超镁铁岩呈脉状在其中进行穿插。苏长岩相以及橄榄岩相和辉长岩相等在D岩体上表现较为齐全，其中分布很多超镁铁岩体。依照地表不同岩相存在的关系，与遥感影像相结合，分析该岩体呈现A→B→C→D→F→E的侵入关系。

辉长岩相是次岩体首次侵入的主岩相，辉石岩相在部分区域小规模的出现，矿物颗粒在辉长石岩内呈现非常细小的颗粒，约为1mm～3mm的粒径大小。

表1 坡北一带各岩相之间侵入关系一览表

辉长岩相是次岩体第二次侵入的主要岩相特征，辉石岩相在南侧区域上呈现较大规模的出现，辉石岩以及辉长岩结晶呈现粗粒的特征，矿物多为2mm～5mm的粒径大小，有的能够达到8mm的大小。钛磁铁矿体以较小的规模存在于岩体偏南侧的区域局部地表位置上出露，小长山铁矿在该区域的位置上分布。

图3 坡一镍矿矿区地质图

辉长岩相是次岩体在发生第三次侵入过程中的主要岩相特征，同时还分布橄榄辉长岩相以及橄榄岩相与辉石岩相等，前者呈现脉状的特点，在辉长岩内呈现球状分布，但是不是很均匀。囊状以及带状特点在辉石岩中比较普遍，主要在岩体的南侧区域上分布，铂矿化分布于辉石岩内，达到47g/T的最高品位，呈现不均匀的矿化特点，带状特点在橄榄岩相中也非常明显，辉长岩内分布特点呈条带状。

辉长岩相在第四次侵入过程中的主要岩相特点，在这类岩相内，辉长岩内出露零星的橄榄岩，其上覆盖第四系坡积物。

辉长岩相在第五次岩体侵入过程中的主要岩相特点，此侵入的橄榄岩相中分布着很多铜镍矿（坡一、三、七、十铜镍矿等），辉石岩以及闪长岩和橄榄岩与橄榄辉长岩以及纯橄等，是其主要的岩相组合。

辉长岩是第六次侵入的主要岩相特征，同时还有辉岩以及橄榄岩与橄榄辉长岩相等，在辉长岩体内分布有零星的辉橄岩以及橄榄岩[3]。

2.2 含矿岩体地质特征与其产状分析

在坡北岩带五期阶段的镁铁、超镁铁杂岩体内，分布着坡一铜镍矿，二云母石英片岩以及白湖古老变质岩系（中元古界）是该矿矿区的主要地层出露，由于2.2公里长度的超镁铁岩体，其宽度在0.6公里左右，达到1.32km2面积，橄灰岩以及橄榄辉长苏长岩和纯橄榄岩与辉长岩等是其主要的岩相组成，含矿岩相内尤以橄榄岩以及辉橄岩非常突出。橄榄岩侵入特征呈现多期次的特点，早期阶段上橄榄岩向侵入比较突出，但其没有较好的含矿性，后期在含长橄榄岩相内橄榄岩岩浆出现超动式侵入（图3）。

2.3 岩体地球化学

镁铁、超镁铁岩体，在天山造山带内的呈现极为类似的主量元素特征，喀拉通克岩体（阿尔泰）与之存在很大的不同，提示岩体在不同岩带呈现不同的成因类型以及演化特点。相较于其他岩体，在全岩主量元素上，北山镁铁、超镁铁岩体有着非常高的MgO含量差别，同时呈现较高的M/F以及Mg#。这些有利因素，进一步提示镁铁、超镁铁岩体（北山地区）具有非常优越的铜镍矿成矿条件。

2.4 矿体特征

针对坡一矿区进行过大量的勘探工作，并在该区进行3万千米的钻探，进行了26个钻孔，对区进行普查找矿，有20个镍矿体被圈出，有13个矿体在区内被圈出（图3），发现7个盲矿体，其中在规模上最大的为矿体Ni4，与之相比Ni1、Ni3规模相对较小，产出特点呈现透镜状以及似层状，其约有700米的长度，达到20米的厚度，超过500米的延伸，向N进行倾斜，角度在75°左右。达到0.20%～0.60%的铜镍矿石品位，钴以及铜含量较低。

矿体特征：矿体Ni4产线似层状产出，向N方向倾斜，在接近地表区域呈现80°倾斜，远离地表的深部呈现55°方向倾斜，长度超过了1760米，超过980米的延伸。达到1.01～88.77的真厚度，达到30.56的平均厚度（图4）。

矿体Ni1呈现似层状的产出特点，向N方向倾斜，在接近地表区域呈现80°倾斜，远离地表的深部呈现55°方向倾斜，长度超过了1760米，超过1350米的延伸。达到1.28米～101.13米的真厚度，达到14.24的平均厚度，其膨大膨出部位主要为23、22线（图4）。

矿体Ni3，产出特点为似层状，向N方向倾斜，在接近地表区域呈现80°倾斜，远离地表的深部呈现55°方向倾斜，长度超过了1760米，超过1350米的延伸。达到1.49米～56.50米的真厚度，达到11.08的平均厚度，其膨大膨出部位主要为23、22线（图4）。

矿体Ni7产出特点为似层状，向N方向倾斜，在接近地表区域呈现80°倾斜，远离地表的深部呈现55°方向倾斜，长度超过了1760米，超过550米的延伸。达到1.30米～30.63米的真厚度，达到11.30的平均厚度，其膨大膨出部位主要为13、23线。贯入式矿脉在ZK38-1孔650.30米处可见。

图4 坡一镍矿23、27、22、26线矿体联合剖面图

2.5 控矿因素

（1）区内不同期次的岩浆活动对坡北岩带的形成起着重要的作用，含矿较好的主要为辉橄岩（不含斜长石）。

（2）镁含量高以及低碱性特征在坡一岩体尤为明显。

（3）高TEM异常以及低重力和高磁性的特点在坡一岩体内橄榄岩中非常明显。

（4）Ti以及Fe化探异常在坡北岩带区域的偏东北部区域上有为明显，Cu以及Co与Ni和化探异常在该矿的中部方向上尤为明显，稀土元素异常在偏西方向的南侧区域上尤为明显。

（5）位于东天山区域上的铜镍矿与坡一岩体呈现同一期次形成的特点。

（6）超镁铁岩在坡一岩体中具有非常大的规模，其中的Ni元素，为该矿的形成提供极为有利的条件。

（7）对坡一岩体进行充分细致的研究，其产出特点呈现北西向侧伏的盆状特征。

综合分析认为，硫化物流体（含铜镍）形成于坡一岩体时的时代为成岩沉淀所形成，即在坡一岩体偏南部区域上是矿体的分布所在，并倾向于北侧，矿体规模以及其形态和产状等受橄榄岩所控制。

2.6 矿床成矿时间

东天山一带与镁铁-超镁铁岩有关的矿产主要有铜镍矿和钒钛磁铁矿，类比其成矿时间，北山裂谷的镁铁-超镁铁岩体与东天山铜镍矿床在时间上有相近性，应同为华力西中晚期岩浆作用的产物（表2）。

表2 东天山、北山超镁铁岩成岩成矿类比表

3 成岩成矿模式

综合分析研究，该矿在形成过程中受到不同期次的岩浆侵入活动影响比较突出，镁铁-超镁铁杂岩体（第5侵入期）是该矿的主要产出部位。采集和收集该岩体的横向以及纵向的镍物相样，伴随镍品位的不断升高硅酸镍出现不断降低的趋势，硫元素于橄榄岩（早期）呈现不饱和的特点，结晶分异是岩浆的主要特点，橄榄岩内无法萃取亲硫元素。因硫元素的饱和以及过饱和作用对后期岩浆的影响，熔离分异作用非常突出，含镍硫化物在硅酸镍作用下形成[4]。

综合分析研究该矿成岩成矿模式有6个期次的划分（图5）：

4 找矿远景分析

针对该矿以前进行过大量的研究工作，目前已有3个成矿带发现于北山裂谷地区，主要包括红十井金成矿带以及蚕西、笔架山铜镍成矿带和坡北多金属成矿带等。红十井以及白地洼和红柳河等断裂对上述三个成矿带起着明显的控制作用。

图5 坡北镁铁-超镁铁岩带成岩成矿模式图

红石山铜镍矿（大型）在蚕西、笔架山铜镍矿成矿带被发现，该矿达到了30万吨的铜镍矿资源量，依照坡北镁铁-超镁铁岩带成岩成矿模式，以及相关的研究成果，该带又有四个成矿远景区的划分，含铂钯的铜镍矿远景区和含镍的铂钯远景区与镍及稀有元素远景区和含钪的磁铁矿、钛铁矿远景区等。坡一镍矿铜镍达到一百万吨以上的铜镍资源量，同时在该带中又发现了坡三以及坡四和坡五与坡七和坡十等几个重要的岩体，坡一岩体以及坡三和坡七等几个岩体，在成矿特征上具有非常类似的地质特征以及成矿机制。硫化物镍矿体（贯入式块状）很有可能在坡四、五以及坡十等岩体中被发现。

红十井以及大青山等金矿主要分布在红十井金矿带中，其规模大小为中大型，通过近年来的相关勘查工作的开展，其规模有望进一步扩大，能够达到大型以上，通过对其进行详细的研究，进行成矿模型的建立，能够为区内同类型矿床的寻找提供重要的指示作用。

综上分析，铜镍以及金矿等在目前三千八百千米的区域上具有非常有利的找矿前景，与超镁铁岩型铜镍矿成矿理论进行充分结合分析，结合相关的工作经验，针对区内进行进一步的勘查资金投入，有望使该区的镍矿资源上升为四百万吨以上。