班公湖-怒江结合带东段类乌齐地区碳酸岩型镍矿成矿规律研究

周 新，樊炳良，石 楠，何建娟，易金龙，余佳树

(1.西藏自治区地质矿产勘查开发局地热地质大队，西藏 拉萨 850000；2.四川路桥矿业投资开发有限公司，四川 成都 610039)

0 引言

目前全世界报道的火成碳酸岩有500余处，国内报道有30多处[1-10]，认为碳酸岩有三种成因：幔源型碳酸岩、壳源型碳酸岩和交代型碳酸岩。幔源型碳酸岩是由含碳酸盐的地幔岩部分熔融形成[11-15]；壳源型碳酸岩指成岩物质来源于地壳，碳酸岩岩浆由沉积碳酸盐岩在地壳环境部分熔融形成[16-18]；交代型碳酸岩是这两年新发现的，是指一些具有流体交代特征的碳酸岩体[10，19-20]。国内交代型碳酸岩仅在班公湖地区西南侧日土有过报道[10]，且在这种碳酸岩中发现有硫化镍矿，矿石品位较高，为班公湖-怒江结合带上寻找该类型矿床提供了方向。

2015—2017年西藏衣珠兴拉矿产地质调查发现，西藏类乌齐地区分布着众多的含镍碳酸岩体，呈十几米至几百米不等的岩株出露，与丁青超基性岩密切共生。出露面积较大的有欧贡、色西农、母拉同、衣珠兴拉等岩体，并且在这些岩体中均见到硫化镍矿，找矿前景良好。笔者通过对成矿地质背景、区内地球化学、典型矿床特征的分析研究，拟讨论该区内碳酸岩型硫化镍矿的成矿规律，建立找矿模型，为后期该区域内寻找同类型矿床提供指导。

1 成矿地质背景

研究区位于卡玛多断裂南西、桑马日吉断裂北东，沿着丁青超基性岩呈NW-SE向展布，属阿尔卑斯-喜马拉雅构造带向南转折的三江地区(图1)[21]。区内地质构造及沉积建造十分复杂，主要构造单元急剧变窄，火山及岩浆侵入活动剧烈而频繁。区域变质、动力变质作用强烈，为我国西部三江成矿带的重要组成地段。

1.1 地层

研究区内出露地层为罗冬杂岩(T3-J1Ldc)，是一套以变质砂岩、板岩(千枚岩)、灰岩基质为主的中间含有大量大小不等基性、超基性岩块的构造混杂岩。按基质岩性将其分为变质砂岩段、板岩夹千枚岩段、灰岩段：① 变质砂岩段(T3-J1Ldc(mss))：以变质砂岩为主，中间出露有蛇纹石化辉石橄榄岩、辉绿岩、闪长玢岩岩块。局部见少量板岩和灰岩。② 板岩、千枚岩段(T3-J1Ldc(sl))：板岩、千枚岩两者互层，有的以板岩为主，有的则以千枚岩为主。③ 灰岩段(T3-J1Ldc(ls))：以灰岩、结晶灰岩为主；在灰岩局部可以见到少量硅质条带。

图1 类乌齐地区大地构造位置图(a)与地质简图(b)

1.2 构造

研究区处于班公湖-怒江东段结合带内，是特提斯洋最终消亡闭合的缝合线、冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的分界线[21-24]；其物质组成十分复杂，由不同时代、不同性质、不同规模的构造岩片拼合而成；结合带内构造变形强烈，断裂发育，各构造岩片及岩片内基质与岩块之间均以断层接触。结合带内构造迹线以NW向为主，NE向次之；以断裂为主，褶皱次之；以逆冲断层为主，正断层和平移断层次之。

1.3 岩浆岩

研究区内岩浆较为发育，主要以基性—超基性岩为主，另有少量中酸性岩脉出露。基性—超基性岩主要岩性是斜方辉石橄榄岩、纯橄榄岩、蛇纹石化橄榄辉石岩和少量碳酸岩，碳酸岩与镍矿化最为密切，为硫化镍矿的赋存岩石。

2 区内地球化学特征

2.1 元素分布特征

依据测区元素特征值统计表(表1)，测区水系沉积物所测元素背景值均高于我国高寒山区对应元素的平均值，除Ag、Au元素外，其他元素均高于区域(1∶20万)背景值，尤以As、Ni、Pb、Sb四个元素富集为最，测区除Cu、Zn、Fe2O3外，其他元素的变异系数均大于60%；As、Co、Cr、Ni、Sb五个元素测区背景相对于高寒山区丰度值明显偏高，富集2～3倍甚至更多，具有形成矿床的潜力。

2.2 异常分布特征

研究区内圈定综合异常30处，根据各元素的相关性、元素异常区空间分布特征，结合综合异常图和矿产地质图，可将研究区划分为4个异常元素组合类型：① Fe2O3、Ni、Cr、Co元素为主的组合异常；② Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb元素为主的组合异常；③ W、Sn元素为主的组合异常；④ 单一Au元素异常。

1)Fe2O3、Ni、Cr、Co元素为主的组合异常：地球化学特征相似，异常套合较好，其高背景异常区主要分布于桑马日吉断裂带北东侧，沿卡玛多-刚沱断裂带与那叫弄断裂带及派生的NW向次级断裂呈NW向展布，区内超基性岩体更是上述元素的富集地，具有较好的找矿远景。

2)Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb元素为主的组合异常：沿主干断裂派生的次级断裂展布，NW向次级断裂与岩浆岩接触部位更是Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb多金属矿产的富集地，强异常地段主要为岩浆热液作用所致，并与成矿作用密切相关。

3)W、Sn元素为主的组合异常：主要分布在与中酸性岩浆热液岩石裂隙的边部。

表1 类乌齐地区地球化学特征参数

注：S为标准离差，CV为变异系数；元素的量单位为wB/10-6，其中w(Au，Ag)/10-9。

4)Au元素异常：测区中部呈一系列串珠状分布于罗冬杂岩中。

3 区内典型矿床特征

2015—2017年衣珠兴拉矿产地质调查中，发现所有镁质碳酸岩几乎都全岩矿化(硫化镍)，出露面积较大的有欧贡、色西农、母拉同、衣珠兴拉4个矿化体，4个矿化体中以母拉同和衣珠兴拉最好。

3.1 母拉同镍多金属矿

3.1.1 矿区特征

该矿床位于研究区中部，出露地层为罗冬杂岩和中侏罗统东大桥组下段(J2d1)，另有少量第四系冲积物(图2)。罗冬杂岩总体呈NW-SE向展布，由基质和蛇绿杂岩构造岩块两部分组成。基质部分为一套轻度变质的深色陆源碎屑岩-泥质岩-钙、硅质岩夹基性火山岩组成，按岩性可以分为变质砂岩基质(T3-J1Ldc(mss))、板岩-千枚岩基质(T3-J1Ldc(sl))、灰岩基质(T3-J1Ldc(ls))和少量硅质岩。中侏罗统东大桥组下段以石英砂岩为主。矿区内岩浆岩主要以蛇纹石化辉石橄榄岩和碳酸岩为主，从野外观察和室内鉴定看，碳酸岩是超基性岩交代蚀变形成的，与罗冬杂岩呈断层接触。

矿区岩石地球化学剖面(图3)显示，碳酸岩和蛇纹石化辉石橄榄岩中镍背景值特别高，但是两种岩性中镍的赋存形式完全不同，蛇纹石化辉石橄榄岩中镍是以硅酸镍的形态赋存，不能供工业使用，而碳酸岩中镍是以硫化物形态赋存，可供工业开发使用。前文也提到碳酸岩是超基性岩交代蚀变形成的，对比班公湖-怒江结合带西段班公湖地区含镍碳酸岩的成因[10]，认为该区碳酸岩在成因上与班公湖地区含镍碳酸岩一致，都是由于富CO2的深部流体在中下地壳对超基性岩交代的过程中，使超基性岩体中的镍进入流体，进而形成富镍的镁质碳酸岩。

3.1.2 矿床特征

碳酸岩几乎全岩镍矿化，可能受后期断层和闪长玢岩脉的影响，在碳酸岩中发现有铅锌银矿化。北部镍矿化体呈带状分布，呈NW-SE向展布，地表矿(化)体长900～1100 m，宽60～100 m，矿体倾向SW，倾角较陡(60°～65°)；矿体Ni的平均品位为0.15%～0.22%，伴生w(Pb)=1.87%、w(Zn)=1.28%、w(Ag)=60.41×10-6。南部镍矿化体呈囊状分布，呈NWW-SEE展布，地表矿(化)体长1100～1300 m，宽100～300 m，矿体倾向SW，倾角较陡(63°～70°)；矿体Ni的平均品位为0.19%～0.24%，伴生w(Pb)=2.88%、w(Zn)=0.65%、w(Ag)=74.15×10-6。

矿石主要类型为硫化矿，主要矿物为硫化镍，局部裂隙中见星点状方铅矿、闪锌矿和黄铁矿，地表表现为褐铁矿化；围岩表现为碳酸岩化、硅化及褐铁矿化。

3.2 衣珠兴拉镍矿

3.2.1 矿区特征

该矿床位于研究区南东，出露地层主要是罗冬杂岩，总体呈NW-SE向展布，是一套以变质砂岩、板岩(千枚岩)、灰岩基质为主的中间含有大量大小不等基性、超基性岩块的构造混杂岩(图4)。按基质岩性将其分为变质砂岩段(T3-J1Ldc(mss)、板岩夹千枚岩段(T3-J1Ldc(sl))、灰岩段(T3-J1Ldc(ls))。超基性岩体构造侵位于罗冬杂岩中，走向NWW，倾向约NE20°，岩块南界倾角约60°，北界倾角较陡，长约7.5 km，宽约1.5 km，平面形态呈透镜状夹于断裂带中，在超基性岩体东边界和南西部出露有少量碳酸岩，碳酸岩全岩镍矿化。

图2 母拉同镍多金属矿床地质简图

1—第四系冲积物 2—东大桥组下段 3—罗冬杂岩灰岩段 4—罗冬杂岩板岩段 5—罗冬杂岩变质砂岩段 6—蛇纹石化辉石橄榄岩 7—含镍碳酸岩 8—辉绿玢岩脉 9—闪长玢岩脉 10—硅质岩 11—地质界线 12—性质不明断层 13—逆断层及编号14—岩石剖面

图3 母拉同镍多金属矿床岩石地球化学剖面图

矿区激电显示，在超基性岩东部和南西部均表现为高阻高极化率的激电异常[25]，推测在矿区深部有硫化物矿床的存在。矿区岩石地球化学剖面(图5)显示，碳酸岩中镍的异常峰值较高，达到镍矿工业品位，在其他岩性中没有出现异常或异常值较低。在成因上与母拉同含镍碳酸岩相似，都是富CO2流体在中下地壳交代超基性岩，使超基性岩中的镍进入流体，从而形成含镍碳酸岩。

图4 衣珠兴拉镍矿床地质简图

图5 衣珠兴拉镍矿床岩石地球化学剖面图

3.2.2 矿床特征

在矿区超基性岩东翼和南西翼碳酸岩中，圈定两条镍矿化体(硫化镍)：Ⅰ、Ⅱ号。Ⅰ号矿体分布在东部碳酸岩中，矿化体出露长约400 m，宽约20 m，呈带状展布，Ni的品位为0.2%～1.2%，Ni的平均品位为0.51%；Ⅱ号矿化带长约1000 m，宽30～100 m，分布在南西碳酸岩中，初步分析Ni的品位为0.10%～0.52%，Ni的平均品位为0.32%。

对矿区矿石标本测试分析显示，主要矿物为硫化镍。围岩超基性岩(斜辉橄榄岩)自身蚀变强烈(蛇纹石化)，又遭后期热液蚀变，发生强烈硅化、碳酸岩化。

4 成矿规律

研究区处于班公湖-怒江结合带东段，分布在卡玛多-刚沱断裂带南西部，属班公湖-怒江成矿带下的CⅢ-1-1d东巧-聂荣Cr(Pt)、Ni、Fe、Au、Cu、Pb、Zn(Ag)、Sb成矿小带之衣珠兴拉Ⅰ级成矿远景区。

4.1 控矿因素

1)构造控矿作用：研究区位于南羌塘-喜马拉雅构造区的班公湖-怒江结合带东段，该区经历了班-怒带东段古特提斯-新特提斯洋盆的开启-扩张-消减-闭合-汇聚造山的演化历程。构造运动极其发育，已发现的镍矿化体都处于卡玛多-刚沱断裂及其次生断裂边部，含镍碳酸岩呈构造透镜体产于周围地层中，构造空间的展布决定着矿体的形态和规模。如母拉同镍多金属矿北部矿化体呈NW-SE带状展布，而南部矿化体则呈NWW向的囊状产出。

2)岩浆控矿作用：研究区内镍矿化全部赋存在碳酸岩中，从母拉同镍多金属矿和衣珠兴拉镍矿岩石地球化学剖面中可以看出，水平方向上从近矿围岩(罗冬杂岩长石石英砂岩或灰岩)到赋矿岩石(碳酸岩)，镍元素值具有从含量平稳变化-突变出现高值的变化规律，从这一变化规律可以得出，成矿物质元素与岩浆岩有着极为密切关系。

4.2 成矿分布规律

综合区内成矿地质背景、地球化学特征和典型矿床特征，认为研究区镍矿是由于富CO2的深部流体在中下地壳对超基性岩交代的过程中，使超基性岩体中的镍进入流体，进而形成富镍的碳酸岩。这种碳酸岩型镍矿[10]是近年来发现的，在区域上具有一定的规律性。

1)该类型矿床主要呈透镜体产于罗冬杂岩中，受构造影响极大，构造空间的展布决定着矿体的形态和规模。

2)该类型矿产主要与碳酸岩有关，尤其原岩是超基性岩蚀变后形成的碳酸岩，这类岩体在形成过程中有大量富CO2的深部流体参与，使原超基性岩中的镍元素活化、迁移，最终富集成矿。

4.3 找矿标志

1)围岩标志：已发现的镍矿体围岩均是罗冬杂岩，尤其是构造发育的罗冬杂岩中。

2)构造标志：已发现的该类型矿床都呈构造透镜体产于罗冬杂岩中，断层主体方向为NW-SE向。

3)岩浆岩标志：该类型镍矿主要与碳酸岩有关，尤其原岩是超基性岩蚀变后形成的碳酸岩。

4)地球化学标志：Fe2O3、Ni、Cr、Co元素水系沉积物异常，各异常元素具有较好的浓度分带，浓集中心突出，异常强度高，各异常元素套合较好。

5)地球物理标志：大比例尺激电中梯的高阻高极化率异常体。

6)直接标志：地表发现有镍矿化现象。

7)蚀变标志：碳酸岩化和不同程度的硅化与镍矿化关系密切，是找矿的重要标志。

4.4 找矿模型

在分析研究区控矿因素和找矿标志的基础上，建立了区内碳酸岩镍矿综合找矿模型(表2)，为后期该区域内寻找同类型矿床提供了方向。

表2 类乌齐地区碳酸岩型硫化镍矿床综合找矿模型