吉林紅旗嶺銅鎳礦床綜合找礦模型的思考

孫雪峰

（吉林省有色金屬地質勘查局六〇七隊，吉林 吉林 132105）

1 紅旗嶺礦區地質背景

紅旗嶺銅鎳礦床位于天山～興盟地槽與華北地臺接觸帶槽區，輝發河斷裂之上，屬吉林準褶皺帶東南邊緣轉折處，位于吉林省中部磐石縣境內，是我國主要的銅鎳硫化物礦床之一。礦區內露出地層主要為下元古界呼蘭群變質巖，礦床分布與輝發河斷裂北西向次級斷裂基本一致[1]。

該地區巖漿硫化物礦床分布較廣泛，而銅鎳金屬礦主要存在于與巖漿活動有關的硫化物礦床中，因此該地區具有天然的銅鎳礦資源開發優勢。隨著能源勘探、礦物產能工程的深入，通過長期的礦床勘探和開采，于礦床底部發現了規模較大的、層狀分布的銅鎳硫化物。伴生礦有黃鐵礦、黃銅礦、鉑族礦等主要礦物，其他少量伴生礦還有砷鎳礦、磁鐵礦、方鉛礦、墨銅礦、鈦鐵礦、輝相礦等。礦區主要地質構造以斷裂為主，北東向、北西向斷裂交錯縱橫，褶皺構造發育不完全，對礦區地質特征影響并不顯著。該地區主要構造為輝發河斷裂，該斷裂形成于加里東運動之后，礦區內主要分布著加里東期、海西期、燕山期巖漿活動相關火成巖，其中輝發河斷裂及其北西向次級斷裂為礦區的控巖控礦構造。區域內主要以太古界鞍山群變質巖為主，其次是下元古界呼蘭群變質巖，剩下的主要為陸相砂、砂巖、礫巖等，距今最近的為火山活動后形成的玄武巖（噴出巖）。具有較高開采價值的礦層主要集中在呼蘭群地層。巖體性質主要為黑云母片麻巖、云母片巖、大理巖、角閃片巖等。該地區巖層形成與巖漿活動密切相關，主要是在巖漿熔離作用下形成的鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖，1號巖體賦存中型銅鎳礦床，7號號巖體（斜方輝巖）賦存大型銅鎳礦床。吉林紅旗嶺銅鎳礦床在我國礦床勘探與開采作業中具有重要地位，合理、有效、科學、效率開發紅旗嶺銅鎳礦床是推動我國礦業發展的重要環節。

2 礦體基本信息

該地區各類礦體中主要金屬礦物為以下幾種，黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦、砷鎳礦、方鉛礦、墨銅礦、砷鎳礦、磁鐵礦、鈦礦、輝相礦等。礦區內礦石構造主義為浸染狀構造、斑點狀構造、海綿狀構造等，少數可見團塊狀構造、角礫狀構造。根據礦體和周圍巖體的形態、結構關系，可以將紅旗嶺銅鎳礦床巖體礦體分為6中類型，分別是板狀礦體、層狀礦體、脈狀礦體、純硫化物礦體、上懸透鏡狀礦體以及囊狀礦體。礦體的類型也能一定程度上反應礦體的空間形態特征和形成特點。

3 成礦過程分析

通過長期的礦產勘探作業，已經證實紅旗嶺銅鎳礦床中，鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖分布極為豐富，截至目前已經發現了至少三十處具備開采價值的鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖礦床，礦區整體呈現北東向、北西向特征，礦區存在于斷裂帶或次級斷裂帶上，如趙家溝斷裂、明德屯斷裂等[2]。在實際的開采作業中一經發現，雖然該區域斷裂帶形成原因大同小異，均來源于早期巖漿活動，但是不同地區礦床的富集程度不同，這種情況與礦化作用無關，主要與巖漿活動時期侵入程度有關。

紅旗嶺銅鎳礦床是典型的硫化物礦床，礦床深部有明顯的巖漿熔離作用痕跡，根據現階段紅旗嶺銅鎳礦區地質研究以及地球科學相關理論，確定該地區成礦起源于巖漿活動，隨巖漿活動地幔中成巖物質緩慢上升，在輝發河深大斷裂帶附近形成大面積成巖地區，沿次級斷裂單持續發展，形成北西向、北東向兩個斷裂帶方向上的礦田。上地幔中富含成礦物質的巖漿在熔離作用和重力效應下逐漸沉積下來，形成了自上而下的火成巖巖層，自上而下的巖層分層即今日所見的下層礦漿層、中層含礦或富礦巖層以及上層不含礦巖層。

旗嶺銅鎳硫化物礦床主要開采價值集中在礦底，整體開采價值較高，礦田規模較大，主要呈層狀分布。通過對巖體的深入研究，發現礦體分布類型和地質活動有關，不同時期地質活動的強弱對礦物質形成有重要影響。

4 礦體綜合信息

（1）地質信息。紅旗嶺銅鎳硫化礦床主要含礦巖體為鎂鐵質巖和超鎂鐵質巖，巖體分異程度與含礦性呈正相關，含礦巖層主要為深部分異程度較高的橄欖輝巖、斜方輝巖、輝長巖等，分異程度較高的礦體大部分形成于海西期。紅旗嶺銅鎳礦床中的鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖礦化與礦區內地質構造密切相關，多位于北西向斷裂、北東向斷裂交錯部位。從縱剖面上來說，北西向側伏角由緩變陡的部分最容易聚集礦質，從橫剖面上來說，巖體傾角由緩變陡的部分最容易聚集成礦。

（2）化學信息。對礦區內巖體礦體進行采樣和化學分析，分析結果如下：固結指數40～80，長英指數15～40，鎂鐵指數20～40，巖體平均含礦性較好，固結指數和氧化物結合良好，巖體分異程度越高提示含礦性越高。

（3）地球化學信息。紅旗嶺銅鎳礦區內巖體、礦體稀土元素特征較為鮮明，成巖、成礦物質均來源于上地幔，具有典型的輕稀土富集、重稀土虧損特征，輕稀土富集程度與巖體分異指數正相關，因此輕稀土富集特征越顯著巖體含礦性越高，對鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖巖體微量元素進行定量分析后，結果顯示Cu、Ni、Co、Zn、S具有較強的礦物指示特征。

（4）物理信息。從紅旗嶺銅鎳礦床已開采的礦體進行物理信息分析，結果發現含礦巖體相對重力較高，含礦程度越高，相對重力越高，含礦巖體平均密度較一般片麻巖高0.3g/cm3，含礦巖體表面電阻較低，整體在100歐姆～300歐姆之間，表面磁性較高，增加幅度在2000nT～300nT之間，因此含礦巖體基本物理特征應當包括表面低電阻、高磁力、高重力、整體密度偏高四項。

5 綜合找礦模型構建

紅旗嶺銅鎳礦床找礦模型構建對礦物勘探和開采具有重要價值，是合理開發礦藏的重要環節。基于上述研究分析和礦業作業生產實際經驗，找礦模型應當基于以下思路構建。

首先，遵從地理學地質研究結果，沿輝發河股斷裂帶及其次級斷裂帶北西向、北東向交錯部位（基于研究，兩個次級斷裂帶交錯地帶附近更容易出現高價值礦藏）尋找海西期含礦巖體，然后再對海西期含礦巖體進行細致分析，包括礦巖化學信息分析以及物理信息分析，根據研究結果確定參數對礦巖進行篩選。

具體篩選參數如下：初級篩選：①海西期鎂鐵質巖、超鎂鐵質巖相輝巖、橄欖巖、橄輝巖。②處于成礦有利地帶，輝發河斷裂帶北西向、北東向次級斷裂交錯地帶。③具有鮮明的輕稀土富集，重稀土虧損特征。次級篩選：①巖體化學指數為固結指數40～80，長英指數15～40，鎂鐵指數20～40。②巖體構造有典型的侵入火成巖特征。③巖體具有表面低電阻、高磁力、高重力、密度偏高特點。④元素組合以Cu、Ni、Zn、S、Co為主。

結合以上初級篩選和次級篩選信息即可建立紅旗嶺銅鎳礦區綜合找礦模型，通過層層篩選條件可有效評價礦區內巖體含礦性，確定巖體開采價值，經信息查驗后進一步確定各地區礦石開采價值，進而確定找礦靶區，在實際作業中進行最終驗證。