吉林省紅旗嶺礦區1號巖體地質特征及深部銅鎳資源潛力分析

尹貴志，翟國紅，賈萬金，崔 軍，畢 鵬

(吉林吉恩鎳業股份有限公司，吉林 磐石紅旗嶺 132311)

紅旗嶺礦區1號巖體在歷史勘探初期，以F1斷層為邊界，按著F1的上下盤位置，劃分為1上和1下兩個巖體以及34號勘探線1個小的淺部盲巖體和片麻巖內3條小的礦脈，在2006年的國家危機礦山資源潛力勘探調查中，在39號勘探線又發現了一個深部小盲巖體。自歷史勘探以來為尋找1下巖體的底部礦體，總共施工了5個超過900 m的鉆孔，但都沒有鉆透巖體，在39～42勘探線約900 m的深度有2個鉆孔見到了礦化體，當時認為礦體很小，沒有較大的指導意義。2017年利用3DMine軟件對1號巖體建庫建模，發現2個盲巖體疑似1上巖體的巖漿通道，1下巖體是1上巖體的次級巖漿房，按照這一理論認為1下巖體也應該存在底部和翼部礦體，在39～42勘探線間發現的小礦體應該是1下巖體的東翼部礦體的一小部分，1下巖體向深部應該具有很大的找礦潛力。

1 礦區地質背景

紅旗嶺銅鎳硫化物礦床位于吉林省磐石市境內，礦區處于天山—興安地槽系吉林優地槽東南緣，以輝發河深大斷裂為界，南部與華北地臺毗鄰。輝發河深大斷裂長期活動產生的次級 NW 向斷裂在礦區最為發育，其與 NE 向斷裂構成本區基本的構造格架，NW 向斷裂控制著本區鎂鐵—超鎂鐵質巖體的侵位及空間分布。依據礦區鎂鐵—超鎂鐵質巖體類型及圍巖巖性特征，前人把礦區劃分為3個巖帶，依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ巖帶[1]。Ⅰ巖帶是紅旗嶺最重要的成礦巖帶，幾乎所有的工業礦床都分布在該巖帶的薄家—何家—北興隆斷裂帶內(圖 1)。在該帶上的印支中—晚期的鎂鐵—超鎂鐵質巖體[2]，多沿 NW 與 NE 向斷層的交匯部位侵入，并經深部與淺部熔離分異貫入形成巖漿硫化銅、鎳礦床。1號巖體就位于Ⅰ巖帶的中部。

圖1 紅旗嶺礦區區域地質圖Fig.1 Regional geologic map of the Hongqiling ore field1—小三個頂子組；2—黃鶯屯組白云母片麻巖段；3—黃鶯屯組角閃斜長片麻巖段；4—黃鶯屯組石榴石黑云母片麻巖段；5—黑云母花崗巖、角閃花崗巖或細粒鉀長石化花崗巖；6—閃長巖；7—斜長花崗巖；8—石英斑巖；9—閃長巖；10—范家屯組；11—德仁組；12—居民區與村屯；13—逆斷層；14—正斷層；15—鎂鐵—超鎂鐵質巖體及編號

2 1上巖體礦化特征

1號巖體位于北興隆村的東南部，巖體以F1斷層為界，1下巖體及片麻巖內1號礦體位于F1斷層的下盤，斷層上盤由1上巖體、兩個小盲巖體及2條片麻巖內礦體組成，這些巖體僅有1上巖體出露地表。

2.1 F1斷層

F1斷層為一逆斜斷層，分布在1上巖體南西側，沿巖體南西側邊部斜切上下盤巖體，斷層呈北40°西走向，與1上巖體長軸方向大體一致，傾向北東，傾角65°～85°。斷層長約1 500 m，寬1～20 m。F1斷層對上下盤巖體及礦體破壞不大，大部分沿著1下巖體的上盤(東部)邊部展布，局部在片麻巖內伸展(圖2)。

2.2 1上巖體

1上巖體侵入三疊紀紅旗嶺組黑云母片麻巖段中，受北西向斷層控制，與圍巖呈不整合接觸，巖體總體向北西向側伏，側伏角39°。1上巖體在地表作北40°西分布，長約980 m，寬度兩端較小，中間膨大，一般達150～280 m，巖體的平均寬度約200 m， 屬于小型的基性—超基性巖體。1上巖體埋藏深度，總的看來是南東部較淺，向北西漸變深，并驟然變淺尖滅。巖體在平面上呈紡綞形(圖2)。巖體傾角較穩定，70°～75°。巖體最大埋藏深度約為-170 m標高(距地表約490 m)，巖體整體呈一向北西傾伏的葫蘆瓢狀。

圖2 紅旗嶺礦區1上巖體地質圖Fig.2 Geological map of 1 upper rock mass in the Hongqiling mining area1—第四系；2—角閃斜長片麻巖、硅質斜長片麻巖、薄層大理巖；3—黑云母片麻巖、花崗質片麻巖、大理石透鏡體；4—細粒花崗巖；5—輝長巖；6—輝巖；7—橄欖巖；8—橄欖輝巖；9—角閃橄欖巖；10—勘探線及編號；11—探槽；12—見礦鉆孔及編號；13—未見礦鉆孔及編號；14—露天采礦邊界；15—1下巖體俯視輪廓線； 16—斷層

1上巖體的巖相由巖體中心到兩側，由地表至深部，由北西至南東方向，依次出現輝長巖、輝巖、橄欖巖及橄欖輝巖相，它們呈球、環狀分布，構成巖盆式構造。前三者界線不明顯，呈漸變過渡接觸。橄欖巖與橄欖輝巖界線較清楚。橄欖輝巖是底部含礦巖相，與前三者為分期脈動式侵入關系[3]。通過對巖相建模得到巖相的體積百分比為：輝長巖1.41%，輝巖5.77%、橄欖巖81.26%，橄欖輝巖11.57%。

主體巖相橄欖巖出露于地表巖體邊緣部分，水平寬度80～220 m，在剖面上凹軸部厚度為180～360 m，翼部較薄，為20～100 m。黑色—黑灰色，塊狀。巖石結構為似海綿晶鐵結構、次變邊結構、自形—半自形斑狀結構、包含結構，粒度1～2 mm。主要礦物有橄欖石、斜方輝石、斜長石。金屬硫化物分布極廣，以細粒稀疏浸染為特征。在橄欖巖相底部金屬硫化物常富集成斑點狀，形成底部礦體。巖石蝕變一般不強烈，以綠泥石化、蛇紋石化、次閃石化等較普遍。

主要礦化巖相橄欖輝巖相，寬度為5～75 m，厚度橫剖面上平均35～75 m，34勘探線最厚達75 m，兩翼厚度5～15 m。灰綠色，粒度2～5 mm，主要礦物為斜方輝石,其次為橄欖石，金屬硫化物呈海綿晶鐵狀、大斑點狀、稠密浸染狀，在礦石中含量10%～40%，局部可達75%。

1上巖體主量元素SiO2含量為39.73%～50.54%，平均46.3%，MgO 7.42%～32.38%，平均31.71%，CaO 3.5%～10.99%，平均3.58%，Al2O3平均5.08%，FeO 平均5.57%，Fe2O3平均2.89%，鎂鐵比值(M/F)=2.5～6.4，屬鐵質超基性巖[4]。

2.3 1上礦體

1上巖體中的礦體有底部礦體、翼部礦體(邊部礦體)和上懸礦體(礦化體)三種類型，上懸礦體分布在橄欖巖內，呈似層狀，總計有10條上懸礦體，都是單孔見礦，延伸長度都小于25 m。

底部礦體走向長度600 m，厚度變化范圍0.07～67.04 m，平均厚度約23.63 m，走向西北30°，傾向北東，向北西側伏，側伏角39°。剖面上在-100 m標高以上，在32～36勘探線區域出露地表，底部礦體與其上部的橄欖巖界線較為清楚。礦體底部為混染破碎帶或黑云母片麻巖，含礦巖石主要為粗粒橄欖輝巖，在橫剖面上底部礦體呈凹面式似層狀或盆狀構造，由兩翼向中心傾斜。底部礦體Ni品位最高7.66%，加權平均品位0.84%；Cu最高品位1.4%，加權平均品位0.17%；Ni、Cu的比值為4.71∶1。

翼部礦體分布在巖體的兩側翼部，命名為東翼部礦體和西翼部礦體，西翼部礦體在西南側邊緣局部被F1斷層破壞。它們的含礦巖石主要是橄欖輝巖，局部為蝕變輝巖，它們礦體厚度較薄、品位低。東翼部礦體，是一個礦化體，走向北西51°，傾向南西，傾角82°，向北西側伏，側伏角約48.5°，礦體走向長515 m，傾向最大延長180 m，礦體平均厚度2.3 m，Ni品位最高0.82%，加權平均品位0.27%；Cu最高品位0.16%，加權平均品位0.055%；Ni、Cu的比值為3.64∶1。西翼部礦體，走向北西36°，傾向北東，傾角66.5°，向南東側伏，側伏角約18°，礦體走向長約400 m，傾向最大延長215 m，礦體平均厚度1.99 m，Ni品位最高1.03%，加權平均品位0.32%；Cu最高品位0.262%，加權平均品位0.064%；Ni、Cu的比值為5∶1。

2.4 1上礦體的成因模式

巖漿在深部熔離為富含礦的橄欖輝巖巖漿及貧礦的橄欖巖巖漿兩部分，上部為貧礦的橄欖巖漿，下部為含有大量的Ni、Cu、Fe的硫化物溶液的橄欖輝巖巖漿，首先橄欖巖漿沿斷裂帶上升侵入于1上巖體的輝巖之下，然后是橄欖輝巖巖漿沿著同一通道上升侵位于目前1號巖體所處部位。由于含礦熔漿中含有大量揮發分蒸氣壓力較大，同時承受上部橄欖巖熔漿的巨大壓力，含礦的橄欖輝巖熔漿即沿著橄欖巖熔漿與圍巖的接觸部位向上移動，形成了1上巖體中的凹面式似層狀底部礦體及1上巖體中的翼部礦體，同時含礦的橄欖輝巖巖漿含礦熱液不斷地重力分異下沉堆積，也接受來自上部橄欖巖中的銅鎳硫化物分異下沉堆積的，使得底部礦體鎳、銅品位增高，厚度增大，翼部礦體幾乎沒有接受硫化物的堆積，礦體既薄又貧。

底部礦體同翼部礦體局部是相連的，它們組合的形態和產狀與橄欖輝巖相的形態產狀其本吻合(圖3a及圖4a、b)。

3 1下巖體三維模型及巖體礦化特征

1號巖體自勘探開采以來總計施工了134個鉆孔，總進尺約38 251.891 m。鉆孔巖芯地質信息及樣品測試結果，為利用3DMine軟件建立各種信息數據庫、創建巖體、礦體的三維模型奠定了可靠的信息基礎。

3.1 1下巖體、礦體的三維模型

利用不同階段探礦工作所獲得的1號巖體鉆孔地質信息，建立1號巖體Access數據庫，根據巖芯中巖性特點確定巖體勘探線剖面上的邊界線，利用巖體所有剖面上的封閉邊界線創建1下巖體三維形態模型；根據巖芯礦化元素邊界品位圈定礦體邊界線，創建1上、1下不同礦體及1下巖體和1上巖體橄欖輝巖巖相的三維模型(圖3、4)。

圖3 紅旗嶺礦區1下巖體及礦體三維模型俯視圖Fig.3 Three-dimensional model overlooking map of No.1 Lower Rock Mass and orebody in the Hongqiling Mining area1—1號巖體底部礦體；2—1上巖體翼部及1下巖體1號礦體；3—片麻巖內礦體；4—1下巖體；5—1下巖體3號礦體；6—1下巖體2號礦體；7—巖漿通道；8—1下巖體輪廓線；9—勘探線及編號

3.2 1下巖體地質特征

1下巖體未出露地表，巖體埋藏深度上限為地表以下30～300 m，下部控制到約-620 m標高，為盲巖體，巖體未見底。在剖面上呈楔形墻狀，空間呈蝌蚪狀，蝌蚪頭部向南東側伏，側伏角約50°，巖體上部狹縮，下部膨脹(圖3、圖4)。巖體總體走向北44°西，在39號勘探線以北，巖體傾向北東，傾角60°～70°，39勘探線以南，巖體在-200 m標高變成楔形，向深部和側伏方向寬度增加，巖體兩側邊界基本對稱外傾，傾角80°～85°。巖體走向長超過1 300 m，鉆孔控制巖體的寬度20～200 m，平均約70 m。1下巖體鉆孔控制水平范圍為6～54號勘探線，地勘期在58號勘探線施工鉆孔,沒有探測到巖體,懷疑可能在此區域存在斷層(圖2)。實際上這個斷層對巖體的錯動不應該很大，因為在相距200 m的西部3號巖體沒有發現巖體被錯斷的現象，在58號勘探線沒有見到巖體的原因可能是施工的鉆孔較淺，而且傾角較小，打到了巖體的外側西部。估計在深部巖體向58勘探線以南還有較大的延伸。

1下巖體的巖相較為簡單，在-200 m標高以上只有橄欖巖及蝕變輝巖兩個巖相，鉆孔控制的兩巖相體積百分比分別為93%與7%。在約-460 m的標高有SK102和ZK1-03兩個鉆孔見到了含礦的橄欖輝石巖。

在-200 m標高以上下盤巖體蝕變輝巖主要分布在巖體的下盤(西側)，主要有次閃石化、滑石化、綠泥石化等，是1下巖體的主要含礦巖相，蝕變輝巖厚度最大35 m，一般2～6 m。

在-200 m標高以上主體巖相橄欖巖出露于蝕變輝巖的東側，水平寬度10～170 m，在剖面上北端較薄，南部較厚，黑色—黑灰色，塊狀。巖石結構為似海綿晶鐵結構、次變邊結構、自形—半自形斑狀結構、包含結構。粒度1～2 mm。主要礦物有橄欖石、斜方輝石、斜長石。金屬硫化物分布極廣，以細粒稀疏浸染為特征。巖石蝕變一般不強烈，以綠泥石化、蛇紋石化、次閃石化等較普遍。

橄欖巖的礦物及化學成分與1上巖體橄欖巖相基本相同。

3.3 1下礦體特征

1下巖體主要為橄欖巖和蝕變輝巖兩個巖相，歷史上圈定了3個礦體，含礦巖石大部分為蝕變輝巖。

1下巖體1號礦體位于巖體的西側邊部(圖3b、圖4b、d)，礦體形態為薄脈狀，含礦巖石為中—細粒蝕變輝巖及橄欖巖，礦體分布在4～52號勘探線之間，走向北40°西，傾向北東，傾角75°～81°，走向長1 190 m，控制傾向最大延伸467 m，平均厚度5.11 m。Ni品位最高3.00%，加權平均品位0.414%；Cu最高品位0.36%，加權平均品位0.09%；Ni、Cu的比值為4.6∶1。

圖4 紅旗嶺礦區1下巖體、礦體三維模型側視圖(a、b上圖為東部、c、d為西部側視圖)Fig.4 Three-dimensional model side view of No.1 lower rock mass and orebody in Hongqiling mining area1—下巖體；2—橄欖輝巖及巖漿通道；3—1下巖體3號礦體；4—1下巖體1號礦體及1上巖體翼部礦體；5—片麻巖內礦體；6—1下巖體2號礦體；7—小的盲巖體；8—1上巖體底部礦體；9—1下巖體輪廓線；10—勘探線及編號

2號礦體位于巖體的東側(圖4d)，礦體形態為大的透鏡體狀，含礦巖石為橄欖巖及蝕變輝巖，礦體分布在32～38號勘探線之間，190 m標高以上，走向北36°西，傾向北東，傾角66°，走向長98.7 m，傾向最大延伸63 m，平均厚度3.88 m。Ni品位最高0.53%，加權平均品位0.315%；Cu最高品位0.29%，加權平均品位0.065%；Ni、Cu的比值為4.85∶1。

3號礦體(礦化體)位于巖體深部東側邊部(圖3、圖4b、d)。在38～46號勘探線之間，埋深約800 m，僅2個鉆孔見礦，含礦巖石為橄欖輝巖，礦體在剖面上呈脈狀，傾角約82°，厚度8 m，Ni最高品位0.77%，加權平均品位0.279%；Cu最高品位0.23%，加權平均品位0.037%；Ni、Cu的比值為7.47∶1。

4 兩個小盲巖體構成1上巖體的巖漿通道

若把淺部和深部小盲巖體連接為一個巖體，它的形態呈管狀(圖3a、圖4b、d)，2017年末通過分析認為它應該是1上巖體巖漿通道，主要依據如下：

1)它們都位于F1斷層的上盤，它們與F1斷層直接接觸或局部直接接觸，在兩個盲巖體之間的對應區域，沒有鉆孔控制，是空白區，而且兩個盲巖體的原巖都是橄欖輝石巖，這兩個盲巖體應該是一個巖體，或者是有構造直接相連。

2)根據礦床成因理論，1上巖體是巖漿深部熔離分期脈動侵入形成的，依次為輝長巖、輝巖、橄欖巖和橄欖輝巖的侵入，橄欖輝巖是侵入最晚期的，而兩個盲巖體的原巖也都為橄欖輝巖，盲巖體又緊鄰1上巖體底部橄欖輝石巖相的正下方，這與通道吻合。

3)在34號勘探線剖面淺部小盲巖體的正上方，1上巖體僅有全部為礦石的橄欖輝巖相，而且橄欖輝巖厚度達75 m，是1上巖體橄欖輝巖最厚的區域，具備典型巖漿通道特征。

4)在30～36號勘探線，1上巖體的下方片麻巖內存在3條脈狀礦體，尤其是2號脈狀礦體，利用Ni品位可以與1下的混染帶和1上巖體底部礦體相連。

5)1上巖體普遍存在橄欖石和斜方輝石礦物定向排列的原生流線構造，它們的走向和傾伏方向基本與巖體相同，在34號勘探線區域這些原生流線構造的傾伏角明顯變緩。

6)在34號勘探線淺部小盲巖體內見有片麻巖俘虜體，這是巖漿通道的特征之一[5]。

7)在32～34號勘探線之間，1下巖體在0 m標高以上，1下巖體缺失橄欖巖相，此處巖石都為蝕變輝巖，有可能是巖漿通道巖漿長期作用，使其附近的橄欖巖發生蝕變的結果。

以上幾個方面的證據顯示，兩個小盲巖體是巖漿通道的可能性是很大的。

依據以上幾點，認為兩個小盲巖體是1上巖體的巖漿通道。通過該巖漿通道依次侵入輝長巖、輝石巖、橄欖巖和橄欖輝巖巖相巖石，1下巖體是1上巖體的次級巖漿房，依次提供上述巖漿，這些巖漿侵入后，橄欖巖和含礦較富的橄欖輝巖巖漿經過重力分異，硫化物下沉堆積，使得1上巖體的底部礦體增厚、變富。

5 1下巖體深部礦體預測

由于1下巖體是1上巖體的次級巖漿房，1下巖體也有可能存在大量的富含硫化物的橄欖輝巖巖漿，這些富含硫化物的橄欖輝巖巖漿也會在1下巖體的底部形成類似于1上巖體的底部礦體及翼部礦體。從現有的地質信息看，1下巖體的1號和2號礦體都不應該是預測的翼部礦體，雖然它們在巖體的邊部和頂部，但它們含礦的主體巖性都為蝕變輝巖，原巖應為橄欖巖，不是含礦較富集的橄欖輝石巖。

1下巖體3號礦體分布在38～46號勘探線之間，賦存于-460～-600 m標高，在巖體的東部邊部，呈脈狀，含礦的巖性為橄欖輝石巖。3號礦體符合1下巖體邊部礦體的巖相特征，它應該是1下巖體的邊部礦體的頂部。按照1上巖體的礦體成因模式，1下巖體的預測礦體應該如圖5所示，翼部礦體分布于巖體的邊部，底部礦體位于巖體的底部，預測的東部翼部礦體頂端有2個鉆孔控制，兩翼部礦體呈窄條狀向下延伸，底部礦體預測的深度是假設的，只是從3號礦體向下預測400 m的深度位置，它的實際深度可能要淺些，也可能比預測的更深。總體看，1下巖體存在翼部和底部礦體的成礦模式應該是存在的。

6 結論

通過對1號巖體、礦體及巖相的認真分析，利用3DMine軟件建立鉆孔數據庫，創建巖體礦體、橄欖輝石巖相三維模型，展示1上巖體的成礦模式。依據兩個小盲巖體是1上巖體的巖漿通道理論，確認1下巖體的深部應該是1上巖體的次級巖漿房，如果次級巖漿房成立，那么在1下巖體的深部就有可能存在大量的富含硫化物的橄欖輝巖巖漿，預測在1下巖體的深部也應該存在翼部礦體和底部礦體。通過分析認為1下巖體的3號礦體應該是翼部礦體的頂部一部分。這說明預測的翼部礦體得到鉆探的驗證，預示可以在42號勘探線以南加強深部鉆探，尋找底部礦體。

圖5 紅旗嶺礦區1下巖體預測礦體剖面及三維模型視圖Fig.5 Ore body profile and 3D model view of No.1 lower rock body prediction in Hongqiling Mining area 1—預測的底部礦體；2—預測的西翼礦體；3—預測的東翼礦體；4—1下巖體1號礦體；5—深部盲巖體中的礦體；6—1下1號礦體；7—預測的西翼礦體；8—預測的東翼礦體；9—預測的底部礦體；10—巖體剖面線；11—1下巖體輪廓線