塔里木克拉通東北緣鎳礦成礦過程及控礦因素分析

王 恒

（新疆地礦局第六地質大隊，新疆 哈密 839000）

塔里木克拉通泛指新疆塔里木盆地的外緣區域，向北與中天山南緣深斷裂帶相連，向東則直接接壤阿爾金山的核心斷裂地帶。整個克拉通地區的內部結構與中新元古界的沉積作用區域類似，僅能在邊緣位置處出現較為小強度的陸緣沉積行為。該地區的礦床基底起源于新元古代晚期至晚古生代早期階段，包含碳酸鹽巖等多種海相沉積巖體，且所有礦床也基本表現為山前坳陷型的沉積作用形式，這一特質的形成也與西部海侵行為的出現具有直接聯系。近年來，隨著國家礦體開采需求量的增加，以鎳礦為首的各類金屬礦床也逐漸成為稀缺材料，據地質報告顯示，塔里木克拉通東北緣地區分布著大量的鎳礦礦帶，為更好滿足相關部門對于鎳礦礦石的采掘需求，針對該地區的成礦過程及相關控礦因素展開研究。

1 鎳礦成礦過程研究

1.1 巖漿的起源與演化分析

分析塔里木克拉通地區的礦床發展報告可知，東北緣區域的鎳礦主要來源于地表巖石層的軟流圈熔斷作用，且隨著基層礦床的不斷沉積，這種熔斷作用的表現形式也在逐漸增強。通常情況下，摻雜于鎳礦礦床中的銅礦類物質具有與鎳礦礦石相同的熔融程度，這也是導致二者物化性能水平始終保持高度相似的主要原因。在過去幾百年、幾千年甚至更長的時間里，塔里木克拉通東北緣地區的外界成礦因素不斷變化，特別是高溫、干燥等條件，更是極易造成高活性火山的噴發，從而導致巖漿的持續外流。隨著風力侵蝕作用強度的增大，這些巖漿一部分自然形成了石灰巖等堅硬的巖土類礦石，另一部分則在風力及自然土體的打磨下，逐漸具備了一定的金屬光澤，也就是上文所述的鎳礦類礦石的基礎礦床。

1.2 礦床熔離程度

塔里木克拉通東北緣地區的鎳礦礦床大多屬于一種特殊的巖漿熔離型礦床，所謂巖漿熔離型礦床是指在高溫作用下，逐漸形成的均勻巖漿熔融體，當外界溫度及物理壓力值開始不斷下降時，巖漿熔融體可被分離成兩種或兩種以上互不相熔的新型熔融體礦石，并在堆積作用下逐漸形成穩定的金屬類礦床，如鎳礦。在熔離作用的影響初期，未被硫化的鎳礦礦石主要呈現乳濁狀或小珠滴狀，且能夠穩定分散于懸浮型的硅酸鹽類物質熔漿之中。隨著沉積作用時間的延長，這些小珠滴慢慢匯集在一起，并逐漸形成較大的硅酸鹽類礦石物質。由于其自身物理重量較大，大部分鎳礦礦石在尚未冷凝狀態下，就會自發向著巖漿淵中心不斷沉積，當達到一定厚度水平后，就會形成條狀或似層狀的鎳礦礦體。經過后期構造應力擠壓作用后，熔離程度較高與熔離程度較低的礦石都會被過濾出去，并在周圍先期結晶的母巖巖體裂隙中等待巖漿的下一次覆蓋，并最終成為全新的鎳礦礦床。

圖1 熔離程度較低適中的鎳礦礦石

1.3 氧逸度對成礦速度的影響

氧逸度可解釋為有效的氧分壓系數，在已知礦床熔離程度的情況下，氧分壓數值越大，與礦石結構匹配的硬度系數值也就越大。對于鎳礦一類的巖漿型成礦巖體來說，氧逸度系數值的大小能夠直接決定礦石所表現出的物化性能。對于熔離程度較高的鎳礦礦石來說，氧逸度數值越大，礦床的成礦速度也就越快，這類型鎳礦礦石的適應性能力相對較差，單體礦石極易損壞，只有在巖石量達到一定的數值水平后，才能發揮出鎳礦礦石的實用性價值。對于熔離程度較低的鎳礦礦石來說，氧逸度數值越大，礦床的成礦速度也就越慢，這類型鎳礦礦石的物理承力水平相對較差，但光澤度水平較高，可被用于磨至或加工各類型金屬型裝飾物。對于熔離程度低適中的鎳礦礦石來說，氧逸度數值只能對礦石的軟硬度水平造成影響，一般情況下，成礦初期的巖漿溫度值越高，鎳礦礦石的硬度水平也就越高，反之則越低。

2 鎳礦控礦因素分析

2.1 礦床成因

根據侵入期次基性條件的不同，可將塔里木克拉通東北緣鎳礦礦床的成礦情況分為如下六個時期：第一時期也叫最早的鎳礦礦床控礦周期，該時期的鎳礦礦床能夠較好抵御含鈦、含鐵巖體對底層礦石侵入作用。第二時期也叫涌動侵入時期，該時期的鎳礦礦床能夠精準分辨含磁鐵類礦石所處的實際位置，并可在后續沉積作用下，將這類型雜質物質逐漸累積到鎳礦礦床表面，以便于后期開采的直接去除。第三時期為涌動侵入的深入發展時期，該時期的鎳礦礦床中包含大量的基性巖體，但其物化性能相對較為薄弱，僅有一部分脈狀超基性巖具有出露能力，且大多數均為輝石巖。第四時期為涌動侵入的最終發展時期，除核心鎳礦礦床外，外部緩坡處的鎳礦礦石也具備了一定的出露能力，可與含銅鎳礦巖體一起，在鎳礦礦床表面形成一層堅硬的巖石外殼。第五、第六時期為礦床穩定時期，該時期鎳礦礦床中的礦石完全為基性與超基性巖體，且其出露能力也已經達到了一定的強度水平。

圖2 不同時期的鎳礦礦床成礦情況

2.2 地層特征

塔里木克拉通東北緣鎳礦礦床出露地層部分礦石的主要成分為中元古界長城系的古硐井巖群型古老變質巖，其中所有巖石均富含足量的鈣類物質。從所處地層深度條件來看，古硐井巖群下巖組礦石的物化特性與細粒石英片巖相似，大多數表現為灰巖或具有斑點狀紅柱石的黑云母片巖。對于鎳礦礦床來說，灰巖、母片巖所處的地層相對較高，其堅硬度水平較小，但抗壓性能力極強，能夠承載地面表層鎳礦礦床的物理壓力，并為其提供反向支撐作用。但在更深一層的地下巖石組織中，古硐井巖群上巖組礦石的分布形式相對較為零散，由于巖漿對礦床造成的熔離影響相對較大，所有后期侵入的巖體都只能存留于輝長巖中，而這些巖石經過長時間的累積作用只能形成矽卡巖或大理巖，并不具備直接成為鎳礦礦床的能力，因此為對鎳礦礦床進行有效控制，應特別注意礦床底部古硐井巖群上巖組礦石所處的具體地層位置及其所表現出的物化特征。

2.3 礦體特征

據現有資料顯示，塔里木克拉通東北緣鎳礦礦床中的礦石大多符合隱伏礦體判定條件，常與銅、鈷等金屬性巖石伴隨出現。通常情況下，這類型礦床大都位于巖體底部或接近巖體底部的位置處，且總是保持懸浮狀產出狀態，而作為主要開采物質的鎳礦石則主要分布在礦床底部或礦床與圍巖相接觸的部位。從礦體特征的角度來分析，鎳礦礦床圍巖中包含一定量的伊丁石、綠泥石、蛇紋石、纖閃石與絹石，隨外界風力沖刷作用強度的增大，這些巖石可出現局部細脈浸染狀的變化，而隨著作用時間的延長，浸染產物會形成一種膜狀保護成分（其物化性能類似孔雀石），這也是礦床底部鎳礦礦石在開采過程中不會出現嚴重破損的主要原因。但值得注意的是，一部分礦床圍巖中還有可能存在硫化物，如磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等，這類型物質大多呈現星點狀或細脈浸染狀，但由于礦體特征并不十分明顯，因此在鎳礦控礦過程中極易被忽略。

2.4 找礦標志

為加強人為因素對塔里木克拉通東北緣鎳礦成礦能力的影響強度，可將整個礦區分為左右兩個斷裂部分。其中，左斷裂部分為深源物質上升提供通道，并可使鎳礦礦石成巖提供良好的構造條件。大多數鎳礦礦石形成于基性巖體的環狀裂縫中，具有良好的成礦與儲礦能力，特別是在巖漿熔離作用的影響下，這些礦石能夠快速出露到礦床表面，這也是鎳礦找礦的最明顯標志。右斷裂部分主要為輝長巖巖基，雖含有一定量的鎳礦礦石，但因平均含量水平較低，因此具有較大的開采難度。對于塔里木克拉通東北緣鎳礦找礦來說，應當以超基性巖體作為參考條件，在確保出露礦石具有正常表現顏色的情況下，針對該區域及該區域下部的礦石進行深度挖掘，再對所獲礦石進行分離處理，從而獲得大量的鎳礦礦石，完成最初的找礦與控礦任務。

3 結語

從長遠發展的角度來看，鎳礦開采應是一項可持續性勘探任務，需要在礦體采掘的同時，注重對周邊及礦區內生態環境的保護，一方面對地層特征進行有效保護，另一方面也可較好適應礦石類物質的成礦特性。因此為實現對鎳礦成礦過程的精準探究，應對塔里木克拉通東北緣地區開采出的礦石特性進行分析，再借助各項精密儀器，探索礦區內部的具體控礦因素，最后按照礦床下部礦石的熔離程度標準，實現對找礦標志條件的定義與研究。