科技论坛
您当前的位置 > 首页 > 公开>科技信息>科技论坛

一种新类型镍矿床的发现及其意义

时间:2019-08-09 信息来源:科技外事处

一种新类型镍矿床的发现及其意义

 

1  发现历史回顾

赞比亚RST公司在本矿区南约12 km的塞庭耐矿区进行找矿评价,发现了页岩容矿的镍、钴、铜矿化

1958—1964年赞比亚RST公司以20世纪30年代发现的含铜页岩露头入手,对Sentinel(Kalumbila)铜矿进行找矿评价工作。当时的找矿方法为土壤化探、槽探和金刚石钻探,Sentinel矿区施工了31个钻孔。土壤化探圈出了走向长11km、宽1.2 km铜异常带,该异常带与穆瓦夏群碳质页岩分布相吻合,可进一步圈出了三个异常中心,其北东异常中心为Cu、Ni、Co多元素异常。当时对矿化的认识是页岩容矿的层状铜矿和透镜状镍矿。初步工作后认为该区铜品位低,不具备经济开采的潜力,后期的找矿工作以北东部异常区的镍、钴矿为重点。1961年底,钻机搬到北东部异常区,针对高镍异常进行钻探,第一孔就见至了较好的镍、钴矿,随后施工了10个钻孔,在200500 m的深度范围内,均见到镍、钴矿层。MM108孔见矿最好,矿层真厚度达25.9 m,ω(Ni)0.93%,ω(Co)0.27%,ω(Cu)0.16%。1961年Garlick估算该区资源量结果为:矿石量640万吨,ω(Ni)0.55%,ω(Co)0.20%、ω(Cu)0.15%.这些工作初步揭示本区及邻近碳质页岩中镍矿找矿潜力。20世纪60年代至70年代赞比亚西北省社会动荡不安,本区地质找矿工作不得不被迫中断。

英美公司1996—2001年发现并初步评价了Enterprise(Kawako)矿区。

1996一2001年,英美公司通过对赞比亚地质矿产资料研究,优选出Kalumbila(2010年后更名为Sentinel)矿区进行找矿再评价。在综合研究本区RST公司1958一1964年间取得的地质资料后,确定以镍矿为找矿主攻矿种,碳质页岩为有利的找矿地层。首先对Kalumbila的北东部Cu、Ni、Co异常区进行钻探再评价,随后在Kalumbila西北约12km的 Kawako地区的碳质页岩分布区,布置了多条穿越地层的土壤化探剖面,最初剖面线距500 m,取样点距50m。初步的土壤化探结果并不令人鼓舞,仅发现少数点异常和线异常,特别是碳质页岩分布区的土壤样没有明显的Cu、Ni、Co异常。由于工作区覆盖较厚,岩石露头稀少,英美公司选择了一条穿切碳质页岩的剖面和一处土壤异常高值点进行浅钻验证。钻探采用冲击钻,第一批施工9个钻孔,钻探深度为38~54m。在穿切碳质页岩的剖面上施工了8个钻孔,揭露碳质页岩厚度达120m,其中含有多层杂砂岩,未见到铜、钴、镍矿化,钻孔样品分析最高值:w(Cu)1035×10-6,w(Ni)288×10-6,w(Co)321×10-6。第一批第九个钻孔KWP9的目的是验证土壤化探点异常,孔深40m,其中15m样品的w(Ni)>5000 ×10-6,但Cu、Co含量不高。此后,英美公司扩大了土壤化探的范围,取样网度也加密为200m×100m。根据KWP9孔的见矿情况以及土壤化探结果,第二批钻探施工了13个钻孔,钻探方法为RC钻,孔深75~150m。KWPl2孔见矿最好,含w(Ni)2.6%。由于该区钻孔见镍矿化的品位较高,而卡伦比拉北东区镍品位偏低,矿化连续性不尽人意,英美公司的找矿重点逐渐转移到本区。至2002年英美公司在英特普莱斯镍矿区的钻孔数达73个。2002年英美公司整体撒出赞比亚,从而放弃该区进一步的找矿工作。

(3)Kiwara公司2008—2009年对本区进行钻探验证,确认该区镍矿找矿前景。

2008年Kiwara公司获得该地区探矿权,该公司了解到英美公司在该矿区施工了73个钻孔,但并未获得其当年的具体的地质资料。同年5月对该区进行现场踏勘,对现场遗弃岩芯拣块取样。分析结果发现有些样品w(Ni)>1%。随后开展了土壤地球化学取样。根据土壤地球化学分析结果以及遗弃钻孔岩芯的矿化异常,施工了KWl与KW2两个金刚石钻孔,两孔相距850m,其深度分别为234m和125m,发现了重要的镍矿化,在KWl孔见矿53.20m,w(Ni)1.07%,KW2孔见矿10.87m,w(Ni)6.73%。

2009年Kiwara公司在矿区开展了地面磁法、固定线圈电磁法测量,并进行金刚石钻探验证,施工9个孔(孔深1547.4m),其中6个直孔验证主要的次生镍异常,3个600向东倾斜的斜孔验证主要次生晕Cu异常。由于岩石破碎,虽然部分地段岩芯采取率低,但钻探结果是令人鼓舞,KW3孔见矿17.70m,w(Ni)1.04%,KW4孔见矿12.22m,w(Ni)3.03%。

(4)第一量子公司对本矿区进行系统的找矿勘探。

2010年第一量子公司兼并了Kiwara公司。随后在矿区开展了激光雷达测量,获得了高精度的矿区地形图,进行地表露头地质填图,以及300m×300m网度的土壤化探工作。同时进行了多种方法的物探工作,包括直升飞机、固定翼飞机机载航磁、航放测量,以及地面音频电磁剖面测量,各种物探方法的目的是构造解译和岩性填图。

土壤次生晕测量对在Enterprise镍矿的发现起到了重要的找矿指示意义。较高的化探次生晕异常也是当年英美公司、和后来开瓦拉公司施工钻探的原因。第一量子公司接手该区后,首先也进行了土壤化探取样工作,土壤次生晕圈出了线性分布的镍异常和一处含镍高达1250×10-6的高值点,并与开瓦拉公司的化探结果相吻合。

在土壤化探和各种物探工作的基础上,并根据 Kiwara公司的钻探结果,第一量子公司按照50~100m间距,在北东长2km 范围,按从疏而密的顺序进行了系统的钻探,系统地圈定了区内镍矿体。

截至2015年5月31日,矿区已施工金刚石钻孔474孔,累计进尺148166m。以含镍0.15%为边界品位,探获推测级以上矿石量6070万吨,镍平均品位为0.88%,镍金属量为53.27万吨。

2  矿床地质特征

2.1  区域地质

矿区位于卢弗里安弧西端,中元古代卡波姆坡基底穹窿的边缘。围绕卡波姆坡基底穹窿的加丹加沉积变质岩,传统上认为相当于赞比亚铜带省的下罗恩群。下部的砂岩、粉砂岩和角砾岩地层向上变为硅酸岩碎屑岩-碳酸岩-蒸发岩组合的地层。经过强烈蚀变后,变为石英-长石-金云母片岩、白云岩和滑石-蓝晶石石英片岩。这套地层顶部为区域性地层标志层页岩质混杂岩(Grand Conglom-erate)。新近的研究表明区内加丹加沉积变质岩相当于铜带省上罗恩-穆瓦夏群,下罗恩群在本区很薄或缺失。

基底岩石:主要为中粗粒石英-黑云母-白云母±角闪石片岩,局部发育有粉红色-红色石榴石和蓝-绿色蓝晶石变晶。岩石中普遍发育平缓状的、黑云母发育为标志的片理化带,并伴有香肠状的顺层石英脉。

滑脱带:以强片理化的石英金云母/黑云母片岩为标志,位于基底与加丹加群地层过渡部位。

变质作用:英特普莱斯镍矿及其相邻地区的加丹加地层经历了绿片岩相一低角闪岩变质作用。根据泥质岩中的矿物组合,变质作用的P-T条件为温度4500C~6000C、压力4~7kb。在片理化石英-云母±滑石岩中具有蓝晶石早期变晶与斜长石±金云母±滑石±角闪石共生组合。在泥质成分更多的岩石中形成了变斑状的蓝晶石、方柱石及局部出现石榴石。在英特普莱斯镍矿的下部层位地层中变质作用最明显,呈黑云母-绿泥石或黑云母一石英组合。

2.2  矿区地质

矿区岩石为以黑云母和白云母片岩为主,次为大理岩、石英岩、石墨千枚岩和基性的变质火山岩。

石英岩:块状发育层理的坚硬石英岩,偶见石英和长石变晶,具有斑状变晶结构。

混合碎屑岩:互层状粉砂岩、砂岩、页岩和碳酸岩,在强烈变质作用过程中经过明显蚀变和重结晶。岩层顶部的碳酸岩系蒸发岩层的组成部分,以滑石-硬石膏岩为主。

上部碳酸岩:常常含有蓝晶石变晶的钙硅酸盐地层、硅化白云岩和大理岩,在本地层单元中通常含有角砾岩化带,认为是由于基质中蒸发物质或碳酸盐溶解造成的结果。在强烈的变质作用过程中,上部碳酸岩层之下的各种岩性经历了明显一完全的变质和重结晶。沉积结构极大地被破坏。广泛而强烈的滑石和碳酸盐蚀变表明蚀变流体成分为盐湖卤水,普遍发育的蓝晶石热液脉和蓝晶石蚀变边也进一步证实了这一点。

碳质页岩:一般为浊流沉积特征,由微细层理发育的页岩与含砾砂岩互层组成。通常细粒的页岩中富含碳质,主要为石墨。

“大角砾岩”(grand conglomerate),由大小不一的石英质鹅卵石和深色微细粒云母质基质组成,基质中可能含有碳质,深色的微细物质主要是细粒的微晶黑云母。

上部碳酸盐层之下的各岩石单元在强烈的交代变质作用过程中经过了明显的、甚至完全的改变和重结晶作用。沉积结构大多被破坏。广泛而强烈的滑石和碳酸盐蚀变表明蚀变流体为高盐化学成分,蓝晶石热液细脉和生长边进一步证实了这一点。

英特普莱斯镍矿位于一处宽缓的千米尺度向斜的南翼,为沿NNE向构造侵入的大型辉长岩的走向延长部。镍矿化产于上罗恩群岩层中,地层辉长岩普遍发育。

英特普莱斯镍矿区容矿地层经过了强烈的蚀变作用,原岩的化学成分大多已面目全非。局部可分辨出黑色页岩的原岩,但已重结晶为花岗变晶结构的石英岩,甚至变为石英-蓝晶石-滑石蚀变岩(含硫化物)。由于矿化带中黑色页岩蚀变为石英-蓝晶石岩,通常不易识别,在岩芯编录中容易被忽略。辉长岩侵入体也很普遍,一般与硫化物和铁氧化物相伴产出,这些铁镁质残留体完全蚀变为绿泥石-阳起石±磁铁矿±赤铁矿蚀变岩。这些铁镁质侵入岩在碎屑岩岩层中呈不规划、不连续的岩床产出。尽管蚀变强烈,但还大体保存了地层层序,大多数的岩层接触面还反应原始的界面。碎屑岩层之下为强片理化的石英-金云母/黑去母岩,它代表了结晶基底与加丹加群之间的大型拆离带。

2.3  矿化类型与矿化作用

英特普莱斯镍矿为一处热液矿床,矿区被一条走滑断裂切断,分为主矿区和西南矿区,主矿区范围走向长约1000 m ,宽约500 m,西南矿区走向长约800 m,宽300 m。由一系列缓倾斜矿体组成,单个矿本厚度几米至80多米。与镍矿化紧密共生的辉钼矿Re-Os测年结果为(540.6±1.8)Ma。矿化定位的主要控制因素是构造、流变特征与化学成分共同作用。容矿主岩以黑色页岩为主,少量粉砂岩、碳酸岩地层。黑色页岩相对脆性变形具有有利的流变性质,并且对氧化性质的热液流体是一种还原剂。与黑色页岩相邻的碳酸岩有时也具有镍矿化。其他硅酸盐屑岩也可以发生矿化,但通常其镍品位比黑色页岩低得多。

镍矿化主要为浸染状和细脉状硫化物。镍的硫化物矿物包括有力硫镍矿、针镍矿、镍黄铁矿、含镍黄铁矿、硫铜镍钴矿。硫化物产于石英-蓝晶石脉及其蚀变晕中。

Enterprise镍的深部,在镍矿化带之下,见到了铜矿化。铜矿物以黄铜矿为主,次为斑铜矿和辉铜矿。

3  启示意义

⑴镍矿成矿类型的突破一热液交代型镍可以具有大型镍潜力。目前全球镍矿成矿类型主要是与基性和超基性侵入岩紧密相关的岩浆熔离硫化矿床和超基性风化形成的红土镍矿床两大类。岩浆熔离硫化矿床晚期的热液阶段也见有热液镍矿化,但一般不形成单独的镍矿体。曾有报道在澳大利亚塔斯马尼亚发现了由蛇绿岩热液蚀变形成的Avebury硫化镍矿,其规模达至中型,目前尚未被开发利用。分布比较广泛的热液脉状五元素建造(Ni-Co-As-Ag-Bi)矿床的镍矿化规模不大,未能作为镍矿的重要来源。20世纪90年代英美公司曾按黑色页岩型Ni-Co-Mo-Pt族金属矿作为本区找矿目标类型,进一步的工作表明Enterprise矿的矿化元素组合明显不同,该矿矿石中Mo-Zn-P-Pt族金属含量不高。尽管在镍矿化带之下有铜矿(化)体,但镍矿石中铜并不高,镍矿石样品中Cu含量一般为0.03%,粗选的镍精矿中含Cu仅为0.1%~0.15%。Enterprise镍矿的发现表明热液交代型也可以成为大型矿床,为热液交代型镍矿成矿背景、成矿条件、成矿来源的研究提供了更广泛的基础。

⑵由于热液交代型镍的成矿条件、找矿标志不同于岩浆熔离硫化镍矿床,其找矿潜力过去可能被忽视、被低估。今后需重视和加强对热液交代型镍的研究与找矿,特别是卢富里安构造带热液交代型镍矿的找矿评价。

⑶土壤化探扫面工作对Enterprise镍矿的发现起到了至关重要的作用。20世纪90年代英美公司在卡伦比拉矿区东北部进行镍矿找矿评价时,根据成矿地质条件分析,在距卡伦比拉矿区约12 km的Enterprise镍矿区布置了一些不规则的土壤化探剖面,发现了镍的线异常和点异常,对异常进行钻探验证后,特别是对点异常验证取得较好效果后,按200 mX100m网度进行了土壤次生晕扫面,扫面结果更加增强了对该区的找矿信心,进一步比较系统的钻探导致Enterprise大型镍矿的发现。第一量子公司接手后所进行的300m×300m网度土壤化探确认了矿区范围,增强找矿再评价的信心。赞比亚铜带省、西北省地貌属风化侵蚀晚期,地形平坦,覆盖较厚,岩石露头少,化探是一种有效的找矿手段,一些高值点异常也不能轻易放弃。

《矿产与地质》2017,31(6)