第七章 镍矿床类型、特征及资源评价

肖德贝里铜镍硫 化物矿床
与加拿大安大略省肖 德贝里侵入体伴生的铜 镍硫化物矿床是世界上 最大的镍矿床，镍和铜 都超过6×106t，还有大 量的铂和其它金属。 成矿岩体出露形态为 椭圆 形，长愈50km，宽 达25km。
图3-14 肖德贝里岩盆地质简图（据Souch等， 1969）1-含镍侵入体；2-白水系；3-片麻岩 及花岗岩；4-火山岩、沉积岩、基性侵入岩； 5-断层； 6-铜、镍产地
3.1岩浆熔离型Cu-Ni硫化物矿床
矿床地质特征： – 矿体产状：层状或似层状产于岩体近底部，下界 与围岩界限清楚，上界与围岩渐变过渡，矿体常 具多层性。 – 矿石特征： 主要矿物成分为磁黄铁矿，黄铜矿、镍黄铁矿， 次为方黄铜矿、黑铜矿、含镍黄铜矿等； 矿石组构：矿石常具有海绵陨铁结构，浸染状 构造为主，有少量块状构造。 矿石成分：矿石品位高者可达1-3%；Ni/Cu之 比一般为3-3.5；矿床中除铜、镍外，还有Co、 Pt、Pd、Ru、Au、Ag、Sc、Te等元素伴生。
– ①就地熔离式铜镍硫化物矿床； – ②深部熔离-贯入式铜镍硫化物矿床。
2.2外生风化作用
超基性岩一般含有较高的镍，有的橄榄岩含 镍可达0.2%-0.5%。在热带和亚热带准平原 条件下，长期的风化作用，岩体中的镍被解 离出来，随着硅、铁、镁的流失，解离的镍 形成镍绿泥石、镍绿高岭石、暗镍蛇纹石等 含镍硅酸盐，在风化壳堆积、聚积，使原来 分散于岩石中的镍富集而成矿床。
1号岩体内矿体特征
– 似层状矿体——是主要矿体 类型，位于岩体底部，通常 与上部橄榄岩相界线清楚， 形态和产状与岩体基本一致， 在剖面上由两翼向中心倾斜。 – 上悬透镜状矿体——主要赋 存在含矿岩相的中部和上部， 形态不规则，为透镜状，薄 层状，由细粒浸染状矿石组 成。 – 脉状矿体——是由蚀变辉石 岩脉组成，主要有次闪石化。 其中金属硫化物含量约 2~6%，为稀浸染状和斑点 状矿石。 – 纯硫化物矿体——多在似层 状矿体的原生节理中或后生 活动的原生节理中，由致密 块状矿石组成。
第七章 镍矿床类型、特征及资源评价
一、镍矿资源概述 二、镍的成矿地质作用 三、镍矿床主要类型及其地质特征
– 岩浆熔离型Cu-Ni硫化物矿床 – 风化壳型镍矿床
四、我国镍矿资源评价
– 资源特点 – 成矿远景及找矿方向
一、镍矿资源概述
镍是一种银白色金属，良导体，主要用于制 造不锈钢、合金钢，广泛用于军事工业、电 力设备等。 世界镍矿资源丰富，据1989年资料，探明储 量为4898万吨，远景储量10977万吨，其中 80%为风化壳红土型镍矿，20%为硫化镍矿 矿床。世界镍矿资源分布很不平衡，镍资源 丰富的国家不多，古巴居首位，拥有镍金属 储量1814万吨，其次为加拿大，拥有镍金属 储量813万吨，前苏联拥有镍金属储量662万 吨，前苏联和加拿大均以硫化镍矿床为主。
外缘包括岩席底层片 麻杂岩和岩墙群。 在杂岩体四周，发育 有同心状和放射状岩 墙群， 其成分为紫苏 辉石到富石英型石英 闪长岩岩墙，呈分支 状嵌入Levack片麻杂 岩和休伦超群火山— 沉积变质岩基底。
矿体多数产在侵入体底部 的凹陷处，但并不发育在 苏长岩底部，而是与底部 附近的许多层下侵入体以 及由底部带向外撒开的许 多岩墙状岩体有关。 矿体下部为含超镁铁质包 体的块状硫化物，向上为 含辉长岩-橄榄岩包体的 硫化物。
萨德伯里岩浆杂岩 是众所周知的含镍 族元素侵入岩,包括 主体及外缘两个部 分。 主体部分是规模巨 大的盆状岩席。岩 席自下而上可分为3 个层带。 – ①下部层带为苏 长岩。矿体多数 产在杂岩体底部 的凹陷处。 – ②中部层带,由苏 长岩逐渐过渡为 富石英辉长岩。 – ③上部层带主要 由浅色富长石花 斑岩构成，整个 岩席的岩石呈块 状构造。

肖德贝里铜镍硫化物矿床成因
由于过去强调其赋矿围岩——苏长岩的岩浆 侵入成因、因而众多教科书上都一直将它表 述为典型的镁铁质—超镁铁质硅酸盐熔浆— 硫化物熔浆的熔离矿床，成矿物质是深成岩 浆本身带来的，其熔离和分异成矿作用基本 上是在封闭体系下进行和完成的。 但是，随着对萨德伯里构造认识的不断深化， 特别是对各矿区地质构造详细解剖和综合同 位素微量元素工作的开展，陨石撞击(诱导)成 矿的假说越来越得到更多学者的认可。
吉林红旗岭铜镍硫化物矿床I号岩体 剖面示意图 A-层状底部矿体；B-透镜状上悬矿
吉林红旗岭铜镍硫化物矿床
矿石特征
– 金属矿物——磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、 紫硫镍铁矿、针镍矿、红砷镍矿、辉钼矿、磁铁矿和 钛铁矿等，其中前三类矿物为主要的矿石矿物。 – 矿石组构
矿石结构——他形-半自形结构、海绵陨铁结构等。 矿石构造——斑点状构造、浸染状构造、团块状构造、细 脉状构造和角砾状构造等。
合岩；2-大理岩；3-中粗粒二辉橄榄岩；4中粗粒含矿二辉橄榄岩；5-贫矿体；6-富矿 体
矿石中金属硫化物主要有 磁黄铁矿、黄铁矿、镍黄 铁矿、紫硫镍铁矿和黄铜 矿，次要的有方黄铜矿、 四方硫铁矿、墨铜矿、白 铁矿和针镍矿。 矿石中可供综合利用的伴 生元素有Pt、Pd、Os、Ir （铱）、Ru（钌）、Rh （铑）、Au、Ag、Co、 Se（硒）、Te（碲）、S 和微量的Ge（锗）、In （铟）、Tl（铊）、Cd等。 这些元素与铜镍矿体有密 切关系，在富矿中含量比 图3-16 金川矿区产于岩体底部的铜镍硫化物 矿体示意图（转引自周明宝等，1993）1-混 贫矿中含量高。 合岩；2-大理岩；3-中粗粒二辉橄榄岩；4中粗粒含矿二辉橄榄岩；5-贫矿体；6-富矿 体
图3-15 金川矿区主要矿体埋藏深度及空间分段纵剖面示意图（转引自袁见齐等， 1985）1-铜镍富矿体；2-铜镍贫矿体；3-超镁铁质岩体；4-片麻岩
深部熔离-贯入型：为区内的主要矿体类型，占全区储量 的96%以上，主要以24号、1号和2号（图3-15）为代表。
各矿体均由不同品级的 矿石组成。 其中1号矿体规模最大， 以富矿为主，贫矿呈壳 状包围富矿（图3-16）， 矿体形态较规则，呈大 透镜状，分布于岩体深 部，延深千余米。各矿 体的产状与岩体或岩体 底部形态大体一致。 矿石构造为块状、浸染 图3-16 金川矿区产于岩体底部的铜镍硫化物 矿体示意图（转引自周明宝等，1993）1-混 状；多为海绵陨铁结构。
2.1岩浆成矿作用
在岩浆作用中，镍主要存在于基性-超基性岩中，当基性-超 基性岩浆中含有较多的硫时，由于镍的亲硫性强，和铜、铁 元素一起，与硫结合成硫化物，熔融于基性-超基性岩浆内， 共同构成含铜、镍硫化物的基性-超基性岩浆。 随着温度下降，铜镍硫化物在岩浆中的共熔度逐渐下降，在 1200~1600℃时，铜镍硫化物从镁铁质硅酸盐中逐渐熔出， 汇聚成熔融的Cu-Ni硫化物乳滴，随着重力分异的进行，硫 化物溶体和硅酸盐岩浆发生分离，熔离作用的结果使均一的 含硫化物熔浆分离成硫化物矿床和镁铁质硅酸盐岩浆二部分； 当温度降至1000-1200℃时，镁铁质硅酸盐矿物开始结晶成 岩，温度降为1000-600℃时，开始了以硫化物溶体晶出为主 的成矿作用阶段。 按硫化物矿化的就位方式，熔离型Cu-Ni矿体可分为2种形式：
红旗岭铜镍硫化物矿床
红旗岭铜镍硫化物矿床 位于吉林省磐石市东南 部，是上世纪60年代初 我国发现的大型铜-镍硫 化物矿床，是我国第二 大镍金属生产基地。 矿区地质特征——北东 向展布的辉发河断裂为 主干断裂，在断裂的北 侧的北西向次级断裂控 制了30余个基性和超基 性岩体，侵入为多期的， 主要在海西早期和海西 晚期。其中具较大工业 意义的主要是1号和7号 岩体。
肖德贝里铜镍硫化物矿床成因
Dietz（1964）提出庞大的肖德贝里构造和铜镍矿石 并非来源于地壳深部或地幔，而是由陨石冲击形成 的。铜镍矿石来自天外，而矿床的苏长岩围岩则是 冲击高温熔融岩石结晶形成的；冲击还使下地壳产 生岩浆，它们侵位后成为矿区内的另一种重要岩石。 该见解提出后的几十年来，支持者和反对者根据各 自的证据和认识进行了热烈的讨论。 目前，较为流行的看法是，陨石撞击说是可以成立 的，但铜镍矿石并非从天而降，而是冲击后巨大能 量引起了某些地壳岩石的熔融，之后结晶分异，产 生镁铁质-超镁铁质岩及铜镍矿床。
一、镍矿资源概述Leabharlann Baidu
我国也为镍矿资源较丰富的国家之一，1996 年统计，累计探明储量为874万吨，现保有储 量784.08万吨，镍矿资源主要集中在甘肃省， 仅白家咀子矿床一处就占全国保有储量的 62.2%，也是世界第二大Cu-Ni硫化物矿床。 我国产镍矿的其它省区还有新疆、云南、吉 林、湖北、四川、陕西、青海等，其储量和 约占全国总储量的34.5%。 我国已探明储量的镍矿床中，熔离型Cu-Ni硫 化物矿床占90%，风化壳型氧化镍或硅酸镍 矿床占10%，云南的墨江和元江地区是我国 仅有的几处风化壳型镍矿产区。
3.1岩浆熔离型Cu-Ni硫化物矿床
铜镍硫化物矿床是镍的最主要来源，虽然储量仅占20%， 但它提供了世界镍产量的60%以上；此类矿床也是铜的 重要来源之一，其加工副产品铂族元素也具有很高的经 济价值。 这类矿床与加拿大的肖德贝里（Sudbury）铜镍硫化物 矿床最为著名。我国甘肃金川、吉林红旗岭、四川力马 河等铜镍硫化物矿床都属于这一类型。 矿床地质特征： – 构造位置：板块内构造活动带； – 断裂控矿：含矿岩体一般受深断裂控制并成带分布； – 含矿岩体：含矿岩体常呈岩床、岩盘状，少数岩体呈 岩墙状，Mg/Fe≈5-7；岩体分异良好：自下而上为纯 橄榄岩、辉橄岩、橄灰岩、辉石岩、辉长岩等，其中 纯橄榄岩相和辉石橄榄岩相是主要的含矿层位；
上处处可见,包括:震裂锥(shatter cone)。这是一种岩石急速脆性破裂, 在裂面上形成锥形饰面构造(图2)。被认为是高压冲击波作用的结果。
甘肃金川铜镍硫化物矿床
该矿床是我国最大的镍矿床。全区共发现工业矿体数百个， 按成因可分为岩浆熔离型、深部熔离-贯入型以及贯入型三 种。 基地“金川矿区区域上位于华北地台边部阿拉善地块西南缘 的龙首山隆起带内，龙首山隆起南北两边发育着北西西向的 深大断裂，沿这些断裂带发生了多期的成岩-成矿作用。 矿床位于古隆起带边缘深断裂的次级断裂中，含矿超镁铁质 岩带呈岩墙状侵入前震旦系的变质岩中，呈北西西走向 （310°），倾向南西，倾角50°~70°。岩体沿走向、倾 向有明显的膨缩和分枝现象，凹槽部分有一定的控矿作用。 岩体横剖面呈楔状、板状、歪漏斗状。 岩体属纯橄榄岩-二辉橄榄岩-斜长橄榄岩型，具对称分异分 带特征。岩相沿走向呈带状分布，横剖面上呈同心圆状。岩 体普遍受蛇纹石化、绿泥石化、透闪石化，局部有碳酸盐化。 镁铁比值（F/M）介于2.7~5.9之间，属铁质超镁铁质岩石。
矿床成因——矿床类型属岩浆熔离矿床。主要成矿作
用包括：岩浆深部熔离作用（底部似层状矿体）、纯硫 化物的熔离作用（7号岩体内）、晚期岩浆熔离作用 （上悬矿体）和硫化作用（硫化物矿脉）。
3.2风化壳型镍矿床
某些超基性岩含有较高的镍，在有利的气候和准平 原化条件下，长期的风化作用使岩体中的镍解离出 来，堆积于风化壳中形成风化壳型镍矿（淋积型硅 酸镍矿床）。 发育良好的风化壳型镍矿经常呈现上部红土型矿石 和下部硅酸镍矿石的二层结构；
二、镍的成矿地质作用
镍在地球中的平均含量为1~6%，但分布很不均匀， 地球内核含镍达5~50%，上地幔平均含镍0.15%， 地壳0.008%，不同类岩石中，超基性岩含镍2×101%；基性岩为1.62×10-2%，中性岩为5.52×10-3%， 酸性岩为82×10-4%，岩石中镍的含量随其基性程 度增高而增高，所以铜镍硫化物矿床均与基性-超基 性岩有关，酸性岩浆岩从不形成镍矿床。 镍的成矿只发生在岩浆作用和风化作用中，热液作 用中可形成少量含镍矿物，但不构成独立的镍矿床； 沉积作用中镍可与Mo、V组合产出，但只有极少数 矿化可以构成工业矿床。