印度尼西亚苏拉威西岛-北马露姑群岛红土型镍矿的成矿地质规律研究.pdf

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第28卷第3期Vol_28，No．3肆{}I2014年6月MINERALRES0URCESANDGEOLOGYJun．2o14印度尼西亚苏拉威西岛一北马露姑群岛红土型镍矿的成矿地质规律研究①张映旭，杨玉华，杜金全。，廖航。(1．云南有色地质局地质地球物理化学勘查院，昆明650500：2．云南省有色地质局308队，云南个旧6614oo；3．广西有色金属集团有限公司，广西南宁530022)摘要：印度尼西亚苏拉威西岛一北马露姑群岛位于环太平洋成矿域与古特提斯成矿域交汇部位，拥有北科纳威、苏巴印、马布里等重要红土型镍矿床。研究表明：方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄榄岩及其蚀变岩石是最有利的成矿母岩．白垩系、三叠系镁质超基性岩，镍品位与基岩的富集比3．3～5．48，风化后可形成大型或超大型红土型镍矿床。成矿作用经历了腐岩化阶段、红土化阶段、次生富集阶段。关键词：红土型镍矿；含镍超基性岩；成矿作用；印度尼西亚中图分类号：P618．63；P611文献标识码：A文章编号：1001—5663(2014)03—0317—041区域地质慨况西一伊里安查亚岛弧火山岩及蛇绿岩带及红土型镍矿的展布。蛇绿岩沿岛弧火山岩带南部及东南边缘印度尼西亚苏拉威西岛一北马露姑群岛位于环部位产出，沿“K”字形岛呈弧形展布。白垩纪的NW向断裂(苏拉威西)、弧形断裂(苏拉威西)，三叠纪的太平洋成矿域与古特提斯成矿域交汇部位，区内构造复杂，发育有中、新生代的蛇绿岩、变质岩，以及第四NE向断裂(苏巴印)、志留纪的EW(鸟头半岛)向断纪的花岗岩和闪长岩侵入体，并伴有广泛分布的喷发裂等对蛇绿岩时代、规模具明显的控制。红土型镍矿岩。苏拉威西岛和北马露姑群岛两个“K”字形岛屿与蛇绿岩底部超基性岩风化壳有关，矿床规模与蛇绿岩规模(面积大小)成正比。蛇绿岩自下而上由方辉分布有国际驰名的东南亚红土型镍矿带(图1)，有人称之为钴一镍一铁的天然合金矿床。拥有北科纳威、苏橄榄岩、二辉橄榄岩、橄榄石堆积岩、单辉橄榄岩和斜巴印、马布里等重要矿床。它是由大片新生代的蛇绿长石堆积岩、基性席状岩墙(辉绿岩、辉绿玢岩)、枕状岩套中的超基性岩在热带风化条件下形成的。从板及块状熔岩(玄武岩)和放射硅质岩、碳酸盐和细碎屑块构造观点看，它和菲律宾属于同一矿带，是菲律宾岩组成。纯橄榄岩、蛇纹石化橄榄岩和方辉橄榄岩等地块的南延部分，都是仰冲上来的太平洋壳碎片，经分布于蛇绿岩底部，是红土型镍矿最主要的成矿母岩。风化后，上层成为铁质红土，下层为含镍蛇纹石和含镍绿高岭石带，含镍可达1．5～4，而且品位比较稳定。自1967年钢铁工业普遍接受镍铁作为合金钢2典型矿床特征原料以来，这种矿产已成为镍的主要资源(80)，印尼也成为镍的重要供应国。2．1北科纳威矿床苏拉威西弧形复式背斜控制了菲律宾一苏拉威位于苏拉威西岛南东，主要岩性为白垩系底部斜①收稿日期：2013⋯0926作者简介：张映旭(1962一)，男，高级工程师，长期从事地质勘查及研究工作。317 镍矿；橄榄辉石岩形成低品位的红土型镍矿；辉石岩Co、MgO相关性不明显。母岩时代及主要成分与红及其他基性岩只能形成红土型镍矿化。橄榄石含量土型镍矿矿床规模见表l。高对成矿有利，辉石和角闪石多则对成矿不利。蛇纹石化程度过高不利于地下水的下渗和排泄，不利于中4蛇绿岩对红土型镍矿规模控制一高品位红土型镍矿的形成。母岩含镍在0．25～0．40，则有利于中一高品位镍矿的形成；含镍在志留系为灰岩、泥岩、砂质岩及橄榄岩、蛇纹岩、0．1～0．25％，通常只能形成中一低品位红土型镍辉长岩组合(SFx)；二叠系为蛇纹岩、辉石岩、斜方辉矿或红土型镍矿化。橄榄岩组合(PTum)，对红土型镍矿形成不利；三叠MgO／FeO比值大于8、TFe小于13、MgO大于系为蛇纹岩、纯橄榄岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩组合35、基岩含Ni大于0．25，时代为自垩系、三叠系镁(Ub)，可形成大型一超大型红土型镍矿；侏罗系纯橄质超基性岩，镍品位与基岩的富集比为3．3～5．48，榄岩、斜方辉橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩组合(Jum)组合则镁质超基岩风化后可形成大型或超大型红土型镍中未发现大型红土型镍矿；白垩系的斜方辉橄榄岩、矿扇。纯橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩、辉绿岩组合(Ku)，控制了当TFe与Ni呈“扫帚”状的正相关；与Co线性区内众多大型、超大型红土型镍矿；第三系的砾岩、杂正相关；与MgO呈“带状”负正相关具备超大型红土砂岩、灰岩、蛇纹岩、辉石岩、纯橄榄岩、辉长岩组合型镍矿的成矿母岩；中大型矿床的母岩中TFe与Ni、(Tmps)中未发现大型红土型镍矿(表1)。表1主要蛇绿岩带的规模、时代、岩性组合对红土型镍矿规模Table1Scale。ageandlithologicalassociationofmajorophiolitebeltvs．scaleoflateriticnickeldeposits5超基性岩风化壳控矿及镍垂向变化6成矿作用规律6．1腐岩化阶段矿床产自富镁超基性岩红土风化壳腐岩层中，矿超基性岩体出露地表后，风化作用自基岩节理和化剖面自上而下为：红土层一腐岩层一基岩层，镍的裂隙逐渐向节理块中心发展。岩石中橄榄石矿物首含量变化为低值区(0．4～1．5)一高值区(1．0先遭受风化。受水解作用，橄榄石释放出Mg和部分～4．75)一低值区(O．2～0．6)。红土镍矿石产Si，并沉淀出结晶程度较差的针铁矿。辉石和蛇纹石在红土剖面上部，载镍矿物是铁质氧化物；硅镁镍矿的风化作用晚于橄榄石，二者水解作用也伴随Mg的石产在红土剖面中下部(腐岩层)，载镍矿物为镍蛇纹淋滤，其产物多为蒙脱石和铁氧化物，它们多呈母矿石、镍绿石等含水层状硅酸盐矿物。物的假象存在。Ni与Mg的元素地球化学行为一镍主要来自上覆残余红土层，其厚度越大、成熟致，随橄榄石和蛇纹石等矿物风化而被释放，多保留度越高，为下伏腐岩层提供更多的镍成矿物质容易在原地被针铁矿吸附，部分进入皂石矿物晶格。形成高品位硅酸盐型镍矿石；含镍残余红土层越厚、6．2红土化阶段分布范围越广，成矿潜力越大。岩石孑L隙度增高加快了表层淋滤液流动，水解淋3】9 滤作用进一步增强。基岩结构已完全被破坏，沿节理中的Si和Mg反应而生成含镍的层状硅酸盐，即暗破碎的岩石碎块风化殆尽，风化产物全部由粘土粒级镍蛇纹石类矿物。当淋滤流体中富Si时，暗镍蛇纹矿物组成。铁氧化物所占比例进一步提高，蒙脱石类石矿物常和石英共生沉淀，形成胶状环带构造。与此粘土矿物中的Mg也会被淋滤带出。上述作用造成同时，淋滤溶液中的Ni可与原腐岩带中蛇纹石、蒙脱红土剖面顶层几乎全被铁氧化物所占据，而Mg则大石类矿物进行离子交换反应。在该阶段，腐岩化阶段部分被淋滤，形成所谓的“Mg不整合带”(GolightlyJ形成的矿物与淋滤沉淀次生矿物共存，在淋滤沉淀以P．，1981)。质量平衡计算表明，在该阶段基岩中约及离子交换等次生富集作用下，Ni品位可提高至1．7O的成分已被迁移带出(BrandNW，ButtCR5左右，最高可达8．71。M．，2001)。在该阶段，部分Ni被针铁矿吸附仍残留原地，另一部分Ni由于针铁矿脱水形成赤铁矿进入参考文献：淋滤流体向下迁移。该阶段Ni品位在0．5～1[1]何灿，等．印度尼西亚北科纳威、苏巴印、马布里红土型镍矿勘探报告(内部)[R]．云南省有色地质局308队，2006—2009．左右。E2]高俊，彭留伟，刘传高．超基性岩风化壳的形成机理与含矿性分6．3次生富集阶段析，城市建设理论研究(地质勘查部分)l[J]．北京，2011，117风化作用继续进行，地表风化产物中逐渐富集有(31)：1I9—122．机质，产生低pH环境。铁氧化物(主要是针铁矿)发[33任建业．海洋底构造导论[M]．北京：中国地质大学出版社，生溶解和重新沉淀，其吸附或晶格中的Ni被再次释2003．放，并随淋滤溶液向剖面深部迁移。在剖面深部的腐[43付伟，牛虎杰，等．超基性岩红土风化壳中镍的表生富集规律及矿化结构研究一以印尼苏拉威西岛kolonodale矿区为例[J]．矿岩带，特别是基岩节理裂隙或断裂带，碱性环境利于床地质，2O12，3l(2)：229—240．镍以弱酸性的重碳酸盐溶液沉淀，并且通过与淋滤液AresearchofmetallogenicregularityoflateriticnickeldepositsinSulawesiisland-NorthMalukuislandsareaofIndonesiaZHANGYing—XU，YANGYu—hua，DUJin—quan。，LIAOHang。(1．GeologicalExplorationInstituteofPhysicalChemistry，YunnanNonferrousGeologicalBureau，Kunmin，Yunnan650500；2．YunnanNon-ferrousMetalsGeologicalBureau，Gejiu，Yunnan661400；3．GuangxiNonferrousMetalsGroupCompanyLimited，Nanning，Guangxi530022)Abstract：TheIndonesianSulawesiisland—NorthMalukuislandslocatesattheintersectionofCircum—PacificmetallogenicbeltandPaleo—Tethyanmetallogenicdomain，whichhasseveralimportantlateriticnickeldepos—itssuchasKonaweUtara，SubaimandMabulideposits．Theresearchsuggeststhatharzburgite，lherzolite，duniteanditsalteredrocksarethemostfavorablemotherrocks．CretaceousandTriassicmagnesianultraba—sicrockshaveanickel，bedrockenrichmentratioof3．3～5．48，andtheymayformlargeorverylargelaterit—icnickeldepositsafterweathering．Themineralizationprocessincludesthreestagesofsaprolitization，lateri—zationandsecondaryenrichment．KeyWords：lateriticnickeldeposit，nickel—bearingultrabasicrock，mineralization，Indonesia320