甘肃金川铜镍矿床地质特征及成因初探

柴克然，李小霞，王小亮，魏学华

（甘肃矿业开发研究院，甘肃 兰州 730000）

世界上的铜镍硫化物分布较广，主要分布于北美洲、非洲等水域密集的地区。随着我国对矿产资源开采重视程度的提高，各个地区均加强了矿产资源的开采利用研究。甘肃金川铜镍矿床是以硫化矿产而知名的矿区，其中不仅包含着丰富的Cu、Ni，还存在一些稀有金属。由于受到S的影响，该地区矿产基本以硫化物为主，例如硫化铜、硫化镍等。近年来，随着全球工业不断发展，矿产资源利用量不断增加，尤其是Cu、Ni等矿产，作为工业发展的主要原料，其资源亟待进一步开发[1]。因此，本文对甘肃金川铜镍矿床地质特征及成因初探进行研究。

本文认为，要想了解矿山成因，就必须对该矿床的成矿背景、地质特征进行探究，加深对矿床的了解程度，为矿产资源的勘查提供理论基础。

1 甘肃金川铜镍矿成矿背景

我国矿产资源的成矿背景与地壳运动、岩浆活动等因素紧密相关，其中岩浆活动是矿产资源硫化的主要原因。本文认为，在岩浆活动中，矿物质容易出现富集作用，使岩浆分裂为矿浆、富矿浆、含矿浆以及不含矿浆等4部分。其中，矿浆与富矿浆中矿物含量最多；矿浆中的矿物含量一般；不含矿浆中基本不含矿产资源。通过岩浆活动与地壳运动，将各个浆层内的矿物成分分离出来，按照矿物含量的多少，形成不同成分的矿产晶体。此外，金川铜镍矿床的矿产资源也会与特殊的地质构造有关，在岩浆活动中，受到地质构造及外界因素的影响，矿产资源逐渐富集化，达到矿产资源饱和的现象，进而形成大型矿床。金川铜镍矿最早在1958年就能被发现，其中镍的工业品位可达到1.22%，铜的工业品位可达到0.73%，因此铜镍矿床品位较高，开采规模较大，使我国的矿产事业逐渐兴起，并逐渐排在世界金属镍生产国家前三的位置上[2]。

多年来，我国对镍、铜矿的勘查始终没有停止，对甘肃金川铜镍矿的成矿年龄作出分析，得出其成矿年龄在1508Ma左右，矿区中锆石的年龄为828±8Ma。同时，在铜镍矿中，Mg的含量也不低，且Mg的氧化物含量变化范围在一个定值内，因此本文认为，金川铜镍矿是经过蚀变反应而形成的，通过蚀变可将岩浆内部富集的矿产物进行吸附与结晶，使矿产物饱和，进而沉淀成如今的铜镍矿，此项研究将会为我国的铜镍矿产勘查与开采提供理论依据。

2 铜镍矿床地质特征

甘肃金川铜镍矿床主要位于距离河西堡35度方向15km左右的地区，在龙首山北缘断裂处控制之下，深入白家咀大理岩接触带。本文根据岩体断层的状况，将该矿区分为III矿、I矿、II矿及IV矿，其内部地层主要由龙首山变质岩构成。其中I矿中岩体长度约为1520m，该矿区内规模不同的矿体有很多，整片矿区成层状、透镜状及脉状的形态，属于矿产规模中等大小的矿区；II矿中岩体较长，在3000m左右，地层属于震旦系第四系，年代较为久远，因此存在大量地层缺失，并有各种碎屑堆积。整个岩层分为三个阶段，其一，以带状混合岩为主，其二，以大理岩为主，其三有带状混合岩、大理岩以及长片麻岩，属于规模较大的矿区；III矿区较小，岩体仅有500m，底层属于震旦系，地层较新，矿产发育还不完善，其内岩石中包含大理岩、混合岩等；IV矿位于金川矿区的最东侧，整片岩体约为1300m，地层结构为白家咀第四系，其地层手袋白家咀混合岩的演变作用，岩体以变质岩为主，大理岩、混合岩为辅，呈单斜式构造[3]。

根据对金川矿区的I、II、III、IV区进行分析，本文认为金川铜镍矿床中地层发育较为完善，并且在吕梁运动的前提下，将该矿区的地质构造分为断裂、褶皱、节理等三方面。其中地质断裂是成矿的主要因素，该矿区的断裂构造以东北、东南、西北、西南等断裂方向为主。该矿区中的断裂地质在时间与空间上均表现出多期性与叠加性，通过对开始形成的断裂构造不断改造，进而形成如今发育较为完善的断裂构造。

同时，在矿区内可勘察到许多背斜与向斜的褶皱地质构造，是除断裂构造外，最为丰富的地质特征，褶皱地质可分为东西方向与东北方向两种，对矿石的富集起至关重要的作用。在金川铜镍矿区中，最为常见的地质特征为节理构造，根据力学性质，该矿区的节理特征应该分为压扭性、扭性以及张性节理构造，每个节理构造分布、发育均不相同，靠近脆性岩石的节理构造发育较为完善，对矿产资源的生成起到富集作用。

就目前甘肃金川矿区的地质岩相特点而言，根据岩体中的矿物结晶程度分为中细粒岩层地质、中粒岩层地质、中粗粒岩层地质。其中中细粒岩层地质的粒径在0.262mm～5.113mm左右，平均粒径为1.415mm；中粒岩层地质的粒径在0.478mm～5.21mm左右，平均粒径为1.696mm；中粗粒岩层地质的粒径在0.520mm～6.348mm左右，平均粒径在2.603mm。按照岩相中的矿物成分来看，该矿区的岩相在I、II、III、IV矿区的矿物成分如下表1所示：

表1 矿物成分

如表1所示，该矿区岩相地质中矿物为氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化钙、氧化锰、氧化铜、氧化钾等8种物质，在IV矿区中Cu、Ni含量最高。根据此矿物成分可进一步分析矿区内的地质特征，为铜镍矿的开采创造条件。

3 成因初探

根据上文对甘肃金川铜镍矿床地质特征进行分析，基本确定了该矿床的成矿物质来源。本文认为该矿床的成矿主要与矿物富集有关，矿物富集较多形成晶体，最终以矿石的形式出现。

因此，在探究矿区的成因时，需对金川铜镍矿岩石的矿物成分特征进行研究。根据表1可知，甘肃金川矿区中矿物含量较高，以硅化物最多，其他金属成分为Al、Mg、Fe、Ca、Mn、Cu、Ni、K等，岩体中的Cu、Ni含量在2.000以上，在IV矿区的CI、Ni含量甚至超过2.000的3、4倍，本文认为，该矿区的Cu、Ni含量较好，矿区岩体发育较好。此外，甘肃金川铜镍矿区受岩浆活动影响，形成中细粒岩相，可增加镍含量使其成为富矿区；再经过一段时间的岩浆侵袭，逐渐形成中粗粒岩相，将铜含量增加，使其脱离贫铜矿体；最后经过岩浆的熔离过程，将岩体中的矿物成分分离、凝聚，逐渐形成岩石断裂带，经过长时间的矿石富集、地面裂隙、岩浆气体大量溢出，矿石发生气液交代变质，进而形成铜镍矿区[4]。铜镍矿在形成之初，会受岩体中硫的影响，生成许多硫化物，进而使矿体中的酸碱度失衡，引发周围地区蚀变。

因此在矿区勘查过程中，随着蚀变带勘查，定能找到矿体，为铜镍矿的找寻提供理论依据。

4 结语

目前，我国铜镍矿的开采范围居于世界第三的水平，其中主要归功于甘肃金川铜镍矿的开发。

随着铜、镍在工业上的应用，矿产资源的需求量日益增加，因此，本文对甘肃金川铜镍矿床地质特征与成因初探具有重要的经济意义，不仅可对该矿区进行初步了解，还可为其他铜镍矿床的勘查提供理论基础，为我国的矿产资源发展提供价值。