印尼苏拉威西岛红土型镍矿的地质特征及成因.doc

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1、印尼苏拉威西岛红土型镍矿的地质特征及成因分析张新国 何新荣（新疆有色金属（集团）公司 乌鲁木齐 830000）摘 要 TONTOWEA矿床位于印尼苏拉威西岛东部，矿床赋存于超基性岩之上的红土风化壳中。矿化剖面自上而下出现红土带腐岩带基岩带垂向分带，红土化剖面底部多见淡绿色的硅镁镍矿。富镁超基性岩、岛屿型热带雨林气候、密集发育的节理裂隙带和构造断裂带、平缓的斜坡、台地和丘陵地貌、透水性好、排水通畅、地下水位长期低下的水文地质环境是成矿不可或缺的有利条件。关键词 红土型镍矿 地质特征 印度尼西尼中图分类号：p 文献标识码：A 文章编号：1001近年来，由于国际上大多数硫化镍矿山面临资源危机，红土型

2、镍矿取代硫化型镍矿成为未来镍资源开发利用的重点。笔者有幸参与印度尼西亚苏拉威西岛红土型镍矿勘查项目，以中苏拉威西省莫罗瓦利县（Bahoue，Petasia）旦都卫（TONTOWEA）矿床为例，介绍印尼红土型镍矿的地质特征及成因，以飨读者。.区域地质背景Tontowea红土镍矿区位于印度尼西亚苏拉威西岛，中苏拉威西省东部沿海。大地构造位置处于太平洋海沟岛弧带呈K字形构造的大陆残块增生体的蛇绿岩带中（附图1）。矿床赋存于该蛇绿岩带中部超基性岩相之上的红土风化壳中。矿区内超基性岩广泛分布，主要岩性为蛇纹石化的橄榄岩。红土镍矿体产在热带雨林覆盖下的橄榄岩风化形成的红土剖面中，赋存标高集中在20-380

3、M范围内，沿山脊与山坡分布，矿体平面形态呈不规则状，受地形和剥蚀程度控制，矿体的厚度变化则受红土风化壳发育深度的控制。矿区内由橄榄岩风化形成的红土风化壳，属自然风化结构，未见有异地迁移的堆积相组分，矿床应属原地自生的由蛇纹石化橄榄岩风化淋滤形成的硅酸盐型红土镍矿床。2.矿床地质特征研究区内通过探矿工程揭露在红土风化壳内出现明显的垂向分带，自上而下依次为红土带腐岩带基岩带，见附图1。红土带是富镁超基性岩强风化作用的产物，其中又分为两个亚层，上层为紫红色、红褐色粘土层，细粒-粘粒结构，土状构造，近地表可见植物根系，局部胶结呈粘粒状构造，主要成分是褐铁矿、赤铁矿、高岭土等；下层由红色夹黄色疏松粘土组

4、成，多呈疏松多孔的土状构造，局部呈粘粒状构造，与上层相比，颗粒变化不明显，主要是颜色变黄，主要成分为风化残积的细小颗粒，是由橄榄岩经长期强烈风化形成，主要矿物有残余的蛇纹石、橄榄石及少量的褐铁矿和针铁矿等，与上层多呈渐变过渡。上层矿化效果一般，下层普遍含矿，采样分析可出现较高品位的样品，该层是矿区主要的含矿层。腐岩带是超基性岩风化剖面下部处于半风化状态的产物，以其矿物组分和结构、构造部分保留原岩特性而与全风化产物相区别。由黄绿色、灰褐色风化土状颗粒组成，含少量的粘土成分，局部见有少量的碎块状橄榄岩、蛇纹岩等，可见原岩的结构构造。上部风化程度较高，土质组分明显高于岩质组分，以颗粒状为主，间夹少量

5、的团块状蛇纹石化橄榄岩，疏松多孔，比重明显变轻；下部多呈灰绿色，底部靠近基岩位置，混杂的基岩风化物逐渐增多，变为碎块状、块状，岩石硬度增加，沿裂隙多见淡绿色硅镁镍矿薄膜附着在节理面上。该层厚度一般在26m，最厚大于l1 m。与上覆的粘土层及下伏的超基性岩之间的过渡特征较为明显，是矿区主要的含矿层，采样分析高品位样品明显增多。基岩带处在腐岩带之下，与上层呈渐变过渡关系，主要由蛇纹石化的橄榄岩组成，暗绿色灰黑色，中粒结构，块状构造，岩石节理发育，靠近腐岩带部分沿节理面可见到淡绿色硅酸镍矿薄膜。综上所述，采样分析红土风化壳各层都有不同程度的镍、钴矿化。从上至下, 镍在红褐色土层到腐岩层的转变过程中逐

6、步富集, 在腐岩层的中上部（土状- 土块状）达到最大富集, 且品位会增高到工业品位以上而形成富矿体, 少数亦可在较深的腐岩底部才出现最大富集。镍含量与岩石的蚀变、风化程度有关, 在硅酸镍细脉发育部位含镍可达工业品位以上。3.矿床成因探讨红土镍矿床是特殊地质和特定地表环境共同耦合作用的产物，它的形成条件与岩性基础、大地构造环境、气候背景、地形地貌、地下水条件等内外生因素密切相关。从世界范围内来看，表生红土型镍矿床无一例外的全部产在超基性岩的风化壳内，有资料研究表明，镍在超基性岩内是以类质同象混入物的形式代替镁而进入硅酸盐矿物的晶格中，部分进入斜方辉石和角闪石晶格，按照鲍文反应序列，从早到晚，（N

7、i）由纯橄榄石（0.4%）-斜方辉石（0.09-0.04%）-单斜辉石（0.05-0.02%）的顺序依次降低（刘英俊等，1984）。因此富镁的超基性母岩为后期的风化过程中镍的次生富集提供了充足的物质来源。橄榄石和辉石在风化作用或热液作用下转变为蛇纹石，而在蛇纹石分解时镍即被释放出来，随后从风化壳上部逐渐迁移到风化壳下部，以次生镍矿物和次生含镍矿物再沉淀下来，并导致镍的富集。气候因素是红土化作用的表生营力，它可促生Ni离子从母岩矿物中活化释放和迁移。Tontowea矿区全年高温多雨，且濒临海岸线，降水中盐度较高，更有利于对基岩的腐蚀和破坏，有利于该地区可能发生的充分、持久、强烈的红土化。在这种情

8、况下，Ni元素被大量活化淋滤并次生富集，导致该区域内发育有厚大的富镍红土风化壳，它的形成时限与全球范围内上新世和早更新世的湿热气候时段相对应。构造体系为Ni元素迁移、淋滤、次生富集提供了良好的通道系统。超基性岩内的密集节理带和同风化期活动的构造断裂带是Ni元素活化后迁移的主要通道。地形地貌是影响镍矿体有效堆积的重要因素，山前丘陵、矮山平台、宽阔平缓的山脊等地貌利于矿体堆积，反之坡度过大的高山陡坡和沟谷地貌由于强烈剥蚀不利于矿体堆积。地形地貌也决定了地表片流和沟谷水系的发育格局，沟谷过度发育的区域不利于矿体的保存。大地构造环境最终促使矿床的形成和保留，Tontowea矿床地处印尼苏拉威西岛东部蛇

9、绿岩带，该区域长期处于抬升背景的风化剖面中，地貌发展和地形起伏变化不大，地下水位线低于风化剖面，风化产物的堆积速率大于被剥蚀速率，保障了红土化和淋滤富集作用的长期持续进行，并使得矿床保存至今。3.1 成矿作用分析Ni元素从超基性岩内析出、淋滤、到次生富集经历了复杂的物理、化学、生物等风化过程。氧化作用、水解作用、碳酸化作用是主要的成矿作用。橄榄岩中造岩元素在内生作用下紧密共生，暴露在表生环境后，受氧化作用、水解作用、碳酸化作用等表生作用的影响，造成红土化过程中元素迁移行为产生差异，如附图2。 Co、Ni高值区间分布在矿化剖面中下部，剖面顶部和底部均为低值点，Ni在腐岩层达到最大富集；MgO、S

10、iO2高值区间分布在矿化剖面中下部，顶部含量极低，显示自上而下增高的趋势；Al2O3和Fe高值区间分布在矿化剖面上部红土层，往下Fe元素含量急剧降低，见附图2红土镍矿成矿图。氧化作用促使变价元素氧化（如Fe2+Fe3+）形成在表生条件下稳定的较高价次的氧化物（例如褐铁矿）；水解作用引起矿物分解，水中的0H-离子和矿物中的金属阳离子一道溶解于水而被带出，部分金属阳离子可被胶体吸附。水中的H+与铝酸络阴离子结合形成难溶的粘土矿物而残留在风化壳中；碳酸化作用是大气中的二氧化碳溶于水形成碳酸，对硅酸盐矿物的分解起着重要的作用，致使矿物中的阳离子及SiO2被带出，从而导致矿物的彻底分解。生物风化作用也是

11、重要的影响因素，微生物的生理活动和有机体的分解，还能生成大量的二氧化碳、硫化氢和有机酸等。生物的催化作用是许多化学反应得以加速进行的根本原因，化学风化作用很可能都有生物参加,它改变红土剖面的物理化学环境，还可能参与元素的迁移。3.2成矿机理分析 在富含CO2和腐植酸的水作用下，超基性岩中橄榄石等矿物分解，铁、镁、镍等离子进入溶液，而硅则形成SiO2胶体下渗，Fe则发生一系列的化学反应（可与酸反应形成赤铁矿Fe2O3，亦可与氧气、二氧化碳等发生反应形成水合Fe（OH）3胶体，亦可再次发生反应形成针铁矿-FeO（OH）、褐铁矿-FeO（OH）nH2O）因为铁形成氧化物后很稳定，故保留在原地而形成地

12、表红土带，而针铁矿则可又与渗滤流体发生水化作用，选择性的吸附流体中的镍离子，而形成局部富集。此后，由于风化作用继续发展，全部可移动的元素都被带走地表更多的镁、镍、硅进入溶液，并随溶液向下渗透，由于腐岩层比红土层具有高的PH环境，非常有利于层状硅酸盐矿物发生离子交换反应，则与下渗的流体发生中和反应，呈含水硅酸盐沉淀，或镍离子置换铁、镁离子，形成硅酸盐和含镍硅酸盐矿物（如硅镁镍矿、镍铁绿泥石、暗镍蛇纹石、含镍绿高岭石）而沉淀，形成了硅酸盐型矿石。由于镍的溶解度比镁小，因此，沉淀的Ni/Mg高于溶液中的Ni/Mg比值，于是形成了镍的富集。含Ni的流体向下渗透，而蛇纹石化的基岩较为破碎，则对其有利，就

13、容易形成较厚的风化壳，同时蛇纹石的层状硅酸盐矿物晶格容易与表生淋滤流体中的镍离子发生置换（Freyssinet et al.,2005），导致成矿元素富集。 以上特征与“湿型”红土镍矿床和含水层状镁硅酸盐矿床类似。参考文献1 王瑞江，聂风军，严铁雄,江思宏,王海北,李岩.2008.红土型镍矿床找矿勘查与开发利用新进展.地质论评.54(2):215-224.2 冶金工业部.1980.菲律宾红土镍矿的生成及找矿勘探.地质与勘探,1:126-293 何灿，肖述刚，谭木昌2008印度尼西亚红土型镍矿云南地质，27(1)：20264 印尼中苏拉威西省红土镍矿4号矿区普查报告.2013年12月5日.（内部

14、资料）淡绿色硅镁镍矿，多呈胶状、细脉状、薄膜状产出附着在与腐岩带底部的节理裂隙中，它是镍蛇纹石、镍滑石以及石英等多种矿物胶结而形成的一种混（复）合物。The Indonesian island of sulawesi type laterite nickel ore geological characteristics and genetic analysis Zhang xinguo He xinrong(Xinjiang Nonferrous Metal Group Company,Urumqi,830000)Abstract TONTOWEA deposit located in the

15、 eastern part of the Indonesian island of sulawesi, deposit Yu Chaoji rock on top of laterite weathering crust. Mineralization section from top to bottom in the laterite - saprolite zone - the bedrock with vertical zonation, laterization section at the bottom of the pale green silicon magnesium nickel. Rich magnesium ultrabasic rock type, islands, tropical rainforest climate, intensive development of joint. Key words laterite nickel deposit geological characteristics Indonesia张新国，男,1961年生,高级工程师，主要从事矿产勘查与找矿。电子邮箱：zxg705何新荣，男,1959年生,高级工程师，主要从事矿产化学分析测试。电子邮箱：xjhxr1212