印度尼西亚卫古岛风化壳型硅酸镍矿床地质特征与成矿机制.pdf

第 44卷 第 4期 2008年 7月 地质与勘探 GEOLOGY AND PROSPECTI NG Vo. l 44 No . 4 July, 2008 地质 矿床 [收稿日期 ] 2006- 07- 24; [修订日期 ] 2007- 04- 06。 [第一作者简介 ]罗太旭 1978年 , 男, 2003年毕业于河北地质学院, 获学士学位, 工程师, 现主要从事矿产勘查与找矿工作。 印度尼西亚卫古岛风化壳型硅酸镍矿床 地质特征与成矿机制 罗太旭 云南有色地质 308队, 个旧661000 [摘 要 ]通过对印度尼西亚卫古岛风化壳型硅酸镍矿床的成矿地质条件、 矿床地质特征、 成矿机 制的分析和研究, 认为矿床是由于超镁铁岩 - 橄榄岩在中生代、 第三纪、 第四纪的热带、 亚热带气候条件 下, 经过风化作用, 镍从含镍的硅酸盐矿物中淋滤出来, 随地表水向下渗透到风化壳的下部, 形成富含镍 的次生矿物, 具有典型的风化壳型硅酸镍矿床特点。 [关键词 ]印度尼西亚卫古岛 风化壳型硅酸镍矿 地质特征 成矿机制 [中图分类号 ] P618. 63 [文献标识码 ]A[文章编号 ] 0495- 5331 2008 04- 0045- 05 卫古岛是印度尼西亚东部伊里安群岛上的一个 小岛, 地理位置为东经 12950∀00 13115∀00 , 南 纬 010∀00 030∀00 。该岛长约 120k m, 宽约 40km, 属于山地地貌, 岛上红土型镍矿资源丰富。 2005年, 云南省有色地质 308队、 浙江华光公司和 印尼富域公司合作对该岛红土型硅酸镍矿床进行了 勘查, 目前已经完成了 2处红土型镍矿的勘查, 求获 镍金属量* * 万 t 。目前该岛已经发现具有开发价 值的镍矿点有 7处, 推测镍金属总量为 70 90万 t 。 文章根据作者长期参加该区野外地质工作和室内研 究的经验, 总结了该岛镍矿床的地质特征与成矿机 制, 对在该岛乃至印尼其它地方开展类似矿床的找 矿具有重要的理论和实际意义。 1 区域地质概况 该区所处大地构造位置为太平洋板块与印度 大洋洲 板块聚合部的岛弧带, 属菲律宾 新几内 亚的岛弧 - 海沟系 [ 4]。卫古岛位于澳大利亚板块 北侧, 处于印太海沟岛弧带的东端, 呈东西向展布。 晚白垩纪由于澳大利亚板块向北俯冲、 挤压, 岛弧式 造山作用在该区域表现较为突出, 导致卫古岛一带, 构造岩浆活动十分强烈, 出现了大面积的基性、 超基 性岩体, 整个卫古岛橄榄岩分布的面积达 600km 2, 为该区风化型硅酸镍矿床的形成奠定了充分的物质 基础 图 1。 该区地处赤道附近, 气候炎热湿润, 雨量充足, 生物活动力强, 非常有利于化学风化矿床的形成, 加 之岛上大面积的超基性橄榄岩体的分布, 为该区域 内形成多个风化壳红土型硅酸镍矿床提供了前提条 件。 2 矿区地质特征 21 地层岩性 区内地层主要出露中生代到新生代各时期浅海 到深海沉积的砂岩和灰岩、 火山岩等。各岩性组地 质特征从新到老如下 [ 1]。 Qa 河流及海水冲积物 主要为泥、 砂及砾 石, 未固结, 分布于河流的河漫滩、 海滩, 厚度 6m。 Qc 多成分砾岩 来源于古老岩石、 由硅质 及碳质胶结, 局部夹煤层, 厚约 1 3m; 总厚度约 50m, 属于河流沉积环境。 Q l 礁灰岩 主要为在灰色灰岩, 局部可见孔 穴构造。由珊瑚和贝壳碎屑, 形成海岸台地和生物 礁。厚度近 75m。 PURI组 灰白色灰岩, 块状产出, 局部层状, 属于浅海沉积环境, 厚度超过 400m。 YEBE组 长石砂岩与黄色泥灰岩互层, 脆 性, 含大量小孔虫。开放浅海沉积环境, 厚度约 150m。 卫古组 灰岩与砂质灰岩和泥灰岩互层, 脆 性, 含大量大孔虫。浅海沉积环境, 估计厚度约 700m。 45 图 1 印度尼西亚卫古岛镍矿区区域地质简图 1 超基性岩; 2 LAMLAM 组粉砂岩、 砂岩和多源碎屑角砾岩; 3 卫古组灰岩、 砂质灰岩和泥灰岩互层; 4 火 成岩 熔岩、 角砾岩和凝灰岩; 5 RUMAI组粉砂质砂岩、 黏土质砂岩和凝灰岩互层; 6 TAUN J UNG ROMAS组 粉砂岩、 杂砂岩、 页岩和燧石; 7 第四系河流冲积物;8 PUR I组灰岩; 9 断裂; 10 逆冲断层;11 向斜构 造; 12 镍矿点; 13 沙滩 RUMAI组 粉砂质砂岩、 黏土质砂岩和凝灰 岩互层, 部分砂岩和砾岩夹层, 形成浊积层, 含火山 成分。开放浅海沉积环境, 厚度 600 925m。 火山岩 主要为熔岩、 角砾岩和凝灰岩。熔 岩具枕状构造, 白色, 细粒, 致密, 出露在 Rwmai组 浊积层中, 整合覆盖在 Lam lam 组地层上, 厚度约 450m。分布于 Mayalibit 湾东部, 最上部达到了 Rabiais河。为普通角闪石安山岩。在该火山岩中, 局部有闪长岩、 辉长岩、 辉绿岩和玄武岩岩墙或岩颈 残余。 LAMLAM 组 粉砂岩、 砂岩和多源碎屑角砾 岩。多源碎屑角砾岩位于下部, 含大量的侏罗纪碎 屑, 年代为始新世熔岩流沉积。厚度约 750m。 TAUNJUNG ROMAS组 粉砂岩、 杂砂岩、 页 岩和燧石, 破碎及角砾状, 含晚侏罗纪化石, 时代可 能到早白垩纪。深海沉积环境, 厚度 400m。 22 构造及构造活动 卫古岛构造特征在航空影像上主要为东西向展 布的线性构造, 北西向和北东向的构造也相对发育。 在岛的中部, 其构造延伸方向被与 Mayalibit湾平行 的北西 - 南东走向的线性构造切割。线性构造的形 成与逆断层面有着密切的关系。逆断层赋存于晚侏 罗纪深海沉积物上面。卫古岛东部中的向斜表明, Tanjung Bomas地层已发生了褶皱。 区内的构造始于晚侏罗纪时期太平洋形成初 期, 太平洋形成的同时产生了深海沉积环境, 其间聚 积了 TANJUNG BOMAS 地层的深海沉积物。在大 量的转换断层形成的过程中, 产生了一套熔岩流, 其 形成了 LAMLAM地层岩屑, 这个过程一直持续到了 晚第三纪。晚白垩纪, 澳大利亚板块向北运动, 产生 了以来源于上俯冲带中的蛇绿岩为基底的岛弧。这 种构造活动形成了部分深积于海平面下的 RUMAI 地层, 在始新世和中新世间达到了最强烈。在岛弧 形成后, 从是新世到晚新世, 卫古地层围绕着岛屿不 断发展。卫古地层发展中, 从始新世到上新世, PURI地层中的碎屑灰岩不断受到侵蚀。YEBEN 地 层中含有石英碎块, 这些石英碎块可能来源于澳大 利亚板块南部。地层 构造 的成长中可能深入到 了岛的西南部中的灰岩沉积物中。侵蚀活动发生于 岛中的抬升活动之后, 从而形成了冲积沉积物和许 多地方的珊瑚灰岩。 23 岩浆岩特征 超基性岩主要分布于卫古岛的中北部, 岩性主 要有橄榄岩 Du、 方辉橄榄岩 Hz、 辉石岩 Pyr、 蛇纹岩 S, 在超基性岩中, 后期岩岩墙或岩脉发 育。 3 矿床 带 特征 31 含矿层位及岩性特征 该区风化壳型硅酸镍矿床的形成与超基性岩有 46 地质与勘探 2008年 关, 产于超基性岩体顶部的风化壳中, 超基性岩是红 土型硅酸镍矿的成矿母岩和矿体的直接载体。 岩性主要由蛇纹石化的橄榄岩、 方辉橄榄岩、 辉 石岩、 蛇纹岩组成, 超基性岩通常都有不同程度的蛇 纹石化。未风化或弱风化的新鲜超基性岩仅出露于 地表边缘, 大部分超基性岩石地段显示有褐红色、 紫 红色黏土。在风化壳型硅酸镍矿产出区, 地表多为 铁帽或铁质黏土, 矿化体与围岩界线清晰, 受地形和 风化冲刷的影响, 界线大多呈锯齿状、 犬齿交错。矿 体主要产于蛇纹石化橄榄岩、 方辉橄榄岩的完全风 化带中, 由于矿 化 体顶部含铁较高 铁帽 , 地表 植物难以生长, 总体比较荒凉, 仅在山沟和较凹的地 段生长着不太高的灌木丛。 通过研究, 在超基性岩 基岩 上方风化壳内存 在三个明显的分化带 图 2, 从上到下分别为残余 红土带 A、 蚀变橄榄岩带和镍富集带 B, 原始橄 榄岩带 C。 图 2 卫古岛红土型硅酸镍矿床典型剖面图 据 chetelat , 1947略改 由上至下各带的地质矿化特征如下 ∃残余红土带 在残余红土带中又包括两个不同的矿化层 1 褐铁矿化层 即铁帽与结核状铁氧化物层, 也称铁质层。此层中上部由褐色、 褐红色蜂窝状、 块 状、 皮壳状、 胶状褐铁矿团块组成, 块径一般在 3 5cm之间, 最大 90c m, 下部见结核状铁质氧化物。 主要矿物有针铁矿、 赤铁矿、 少量次生石英和高岭土 等。厚度一般为 0 3m, 平均厚 111m, 最厚达 4m。 该层与 下 部的 红土 层 多数 呈 渐变 过 渡, 含 镍 0464 168 , 平均含镍为 103 。 2 疏松红土层 由紫红色疏松黏土组成, 其性 脆呈土状, 该层由强烈的完全风化的橄榄岩形成。 主要矿物有蛇纹石、 橄榄石及少量的褐铁矿和针铁 矿等, 厚度一般为 1 6m, 平均厚 360m, 最厚达 104m。与上覆的褐铁矿层及下伏的硅镁镍矿层之 间的 界线 可是渐 变或 突变 的。该层 含镍多 在 0566 258 之间, 平均含镍为 145 。 蚀变橄榄岩带和镍富集带 又称硅镁镍矿层。此带常由黄绿色半风化、 弱 风化的土块状、 碎块状、 块状蛇纹石化橄榄岩组成。 上部风化程度较高以土块状为主, 间夹团块状蛇纹 石化橄榄石, 沿裂隙或节理多见翠绿色镍硅化物, 向 下逐渐变为碎块状、 块状, 岩石的硬度逐渐增加, 沿 节理或裂隙多见网格状次生石英细脉及翠绿色镍硅 化物和褐黑色铁质薄膜, 为主要的含矿层位。该层 厚度一般为 2 6m, 最厚大于 175m。与上覆的黏 土层及下伏的基岩之间的过渡特征较为明显, 为主 要的含矿层位。该层含镍为 0305 332 , 平 均含镍为 169 。 硅酸镍所含铁低, 含硅镁高, 含镍为 16 40 。目前, 氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为 主, 它是由超基性岩风化发展而成的, 镍主要以镍褐 铁矿 很少结晶到不结晶的氧化铁 形式存在。 Ni 2 具强烈亲硫性。在岩浆结晶早期, 在镍含 量一定的前提下, 镍在岩石中的富集程度取决于硫 的逸度。当有足够的硫时, 镍与硫及似硫物 砷、 锑 形成含镍硫化物, 在硅酸矿物结晶前分离出来, 形成镍的硫 或砷 化物 如磁黄铁矿、 镍黄铁矿、 红 砷镍矿 。通常所谓的镁硅镍矿 即硅酸镍矿 是从 蛇纹石到类似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿物的一 系列混合物的总称, 在氧化作用条件下, 部分镁被镍 置换。氧化镍和硫化镍一样, 现在已成为镍的重要 来源。 该区矿床类型为红土型风化壳硅酸镍淋积型矿 床, 主要由超基性岩 - 橄榄岩风化而成。与在中生 代、 第三纪、 第四纪的热带、 亚热带气候条件下形成 的蛇纹岩风化淋积作用有关。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 中, 主要是进入橄榄岩晶格, 部分进入斜方辉石和角 闪石晶格, 因而由纯橄榄岩、 橄榄岩到辉石岩, 镍的 含量逐渐降低, 由 024 降到 016 , 由铁质蛇纹 岩到铁镁质蛇纹岩, 镍的含量也逐渐降低。 橄榄石和辉石在风化作用或热液作用下转变为 蛇纹石, 而在蛇纹石分解作用的早期镍即被释放出 来, 主要呈重碳酸盐, 少量呈硫酸盐和氢氧化镍溶胶 进入溶液; 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, 其形成可分为两个阶段。 第一阶段 在富含二氧化碳和腐植酸的地下水 作用下, 介质呈酸性反应, 橄榄石等矿物分解, 铁、 镁、 镍进入溶液, 而硅则形成二氧化硅胶体。因为铁 形成氧化物后很稳定, 保留在原地。 第二阶段 由于风化作用继续发展, 介质仍为酸 性溶液, 更多的镁、 镍、 硅进入溶液, 并随溶液向下渗 透到地下水带, 由于中和反应, 便呈含水硅酸盐沉 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、 48 地质与勘探 2008年 含镍绿高岭石 沉淀。由于镍的溶解度比镁小, 因 此, 沉淀的 N i/Mg高于溶液中的 Ni/Mg比值, 于是 形成了镍的富集, 达到含镍 ∋14 的矿石。 致谢 在写作过程中得到了 308队高俊同志的 指导, 提出了许多宝贵意见, 在此表示衷心的感谢 [参考文献 ] [ 1] 印度尼西亚 A M I NI NG YEAR BOOK, 1981. 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GEOLOGY AND ORE- ING MECHANIS M OFWEATHERING CRUST- TYPE NICKELIFEROUS SILICATE DEPOSIT ATWAIGEO,INDONESIA LUO Tai- xu N o . 308GeologicalTeam, Yunnan Bureau ofN onferrousGeology, Gejiu661000 Abstract Based on ore- for m ing geological condition, ore geology, metallogenicmechanis m ofweathering crust- type nickeliferous silicate deposit atWaigeo ,Indonesia ,it is considered that the deposit was for med by ultramafite- peridotite under tropical and sub- tropicalweather in the M esozoic , T ertiary, Quaternary. Through weathering, nickelwas leached from nickeliferous silicate, per meated into lower part of cr ust ofweathering by surface wa ter ,and for med nickel- rich secondary m inerals . The deposit has characters of typicalweathering crust- type nickeliferous silicate deposit . Keywords weathering crust- type nickeliferous silicate deposit ,geo log ical feature, ore- for ming mechanism, Waigeo ,Indonesia 49 第 4期 罗太旭等 印度尼西亚卫古岛风化壳型硅酸镍矿床地质特征与成矿机制