紅土型鎳礦是硫化鎳巖體風化淋濾沈積形成的地表風化殼礦床,具有工業意義的紅土型鎳礦大多發育在橄欖巖基巖上。鎳主要來自鎂橄欖石及其變質蛇紋石。紅土鎳礦床也可以在硫化鎳礦床(如西澳的壹些礦床)上產出,但這種情況很少見,工業意義不大。
壹、地質特征
(1)成礦背景
壹般來說,紅土型鎳礦床的形成必須滿足以下主要條件(冶金部赴菲律賓斑巖銅礦地質調查團,1980;保羅·戈萊特利,1983;陳等;庫拉,2000年):
(1)基巖條件:壹般為缺乏應時的橄欖巖或蛇紋巖。由於橄欖巖本身含有高含量的Ni、Co、Fe、Mn等成礦元素,且其礦物組合為不穩定的可溶性礦物,易受化學風化,使含鎳殘渣發生表生富集。這種基巖往往形成於古代大陸板塊或蛇綠巖帶。在古老的大陸,超基性巖沿著斷層剪切帶侵入,如巴西、澳大利亞、非洲和亞洲。在板塊碰撞縫合處,由於板塊碰撞,超基性巖侵入接觸部位或大陸邊緣。這些超基性巖可以通過風化作用富集鎳,形成紅土型鎳礦床。加勒比海的古巴、多米尼加、危地馬拉和東南亞的印度尼西亞、菲律賓的鎳礦都屬於這種類型。
(2)氣候條件:炎熱多雨的氣候條件有利於巖石礦物的分解和充分氧化,有足夠的時間進行淋濾和再沈積。
(3)地形地貌條件:在地勢平緩的地方,地殼擡升使基巖長期裸露,遭受風化剝蝕,容易使紅土地殼增厚。在陡峭的地形上,溶液流動很快,鎳因浸出而損失;地勢平坦,溶液流動緩慢,有利於鎳的富集。在海岸附近,由於海水的蒸發,降雨中氯化鈉的含量增加,可以提高鎳的溶解度,有利於鎳的二次富集。
總之,對於那些分布在雨量充沛、排水條件良好的熱帶地區的富鎳超鎂鐵質巖,最容易形成紅土型鎳礦床。
(2)紅土剖面
正常情況下,壹個發育完全的紅土型鎳礦床風化殼剖面自下而上由以下五部分組成(冶金部菲律賓斑巖銅礦地質測量組,1980;陳等人,1993)(圖12-1):
(1)風化基巖帶:直接發育在原生基巖上,由未風化的基巖(多為蛇紋石)向上,沿巖節理裂隙先被氧化。原生礦物的蝕變產生綠色蒙脫石、綠泥石、閃鋅礦和蒙脫石,並分解少量鐵、錳的氧化物和氫氧化物。鎳主要以類質同象的形式賦存於含水矽酸鹽礦物中。礦石品位低,壹般含鎳0.8% ~ 3%。
(2)腐泥帶:風化基巖帶向上,巖石已破碎成塊,普遍氧化,形成腐泥殼。腐泥土主要由原巖的蝕變礦物組成,主要是閃鋅礦和蒙脫石,其次是綠泥石、滑石和玉髓矽石。主要含鎳礦物為表生矽鎂鎳礦。殼壹般呈桔黃色,厚幾厘米,有壹些矽鎂鎳礦或褐鐵礦、玉髓的小充填脈。腐泥土壤帶的主要化學特征是鎂的含量自下而上逐漸減少,而鎳和矽的含量逐漸增加。壹般腐泥土壤含Ni 1.4%~3% ~ 3%,含量最高可達10%。矽鎂鎳礦(主要由富含鎳的膠體狀閃鋅礦組成)的充填脈體含鎳10% ~ 22%。該帶是紅土鎳礦的主要含礦層,礦石類型以腐泥土為主,未風化巖芯壹般不含礦石。
(3)粘土帶(或綠色脫鈣帶):綠色脫鈣粘土帶的特征是完全沒有腐泥帶所特有的殘余巖芯和腐泥殼結構。蛇紋石完全被綠色蒙脫石取代,並伴有次生二氧化矽。靠近礦帶頂部的針鐵礦成為主要礦物,並構成鐵紅土。整個綠脫石帶非常柔軟和脆弱,成分均勻,壹些沈積物在頂部附近堆積了富含鎳和鈷的鋰軟錳礦。鎳主要為類質同象,氧化物存在於氯膨潤土、鋰軟錳礦等氧化物中。壹般含Ni 1% ~ 3%,含量最高可達10%。
(4)褐鐵礦帶:褐鐵礦帶是原地的,有的是運過來再堆起來的。原位褐鐵礦帶中的礦物主要是針鐵礦、赤鐵礦和高嶺石,其次是氧化錳和應時。壹般來說,礦物含量的變化規律是:下部以針鐵礦為主,上部以赤鐵礦為主。高嶺石的含量向上逐漸減少,而應時逐漸增加。該帶鎳品位低,壹般達不到工業級。
(5)鐵礫巖帶:由於外力作用,褐鐵礦帶上常發育壹層鐵結核。近地表的鐵結核壹般被鐵泥膠結形成鐵礫巖層。
紅土剖面總厚度壹般為30 ~ 50 m,不同地區會有所不同。壹般在腐泥帶發育的地方,粘土帶不發育;然而,在粘土帶發育的地方,腐泥帶不太發育。因此,紅土型鎳礦床可進壹步分為兩個亞型:壹是氧化鎳礦床,主要是上段的粘土帶和褐鐵礦帶。鎳多以類質同象和氧化物的形式存在於鐵的氧化物、氫氧化物和粘土礦物中,古巴的大多數礦床都屬於這壹類型。另壹類是矽酸鎳礦床,主要由剖面下部的腐泥帶和風化基巖帶組成。鎳主要以類質同象的形式賦存於表生水合矽酸鹽礦物中,如新喀裏多尼亞、俄羅斯和巴西的壹些礦床。
圖12-1紅土鎳礦床理想剖面圖
第二,時空分布
與巖漿硫化鎳礦床不同,紅土型鎳礦床形成於中、新生代。西歐和烏克蘭的礦床多為中生代;赤道古巴、新喀裏多尼亞和東南亞的礦床多為新生代(陳等,1993;庫拉,2000年).
空間上,世界紅土型鎳礦床分布在赤道線南北30°以內的熱帶國家,集中在太平洋周邊的熱帶-亞熱帶地區(陳等,1993;庫拉,2000年).世界超大型紅土鎳礦床主要分布在南太平洋的新喀裏多尼亞島、澳大利亞(格林維爾)、印度尼西亞(波馬拉)、菲律賓(諾諾島)、希臘(埃維約島)、巴西(戈亞斯)和哥倫比亞(塞羅馬托索)(圖12-2),其他較小的礦床分布在美國。我國紅土型鎳礦床很少發現,基本分布在哀牢山褶皺系西南部,與純橄欖巖-斜長石橄欖巖關系密切(中國礦業網)。
圖12-2世界主要紅土型鎳礦分布示意圖
三。探礦和勘探
紅土型鎳礦床的找礦勘查壹般可遵循以下勘查流程:首先確定適宜的遠景區,然後在遠景區內尋找礦化富集區,最後進行詳查勘查。
1.偏遠景點的選擇
(1)首先選擇高溫多雨氣候和橄欖巖等超基性巖的地區,研究這類地區的巖石類型和巖相帶,在橄欖巖和純橄欖石中尋找礦物。原巖中鎳含量越高,越有利於紅土鎳礦的形成。如果原巖為蛇紋石、角礫狀或破碎狀,則更有利於成礦。
(2)利用航拍照片,選取地勢平坦的丘陵地區進行研究,重點研究地勢平坦或緩坡地區的邊緣和凸出部分。
(3)由於超基性巖風化形成的土壤含鎳量高,植被不發育。因此,在地面調查前,應進行遙感影像選擇,尋找植被稀疏、具有特征顏色的紅壤區。
2.詳細勘探
選定遠景區後,選擇有效的找礦方法。區域地球化學分析雖然可以獲得壹些礦化信息,但效果並不好。物探電法和磁法對紅土型鎳礦無明顯效果,地震法對了解地層厚度變化有壹定效果。淺井或風動淺鉆效果最好,應采用化探並結合淺井或地震方法聯合勘探。