甘肃金川铜镍矿床成因
----- 矿资0903 江科
金川铜镍矿床由当时甘肃省地质局祁连山地质队(后改称第六地质队)一分队1958年发现于一名叫“白家嘴子”的地方。
矿床发现后，甘肃省委主管工业书记何承华到现场，建议改名“金川”，寓意铜、镍金属之多。
从此，“金川”一名开始延用至今。
该矿床又称金川铜镍矿，是个特大型的铜镍矿床，位于金昌市境内，该矿发现于1958年，1959年开始普查勘探，1966年提交了Ⅲ矿区的最终勘探报告，1972年完成了Ⅱ矿区的最终勘探报告，1973年结束了Ⅳ矿区的初步勘探。
累计探明铜储量350.44万t，镍储量553.65万t，矿床镍品位0.47%～1.64%，铜品位0.24%～1.66%。
该矿床也是我国铂族金属和钴金属的重要来源。
含矿岩体呈北西向展布，全长6km，厚数10米至300余米，倾斜延伸数百至千米以上，呈岩墙状产出。
受北东东向扭性断层的影响，岩体被分割为四段，由西向东依序称为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型矿区，其中以Ⅱ型矿区岩体最长，约3km余，次为Ⅰ、Ⅳ区岩体，各长1km余，Ⅲ区岩体最短，仅数百米。
岩体形态受储岩断裂性质的控制，以扭性为主的地段，岩体向下延伸较大，呈板状(见下两图)，以张性为主地段延伸较小，呈楔形、漏斗形。
前者分异程度差，后者分异好。
白家嘴子含镍超基性岩体为复式侵入体，不同期次岩浆形成的岩石粒度有明显差异，并且各自形成一定的岩相。
岩体岩石平均化学成分相当于二辉橄榄岩。
该矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离-贯入。
晚期贯入和接触交代四种类型。
工业意义最大的是深部熔离-贯入矿体，规模巨大，厚数十至百余米，长数百至上千米；次之是熔离矿体，长数米至数百米，厚一至数十米。
从就地熔离矿体到接触交代矿体，金属氧化物和硫化物中的镍矿物相对含量依次减少，而磁黄铁矿和铜矿物含量依次增多。
本矿1960年开始建设，1965年，一选矿、露天矿相继投产，1966年，一期万吨规模冶炼厂镍电解车间建成投产，“八五”期间扩建二期工程，形成了年产4万t镍、2万吨铜的生产能力。
金川铜镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜镍矿床之一。
镍和铂族金属居全国第一位，铜、钴储量居全国第二位，矿床中伴生的多金属品类之多，
在国内外迄今尚属罕见。
金川铜镍矿的发现与开发，从根本上结束了我国缺镍少铂的历史.
矿床位于中朝准地台阿拉善隆起区西南边缘的龙首山隆起，北为地台内部区，南为祁连山褶皱系。
龙首山隆起夹于北缘和南缘两断裂带之间，北缘断裂带是隆起和潮水坳陷的分界，南缘断裂带是隆起和河西走廊过渡带的分界。
金川超镁铁含矿岩体产出于北缘断裂带南侧，含矿岩体长约6500米，宽数十米至500余米，面积约1．34平方公里，侵位于前长城系龙首山群白家嘴子组中。
矿区范围内的地层为向南西40度倾斜的单斜构造，倾角由北向南逐渐变
缓，断裂构造十分发育，有的构造具有长期活动性质。
金川岩体的直接围岩为蛇纹石化白云质大理岩、云母石英片岩、黑云母片麻岩、条带均质混合岩、斜长角闪岩等。
矿床类型属深部熔离－复式贯入矿床。
矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离－贯入、晚期贯入和接触交代四种类型。
岩浆就地熔离矿体工业意义仅次于岩浆深部熔离一贯入矿体，居第二位。
矿体规模大小不等，长数米至数百米，厚一至数十米，呈不规则透镜体产出，沿走向、倾向具明显的膨缩变化及分枝复合，规模较大者多产于基性度较高的含二辉橄榄岩和二辉橄榄岩中，空间上位于含矿岩石岩相带的中下部，矿体的产状、形态受所在岩相的控制。
主要矿石类型为稀疏浸染状(星点状)，矿体与围岩呈渐变过渡关系。
矿石主要金属矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其它还有少量方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿等。
岩浆深部熔离－贯入矿体规模巨大，厚数十米至百余米，长数百米至千米，是最重要的矿体类型。
主要产出于岩体底部或根部，少数靠近上盘，个别贯入岩体的底盘围岩中。
矿体形态呈似板状、透镜状，膨缩变化明显，尖灭变薄突然，产状较岩体陡或缓，穿插先期形成的各岩相，其分布不受早期分异岩相的制约，规模与所处岩体的规模、分异程度无关。
含矿岩石为纯橄榄岩，矿体边部辉石增多。
金属硫化物集合体均匀地充填在造岩矿物晶间，粒度一般1－6毫米，含量为12％~25％，形成海绵陨铁构造。
局部受动力或热液作用影响，使硫化物呈似片麻状、毛毡状、星云状等构造形态。
主要金属矿物磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿之比为4．8：2．6：1，矿石中含铂族、金、银、钴、硒、碲、硫及镓、锗、铟、铊、铼等伴生成矿元素。
其中铂、钯、金、银形成有大于1克／吨的富集体，其规模大小不等，大者厚数十米，长数百米，倾斜延伸大于百米。
铂族、金、银矿物的富集明显地与后期热液活动有关。
主要富集于矿体的中部、中下部或顶部。
晚期贯入矿体受岩体原生构造裂隙和其他构造裂隙的控制，赋存于深部熔离一贯入矿体中或岩体根部的接触带。
矿体长数米至百余米，厚数10厘米至20余米，呈不规则扁豆状、脉状产出。
膨缩变化大，尖灭突然，成群出现，其
形态与构造裂隙性质密切相关。
以块状矿石为主，矿体端部、边缘以及接触带外侧围岩中，有时有半块状、角砾状、脉状、细脉浸染状矿石出现。
接触交代矿体产于岩体上、下盘围岩(主要为白云质大理岩)及捕掳体中。
大者主要赋存于下盘围岩,长数百米,厚数米至数十米，呈似层状、透镜状、囊状产出，产出部位多紧靠含矿岩体，产状与岩体边缘一致。
由稀疏浸染状、稠密浸染状夹脉状矿石组成，一般近岩体一侧镍品位较富，远之变贫，铜品位变化与镍相反，最后变为铜矿石，显示出铜较镍具有较强的迁移能力。
对金川铜镍矿地质特征和成因模式的认识与讨论
目前,对金川铜镍矿地质特征和成因模式方面主要的认识和结论包括以下
几点: 1) 在大陆裂谷发展前期拉张环境中成岩成矿,并随龙首山推覆构造转移
到现今位置; 2) 含矿母岩形成于长城纪(1508±31Ma) ,成矿作用主要在元古代及加里东期; 3)深部熔离- 贯入作用是主要成矿机制,含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程曾发生熔离分异,形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构(四层结构) ; 4) 小岩体成大矿,剩余的含矿岩浆多次贯入同一空间成岩、成矿,区域存在其它超基性、基性岩体- 岩群或岩流[ 1 - 3 ] 。
以金川矿床为代表的“小岩体成大矿”的观点相对于传统的铜镍硫化矿床成矿理论,在认识取得突破,并随着加拿大伏伊希湾铜镍矿床勘探发现得到进一步验证。
J. Hronsky基本认同上述观点,但强调必须对金川铜镍岩浆硫化物矿床区域地质、
矿床成岩成矿时代和后期构造变形历史重新认识,用以指导下一步找矿勘探工作。
含矿岩体侵入期次、部位、体积、含矿性一览表
侵入期次第一期第二期第三期第四期
侵入部位主要发育于西段岩体中上部,与其下的第二期侵入相呈侵入接触
四个矿区皆很发育,在岩体西段直接伏于第一期侵入相之下分布于Ⅰ、Ⅱ矿区第二期侵入相的下侧部,与第二期侵入相呈侵入接触或混合、渐变接触.沿岩体原生构造裂隙或其它构造裂隙贯入出露面积/km2 011 112 局部零星出露地表占岩体总体积百分
比/%2513 6717 516
矿物粒度/mm 0125～5110 0151～6134 0147～5120
平均矿物粒度/mm 1141 2159 1169
结构中细粒结构中粗粒结构中粒结构物质相
含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、橄榄二辉岩
含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、橄榄二辉岩、二辉岩纯橄榄岩、含二辉橄榄岩
98%以上的金属硫化物构成
含矿性矿体体积占侵入相体积的5016%
矿体体积占侵入相体积的3518%
全部构成海绵状富矿石全部构成块状矿石
图1 金川铜镍矿床地理位置及龙首山隆起带镁铁超镁铁岩地质分布图(据参考文献[ 2, 3 ]修编)
1—新生代沉积物; 2—中生代陆相碎屑岩; 3—晚古生代陆相碎屑岩; 4—早古生代复理石建造; 5—中新元古代碳酸盐岩、碎
屑岩; 6—古元古代变质岩系(前长城系) ; 7—混合花岗岩; 8—花岗岩; 9—花岗闪长岩; 10—金川铜镍矿床及镁铁超镁铁岩
体(群) ; 11—大地电磁测深剖面及物理点编号; 12—实测及推测断层; 13—省区边界
图2 金川含矿超镁铁岩体地质略图(据参考文献[ 2, 7 ]修编)
1—第四系; 2—含榴二云片麻岩; 3—蛇纹大理岩; 4—绿泥石石英片岩; 5—条带- 均质混合岩; 6—黑云斜长片麻
岩; 7—斜长角闪岩; 8—红色碎裂正长花岗岩; 9—灰白色片麻状花岗岩; 10—纯橄榄岩; 11—二辉橄榄岩; 12—岩相
(粒度相)界限; 13—实测及推测地质界限; 14—实测及推测断层界限; 15—矿区编号。