红土型镍矿

红土型镍矿

一、内容概述

红土型（Laterite）镍矿是含镍基性-超基性岩体风化-淋滤-沉积的产物，属于现代地表风化壳型矿床，风化的原岩通常是蛇绿岩杂岩中的纯橄榄岩、方辉橄榄岩和橄榄岩，少数是克拉通环境中的科马提岩和层状镁铁质-超镁铁质侵入岩，它们的原始Ni含量只有0.2% ～0.4%，红土风化作用导致Ni含量增高3～30倍。陆地上约70%镍资源集中在红土中。发育完全的红土型镍矿床，在正常风化壳剖面自下而上包括风化基岩带、腐泥土带、黏土带（或绿泥石带）、褐铁矿带、铁砾岩带5部分（陈浩琉等，1993）。含镍的红土化剖面按发育的主要矿物成分分成氧化物红土、黏土红土和硅酸盐红土3类。某些大型红土型镍矿的规模和品位见表1。

表1 某些大型红土矿镍矿的规模和品位

表1 某些大型红土矿镍矿的规模和品位

在形成时间上，红土型镍矿床不像硫化物型镍矿床，红土型镍矿床成矿时代均集中于中生代和新生代。西欧及乌克兰地区的矿床多数为中生代，赤道附近的古巴、新喀里多尼亚和东南亚地区的矿床多数为新生代（陈浩琉等，1993；Kula，2000）。在空间上，大多数红土型镍矿床产在赤道两侧到纬度大约22°的地带，如在印度尼西亚、菲律宾、古巴、西非和巴西等地，也有少数矿床产在纬度比较高的地区，如巴尔干的希腊、阿尔巴尼亚和前南斯拉夫、西澳大利亚州，其他一些小矿床分布于美国、多美尼加共和国、印度等。中国发现红土型镍矿床较少，基本上分布于哀牢山褶皱系西南部，与橄榄岩、斜辉橄榄岩关系密切（中国矿业报，2008）。

红土型镍矿床常见于两种构造环境：增生地体和克拉通地体。增生地体是活动构造地带，板块碰撞时逆掩断裂作用使上地幔的橄榄岩和构成蛇绿岩杂岩的岩片逆冲到地表并暴露；在克拉通地体的构造环境下，红土发育在太古宙到古生代各个时期的科马提岩和超镁铁质岩上面，这种相对稳定有利于均夷作用，红土发育在中等到平缓的地形上。

形成红土型镍矿一般必须具备以下几个条件（保尔果里特利，1983；Kula，2000）：①基岩条件，一般为缺少石英的橄榄岩和蛇纹岩；②气候条件，炎热多雨的气候条件有利于岩石矿物分解和充分氧化，并有足够的时间进行淋滤和再沉积；③地形地貌条件，地形平缓，地壳上升使基岩出露，遭受风化侵蚀，易使红土壳增厚。图1为根据澳大利亚红土型镍矿床特征所建立的红士型镍矿成矿模式。

图1 主要红土型镍矿剖面

图1 主要红土型镍矿剖面

（据Elias，2002）

二、应用范围及应用实例

菲律宾吕宋岛红土型镍矿床位于吕宋中部西侧三描礼士超基性岩带内，矿石多为含镍的褐铁矿化黏土，并普遍伴生钴矿床，产于超基性岩体顶部红土型风化壳中，易于开采利用。

吕宋岛位于马尼拉海沟俯冲复合带的北段，岛内三描礼士超基性岩带位于吕宋西部火山岛弧弧前盆地与中部陆相山间盆地之间。由于板块碰撞俯冲作用，导致该区构造岩浆活动十分强烈，出现了大面积的基性、超基性岩浆岩，为红土型镍矿的形成奠定了充足的物质基础（图2）。该地位于赤道附近，属热带季风性气候，终年炎热多雨，超基性橄榄岩分布，为形成红土风化壳型硅酸镍矿床提供了优越条件。

区内红土型镍矿均产于超基性岩体顶部，矿体如“云朵状”产于红土型风化壳内的褐铁矿化黏土层、半风化残余土层中。红土型风化壳垂向分带明显（图3），自上而下依次为残余红土盖层→含镍褐铁矿化黏土层→含镍半风化层→蛇纹石化基岩层→新鲜基岩。矿体大多产于红土风化壳中，总体上受地形控制，平面形态复杂，呈不规则状，边界变化较大，有少量的夹石和无矿天窗。剖面上为缓倾斜似层状，局部为不规则透镜状，厚度变化主要受地形和红土风化壳厚度的控制，总体上与红土风化壳的厚度呈正相关关系，分布则主要受红土风化壳分布范围的控制，矿体分布范围与红土风化壳分布基本吻合。矿石的矿物组分与风化土层的矿物组分大体一致，矿石矿物按其含量多少依次为蛇纹石、蒙脱石、滑石和绿泥石。此外，还有少量以风化矿物形式产出的针铁矿、石英和以风化残余矿物形式产出的蛇纹石化橄榄石。镍矿物主要以镍硅酸盐形式产出，主要有含镍蛇纹石、含镍绿高岭石、镍镁绿泥石、硅镁镍矿等。矿石中多见次生结构构造，部分地段残留了原岩的结构构造特征，矿石的结构主要有粒状结构、假象结构、碎裂结构和交代网格结构，矿石的构造主要有土状、块状、胶状、蜂窝状、网格状构造。矿石自然类型归类为氧化矿石，由超基性岩中的含镍岛状硅酸盐矿物经风化形成的含镍层状硅酸盐矿物。矿石的工业类型归类为硅酸镍矿石，镍主要呈类质同象形式存在于含镍层状硅酸盐矿物中。在含矿红土风化壳的上部和地表，常出现深棕红色赭石、绿色蛋白石、苹果绿色硅镁镍矿、绿色髓石或玉髓，呈细脉状产出；底部常见白色菱镁矿、蛇纹岩或蛇纹石化橄榄岩。矿体产于超基性岩体顶部红土风化壳中，随岩体顶界面的起伏而起伏，受岩体顶部红土风化壳的厚度和形态控制，距岩体顶界面一般不超过数十米，表现了矿体与岩体之间的依存关系。化学风化是直接的成矿作用，使超基性岩体顶部红土风化壳中的镍含量普遍增高，在局部富集形成红土型镍矿，成生时序明显晚于超基性岩体，是紧随超基性岩成岩作用之后，新生代的古近纪—新近纪、第四纪风化作用的产物。

图2 三描礼士区域地质简图

图2 三描礼士区域地质简图

（据刘成忠等，2009）

1—阿克希特罗沉积岩系；2—三描礼士沉积岩系；3—吕宋中部陆相盆地积岩系；4—三描礼士超基性岩；5—巴塔安火山杂岩；6—区域断层；7—镍矿床；8—铬矿床（点）

图3 三描礼士地区红土型镍矿床典型剖面图

图3 三描礼士地区红土型镍矿床典型剖面图

（据刘成忠等，2009）

1—残余红土盖层；2—含镍褐铁矿化黏土层；3—含镍半风化土；4—蛇纹石化橄榄岩；5—新鲜橄榄岩

区内橄榄岩等超基性岩中镍的含量普遍较高，为红土型镍矿的形成奠定了充足的物质基础。在适宜的气候和构造地形条件下，超基性岩风化形成红土型风化壳，超基性岩中的镍从风化壳顶部橄榄石、斜方辉石及蛇纹石中释放出来，随下渗的水迁出，在风化壳的中上部褐铁矿化黏土层和下部的半风化土层中被针铁矿、蒙脱石、蛇纹石等矿物捕获，或被下渗的SiO2-Mg 凝胶捕获富集成矿，其产出规模、分布范围和品位高低与原岩类型、气候变化、地形地貌和构造条件关系密切。镍的富集部位和赋存状态取决于地表水的淋滤条件，在淋滤条件较差的情况下，硅的淋滤作用受到限制，风化壳中褐铁矿化黏土层和半风化岩层较发育，向下迁移的镍除少部分被残余黏土层中的针铁矿捕获外，大部分被中上部褐铁矿化黏土层和下部的半风化土层中的层状硅酸盐捕获，因此镍主要富集于褐铁矿化黏土层和半风化岩层中；在淋滤条件较好的情况下，风化壳中褐铁矿化黏土层不发育，向下迁移的镍除少部分被残余黏土层中的针铁矿捕获外，大部分都迁出了风化壳，因此镍主要富集于褐铁矿化黏土层下部的富针铁矿黏土中。

区内超基性岩顶部的红土风化壳是红土型镍矿最直接的找矿标志。除此以外，该区红土型镍矿找矿标志还包括：①在超基性岩地区出现深棕红色赭石、砖红色黏土及淋滤蚀变的蛇纹岩；②地表出现致密状绿色蛋白石、绿色髓石或绿色玉髓呈细脉，或在转石碎块中出现上述细脉；③在风化层底部出现致密状白色菱镁矿；④在高度风化破碎的蛇纹岩或橄榄岩中出现苹果绿色硅镁镍矿细脉网脉；⑤地表常出现含有苹果绿色至黄白色硅镁镍，矿胶结的蛇纹石化蛋白石化碎石角砾，呈网脉状构造。

三、资料来源

刘成忠，尹维青，涂春根等.2009.菲律宾吕宋岛红土型镍矿地质特征及勘查开发进展.江西有色金属，23（2）：3～10

施俊法，唐金荣，周平等.2010.找矿模型与矿产勘查.北京：地质出版社

Elias M.2002.Nickel laterite deposits⁃geologic overview，resources and exploitation.In：Cooke D R，Pongratz ed.Giant ore deposits：characteristics，genesis，and exploration.Centre for Ore Deposit Research Special Publication，University of Tasmania，Hobart，4：205～220