钴矿资源地质特征

一、矿床时空分布及成矿规律

 
    钴既亲铁又亲硫，多呈类质同象分散在其他矿物中，因此，绝大多数钴是铜、镍和铁等矿床中的伴生组分，只有极少部分形成单独的工业矿床。钴矿床的分类无统一标准，共、伴生钴矿床的分类一般服从于主矿。综合有关资料，共、伴生钴矿床可分为岩浆型、热液型、沉积型和风化型四大类。

 
    1.岩浆硫化铜镍（钴）矿

 
    岩浆硫化铜镍（钴）矿（这里括号中的钴代表伴生矿，以下同）是副产钴的重要矿床，此类型钴矿储量约占全国总保有储量的40％。该类型矿床主要分布于甘肃北部以及吉林南部等地。这两个地区均属于华北古陆块的边缘。岩体与古元古代地层（年龄值大于1719 Ma）呈侵入接触，而岩体单矿物Sm-Nb等时线年龄值为1508+31 Ma，因此成岩成矿时代为中－古元古代。
    该类型矿床产于古陆边缘地带，沿超壳深断裂带分布。成矿作用与铁质基性-超基性岩关系密切。含矿岩体规模不大，其成矿组分的含量远超过一般超基性岩的克拉克值。矿体主要赋存在岩体中，其面积一般可占岩体总面积的50％左右。大多数矿体，特别是主矿体明显具有贯入标志和特征的海绵晶铁构造，因此，成矿作用主要不是就地熔离形成的，而是经过深部熔离后贯入的。也就是说注入深部岩浆层中的岩浆，经过深部熔离作用使成矿物质在不同层次得到不同程度的富集，自上而下为硅酸盐岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆。然后，由于深断裂活动的诱发，导致岩浆房中各种岩浆与矿浆，在深部围压与内压驱动下，沿断裂带上侵并到达上盘的次级断裂裂隙中（即现存空间中）成岩成矿。
    成矿作用分为岩浆期、气化热液期和热液期。岩浆期是主要成矿期，按成因类型将矿体分为就地熔离型、深部熔离-贯入型和晚期贯入型三种，且矿体大多赋存在岩体下部或中下部。气化热液期所形成的矿体主要产于岩体与围岩接触带上。热液期主要对先成岩浆期矿体进行改造、叠加，不单独形成矿体。
    赋矿岩石主要为二辉橄榄岩、橄榄二辉岩、斜长二辉橄榄岩、二辉岩和纯橄榄岩等。岩浆岩属于苦橄质拉斑玄武岩系列，SiO₂和Na₂O+K₂O较低，Na₂O＞K₂O，Na₂O/K₂O值为2左右，MgO/(Fe₂O₃+FeO)值为3～5，多属于铁质基性-超基性岩。岩体中各相带关系比较清楚。同一相带中不同岩石类型常呈渐变过渡关系，并往往呈同心环状分布，基性程度高的岩石分布在中心，向外基性程度依次降低。
    该类矿床主要金属矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿、紫硫镍铁矿、褐硫钾镍铁矿以及砷铂矿、自然铂、自然金、碲银矿、金银矿、锡铂钯矿等，脉石矿物主要有贵橄榄石、古铜辉石、顽透辉石、拉长石等。
    该类矿床主要实例为甘肃金川铜镍矿床、吉林通化赤柏松铜镍矿、内蒙古四子王旗小南山铜镍矿床、四川冷水箐铜镍矿床。

 
    2.夕卡岩型矿床

 
    夕卡岩型矿床的主矿产是铁或铜，伴生有钴。矿床规模多为中小型，该类矿床的钴金属储量约占总保有储量的30％。
    河北邯郸和山东莱芜地区的中小型铁（钴）矿，这类夕卡岩型铁矿床主要分布在鲁西、冀南、晋中以及苏北、豫北等地。这些地区均位于华北古陆块中部，中生代以来受大陆边缘构造活动影响，发生了较为广泛的构造-岩浆及其有关的成矿活动。岩体形成时期延续较长，170～109Ma，而成矿主要在燕山晚期。
    在中朝准地台内燕山期深源中浅成的同熔型花岗岩类侵入于中奥陶统为主的碳酸盐岩中产生了较为广泛的接触交代作用与成矿作用。
    主要赋矿岩石为中奥陶统马家沟组含膏（盐）层碳酸盐岩，少数为中－上寒武统与中石炭统的灰岩、白云质灰岩。矿体主要赋存于岩体与围岩接触带及其附近，少数位于假整合面、层间破碎带以及岩体的围岩捕虏体内。矿体呈似层状、透镜状、扁豆状及不规则状，长数十米至数百米；最长近千米。但厚度变化较大，产于假整合面与层间破碎带中的矿体稳定性较高，而产于接触带上的矿体稳定性较差，厚度、形状以及规模变化都很大。
    矿石矿物主要为磁铁矿、黄铁矿，其次为黄铜矿、赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物为透辉石、蛇纹石以及少量金云母、透闪石、阳起石、石榴子石、白云石、绿泥石、石英等。
    该矿床类型实例主要有河北武安、符山铁矿，山东莱芜铁矿，江苏利国铁矿等。
    像湖北大冶这类夕卡岩型铁铜矿床分布于鄂东南地区。该区位于古扬子陆块北缘，元古宙末期与华北陆块对接，后又分离处于长期沉陷状态，接受巨厚的古生代地台型沉积，局部发生铁、硫等沉积成矿作用。晚三叠世末，扬子板块与华北板块再次拼接，使该区盖层发生强烈挤压，形成北西西－北东东向的弧形褶皱隆起带。中生代本区受西太平洋板块活动影响，在北北东－北东向深断裂活动同时伴有北西向和北东向盖层断裂，形成了网格状构造系统和隆坳相间的构造格局，并有广泛的燕山期岩浆活动及有关的区域性铁、铜、金、硫的成矿作用。成岩成矿时代主要为晚侏罗世和早白垩世。
    矿体主要产在石英闪长岩侵入体与中下三叠统大冶灰岩接触带或断裂接触带中。与成矿有关的岩浆岩为中-中酸性岩，属壳幔同熔型高碱富钠的弱碱质-钙碱质岩系。常见的岩石有闪长岩、辉石闪长岩、石英闪长岩等。接触围岩主要为中下三叠系含膏（盐）的碳酸盐岩层，少部分为石炭系。
    矿石矿物以磁铁矿、赤铁矿为主，还有菱铁矿、黄铁矿及少量穆磁铁矿、黄铁矿、镜铁矿等。脉石矿物以石榴子石、透辉石、符山石、方柱石、金云母等为主。
    该类矿床主要实例有湖北大冶铁山铜铁矿、铜录山铜铁矿、程潮铁矿等。

 
    3.沉积型铜钴矿床

 
    该类型矿床主要分布在川西－滇中地区，其储量约占全国总储量的15％。该区位于扬子古陆块西缘，古元古代在角闪岩相-绿片岩相的康定群基础上形成了古陆缘裂陷槽，并且其中具有局限深海盆、台地、斜坡槽等构造环境。成岩成矿时代均为古元古代。
    矿层产于一套富钠火山-沉积建造中（即细碧角斑岩-陆源碎屑-碳酸盐岩建造）。其下部为碳酸盐岩-砂岩-钾质角斑岩组合；中部为碳酸盐岩-泥质和泥砂质岩-钠质角斑岩组合；上部为碳酸盐岩-泥砂质岩-钠长角斑岩组合。每个组合的下部以含火山物质的沉积岩为主，往上火山物质增多，甚至全变成火山岩。中部组合为主要含矿建造。矿体主要集中在黑云石英钠长片岩、石榴黑云片岩和条纹状石英钠长岩中。
    矿体赋存于中部旋回的上火山岩层中，此旋回火山活动最强烈，规模最大。矿体呈层状、似层状、透镜状和叠瓦状等，矿体相互平行产出，矿体产状与围岩产状一致，并同步褶皱。
    矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿为主，次为斑铜矿、辉钼矿、辉钴矿、赤铁矿、硫铁镍矿、方硫镍钴矿、自然金、自然银、磁黄铁矿等。
    该类矿床主要有四川拉拉厂地区的落函和石龙等矿。
    以上三类矿床拥有的储量约占总储量的85％，其余的如西藏玉龙铜钼矿成矿时代属于燕山期末－喜马拉雅期。风化型矿床约占总储量的7％，此类矿床形成于第三纪之后。我国海南省文昌县蓬莱钴土矿床为玄武岩风化的产物。云南元江-墨江钴矿是超基性岩体风化的产物。以上可看出我国共、伴生钴矿床的类型较齐全，时空分布较广泛。

二、矿床类型

 
    单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。我国单一钴矿床只有钴土矿一类。
    共、伴生钴矿床的分类一般服从于主矿。国内目前现有的钴矿按矿床成因可分为四大类，即岩浆型、热液型、沉积型和风化型矿床。四大类按工业类型又可分为九个亚类，共、伴生钴矿床类型见表3.11.5。

表3.11.5共、伴生钴矿床类型

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三、典型矿床

 
    1.甘肃金川铜镍（钴）硫化物矿床

 
    该矿床属岩浆熔离-贯入矿床，钴为伴生矿产。矿区位于中朝地块西南部阿拉善边缘隆起之上，其北是地块内部区，以南是祁连褶皱系的走廊过渡带。矿区出露的地层为下元古界下部白家嘴子组，上部塔马子沟组。两者呈不整合或假整合接触，金川含矿超铁镁质岩体侵入于下古古界白家嘴子组变质岩系中。出露面积约1.34 km²，走向北50°西，倾向南西，倾角50°～80°，呈不规则岩块状，由于北东东向扭性断裂的影响，岩体被切成四段，分属四个矿区。金川含矿岩体为一复式侵入体，不同期次岩浆形成的岩相各异。第一期中细粒级岩相主要分布于Ⅰ、Ⅲ矿区岩体的中上部；第二期中粗粒级岩相分布于Ⅰ、Ⅲ矿区的中下部；第三期中粒级岩相主要发育于Ⅰ、Ⅲ矿区中粗粒岩相的下侧部。
    矿体赋存于岩体下部，达数百个之多，基本与岩体产状一致。按成矿阶段将矿体分成三类，即：岩浆期矿体、气化热液期矿体和热液期矿体，矿体一般呈不规则透镜状，个别呈脉状，沿走向和倾向都有膨缩变化和分支复合现象。
    矿石类型主要为稀疏浸染状，其次为稠密浸染状及脉状矿石，少数星点状、海绵状、块状矿石也可见到。主要含钴矿物有磁黄铁矿、黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、紫硫镍矿、镍辉砷钴矿、铁镍辉钴矿等。矿石品位：钴为0.021%～0.038％，铜0.48%～1.66％，镍0.66%～1.64％，伴生有金、银、铂族、硒、碲和少量镓、铟、锗等。
    该矿为我国最大的镍钴生产矿山，钴产量约占全国的70％以上。

 
    2.湖北大冶铜录山夕卡岩型铜铁（钴）矿床

 
    该矿床为接触交代-热液型矿床，钴为伴生矿产。该矿位于鄂城-大磨山北北东向隆起的东段。矿区出露地层为三叠系下统大冶群的大理岩、白云石大理岩。石英正长闪长玢岩与大理岩的接触带为赋矿层位。矿体空间展布明显呈三个矿带。北北东向矿带（主矿带）沿北东22°延伸，长约2100 m，宽约300～350 m，主矿体在平面上表现为一组出露深度不同的平行体，具尖灭再现现象。单体呈狭长透镜状，具舒缓波状。北东东向矿带沿北东60°方向展布，矿体呈不规则透镜状，倾向南东，倾角60°～70°，矿体规模小，分布零星、连续性差。矿体形态见附图3.11.2。北北西向矿带沿北西15°～20°方向展布，主要由小矿体组成。
    矿石呈块状、角砾状和浸染状等构造。矿石矿物以黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和黄铁矿为主，其次为辉钼矿、白铁矿、胶状黄铁矿。黄铁矿为含钴矿物，钴平均品位为0.0154％。

图3.11.2湖北大冶铜录山矿床矿体形态①

1.地质界线；2.大理岩；3.透辉石夕卡岩；4.石榴石夕卡岩；5.铜矿体；6.铜铁矿体；7.斜长石岩；8.钠长斑岩；9.石英二长闪长斑岩；①据湖北省地质局第一地质队

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    3.四川会理拉拉厂铜钴矿

 
    该矿床为火山-火山碎屑沉积型矿床。矿床产于震旦纪细碧-角斑-石英角斑质火山岩及火山碎屑岩中。含矿层是同一层位的许多中心式喷发而形成的火山碎屑堆积透镜体，一般以角斑质和石英角斑质碎屑岩为主。最下部含矿层Pt₁h¹₄为铜矿层，Pt₁h²₄为铁铜矿层，上部含矿层Pt₁h³₄的下部为铜钴矿层，上部为铜钼矿层。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿为主，少量斑铜矿。含钴矿物为黄铁矿、硫铜钴矿、硫镍钴矿、辉砷钴矿和辉砷镍矿等。钴平均品位为0.02％。

 
    4.云南省元江-墨江红土镍（钴）矿

 
    该矿床为红土风化型矿床，原岩为喜马拉雅期（推断）的超基性岩体，主要由蛇纹石化斜辉橄榄岩及少量蛇纹石化二辉橄榄岩、纯橄榄岩组成。风化壳剖面分为6个带：①覆土层（1～2m），②褐铁矿带（0.5～1m），主要矿物为针铁矿、赤铁矿，混有少量绿高岭石和石英，③褐铁矿-绿高岭石带（5～6m），主要矿物为绿高岭石、针铁矿、赤铁矿，主要矿石带之一，④绿高岭石带（3～7m），绿高岭石组成，是主要矿层，⑤淋滤蛇纹石带（15～25m），由蛇纹石、石英、蛋白石、蜡蛇纹石和镍绿泥石等组成。矿石的钴品位0.03%～0.036％。

 
    5.海南省安定县居丁钴土矿

    该矿床位于安定县居丁镇东南,属玄武岩风化剥蚀台地及缓坡丘陵。矿体分布面积约12 km²。钴土矿体呈似层状或上、下部矿体组成的复合层状,赋存在晚第三纪—上新世至第四纪更新世喷发的(超基性)玻基辉橄岩和(基性)橄榄玄武岩为母岩的风化红土层中,常与铝土矿共生,属风化淋滤残积、坡积成因类型（图3.11.3）。

图3.11.3钴土矿综合剖面图

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    矿床由10个钴土矿体组成。矿体形态不规则，在平面上受地形和风化壳控制明显，在剖面上呈薄层状或由红土层相隔的复合层状，倾向与山坡方向基本一致，倾角3°～12°，矿层上部常有1m左右(最厚5m)的红土覆盖，局部出露地表，矿层厚度一般在山脊和坡脚较薄，山脚较厚。钴平均品位1.63%。
    钴土矿矿石由黑色或蓝黑色，具有胶状结构、结核状或同心圆状构造的含钴、镍、铜的偏锰酸矿、锂硬锰矿(为主)、钾硬锰矿和褐铁矿组成，呈片状、葡萄状、球状或珊瑚状，粒度一般为5～30 mm。

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