红土镍矿床地质资源评价的内容.docx

红土镍矿床地质资源评价的内容（试行）红土镍矿床属于风化矿床（风化壳矿床）。自从1865年在南太平洋的新喀里多尼亚发现巨型红土型含镍硅酸盐矿床以来，古巴、新喀里多尼亚、印度尼西尼、菲律宾、澳大利亚、中国、多米尼加、巴布亚新几内亚、哥伦比亚、委内瑞拉、布隆迪、俄罗斯等国也相继发现了红土型镍矿床，致使全球镍金属储量的迅速增长，现在，红土镍矿床已占全部镍矿储量的3/4左右。随着硫化镍保有资源的快速消减，红土镍的开发利用越来越引起全球的重视，有成功、更有失败。由于缺乏相关的详细地质资料，难以通过对比研究来形成红土镍矿床地质与资源的评价内容与标准。通过对红土镍矿床成因、风化矿床的形成条件以及特点的了解（见附录），我们加深了对红土镍矿床一些共性特征的认知，并在此基础上，结合迄今所了解到部分红土镍项目地质与资源方面的一些资料，初步形成对红土镍项目地质与资源的评价内容与标准。一、评价需掌握（了解）的资料、相关标准地质勘探报告（或各阶段地质评估报告，项目预可行性研究、可行性研究、银行级研究报告）；勘探工程布置平面图、柱状图；地质平、剖面图；取样的种类与分析测试资料数据。需了解：矿床的国际通用勘探标准、规模划分标准、资源储量级别的分类与标准、储量计算方法与标准。二、红土镍矿床地质与资源评价的内容1、资源储量它是地质勘探的主要成果，是决定矿床工业价值、资源开发项目生产规模、投资规模与回收期、矿山服务年限的重要因素。一般地，资源储量数量越大、主元素（Ni）平均品位越高，则矿床的规模越大，矿床的工业价值越大。评价因素：资源储量数量、主元素(Ni)的平均品位、边界品位。2、资源储量的可靠性资源储量是根据地质勘探工程样品化验数据，按一定品位圈定出矿体，而后按储量计算方法计算出来的。据勘探工程对矿体的揭露程度、取样点密度、对矿产位置、数量的了解程度，资源储量划分为不同级别。因此地质工作过程质量的好坏决定资源储量可靠性的大小。评价因素：（1） 高级别储量所占比例目前全球几个主要的矿产资源储量分级情况及其之间大致对应关系如下表：美国、南北美、澳大利亚、非洲英国及美国经济评价前苏联我国（原标准，固体金属、非金属矿产）及与矿山开发间的对应关系探明的Measured(测量级)Proved(证实的)AA编制采掘计划所依据储量BB矿山建设首采地段设计依据储量控制的Indicated(推定或指示级)Probable(概略的)C1C矿山建设设计依据的主要储量推断的Inferred(推测或推断级)Possible(可能的)C2D矿山建设远景规划依据的储量高级别资源储量一般指相当于我国原表内C级以上级别的资源储量。其所占比例愈大，证明对矿体的控制程度愈高，资源的可靠性也就愈大。另外，B级以上储量可直接用于矿山生产设计，无需再作进一步的勘探投入。（2） 勘探手段红土型矿床一般具有面型分布、埋藏浅的特点，因此多采用物探为主、少量浅部钻探及探井为辅的勘探手段和方式。一般地，物探手段所获得的储量级别低（如D级以下）、可靠性差，钻探及探井所获得的储量级别及可靠性相对要高。（3） 勘探网度为便于以后圈定矿体和计算储量，国际上通行的作法是将勘探工程按一定的规律来布置，这就是勘探网度。红土矿的国际通用勘探标准规定：采用5050米网度确定探明储量（测量级，相当于我国原标准A+B级），100100米网度确定控制储量（指示级或称推定级，我国原标准C级），大于100米网度确定推断储量（推测级，我国原标准D级）。一般地，网度越密，所获得资源储量的级别越高，资源储量的可靠性越高。（4） 取样工作取样工作包括采样，样品加工，样品的分析、测试和研究等工作。因研究内容与目的的不同，取样工作分不同种类，如有：测定矿石化学成分及其含量，了解矿石质量、矿床物质成分分布规律的化学取样；测定岩矿的物理机械性质，为矿山建设设计、开采提供必要参数和资料的物理取样；了解矿石选冶性能和加工技术条件，为矿床技术经济评价和矿山建设可行性研究提供资料的工艺取样等等。国际通用勘探标准对取样工作的技术标准作出了具体规定。一般地，采样点越密，样品加工及样品分析、测试严格按规范进行，则对矿产位置、质量、数据的了解程度越高，储量计算所采用的品位、体重等指标的可靠性越高，由此获得的储量越可靠。自目前所接触的资料看，红土镍矿取样间距多为1米。（5） 矿体圈定、储量计算方法专业知识及对矿体的赋存规律和地质条件认知和把握程度的不同，不同地质工作者对矿体的圈定及储量计算方法的选择也可能不同，由此计算出的储量及其可靠程度也不同。因此，需要分析一系列地质剖面图，分析储量计算方法来判断矿体圈定、储量计算方法的合理性，从而判断资源储量的可靠性。需要注意的是：目前在矿体的圈定与储量计算方法方面，西方矿业发达国家普遍采用专门的三维模型矿业软件对勘探资料进行处理，如圈定岩、矿体，划分小的单元块并进行品位和储量的估值（多按克里金法）等。这与我国目前仍采用传统手工方式来圈定岩矿、进行块段储量计算有较大不同，加之矿业软件专属性和在我国的不普及性，以传统方法来检验其矿体圈定及储量计算方法的合理较为困难。因此所采用的矿业软件、单元块参数的设定、估值方法、所计算出资源储量数据的可靠性以及是否通过我国及有关国家的政府认可等，需要对方提供此方面详细说明。（6） 阶段地质工作通过何权威机构的评估国际惯例（我国也逐步与之接轨）,不同阶段地质工作（如我国分普查、详查、勘探阶段）均需通过权威的专门机构进行评估，以评估结果来确定下一步工作与投入（如是否进行加密勘探）等，它也是资源项目对外融资必须提供的资料。国外一般称其为地质评估报告/预可研/可研/银行级可研报告。从评估报告的结果也可了解资源储量的可靠程度。3、对矿体的控制与研究程度对矿体的控制与研究程度（如矿体的形态、产状，厚度及变化，矿体连续性等），与矿体的开发密切相关。评价因素：（1） 对矿体形态、产状的控制和研究程度矿体的形态指矿体的自然几何形态，由矿体在三度空间长度比例所决定，如透镜状、层状、脉状、柱状。矿体的产状指矿体产出的空间位置（如走向、倾向、倾角）和地质环境（如矿体的埋藏情况，矿体与岩浆岩的空间关系，矿体与围岩的层理、片理间的关系，矿体与地质构造的关系等）。红土矿床一般采用露天开采，其盖层厚度及厚度变化情况、矿体的连续性、矿体的厚度及变化情况，对矿床开发（如开采规模，开采成本，首采地段确定，开采的损失贫化等）影响较大。 （2）不同矿石类型、不同矿石品级的分布情况不同矿石类型（如氧化矿、混合矿、原生矿）和不同矿石品级（如贫矿、富矿）对矿床的合理开发利用、对首采地段确定、对选冶工艺的选择影响较大。4、矿石的质量矿石的质量（如主要有用组分的种类和品位，伴生有用、有害组分的种类和含量；结构、构造；有用矿物的嵌布特征及共生关系；不同类型、不同品级的矿石的构成和分布情况，等）对确定矿石的选冶加工技术工艺、判断矿床是否具有综合利用价值以及具有综合利用价值的元素采用何工艺来提取等具有重要意义。目前全球在利用红土镍资源过程中，逐步形成氨浸、酸浸（常压、加压）及直接火法冶炼镍铁这三大工艺流程技术，选用最佳工艺流程取决于矿石质量。评价因素：（1）全分析：普查阶段要测定岩、矿中，不同矿石类型，不同品级矿石中元素的种类和含量，以确定主元素分析、化学全分析和微量元素分析项目。（2）主元素分析、多元素分析、组合分析：测定矿石中主要有用元素，伴生有用、有害元素的种类与含量，以判断伴生有用元素是否具有综合利用价值、伴生有害元素是否影响选冶性能。（3）物相分析（合理分析）：确定有用元素赋存的矿物及赋存形式；矿物颗粒的外观形态；矿石氧化程度。（4）粒度组成分析：确定矿石中粒度分级情况；不同粒级中有用元素、有用矿物的含量情况；含泥情况。物相分析和粒度组成分析，用于确定矿石是否需要进行磨矿、磨细到何级才能使有用矿物单体充分解离，各矿层中的粘土含量、耗酸元素含量等。（5）物理取样分析：确定矿石及围岩的体重、孔隙度、松散系数、裂隙度、抗压强度等物理机械性质。（6）矿石的结构、构造（7）不同矿石类型、不同矿石品级的比例情况附件：红土镍矿床成因，风化矿床形成条件、特点1、红土镍矿床成因红土镍矿床属于风化矿床（风化壳矿床）。镍是地壳中一种含量比较丰富但分布稀散的微量元素（克拉克值为58PPm），在各类岩石中以超基性岩含量最高（平均2000PPm）、基性岩次之（平均160PPm）。在自然界，镍常呈Ni2+, Ni2+具有很强的亲硫性，故在超基性、基性岩浆中，镍的集中和分散与硫密切相关，当硫充分时，镍优先倾向与硫结合并同钴、铜及部分铁一起形成硫化物熔融体，在一定条件下形成硫化镍矿床；当硫不足时，镍主要分布于富镁硅酸盐矿物中，因为此时Ni2+倾向于以类质同象混入物形式代替硅酸盐矿物晶格中的Mg2+ 、Fe2+，其中主要是进入橄榄石晶格，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，由镁质蛇纹岩到铁镁质蛇纹岩，镍的含量也逐渐降低。当富含铁、镍超基性岩和基性岩在大气、水、生物等营力的影响下，发生物理风化作用（如冰楔作用，植物根系的楔插作用，昼夜温度的变化，层状节理化作用，暴风沙的冲击作用，冰川的侵蚀作用等，使岩石和矿物以崩解方式机械破坏成碎屑）、化学风化作用（如富含O2、CO2的雨水和地下水与岩石中的矿物发生化学反应，导致矿物的分解。对岩浆岩来说，矿物风化的顺序与矿物从岩浆中结晶的次序相同，即在深处较早结晶的那些矿物，在地表则是首先分解）、生物风化作用（如生物在新陈代谢过程中排出二氧化碳或排出有机酸，生物在死亡后分解成各种有机酸如腐植酸、褐酸，酸化周围环境，促使化学风化作用的强烈进行。自然界中有些微生物，特别是铁细菌、硫细菌和还原硫酸盐细菌，具有氧化或还原某些元素的能力。如铁细菌能将Fe2+氧化成Fe3+；硫细菌能把硫化物氧化成硫酸盐；还原硫酸盐细菌则能将硫酸盐还原为H2S），除南北极带和温带高寒地区外，与化学风化作用相比，物理风化作用几乎是微不足道的。在风化作用过程中发生着水化作用、水解作用、氧化作用、酸的作用、离子交换以及生物的作用，此时，超基性岩、基性岩中的主要矿物成分（硅酸盐矿物和氧化物）如橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、基性斜长石及少量角闪石、黑云母等，极易蚀变成蛇纹石、绿泥石、透闪石、方解石、绢云母、高岭石、褐铁矿、磁铁矿、石英等，超基性岩和基性岩上层蛇纹石化，形成蛇纹岩风化壳。橄榄石、蛇纹石等矿物发生分解作用的早期，分解出来S、Ca、Mg、Na、K等元素非常容易迁移，S、Ca、Na、K进入溶液并不断被带走，而Mg一般形成难溶的MgCO3被地下水带走；分解出来Fe、Al、Ti、Sc、Y、TR等元素，迁移能力差,Fe大部分氧化形成高价氧化物后很稳定，保留在原地，只有少量的Fe呈低价铁化合物或溶胶被地下水带走；分解出来Cu、Ni、Co、Mo、V、Mn、SiO2（硅酸盐中的）等迁移能力介于以上两者之间，Si形成SiO2胶体，Ni主要呈重碳酸盐、少量呈硫酸盐和氢氧化镍溶胶液进入地下水。由于风化作用继续发展，更多的Mg、Ni和Si不断地通过地下水自上而下由风化壳上部向风化壳下部渗透迁移，由于中和反应，在地下水面（即潜水面）附近（即半风化带）便呈含水硅酸盐沉淀下来，或Ni离子置换Fe、Mg离子形成镍硅酸盐或含镍硅酸盐矿而沉淀下来，如硅镁镍矿NiOSiO2H2O、镍镁绿泥石(Ni,Mg)6(Si4O10)(OH)8、暗镍蛇纹石Ni4(Si4O10)(OH)44H2O、含镍绿高岭石(Ni,Fe)2 (OH)2(Si4O10)nH2O等。由于镍的溶解度比镁小，因此，沉淀物中Ni/Mg的比值高于溶液中Ni/Mg的比值，于是形成镍的次生富集，最终形成风化矿床的一种重要类型淋积型硅酸镍矿床，如新喀里多尼亚及我国云南的硅酸镍矿床。当风化作用持续时间长或风化作用强烈时（如赤道附近的热带、亚热带地区），风化壳彻底风化，所形成的硅酸镍矿床大多具较为明显的垂直分带特征，自上而下一般为：A）红色砂质粘土或粘土带：铁质红土，铁以褐铁矿形式出现，最顶部有时形成由褐铁矿组成的铁帽。含Ni一般较低。B）褐色赭石带：一般由赭石、水赤铁矿、针铁矿及粘土类矿物组成。底部有绿高岭石、蛇纹石、绿泥石、黄钾铁矾等矿物。含Ni一般中等。C）镍的次生富集带：一般由硅镁镍矿（绿色）、镍镁绿泥石、暗镍蛇纹石、含镍绿高岭石、蛇纹石等组成，为工业矿层。D）淋滤蛇纹岩带或超基性岩、基性岩的蚀变带：含Ni有时具有工业价值。E）新鲜蛇纹岩或超基性岩、基性岩。2、风化矿床的形成条件（1）气候条件风化作用主要是通过水和生物活动进行的，因此气候环境是岩石风化并形成风化矿床最重要条件之一。极地冻土带，化学风化作用很弱，一般不形成风化壳，有时由机械碎屑物质形成残积砂矿。在温带内陆沙漠和热带沙漠地区，蒸发量远大于降水量，水的作用很弱，生物很少，以物理风化作用为主。化学风化作用主要表现为碱金属Na、K等和碱土金属Ca、Mg等的淋滤和淀积作用。此类地区的水盆地中盐类物质浓度很高，有的已形成盐湖矿床。风化壳主要由机械碎屑物组成，在其砂层中，出现大量钙质胶结物（通常是方解石）。在热带、亚热带的湿润炎热地区，气温高，雨量充足，生物活动强，岩石往往发生强烈的化学风化作用，有利于形成巨大的铝、铁、锰、镍等风化矿床。但是在地质历史上，由于海底扩张、板块运动、地壳升降等因素，近代气候条件不适合形成风化矿床的地区，可能也有古代风化矿床的存在。（2）原岩条件风化壳的物质成分是以原岩成分为根据的，原岩是成矿物质的来源。因此原岩的成分不同形成的红土矿床类型不同，如富铁、镍的超基性岩可形成红土型铁矿和红土型镍矿。富铝贫硅的霞石正长岩和玄武岩可形成红土型铝矿床。长石质岩石（如花岗岩类）可形成高岭土。富含磷的碳酸盐类岩石可形成风化型磷矿床。含锰高的沉积岩、变质岩可形成残余锰矿床。富含稀土元素的酸性岩浆岩可形成离子吸附型稀土元素矿床。富含重砂矿物（锡石、锆英石、铌钽矿物等）的花岗岩可形成风化残积砂矿床等等。有一些红土铁矿床，其矿体内因残留有原超基性岩的副矿物铬铁矿、钛铬铁矿、钒钛铁矿、钛铁矿等，以及风化作用形成的硅酸镍矿、含钴的锂硬锰矿、钾硬锰矿等，使得矿石成为富含铬、锰、镍、钴、钒的“天然合金铁矿石”，可直接冶炼优质合金钢，古巴的这类矿床最为典型。（3）地貌条件地貌条件不仅控制侵蚀和堆积作用的进行，同时还决定地下水的动态和风化壳的地球化学特征。风化产物的淋滤状况、风化壳的厚度和保留程度等均与地貌有关。地貌还影响到气候、植被、土壤覆盖层以及生物种属的差异。强烈切割的陡峻高山区，地下水低，植被缺少，以物理风化为主，并且风化作用难以保存，新鲜岩石不断暴露地表接受风化，风化作用不彻底，因此不利于风化壳和风化矿床的形成。地形十分平坦或有冲积层覆盖和地下水面（即潜水面）很高的地区，也不利于风化矿床的形成。高差不大的山区、丘陵地形对风化矿床的形成最为有利，由于坡度平缓，地下水位高，植被繁茂，化学风化和生物风化作用强烈，并且风化产物能大量残留原地，有可能使矿物彻底分解，形成大量粘土矿物乃至生成某些残余矿床。微小的地形起伏（倾角2-4，高低相差几十米），也对风化矿床的形成具有一定的意义，如蛇纹岩经风化作用，在高处产生硅化蛇纹岩，在低处堆积含镍绿高岭石，因而在环绕蛇纹岩山脊的低洼地带可形成风化型硅酸镍矿床。（4）水文地质条件风化矿床的形成与地表水和地下水的运动情况、水的化学类型有关，它们在决定风化矿床的规模和深度方面起着很大作用。根据水循环的条件，可将地下水分为三个带。渗透带(也称“充气带”或“饱气带”)：位于地表以下至地下水面（潜水面）以上，此带中的水来自雨水，富含O2及CO2，生物作用非常活跃，因而溶解和氧化的能力很强，此带的水自上而下快速流动，对岩石有强烈破坏作用，因此此带又称“分解带”或“氧化带”。流动带：在渗透带以下的岩石空隙中充满着水，称为潜水。潜水面与地形起伏大致一致，随着雨季和旱季的季节变化而升降。在潜水面和停滞水面之间为“流动带”。此带的潜水缓慢地作侧向流动。潜水含游离氧(O2)较少（越深越少），含盐多，对岩石的分解和氧化能力比较弱，主要作用是将渗透带淋滤下来的各种成矿物质集中，并沉淀下来。停滞水带：位于停滞水面以下，此带潜水几乎不含游离氧(O2)，流动极其缓慢或基本停滞不动，因此潜水与原生矿物之间几乎保持平衡状态，原生矿物基本不发生变化或变化非常缓慢。对化学风化最为有利的条件是岩石具有适当的孔隙率和裂隙度，使得地表水稳定而缓慢地往下渗透。风华残余矿床是由地表往下发展的，直到潜水面附近，若潜水面缓慢下降，则造成化学分解界面也相应下降，因而能够形成富厚的风化壳；若潜水面上升，则风化壳停止发展，并可被以后的物理风化剥蚀殆尽。（5）地质构造条件地台区有利于大规模的风化矿床形成，风化矿床往往产于长期沉积间断的不整合面上。造山区不利于风化矿床形成，只有再经过长期侵蚀，达到较为平缓的地貌或准平原化条件，才能形成规模巨大的风化矿床。区域构造对风化矿床也起控制作用，裂隙、裂隙带、破碎带的方向及完整程度可决定“线型风化矿床”的位置和形态特征。位于下降断块上的风化矿床，当其仅被薄的沉积物所覆盖时，可以成为工业矿床。但是当风化矿床被巨厚沉积物覆盖时，则难以开发利用。侵蚀基准面决定风化壳的最终厚度，而地壳的垂直振荡运动引起该基准面的变化，造成某一地带的侵蚀基准面相对上升，另一地带相对下降，并影响到地下水面的稳定性。长期稳定的地下水面有利于风化壳形成明显的分带，而地下水面的变化将造成各带界面的改变。（6）时间条件在风化过程中，分解、淋滤易溶化合物（如硫化物、硫酸盐、卤化物等）需要较长时间，而分解硅酸盐矿物则需要更长时间。因此，只有在一个较长时期稳定的地质环境中，才可以使风化作用进行得彻底，使岩石中的各种矿物组份的绝大部分被分解淋失，仅有一些极稳定的矿物和迁移呈惰性的组份残留下来，形成厚度巨大的风化壳矿床。3、风化矿床的特点（1）大部分风化矿床是第三纪和第四纪的产物。因此，它们埋藏浅，便于露天开采。（2）风化矿床分布范围与原生岩石或矿体出露的范围一致或相距不远，往往是沿现代丘陵地形呈覆盖层状分布，多为面型矿体。（3）矿体的深度决定于自由氧渗透到地下的深度，一般几米至几十米，有的达一、二百米，个别情况下沿裂隙带风化深度可达1500米，则呈线型矿体。（4）组成风化矿床的物质是在风化条件下比较稳定的元素和矿物。有自然金，被粘土矿物吸附的稀土元素，铁、锰、铝的氢氧化物和氧化物，高岭土，磷酸盐和含镍硅酸盐矿物等。（5）矿石结构一般疏松多孔，多为土状、多孔状或风格状构造。（6）矿床规模以中、小型为主，个别也有大型和特大型。淋滤环境，尤其是地处高温、潮湿、氧化环境加之植被腐蚀产生的酸性环境时，超基性岩、基性岩中的主要矿物成分-硅酸盐矿物和氧化物如橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、基性斜长石及少量角闪石、黑云母等，极易蚀变成蛇纹石、绿泥石、透闪石、方解石、绢云母、高岭石、褐铁矿、磁铁矿、石英等，而岩石中活泼的碱金属、碱土金属、卤族及大多数有色金属元素从矿物中风化出来，随水流失，只有性质稳定的Fe、Al、Mn、Ni等残留下来，形成风化