紅旗嶺基性-超基性巖群位於張廣才嶺地槽褶皺帶的南緣，毗鄰華北陸塊的北緣。有地質學家(付德斌，1994)認為該區屬於加裏東弧後盆地，受輝發河深斷裂帶北西向次級斷裂控制。從紅旗嶺到呼蘭鎮，壹系列基性-超基性小巖體群呈北西向帶狀分布。
二、礦區地質
(1)礦區地層
基性-超基性巖的圍巖為下古生界呼蘭群黃英屯組(354Ma)的角閃巖、黑雲母斜長片麻巖、片巖和大理巖透鏡體。
(2)礦區結構
礦區褶皺和斷裂構造發育，北東向張扭性輝發河斷裂與基性-超基性巖體關系最為密切，巖體直接受主斷裂北西向次級壓扭性斷裂控制。基性-超基性巖漿的侵位具有多旋回、多階段脈動的特點。含礦巖體的K-Ar年齡為391 ~ 350 ma，屬華力西早期。
(3)巖體地質
紅旗嶺基性-超基性巖呈透鏡狀、紡錘狀和脈狀。侵位期為加裏東晚期至華力西早期，含礦巖體主要是華力西早期的產物。巖石類型復雜，有輝長巖、輝石巖、橄欖巖、斜長石輝石巖、角閃石橄欖巖等，都屬於正常巖系。大型銅鎳硫化物礦床產於紅旗嶺1號和7號巖體中。
現以紅旗嶺7號和1號含礦巖體為例，描述其主要特征(表2-7)。
表2-7紅旗嶺基性-超基性巖體的類型和主要特征
1.紅旗嶺7號含礦巖體
巖體位於礦區東南部，北西向壓扭斷層次級斷層的侵入與圍巖呈不整合關系。巖體底板為黑雲母片麻巖，頂板為花崗片麻巖、角閃石和大理巖的互層帶。巖體南部被第三紀砂礫巖覆蓋，砂礫巖與黑雲母片麻巖呈不整合接觸(圖2-16)。巖體走向N30 ~ 60 W，全長幾百米，寬幾十米，厚10 ~ 170 m，自西北向南逐漸變薄。西北方向有兩個與主巖體不相連的小透鏡狀巖體。在剖面上，巖體呈巖壁狀(圖2-17)，傾角為NE，傾角75° ~ 80°。在巖體中部(如4號線)，產狀變化不大，自上而下由陡變緩，在轉彎處有變窄現象。在4號線附近，巖體上下壁出現壹個小的隱伏巖體，其產狀與主體巖體基本相同。
巖體巖相組合及巖石特征:巖體主要巖相為頑輝石巖(局部強烈次角閃巖為蝕變輝石巖)和少量正長巖。前者是巖體的主體，占巖體總體積的96%。正長巖大部分位於巖體邊緣，與圍巖呈構造裂隙接觸。根據其巖石化學特征和在巖體中的產狀，可能是輝石巖對圍巖的同化作用形成的。蝕變輝石巖的分布無明顯規律，多在巖體邊緣或正長巖內部。
在靠近下盤的巖體中部，常有輝石巖脈，有時過渡到橄欖巖或橄欖石輝石巖，但其成分仍以輝石巖為主。與兩側圍巖(頑火輝石或蝕變輝石巖)有明顯的接觸邊界，接觸帶常被小破碎帶隔開。
耐火輝石巖:深綠色，中細粒，自生-半自生粒狀結構。礦物成分主要為頑輝石(En91，含量75% ~ 80%)，少量褐色角閃石、拉布拉多石和單斜輝石。部分巖石蝕變強烈，主要為皂石化、次閃石化、滑移石化和少量絹雲母化。壹般含有大量金屬硫化物，常構成海綿狀隕石狀或浸染狀礦石。有時不規則硫化物沿解理充填在造巖礦物和交代矽酸鹽之間。
圖2-16紅旗嶺7號地塊地質圖(根據607隊，1972)(地質隊607，1972之後)
1—黑雲母片麻巖:2—角閃石片巖；3-大理石；4—礫石；5-頑輝石；6-蝕變輝石巖；7-正長巖；8—邊緣破碎帶；9—巖體投影邊界；10-巖相界線
正長巖:分布在頑輝石與圍巖的接觸帶內部，與前者有漸變關系。深灰-灰綠色，碎塊狀構造，輝長巖結構。主要礦物為斜長石、斜方輝石、褐色角閃石和少量普通輝石。壹般巖石蝕變強烈，以斜方輝石的滑移石化、次閃石化和拉布拉多絹雲母化為主要特征。金屬硫化物含量較低(小於3%)，多呈浸染狀、點狀，偶有細脈。硫化物交代矽酸鹽現象很普遍。
黃鐵礦(脈巖):黑色，中粒半自生粒狀結構，包裹體結構。主要礦物為橄欖石(70%)，其次為頑輝石和棕色角閃石。金屬硫化物分布均勻，含量約為15%，局部為70%。蛇紋石礦化強烈。
2.紅旗嶺1號含礦巖體
1號巖體在平面上呈紡錘狀(圖2-18)，走向NW46，長980米，寬150 ~ 280米，最大控制深度560米，出露面積0.2平方公裏，在縱剖面上(圖2-19)為壹不對稱的斜盆狀體，向西北，埋深由東南向東南變深
吳殿英在1987的研究進壹步表明，1巖體是由三次含鎳基性-基性巖漿侵入形成的復式巖體。作者將其分為輝長巖、輝石-輝石橄欖巖和橄欖石輝石。所有巖相都是侵入接觸關系。從而否定了以往對單壹巖體的認識。
巖相特征如下:
輝長巖相:其體積約占巖體的65438±0%，主要分布在巖體上部地表附近，明顯以輝石橄欖巖相捕虜體的形式出現。含少量乳劑狀銅鎳硫化物，尚未構成礦化。
黃鐵礦-輝石橄欖巖相:約占巖體的95%，是巖體的主要巖相。上部為輝石相，下部為輝石橄欖巖。它們的體積比為6.3∶93.7。在巖相底部，硫化物富含斑狀礦石，但其儲量可以忽略不計。
橄欖輝石巖相:出露於地表巖體的東緣，位於地下巖體的底緣。該巖相僅占巖體體積的4%，但卻是巖體的主要含礦巖相。由橄欖石(Fo 87% ~ 20%)、斜方輝石(以青銅輝石為主，含量40% ~ 70%)和斜長石(An 58 ~ 60，含量5% ~ 10%)組成。
該巖相的平均硫化物含量約為35%，自上而下有逐漸增加的趨勢。相應的礦石結構從致密浸染狀到海綿狀隕石再到角礫巖。
該巖相底部礦體存在流動構造，流動層的產狀與巖層或下伏圍巖接觸帶的產狀壹致，表明動力因素是該巖相富礦體形成的主要因素，重力因素次之。
通過對從不同巖相采集的30多個樣品的巖石化學分析數據計算(王恒升、白文基等。，1975)，表明含礦巖體屬於正常的基性-超基性巖體系列(圖2-20)。基性巖的m/f為0.5 ~ 2，屬鐵質基性巖；超基性巖的m/f為2 ~ 5.66，屬鐵超基性巖。m/f = 2 ~ 4的含礦性好，m/f = 3 ~ 4的含礦性最好。
圖5上各巖相的投影點分別集中在上、中、下三個互不連續的孤立區域，反映出三個巖相是三次巖漿侵入的產物，而不是結晶分異的關系。上部為輝長巖，中部為含礦橄欖石輝石，下部為輝石橄欖巖。中下部含礦巖相在sfm平面上的投影矢量短而陡，而在sacm平面上的投影矢量長而緩，分別指示了暗組分富鐵貧鈣和輕組分貧鈣的巖石化學特征。實踐表明，巖性特征可作為含礦巖體的評價標準之壹。
圖2-17紅旗嶺7號巖體地質剖面圖(圖2-17紅旗嶺7號地塊4號勘探線地質剖面圖(根據607隊，1972)(地質隊607.1972之後)。
1—表層土和沖積層；2-大理石；3角閃石片巖；4-黑雲母片麻巖；5-頑輝石；6-蝕變輝石巖；7-正長巖；8—破碎帶；9-礦體氧化帶
三。礦床地質學
(壹)7號巖礦特征
巖體中有三種類型的礦體:板狀礦體、脈狀礦體和純硫化物脈狀礦體。
板狀礦體:金屬硫化物廣泛分布於7號巖體中，大多構成工業礦體。因此，礦體的形態和產狀與巖體基本壹致。含礦巖石主要為輝石或蝕變輝石，含少量正長巖。礦石多為細小海綿狀結構，少量浸染狀結構，部分為塊狀結構。礦石金屬礦物組合主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦(含少量紫硫鎳礦)和黃銅礦，相對百分含量分別為54、33和13。礦石中w(Ni)/w(Cu)值約為3.3。
脈狀礦體:主要產於橄欖石脈中，產狀與脈狀基本壹致，由海綿隕鐵礦和斑狀礦石組成。其主要金屬礦物組合也是磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦，相對百分含量分別為56、39和5。鎳的品位高於板狀礦體，w(Ni)/w(Cu)值為5.2。
純硫化物脈狀礦體:產於頑輝石與輝石脈之間的接觸破碎帶，兩者邊界清晰、突變。礦體均由致密塊狀礦石組成，主要金屬礦物為磁黃鐵礦(58%)、鎳黃鐵礦(35%)和黃銅礦(7%)。有時可見少量橄欖石、輝石和褐色角閃石。這類礦體沿走向和傾向變化不大，是穩定的礦脈，延伸大於深度。
7號巖體中有三個礦體，其中1號主礦體長750米，厚14.5米，埋深150米。礦石可分為三種類型。
斜長石輝石巖中的浸染型:礦石結構以浸染狀為主，局部致密塊狀；半自形-異形粒狀結構；磁黃鐵礦:鎳黃鐵礦:黃銅礦之比為4.2∶2.5∶1；硫化物含量約為9%；鎳的平均含量為1.71%；銅的平均含量為0.52%。
圖2-18含銅鎳礦體地質圖。紅旗嶺1圖2-18紅旗嶺1號含銅鎳地塊地質圖
1—黑雲母片麻巖；2-角閃石片巖；3-輝長巖；4-斜長石輝石巖；5-輝石橄欖巖；6-橄欖石輝石巖；7-應時飛斑巖脈；8-斜長石脈；9—工業礦體；10-逆掩斷層；11-破碎帶；12-性質不明的故障；13-相變邊界
圖2-19含銅鎳巖體的縱剖面示意圖。紅旗嶺1(圖2-19含銅鎳紅旗嶺地塊1號縱剖面)(圖例同圖2-18)。
橄欖巖中的絲密浸染型:礦石結構呈海綿-隕石狀，點狀；礦石結構為粗粒結構；磁黃鐵礦:鎳黃鐵礦:黃銅礦比例為1.2:7.8:1；硫化物含量達到20%；鎳的平均含量為3.43%；銅的平均含量為0.6 6%。
純硫化物脈型:礦石結構致密、塊狀；礦石結構呈半自生粒狀；磁黃鐵礦:鎳黃鐵礦:黃銅礦之比為8.7:5:1；鎳的平均含量為9.76%；銅品位為0.63%。
(二)1號巖礦特征
不同侵入巖相的礦化特征不同(付德斌，1982)。
(1)橄欖輝石巖中的“似層狀”礦體產於巖體的底部和邊緣，其形態和產狀與巖石壹致。礦體呈流動結構，邊緣礦體有向上變大的趨勢(圖2-19)。特別是東南端礦體出露地表，厚70m，沿走向向下延伸800m，平均垂深250m，向下逐漸變細。這些事實很難用結晶重力分異理論來解釋。礦體中主要礦石礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦，含量分別為60%、30%和5%。此外，還有少量黃鐵礦、玢巖和砷鎳礦。礦石中鎢(鎳)∶鎢(銅)比為5.1 ∶ 1。根據硫化物“礦物對”中硫的穩定同位素和包裹體測溫結果，礦石形成溫度在382 ~ 400℃之間。基於單輝石法的地質溫度計計算的含礦巖相形成溫度為65438±0265℃。如果礦石的海綿隕石結構能說明硫化物是在矽酸鹽結晶之前被熔離的，那麽這種含礦巖相中的硫化物在高於1265℃(矽酸鹽尚未結晶)時與矽酸鹽不混溶，熔離後與矽酸鹽熔融漿壹起或單獨滲入地殼形成巖石和礦化。很明顯，硫化物是在矽酸鹽結晶很長時間後(此時熔體呈晶粥狀)結晶礦化，溫度下降到400℃左右。
(2)輝石橄欖巖中的“懸浮透鏡狀”和“層狀”礦體。前者產於巖相上部，形態不規則，以透鏡狀為主，礦物條帶、扁豆狀、薄層也時有出現，壹般規模小、厚度薄、延伸短、連續性差。大多數礦石嵌布稀少，品位低，變化大，選礦差，工業意義不大。後者位於巖相底部，橄欖石輝石巖界面之上。礦石與容礦巖相之間界限不清，是壹種逐漸過渡的關系。礦石以致密浸染狀礦石為特征，較富者偶見海綿隕石狀結構，局部見罕見回文狀結構。研究表明，上下礦體的礦石礦物相似，主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦。據統計，掛礦體中三種礦物的含量分別為60%、35%、5%，三者含量之比為12: 7: 1。礦物粒度1 ~ 2mm，近礦蝕變極輕微。巖相硫化物含量為3% ~ 6%，平均鎳含量為0.22% ~ 0.30%，銅含量為0.05%，w(鎳)∶ w(銅)= 6 ∶ 1。而底部礦體中黃銅礦增多，w(Ni)∶w(Cu)=2.3∶1。該巖相的成巖成礦溫度分別約為65438±0500℃和500℃。從上面不難看出，輝石橄欖巖中的礦體明顯是原位結晶熔融形成的，與橄欖石輝石底部的礦體不同。換句話說，由熔融漿料的深度液體熔融形成的矽酸鹽熔體或巖漿含有未被熔化掉的殘余硫化物。在溫度下降等因素的影響下，發生晶體熔化。由於重力作用，壹部分最初被熔離的硫化物沈降到巖相底部，形成“底部礦體”，另壹部分硫化物後來熔離，在下沈前凝結，形成“懸掛礦體”。這種礦化幾乎不含礦化劑，具有很高的形成溫度。
圖2-20紅旗嶺地區1、7號含銅鎳巖體巖石化學數值特征圖圖2-20紅旗嶺1、3號巖體巖石化學數值特征圖(據王恒生、白文基，1975)(後王恒等1975)。
ⅰ-1巖體；1 ~ 4-輝長巖；5 ~ 13—含橄欖石的輝石巖；14 ~ 24-含普通輝石的橄欖巖；ⅱ-1巖體F1斷層下盤樣品:25 ~ 31-橄欖巖含普通輝石；ⅲ-7巖體；32 ~ 35—混染正長巖；34，36—斜長石輝石巖
(3)成巖作用後疊加脈狀礦體。巖體主要成巖成礦作用完成後，仍有部分晚期含脈巖和硫化物礦脈沿構造裂隙疊加在上述兩個同生礦體上，使礦化更加富集。這壹現象有力地證明了多階段礦漿礦化的特征。1號巖體中有兩個主要礦體。主礦體長835米，寬9.5～65米，厚30～50米，埋深0～440米。主要礦體為鎳，銅貧，平均品位0.12%。
(3)礦床成因探討
(1)傳統的原地結晶溶解成礦理論認為，礦體的大小與母巖體的大小成正比。基於這壹理論，J.H.L.Vogt(1893)認為小巖體中不存在大礦石。上述巖體中硫化物占1/3，尤其是7號巖體，整個巖體幾乎100%是礦物。這壹事實無法用傳統的遺傳學理論來解釋。這麽多鎳不能用基性-超基性巖中鎳的平均含量或硫化物在其中的溶解度來解釋，只能用含礦巖漿深部液態熔融形成的富硫化物礦漿滲入礦化來解釋。
(2)紅旗嶺1號巖體中的礦體呈層狀，產於圍巖和鄰近圍巖中，特別是含礦巖相(橄欖石相)和礦體均具有與底部接觸帶同產狀的流動結構，表明成巖成礦過程中動力作用為主，重力分異作用為輔。特別是7號巖體是巖壁，巖體是礦體。沒有重力分異現象，純粹是典型的深部液體拆離穿髓(吳殿英，1987)。
(3)含礦巖相位於巖體中部，不在最下部，而在最下部為非主要含礦的輝石橄欖巖，說明1巖體下部的含礦橄欖石輝石及其中的礦石不是結晶重力分異的產物，而是由單壹深部液體分隔的含硫化物礦漿滲透形成的。
(4)含礦橄欖石輝石相粒度較粗(壹般2 ~ 3 mm，可達7 ~ 8 mm)，富含金屬硫化物(壹般含15% ~ 50%，最高達70%)，硫化物附近有熱液蝕變。巖相含水量為5% ~ 6%(最高為8%)。可見，礦漿的揮發分在形成和遷移中起著重要作用，這是礦漿礦化的顯著特征之壹。
(5)根據資料，在礦石中已見到壹種可作為礦漿礦化的標型結構——橄欖石與硫化物之間的* * *結狀結構，鉻鐵礦中尖晶石與矽酸鹽之間的* * *結狀結構可視為礦物從礦漿中結晶的標誌(A.F. Koster，1967；д. b .пoд；φepoB，1979)。
(6)巖體中δ34S的變化為+1.2 ‰ ~+2.8 ‰，不同類型礦石的δ34S值非常接近，與隕石中的硫同位素值相近。而且頻率直方圖的塔效應明顯，說明含礦巖體的成巖成礦物質來自上地幔。
綜上所述，紅旗嶺銅鎳硫化物礦床是上地幔原生含礦巖漿，經深部液體分異熔離進入上地殼而熔出的富硫化物漿體形成的“漿體滲透成因”礦床。其礦化可總結為表2-8。表2-8表明，原始巖漿是母體，巖漿和礦漿是孿生兄弟(在同壹層次)，礦石和巖石是它們的後代。紙漿可分為液態熔融紙漿、結晶熔融紙漿和晚期殘留紙漿。熔融巖漿不同演化階段形成的礦漿具有不同的礦化方式和礦體規模等特征。
表2-8紅旗巖銅鎳礦床成礦作用表2-8紅旗嶺銅鎳礦床成礦作用