一、大地构造单元
黄山铜镍矿位于新疆哈密市东南140km处。大地构造单元属天山地槽褶皱系（Ⅰ）北天山优地槽褶皱带（Ⅱ）范围，可以划分为3个三级构造单元；南部为中天山隆起带、中部觉罗塔格复背斜、北部为吐鲁番-哈密坳陷。按板块构造观点，何国琦、刘德全（1994），将黄山基性-超基性杂岩带列为哈萨克斯坦板块哈尔里克泥盆—石炭纪岛弧。岩带是沿着康古尔塔格韧性剪切带发生的张性断裂侵入的岩体形成的。
二、区域地质
（一）地层
元古宇主要出露在中天山一带。
长城系星星峡群：出露岩石主要为云英片岩、黑云母斜长片麻岩、混合岩夹石英岩和大理岩，厚2810～5573m。
蓟县系卡瓦布拉克群：上部为云英片岩、角闪片岩、变质砂岩、石英岩和大理岩。下部以白云岩、大理岩为主夹片岩、片麻岩等。碳酸盐岩中含丰富的叠层石，厚1140～5434m。
古生界主要为石炭系和少量的二叠系。
下石炭统雅满苏组（C1y）主要出露在中天山隆起带之北，雅满苏断裂以南一带。为一套海相中性-酸性、基性火山岩、火山碎屑岩。碎屑岩和碳酸盐岩相变很大，富含腕足、珊瑚、头足类等化石。
下石炭统白鱼山组（C1b）整合于雅满苏组之上，为一套滨海相正常碎屑岩、碳酸盐岩夹少量碎屑岩。
中石炭统干墩组（C2g），上部以正常碎屑岩为主夹灰岩、火山碎屑岩。中下部则主要为中酸性火山碎屑岩夹正常碎屑岩。厚为6671m。
中石炭统梧桐窝子组（C2w），在区内分布广泛，下部与干墩组呈整合接触。在烟墩—黄山—镜儿泉一带主要为一套基性、中酸性火山碎屑岩和熔岩。总厚约7000m。
下二叠统红柳河组，零星分布，主要岩性为一套火山碎屑岩夹碎屑岩。
中生界出露于局部的断陷盆地中，主要有中-下侏罗统煤窑沟组地层。新生界主要为新第三系，为一套陆相碎屑岩，第四系为分布在沟谷凹地中的洪积物。
（二）岩浆岩
区域内出露的岩浆岩主要为华力西期的产物，可分为早、中、晚三期，期内又划分为若干侵入次，从超基性—基性—中性—酸性都有，以酸性花岗岩类出露最多，中性闪长岩类次之，基性-超基性岩出露较少。
黄山基性-超基性杂岩体位于烟墩—黄山—镜儿泉基性-超基性杂岩带中。该带基性-超基性岩体约20多个，属于华力西中期产物。在该带中已探明硫化铜镍矿床五处，其中大型两处，中型三处，构成一个硫化铜镍矿成矿带。
（三）构造
烟墩—黄山—镜儿泉铜镍成矿带，区域上受F8号断裂（即康古尔塔格断裂）控制，在南部受F12号黑山口断裂控制，其间形成一个NE向延伸规模较大的韧性剪切带。该带由一系列近于EW向的右行滑动平移断层组成。黄山和黄山东两个大型铜镍矿即位于该带内的基性-超基性杂岩中。岩体的侵位及形态、产状受F8断裂的次级构造控制。
三、矿区地质
（一）地层
矿区出露的地层属于上石炭统干墩组（C2g）的上部层位。按其岩性组合自下而上：可划分为五个岩性段。
第一岩性段C2g1：细碧玢岩夹石英角斑岩。
第二岩性段C2g2：砂砾岩、砂岩夹含炭变余砂岩。
第三岩性段C2g3：变余粉砂岩夹砂砾岩及砂质灰岩透镜体。
第四岩性段C2g4：砂质灰岩、生物碎屑灰岩夹炭质灰岩、薄层及中-细粒砂岩透镜体。
第五岩性段C2g5：钙质砾岩、钙质中-细粒砂岩夹砂质灰岩、炭质灰岩透镜体。与梧桐窝子组（C2w）在区域上呈整合接触，在矿区范围内为断层接触。由于受区域构造的影响，上述地层均呈倒转产状，向南倾斜，倾角较陡（图2-14）。
（二）岩浆岩
矿区内岩浆岩主要有，花岗岩和基性-超基性岩两大类。
花岗岩类：主要分布于矿区南部，如西南部的花岗岩体，面积约20km2，矿区内仅出露其一小部分。矿区东部的黄山花岗岩体，面积0.15km2，为黑云母花岗岩。东南部尚有一些受断裂控制呈NE向分布的长条状花岗岩体。此外尚有一些规模更小的闪长岩或花岗闪长斑岩，多呈NE向分布，受断裂控制。
图2-14 新疆哈密黄山铜矿床地质略图 Fig.2-14 Schematic geological map of Huangshan copper deposit,Hami City
C2g—中石炭统干墩组；C2g1—第一岩性段；C2g2—第二岩性段；C2g3—第三岩性段；C2g4—第四岩性段；C2g5—第五岩性段；基性—超基性岩体：第一侵入亚次：Φ3—斜长角闪橄榄岩体；第二侵入亚次；δ—辉长闪长岩相；v—辉长岩相；vv0—辉长苏长岩相；
基性-超基性岩类：在矿区内发现三个岩体。
Ⅲ号岩体：为闪长岩，出露于矿区东南部，长600m，宽30～50m，呈近东西向条状分布，无矿化显示。
Ⅱ号岩体：出露于矿区东部，呈NEE向长条状，长1900m，宽100～150m，为一岩墙，分异尚好，为二辉辉石岩、辉长苏长岩和辉长岩的岩石组合。地表具褐铁矿化、黄钾铁矾及少量的孔雀石，深部经钻孔验证有铜镍矿化，但达不到边界品位。
I号岩体：横贯矿区中部，东西长约3950m，平均宽度400m，东窄西宽，呈近东西向分布的岩墙，它是由不同期次的岩浆侵入形成的杂岩体，分异较好。地表可圈出三个矿化带，深部经钻探揭露有与岩相关系密切的规模大的熔离型铜镍硫化物矿体存在。
（三）构造
矿区处于F9号断裂带上，矿区构造主要为断裂，受F9号断裂制约。矿区内褶皱不发育，仅局部有些较小的线型褶曲以及伴随断裂而形成挤压揉皱的挠曲。
F9断裂是成矿带内的导岩构造。它由区域构造F8和F12断裂诱导派生，以F8、F12为边界条件。在局部应力场作用下形成的两组剪切面中近EW向展布的一组，是矿区的序次最高的一组断层。黄山杂岩体和黄山东杂岩体都分布在该断裂带上。
在F9断裂带内，发育一组NE向的断裂，是F9的次级构造。黄山矿区的I号岩体、Ⅱ号岩体以及矿区西南的一些花岗岩体，均沿此组断裂侵位。杂岩体的形态产状，受其控制，是成矿带中的容岩构造。
（四）Ⅰ号岩体地质
黄山基性-超基性杂岩体，以I号岩体的规模最大，分异较为完全。黄山铜镍矿床主要赋存在该岩体中，其地质特征简述如下。
1.岩体的规模、形态和产状
黄山基性-超基性杂岩体的平面外形像一头“虾”，头部位于西南、尾部伸向东部。东西长约3900m，岩体平面长轴方向各处不一，头部走向南西向，中部身躯近东西向，尾部向NEE伸展。东部最窄，不足100m，向东渐趋尖灭；中部宽度由400m增至500m；西部最宽，将近800m。出露面积约1.15km2。岩体北缘总体产状向南呈陡倾斜，南缘产状则向北倾斜，为一向南西侧伏的岩墙（图2-15）。
2.岩体侵入期次和岩相划分
岩体侵入期次和岩相的划分见表2-6。
表2-6 黄山矿区I号岩体侵入期次和岩相划分表 Table 2-6 Periods and stages of intrusion and classification of petrographic facies of intrusion No.1in Huangshan ore district
3.主侵入体
I号岩体是矿区规模最大的一次侵入活动形成的。岩浆侵位后，就地分异，形成结晶分异的连续岩相序列——自东向西、自上而下依次出现：闪长岩相—角闪辉长岩相—辉长苏长岩相—角闪二辉辉石岩相—角闪二辉橄辉岩相—角闪二辉橄榄岩相—角闪辉橄岩相。
4.含矿岩体
含矿岩体主要分布在主岩体西南部，地表未出露。含矿岩体主要受NEE向断层控制，沿第二侵入亚次的主岩体的南侧侵入，切穿主岩体的不同岩相。该含矿岩体是沿岩浆通道处向上贯入而形成向北陡倾的单斜状岩体。含矿岩体虽有分异，但很不彻底，上下均有方辉辉石岩的透镜体或夹层。总的看，岩体下部基性程度较高，橄榄石含量高，向上基性程度减低，但整个岩体仍以辉橄岩为主，局部出现纯橄岩、橄榄岩和方辉辉石岩。后二者的出现范围较小。岩体中硫化物含量相当丰富，局部地段几乎全岩矿化，形成黄山铜镍矿的主体。可以想象，该期次的岩体是由富含硫化物的矿浆与岩浆同时贯入，经短暂熔离和结晶分异形成的含矿岩体。岩体中不论纯橄岩、辉橄岩、橄榄岩或是方辉辉石岩均可含矿。
该岩体与第二侵入亚次的主岩体下部的辉橄岩相，是分属不同期次侵入活动形成的两期岩体。
此外，第四侵入亚次的辉长闪长岩体主要分布于黄山杂岩体的中部，呈一“半月形”包于杂岩体外侧，南北长约400m，东西宽约200m。
图2-15 122号勘探线剖面图 Fig.2-15 Profile of exploratory line 122
C2g3-中石炭统干墩组第三岩性段；C2g1—中石炭统干墩组第—岩性段；μδ—辉长闪长岩；
四、矿床地质
黄山矿区在地表及地下均发现有工业意义的矿体，但以深部与分异熔离作用有关的矿体为主，约占矿区总储量85以上。
（一）地表矿体
地表共圈定出三个矿化带，分布在主侵入体与辉长闪长岩体之间的蚀变带中，或主侵入体与围岩地层之间的蚀变带上，受断层控制。各含矿带的情况简述如下。
Ⅰ号矿化带：分布于岩体北缘，东西长约1050m，宽1～5.7m，走向950，倾向南，倾角620～67°，受F1断层控制，其中共圈定出P1、P2二个矿体。
P1号矿体：长350m；出露宽度1～3.9m，平均2.13m，倾向178°、倾角640。矿体产于绢云母-绿泥石蚀变岩中，呈似层状，矿化多沿断裂隙分布。平均品位Ni 0.45%、Cu 0.28%、Co 0.018%。
P2号矿体：分布于P1矿体之南，东西长约300m，宽约2～5.7m，平均宽度3.65m，矿体倾向177°，倾角62°～65°。产于绿泥石-滑石及绢云母-绿泥石蚀变岩中，形成片状构造。平均品位：Ni 0.47%、Cu 0.26%、Co 0.021%。
Ⅱ号矿化带：位于主岩体南侧，东西长约550m，最大宽度10.99m，平均宽度5.5m，走向55°，倾向N，倾角700～800。向下延伸最大可达92m。其中的矿体主要赋存于两期岩体接触带的绿泥石-滑石蚀变岩和辉长闪长岩中。
P10号矿体：地表形态为一椭圆状铁帽，东西长61m，南北宽55m，向下延伸可达20m，赋存在辉长闪长岩中，由黄钾铁矾、孔雀石、褐铁矿和铜蓝等金属氧化物组成。有用组分呈星点状或斑点状分布，有的呈细脉状充填于岩石裂隙中。矿石平均品位：Ni 1.65%、Cu 0.99%、Co 0.046%，是地表富矿。
Ⅲ号矿化带：分布于岩体西南部，东西长约250m，最大出露宽度11.65m，平均宽度5.61m，走向110°，倾向S，倾角47°～72°。其中矿体赋存于围岩与岩体接触的断层面上绿泥石-滑石蚀变岩中。
P13号矿体：矿体厚度虽小，但走向延长和深部延伸都比较稳定，斜深可达200～300m。矿体赋存于绿泥石-滑石蚀变岩中，因受断层作用，强烈的片理和糜棱岩化。有用组分呈脉状，微细脉状充填于片理和裂隙中。地表为铁帽，见有孔雀石、褐铁矿、黄钾铁矾及铜蓝等金属氧化物。地表平均品位，Ni 0.5 5%、Cu 0.2 3%、Co 0.028%。
（二）隐伏矿体
黄山铜镍矿主要矿体均为隐伏矿体，分布于矿区南部。
主矿体：赋存于第三侵入亚次的岩体中，东西长约650m，向北陡倾斜。由下而上共三层矿体：
底部第一层矿体（30号矿体），走向长600m，厚度20～80m，最大厚度达百余米，最大斜深大于600m。该矿体底部有透镜状的富矿存在。
下部第二层矿体（31号矿体），长近600m，多分叉，总厚度远小于30号矿体。
上部第三层矿体，仅分布于122线一带。含矿岩体呈枝叉状沿F31号断层穿插于主岩体中。铜镍硫化物矿化，分上下两层平行斜列于含矿岩体中。
次要矿体：赋存于辉橄岩相底部，东西长大于600m，西段视厚度6.62m,N1平均品位1.11%，中段视厚度6.83m,Ni平均品位0.34%，矿体隐伏于地下656～800m。
（三）矿石类型及矿石质
1.矿石类型
黄山铜镍矿区，含矿岩石种类相当多；主要岩石都可成为含矿岩石，如含矿辉橄岩、含矿橄榄岩、含矿方辉辉石岩、含矿辉长闪长岩、含矿绿泥-滑石蚀变岩、含矿绿泥-滑石千糜岩。
矿石的工业类型主要为硫化物原生矿石，地表一部分氧化矿石。前者又可分为：特富矿石、富矿石和贫矿石。特富矿石很少，富矿石可以圈定出单独矿体，大多数为贫矿石。
2.矿石的结构、构造
矿石构造有：水滴状、稀疏浸染状、稠密浸染状、斑杂状、块状、脉状和角砾状、片状构造。在蚀变岩中与热液作用成矿有关的矿石，常出现斑杂状和脉状构造。在构造破碎带的蚀变岩中的矿石多数是条带状、片状构造和千糜状构造。
矿石结构有：半自形粒状结构、包含结构、海绵陨铁结构、固溶体分离结构和填隙结构。
3.主要矿石
矿石中主要金属矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、辉钴镍矿、辉钴矿、马基诺矿、黑铜矿、紫硫镍铁矿、磁铁矿、铬尖晶石、钛铁矿、白铁矿。主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿的组合。磁黄铁矿和镍黄铁矿有时表现为固溶体，黄铜矿一部分为与上述同期产物，一部分较晚时形成，表现为交代、穿插早期矿物。由于受后期热液活动的影响，又经常出现墨铜矿、紫硫镍铁矿。
4.矿石组分
矿石主要有益组分为Ni，共生组分Cu、Co、Ag。经电子探针物相分析证明Ni主要以硫化物形式出现。Co未见独立矿物，多数赋存于硅酸盐矿物中。矿区平均品位Cu 0.309%、Co 0.032%、Ni0.488%。
矿区伴生有益组分主要有Au、Ag和铂族元素。银比较普遍，一般含量在（2～3）×10-6，最高4.17×10-6。金含量很少。硒比较普遍，最高可达22.0×10-6，最低1.4×10-6。铂、钯含量较低，多数达不到综合利用标准。
有害元素，主要为锌和砷，铬和碲很微量。
（四）成矿序次的划分
按成矿作用的时间先后可划分为三期：即岩浆后期、热液期和表生期。岩浆后期，又可分出三个阶段。
岩浆期第一阶段的角闪二辉辉石岩相中，金属硫化物含量不丰富，但常见浸染状金属硫化物，有时可聚集成为厚约数米的矿体。成矿方式是岩浆熔离出的硫化物，由于重力作用沉降聚集而形成上悬矿体和底部矿体。
岩浆期第二阶段是含矿岩体岩浆侵入时的成矿阶段。由岩浆房分异形成富含硫化物的熔融体。
岩浆期第三阶段是晚期辉长闪长岩体侵入时的成矿阶段。其成矿作用是对前期已形成的矿体进行熔蚀和改造。其特点是黄铜矿的含量较上述各期的都较高。
热液期的成矿作用：岩浆期各阶段的成矿作用后都伴随有热液活动，金属硫化物沿裂隙充填形成脉状、细脉状矿石，或与先期形成的矿石叠加，形成交代混染状矿石。
表生作用，在地下水、大气降水和氧化等作用下使出露于地表的原生硫化物矿体风化，形成氧化矿石。
五、成岩成矿模式探讨
根据稀土元素总量及分配形式，硫同位素值和铷锶同位素初始比值等研究表明，黄山杂岩体的物质来源于上地幔。地幔物质大约相当于大洋拉斑玄武岩上涌到地下深处的岩浆房，岩浆进行分异，发生硫化物与硅酸盐两大类物质的熔离和熔离后的重力分异。脉动式的岩浆活动使略经分异的物质侵入到贮岩空间，在贮岩空间内进一步就地重力分异与结晶分异，金属硫化物在重力作用下逐渐聚集于岩浆房下部。
最初侵入就位的硅酸盐熔浆，形成以橄榄岩为主要成分的岩体。侵入就位的第二期次的岩浆总成分相当于橄榄岩的成分。。
富含金属硫化物熔体接近于辉橄岩的硅酸盐，最后侵入就位，形成第三次的含矿岩体，成为黄山矿区最重要的成矿岩体。
综合上述，黄山杂岩体成岩成矿可以概括为深部熔离，多次侵位，与就地分异相结合而形成的深熔-贯入型的矿床。