銅鎳礦床地球化學(xué)模式在西澳州Cattle Creek地區(qū)的找礦應(yīng)用

李　健　王　凡　胡中國(guó)　伍光鋒

中化礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754

銅鎳礦床地球化學(xué)模式在西澳州Cattle Creek地區(qū)的找礦應(yīng)用

李健*王凡胡中國(guó)伍光鋒

中化礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州 072754

提要根據(jù)已建立的銅鎳礦床地球化學(xué)模式，通過對(duì)Cattle Creek 地區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)（Ni、Cu、Au、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Cr、Co、Ag、Mo元素）處理、分析、綜合研究，建立相應(yīng)礦床的地球化學(xué)模式，認(rèn)為在西澳州Cattle Creek地區(qū)是尋找銅鎳礦床最有遠(yuǎn)景地區(qū)，找礦潛力很大。

銅鎳礦床地球化學(xué)模式Cattle Creek 地區(qū)

通過對(duì)西澳州Cattle Cr eek地區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)處理、分析、綜合研究，建立相應(yīng)礦床的地球化學(xué)找礦模式，與國(guó)土資源部“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目中已建立銅鎳礦床區(qū)域地球化學(xué)找礦模式進(jìn)行對(duì)比研究，可以在找礦靶區(qū)圈定、基礎(chǔ)地質(zhì)研究、成礦構(gòu)造研究、成礦規(guī)律研究、以及礦產(chǎn)資源潛力的定性、定量預(yù)測(cè)中發(fā)揮重要的作用【1】。因此，研究西澳州Cattle Cr eek地區(qū)基性-超基性巖分布區(qū)是否有銅鎳礦床和含礦巖體的存在具有重要意義，以期對(duì)后期找礦工作提供理論參考。

1　銅鎳礦床地球化學(xué)模式的建立

1.1區(qū)域地質(zhì)背景

澳大利亞西澳州Cattle Cr eek地區(qū)位于北澳大利亞克拉通內(nèi)金伯利地塊東緣，霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動(dòng)帶上，該活動(dòng)帶形成于古元古代（約1860～1830Ma），發(fā)育有多條區(qū)域性深大斷裂，距離研究區(qū)最近的為霍爾斯克里克（Halls Cr eek）斷裂帶?；顒?dòng)帶緣于前金伯利（proto-Kimberley）克拉通與塔納米（Tanami）克拉通的碰撞，而前碰撞-同碰撞-后碰撞過程中火山活動(dòng)強(qiáng)烈并發(fā)育有大量的基性-超基性侵入巖體。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處基性-超基性巖體及巖脈。巖體面積不大，不超過0.5km2，主要巖性為角閃輝石巖、角閃石巖、斜長(zhǎng)閃輝巖等，局部可見巖相分帶，顯示了巖漿的分離結(jié)晶作用；巖脈規(guī)模差異較大，走向以北東為主，主要包括角閃輝石巖脈、輝石巖脈斜長(zhǎng)閃輝巖脈等?；?超基性巖體及巖脈的圍巖主要為麻粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、混合片麻巖等（圖1）。

霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動(dòng)帶中的區(qū)域性深大斷裂可將其分為西帶、中帶、東帶三個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶，其中中帶又是一條受構(gòu)造線控制的北東向展布的Ni-Cu-Co-PGE-Cr成礦帶。迄今為止，在該活動(dòng)帶上已發(fā)現(xiàn)多個(gè)銅鎳硫化物礦床，其中薩凡納（Savannh）銅鎳礦床僅距離研究區(qū)向西約十幾公里【2】。

1.2區(qū)域地球化學(xué)特征

1∶5萬土壤地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)成果顯示，相對(duì)于地殼豐度，研究區(qū)土壤測(cè)量中Cu、Sn、Cr、Co、Ni、W、Ag元素含量偏高，Pb、Zn元素含量與地殼豐度基本一致，Mo、Au、Bi元素含量偏低。變異系數(shù)顯示Cu、Au、Ni、W、Ag、Mo、Zn、Co、Cr分異能力較強(qiáng)。因此，本區(qū)具備尋找銅鎳硫化物礦床的地球化學(xué)條件。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)王凡，2013）Fig.1 Geologic map of Cattle Creek Area（Introduction to Wangfan，2013）1.黑云斜長(zhǎng)片麻巖；2.斜長(zhǎng)角閃片麻巖；3.斜長(zhǎng)角閃巖；4.大理巖；5.麻粒巖；6.混合片麻巖；7.黑云斜長(zhǎng)片麻巖與大理巖與石英巖互層；8.角閃石巖；9.角閃輝石巖；10.斜長(zhǎng)閃輝巖；11.輝石巖脈；12.角閃輝石巖脈；13.斜長(zhǎng)閃輝巖脈；14.孔雀石化；15.褐鐵礦化；16.磁鐵礦化；17.斷層；18.地層產(chǎn)狀；19.片麻理產(chǎn)狀；20.地質(zhì)界線

通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，全區(qū)12種元素分為兩群：第一群為Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo（相關(guān)系數(shù)取 0.2），主要分布在基性—超基性侵入巖上，反映為銅鎳礦化元素組合；第二群為Ag、W、Bi、Sn、Pb（相關(guān)系數(shù)取0.2），主要分布在與巖體接觸的巖性上，其中W、Bi、Sn、Pb，反映與巖體有關(guān)的中高溫?zé)嵋涸亟M合（圖2）。

從圖2可以看出，銅鎳礦化元素組合（Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo），濃集趨勢(shì)明顯，總體沿NE向展布，主要出露的巖性包括角閃巖、角閃輝石巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖。該區(qū)基性-超基性小巖體和巖脈的侵入，說明該元素組合與其關(guān)系密不可分，對(duì)于尋找銅鎳礦產(chǎn)起到直接的指示性作用。中高溫?zé)嵋涸亟M合（Ag、W、Bi、Sn、Pb），濃集趨勢(shì)明顯，總體沿NE向展布出露的巖性包括黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)石英巖。

另外，從圖2中可以看出Ag、W、Bi、Sn、Pb元素組合高背景值主要分布在Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo元素組合的外圍，僅一小部分分布在內(nèi)部，說明Ag、W、Bi、Sn、Pb元素組合對(duì)于尋找銅鎳礦產(chǎn)起到間接的指示性作用。

1.3研究區(qū)地球化學(xué)異常特征

通過1∶5萬土壤地球化學(xué)測(cè)量，在研究區(qū)內(nèi)圈定三處甲類綜合異常區(qū)AP1、AP2和AP3，見圖3。

1.3.1A P1甲類綜合異常異常呈不規(guī)則狀，總體呈NE向展布，主要由Cu、Ni、Au、Mo、Co、Cr、Zn等元素組成，多個(gè)濃集中心，異常套合較好，面積為4.93km2。襯度較高的元素為Au、Cu、Ni，規(guī)模較大的元素是 Cu、Ni、Au、Mo。其中Cu的極大值為24910×10-6，均值為 2510.618×10-6，Ni的極大值為18 420×10-6，均值為1764.500×10-6，Au的極大值為272×10-9，均值為72.326×10-9，Cu、Ni均超過工業(yè)品位。Cu、Ni、Au、Mo、Co元素均達(dá)到3級(jí)濃度帶， Cr、Zn、Ag元素為2級(jí)濃度帶，Pb為1級(jí)濃度帶（見表1）。

圖3　研究區(qū)綜合異常圖（據(jù)王凡，2013）（此圖坐標(biāo)數(shù)據(jù)同圖1）Fig.3 Comprehensive anomaly map of Cattle Creek Area（Introduction to Wangfan，2013）1.黑云斜長(zhǎng)片麻巖； 2.斜長(zhǎng)角閃片麻巖； 3.斜長(zhǎng)角閃巖；4.大理巖；5.麻粒巖；6.混合片麻巖；7.黑云斜長(zhǎng)片麻巖與大理巖與石英巖互層；8.角閃石巖；9.角閃輝石巖；10.斜長(zhǎng)閃輝巖；11.輝石巖脈；12.角閃輝石巖脈；13.斜長(zhǎng)閃輝巖脈；14.孔雀石化；15.褐鐵礦化；16.磁鐵礦化；17.斷層；18.綜合異常范圍及編號(hào)；各元素異常下限（T）：T（Au）2×10-9；T（Ag）0.13×10-6；T（Cu）80×10-6；T（Pb）28×10-6；T（Zn）130×10-6；T（W）3×10-6；T（Sn）6×10-6；T（Mo）1×10-6；T（Bi）0.5×10-6；T（Cr）220×10-6；T（Co）55×10-6；T（Ni）110×10-6。

圖2　研究區(qū)場(chǎng)強(qiáng)特征疊置圖（研究區(qū)地質(zhì)圖圖例同圖1）Fig.2 Overlaid map of field intensitycharacteristics （cutline is same with Fig 1 ）

表1　AP1甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of AP1 category A compositive abnormity parameter

異常位于麻粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖中，區(qū)內(nèi)角閃石巖、角閃輝石巖基性-超基性侵入巖體和輝石、角閃輝石基性-超基性侵入巖脈發(fā)育。異常中心多位于侵入巖體和巖脈的中心及周邊。異常區(qū)西北部巖體和東北部巖脈均有磁鐵礦化，異常區(qū)中部角閃輝石巖脈附近礦化強(qiáng)烈，主要有孔雀石化和褐鐵礦化（見圖4）。

1.3.2AP2甲類綜合異常異常呈條帶狀，總體呈NS向展布，主要由Ni、Cu、Cr、Au、Co等元素組成，多個(gè)濃集中心，異常套合較好，面積為5.43km2。襯度較高的元素為Cu、Ni、Cr、Au，規(guī)模較大的元素是 Ni、Cu、Cr、Au，。其中 Cu的極大值為3406×10-6，均值為1743.350×10-6，超過邊界品位；Ni的極大值為 1934×10-6，均值為624.2×10-6，接近邊界品位。Cu、Ni元素均達(dá)到3級(jí)濃度帶， Cr、Au、Co元素為2級(jí)濃度帶，其余元素為1級(jí)濃度帶（見表2）。

圖4　AP 1甲類綜合異常剖析圖Fig.4 Compositive abnormal profile of AP1 category A

表2　AP2甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2　Compositive abnormal parameter statistical table of AP2 category A

異常位于黑云（條帶）云染狀混合片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、麻粒巖和斜長(zhǎng)角閃巖中，并發(fā)育有角閃輝石巖基性-超基性侵入巖體及巖脈和斜長(zhǎng)閃輝巖基性-超基性侵入巖體，區(qū)內(nèi)發(fā)育兩條北東走向的逆斷層，受斷層控制，異常被兩條斷層分割，主要分布在異常區(qū)的北部和南部，異常中心多位于侵入巖體和巖脈的中心及周邊。異常區(qū)北部礦化強(qiáng)烈，主要有孔雀石化和褐鐵礦化（見圖5）。

圖5　AP 2甲類綜合異常剖析圖Fig.5 Compositive abnormal profile of AP2 category A

表3　AP3甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Compositive abnormal parameter statistical table of AP3 category A

異常位于黑云斜長(zhǎng)片麻巖和黑云斜長(zhǎng)片麻巖與大理巖與石英巖互層中，異常區(qū)外圍西部發(fā)育有角閃輝石巖超基性侵入巖體和斜長(zhǎng)角閃巖，區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩條北東向逆斷層，受斷層控制，異常被夾在兩條斷層中間。區(qū)內(nèi)礦化強(qiáng)烈，主要有孔雀石化、褐鐵礦化和磁鐵礦化（見圖6）。推測(cè)異常區(qū)下部存在隱伏巖體。

2　銅鎳礦床地球化學(xué)模式對(duì)比

2.1地質(zhì)背景對(duì)比

銅鎳硫化物礦床是一種巖漿巖專屬性非常強(qiáng)的礦床，在時(shí)間和空間上與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖緊密共生。多分布在活動(dòng)帶兩大地質(zhì)單元交接處、深大斷裂兩側(cè)次級(jí)斷裂控制的基性-超基性小侵入體中。含礦巖體礦化蝕變強(qiáng)烈，分異性好【3】。

研究區(qū)位于北澳大利亞克拉通內(nèi)金伯利地塊東緣，霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動(dòng)帶上，發(fā)育有多條區(qū)域性深大斷裂，距離研究區(qū)最近的為霍爾斯克里克（Halls Cr eek）斷裂帶，區(qū)內(nèi)有多個(gè)基性-超基性小巖體侵入。區(qū)內(nèi)礦化強(qiáng)烈，主要有孔雀石化、褐鐵礦化、磁鐵礦化和電氣石化。

通過與銅鎳礦床地球化學(xué)模式對(duì)比，研究區(qū)的地質(zhì)背景和已有的銅鎳硫化物礦床存在的地質(zhì)背景具有相同之處，認(rèn)為在該區(qū)具備能尋找到銅鎳硫化物礦床和含礦巖體的地質(zhì)條件。

2.2區(qū)域地球化學(xué)特征及異常特征對(duì)比

銅鎳硫化物礦床存在的區(qū)域地球化學(xué)特征為：有Fe2O3、MgO、Ni、Cr、Co、V、Ti等鐵族元素組合的區(qū)域高背景帶或異常帶出現(xiàn)，反映賦礦地層和基性-超基性侵入巖帶的分布。成礦元素為Cu、Ni。Cu、Ni異常有明顯濃集中心，并有良好的濃度分帶，如出現(xiàn)中帶異?；騼?nèi)帶異常，是近礦的指示標(biāo)志，是出露礦和淺表礦的指示，其中異常外帶一般包圍含礦巖體。隱伏Cu、Ni礦上方一般沒有明顯Cu、Ni異常顯示或有很弱的異常顯示，如出現(xiàn) As、Cd、Ag、Sb、Ba、B、Hg和Mo等中低溫元素異常，可能指示隱伏Cu、Ni、Cr等隱伏礦【4】。

研究區(qū)地球化學(xué)特征顯示Cu、Ni呈高背景，且分異能力極強(qiáng)。異常特征顯示Cu、Ni異常濃集中心明顯，為3級(jí)異常，并有良好的濃度分帶，且銅鎳礦化元素組合（Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo）和中高溫?zé)嵋涸亟M合（Ag、W、Bi、Sn、Pb）的組分分帶明顯，異常范圍包圍基性-超基性小巖體。

通過模式對(duì)比，認(rèn)為在該區(qū)具備能尋找到銅鎳硫化物礦床和含礦巖體的地球化學(xué)條件。

圖6　AP 3甲類綜合異常剖析圖Fig.6 Compositive abnormal profile of AP3 category A

3　結(jié)論

通過系統(tǒng)研究地質(zhì)、化探資料，建立了相應(yīng)的銅鎳礦床地球化學(xué)模式。

AP1和AP2異常主成礦元素為Cu、Ni、Au。 Cu、Ni異常濃集中心明顯，均為3級(jí)濃度分帶，且極大值均超過或接近邊界品位，是直接的指示性元素；其余元素異常與Cu、Ni異常呈包圍關(guān)系，為間接的指示性元素。AP1和AP2異常中均有基性-超基性小巖體侵入，且礦化反應(yīng)強(qiáng)烈，主要為孔雀石化、褐鐵礦化，異常外圍還存在電氣石化。綜合分析認(rèn)為在研究區(qū)內(nèi)的 AP1和 AP2異常中能尋找到銅鎳硫化物礦床。

AP3異常與AP1和AP2異常不同的是主成礦元素為Cu、Zn，Ni異常微弱，Cu、Zn異常濃集中心明顯，均為3級(jí)濃度分帶，且極大值均超過或接近邊界品位，其余元素異常與之呈包圍關(guān)系。AP3異常中無基性-超基性小巖體侵入，但就元素組合分析推斷下部存在隱伏巖體，異常中礦化反應(yīng)強(qiáng)烈，主要為孔雀石化、褐鐵礦化和磁鐵礦化。綜合分析認(rèn)為在AP3異常中可能尋找到含礦巖體。

1 劉應(yīng)忠.銅鎳礦床地球化學(xué)模式的應(yīng)用［J］貴州地質(zhì).2008，25（03）：208

2 王凡，李健，胡中國(guó)，等.西澳州Cattle Creek地區(qū)銅鎳硫化物礦床成礦潛力探討［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì).2014，36（02）：85～86

3 向運(yùn)川，任天祥，牟緒贊，等.化探資料應(yīng)用技術(shù)要求［M］.地質(zhì)出版社.2010：114

4 向運(yùn)川，任天祥，牟緒贊，等.化探資料應(yīng)用技術(shù)要求［M］.地質(zhì)出版社.2010：114

Abstract

We build the geochemical model and find that there is a great prospecting potential in Cattle Creek Area after comprehensively analyzing the geochemical data including some elements of Ni、Cu、Au、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Cr、Co、Ag and Mo according to the existing geochemical model of copper-nickel deposit.

THE GEOCHEMICAL MODEL APPLICATION IN COPPER-NICKEL DEPOSIT OF CATTLE CREEK AREA， WESTERN AUSTRALIA

Li JianWang FanH u ZhongguoWu Guangfeng
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

copper-nickel deposit， geochemical model， Cattle Creek Area

P618.4：P632.1

A

1006-5296（2015）03-0205-08

* 第一作者簡(jiǎn)介：李?。?986～），男，地球化學(xué)專業(yè)，助理工程師

2015-10-20；改回日期：2015-11-16