綜合物化探方法在新疆哈密月牙灣銅鎳礦勘查中的應(yīng)用

侯朝勇，蔡厚安，裴森龍

(有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012)

0 引言

新疆哈密月牙灣銅鎳礦區(qū)位于東天山成礦帶卡拉塔格銅多金屬礦集區(qū)西部[1-5]，主要賦礦巖相為橄欖輝長(zhǎng)巖相，在大地構(gòu)造位置上屬于大南湖一頭蘇泉古生代島弧帶的北帶小熱泉子—卡拉塔格塊狀硫化物成礦帶中段[6]，成礦條件優(yōu)越，找礦潛力巨大。該礦集區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了VMS型銅鋅礦[7-10]、PGE銅鎳礦[11]、熱液脈狀銅礦[12]，矽卡巖型銅礦[13-14]、斑巖型銅礦[15-16]、淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦等諸多礦床類型[17-18]，月牙灣銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拓展了該礦集區(qū)的找礦方向，對(duì)卡拉塔格地區(qū)取得進(jìn)一步找礦突破具有非常重要的意義[19-22]。本文詳細(xì)介紹了月牙灣銅鎳礦的地球物理特征，初步建立地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型，為該區(qū)下一步地質(zhì)找礦工作有一定的借鑒意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

月牙灣礦區(qū)出露的地層主要是下泥盆統(tǒng)大南湖組(D1d)，巖性主要有砂礫巖、安山質(zhì)角礫熔巖、安山巖、玄武巖、角礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)砂巖等，總體為一套NW向緩傾的單斜地層。研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，以NW向、NWW向壓扭性斷裂構(gòu)造為主，NNW向次之。研究區(qū)內(nèi)與成礦關(guān)系密切的巖體主要為兩個(gè)基性雜巖體[22]，編號(hào)為Y1和Y2(圖1)。牙灣銅鎳礦(化)體產(chǎn)于Y1號(hào)巖體中，位于巖體西南邊部，含礦巖石以橄欖輝長(zhǎng)巖、輝石橄長(zhǎng)巖為主，向深部礦化有增強(qiáng)趨勢(shì)，礦石有浸染狀—稠密浸染狀和貫入的塊狀—脈狀兩種礦化類型，塊狀—脈狀礦常形成富礦體，地表蝕變主要有褐鐵礦化、孔雀石化、土黃色紅色粉末狀鐵帽及含孔雀石褐鐵礦細(xì)脈及少量鈷華。巖體圍巖主要為安山玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r，接觸界面清晰，角巖化蝕變明顯。

圖1 月牙灣銅鎳礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[22]修改)

2 物性特征

巖石的密度、磁性、極化率、電阻率特征見(jiàn)圖2。

圖2 巖石物性參數(shù)柱狀圖

2.1 巖石密度特征

由圖2a來(lái)看，區(qū)內(nèi)磁黃鐵礦及含磁黃鐵礦巖石密度明顯大于其他各類巖石，最高可達(dá)4.05 g/cm3，區(qū)內(nèi)其他巖石密度大小與基性程度呈正相關(guān)，其中橄長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖密度較高，砂巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖及閃長(zhǎng)巖密度較低[23]。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，磁黃鐵礦一般與橄長(zhǎng)巖伴生，研究區(qū)的高重力異常特征應(yīng)為基性巖體及含礦體引起。

2.2 巖石磁性特征

由圖2b來(lái)看，區(qū)內(nèi)含礦巖石磁性遠(yuǎn)大于其他標(biāo)本，其他各類巖石磁性與基性程度呈正相關(guān)，橄長(zhǎng)巖磁性僅次于含礦巖石，蘇長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖磁化率最低。

2.3 巖石極化率特征

由圖2c來(lái)看，區(qū)內(nèi)巖石極化率參數(shù)受礦物含量影響最大，含礦磁黃鐵礦及含磁黃鐵礦橄長(zhǎng)巖極化率遠(yuǎn)大于各類巖石，橄長(zhǎng)巖及橄欖輝長(zhǎng)巖極化率相對(duì)較大，其余巖石極化率值較低。

2.4 巖石電阻率特征

由圖2d來(lái)看含礦磁黃鐵礦和含磁黃鐵礦橄長(zhǎng)巖，電阻率最低，變化范圍為2.5～880 Ω·m，平均值分別為14 Ω·m和776 Ω·m對(duì)應(yīng)為高密度、高磁、高極化特征；根據(jù)區(qū)域物性資料，巖石電阻率大小與其基性程度呈正相關(guān)，工作區(qū)安山玄武質(zhì)圍巖、輝長(zhǎng)巖具有較高的電阻率，而橄長(zhǎng)巖、橄欖輝長(zhǎng)巖電阻率明顯低于前者，對(duì)應(yīng)的密度、磁化率及極化率值具有較高的值，推測(cè)與其鎂鐵質(zhì)含量較高有關(guān)；其他各類巖石為中電阻率，密度、磁化率和極化率特征不明顯。

3 重磁異常特征

1∶1萬(wàn)高精度重力、磁法主要目的是研究礦區(qū)地質(zhì)背景和控礦因素，確定超基性巖體和銅鎳礦化地段，發(fā)現(xiàn)隱伏巖體和新的賦礦地段。

3.1 重力異常特征

布格重力異常：布格重力異常(圖3)南高北低，異常范圍為(-132.37～-126.02)×10-5m/s2，南部異常與Y2巖體對(duì)應(yīng)，整體受卡拉塔格次級(jí)斷層控制，斷層北側(cè)局部異常突起與為高密度的Y1巖體相關(guān)，北側(cè)異常等值線為近EW向，根據(jù)地質(zhì)資料此處存在一組EW向斷層。

圖3 月牙灣布格重力異常等值線平面圖

剩余重力異常特征：采用滑動(dòng)平均求取剩余重力異常(圖4)，窗口大小600 m，主要圈定G1和G2兩處異常。其中G1異常與Y1巖體對(duì)應(yīng)，異常幅值為0.5×10-5m/s2，形態(tài)近似于月牙狀，北部受EW向F5斷層控制出現(xiàn)向西扭轉(zhuǎn)的形態(tài)。G2異常主體與Y2巖體對(duì)應(yīng)，異常極大值為0.7×10-5m/s2，異常北西端具有向北延伸的趨勢(shì)，地表見(jiàn)有閃長(zhǎng)巖出露，推斷與其相關(guān)。

圖4 月牙灣剩余重力異常剖面平面圖(a)等值線平面圖(b)

3.2 磁異常特征

研究區(qū)內(nèi)磁異常變化劇烈，磁場(chǎng)特征與巖體、斷層及地層關(guān)系密切，根據(jù)異常特征劃分為C1和C2異常，并將C1異常細(xì)分為3個(gè)局部異常(圖5)。其中C1-1異常主要對(duì)應(yīng)Y1基性雜巖體的磁化率較高的橄欖輝長(zhǎng)巖及中粒輝長(zhǎng)巖，磁異常與巖體西南巖相界面一致，整體呈NW走向，與重力異常特征一致均向東扭轉(zhuǎn)，異常處高磁異常為局部出露的閃長(zhǎng)巖，Y1巖體北側(cè)的角閃輝長(zhǎng)巖整體為低磁特征，中部出露的粗粒輝長(zhǎng)巖磁異常相對(duì)較高。C1-2異常由F3斷層與C1-1異常隔開，異常巖性對(duì)應(yīng)為中粒輝長(zhǎng)巖。C1-3異常位于F1、F4斷層交匯部位，具有多個(gè)異常中心，推測(cè)與閃長(zhǎng)巖相關(guān)。C2異常與Y2基性雜巖體對(duì)應(yīng)，為規(guī)模較大的強(qiáng)負(fù)磁特征，推測(cè)與巖體侵入冷卻時(shí)期保留的剩磁有關(guān)。

圖5 月牙灣磁異常剖面平面圖(a)等值線平面圖(b)

4 激電中梯異常特征

極化率異常特征：研究區(qū)極化率背景較低，在Y1巖體西側(cè)界面處多條測(cè)線均具有連續(xù)的負(fù)異常，延時(shí)曲線圓滑，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)負(fù)異常與陡立產(chǎn)狀及地表出露的極化體相關(guān)。綜合重磁特征圈定激電異常IP1和IP2，其中IP1異常極值為9.5%，西側(cè)異常等值線較密，高值異常中心對(duì)應(yīng)為橄欖輝長(zhǎng)巖，與磁異常中心一致。IP2異常對(duì)應(yīng)為Y2巖體，異常極值2.8%(圖6)。

圖6 月牙灣視極化率異常剖面平面圖(a)等值線平面圖(b)

電阻率異常特征：研究區(qū)所在的下泥盆統(tǒng)大南湖組視電阻率異常(圖7)背景為80 Ω·m，區(qū)內(nèi)出露雜巖體為高阻特征，異常范圍為80～240 Ω·m。根據(jù)大比例尺電性特征，在高阻巖體中圈定局部低阻異常兩處。其中D1異常位于Y1巖體中部，具有兩個(gè)異常中心，整體呈SN向分布，北部低阻異常為推測(cè)F3斷層，南段低阻異常對(duì)應(yīng)為高磁、高阻、高極化異常，對(duì)應(yīng)巖性為中粒輝長(zhǎng)巖及橄欖輝長(zhǎng)巖，為區(qū)內(nèi)成礦有利空間。D2異常位于Y2巖體東南部，呈低阻高極化異常，同樣具有“三高一低”特征。

圖7 月牙灣視電阻率異常剖面平面圖(a)等值線平面圖(b)

綜上可見(jiàn)，極化率異常中心與低阻、高磁、土壤銅鎳異常重疊，南北兩側(cè)伴隨高阻、負(fù)磁異常。異常中心出露橄欖輝長(zhǎng)巖，外側(cè)被輝石巖脈夾持并受NW向、NNW向構(gòu)造控制。推斷綜合異常由含銅鎳礦(化)的基性—超基性巖體引起。

5 地物化綜合剖面預(yù)測(cè)深部礦體

為進(jìn)一步解剖異常，了解異常體空間展布情況，布置了地物化綜合剖面(圖8)。

由圖8可見(jiàn)：

重磁激電中梯異常剖面圖顯示異常由重力剩余高值異常、磁力正異常、高極化率異常、低電阻率異常組成具硫化物礦化超基性巖“三高一低”異常特征[24-26]。

圖8 月牙灣銅鎳礦物化探綜合剖面圖

土壤地化剖面圖顯示Ni-Co-Cr異常組合主要分布在超基性巖出露區(qū)，Cu-Au-Ag組合異常組合則發(fā)育在超基性巖兩側(cè)接觸帶附近，水平分帶明顯。土壤地化異常決定了物探異常性質(zhì)及巖體含礦性。

激電測(cè)深斷面圖反映低阻高極化異常體(硫化物)向深部有較大的延伸，異常體整體北傾沿構(gòu)造向南側(cè)極化。

CSAMT測(cè)深斷面淺部低阻異常范圍與出露巖體及地化異常位置吻合，異常體向北緩傾，中淺部夾局部不含硫化物的高阻巖體，低阻主要沿底板分布延伸至高程約100 m。異常體在900號(hào)點(diǎn)附近被南傾的后期構(gòu)造錯(cuò)斷，斷距較大。但構(gòu)造下盤北側(cè)深部的低阻異常范圍更大、形態(tài)更規(guī)整、強(qiáng)度更低，是找礦有利空間。

6 工程驗(yàn)證結(jié)果及銅鎳礦找礦模型的建立

6.1 工程驗(yàn)證結(jié)果

根據(jù)物化探異常，經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證，深部對(duì)應(yīng)圈定銅鎳礦體6條。礦體總體呈脈狀、透鏡狀，長(zhǎng)150～400 m，厚度為1.44～32.54 m，產(chǎn)狀總體為60°～70°∠40°～60°，地表氧化礦單工程銅品位為0.20%～0.29%，鎳品位為0.12%～0.19%。深部原生礦銅品位為0.20%～0.29%，鎳品位為0.12%～0.18%[26]。且見(jiàn)礦部位與平面“三高一低”異常和CSAMT測(cè)深低阻空間位置一致。

6.2 銅鎳礦找礦模型的建立

根據(jù)月牙灣Y1、Y2巖體地物化異常組合及鉆孔驗(yàn)證情況，初步建立巖漿巖型銅鎳硫化物礦床的找礦模型(圖9)。巖漿巖型銅鎳礦的主要礦石礦物為鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦，容礦巖石為鎂鐵含量較高的基性—超基性巖體，地形地貌特征表現(xiàn)為受風(fēng)化剝蝕形成局部負(fù)地形，地球物理特征表現(xiàn)為具有高重、高磁、高極化、低阻(三高一低)異常特征，土壤地球化學(xué)異常特征表現(xiàn)為Ni-Co-Cr異常組合分布在超基性巖體分布區(qū)，Cu-Au-Ag組合異常組合則發(fā)育在超基性巖兩側(cè)接觸帶附近，電磁測(cè)深可厘清與成礦相關(guān)的構(gòu)造分布特征，圈定深部成礦有利區(qū)。

圖9 月牙灣銅鎳礦地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)找礦模型

7 結(jié)論

1)月牙灣銅鎳礦找礦模式可歸納為成礦地質(zhì)體為鎂鐵質(zhì)雜巖體；物探特征為高重、高磁、高極化、低阻(三高一低)異常特征；化探特征為巖體分布區(qū)域Ni-Co-Cr組合異常，巖體兩側(cè)及其接觸帶Cu-Au-Ag組合異常。

2)綜合物化探方法在月牙灣地區(qū)找礦效果明顯，高精度重力、磁法圈定巖體范圍，激電中梯圈定硫化物富集地段，大功率激電測(cè)深及CSAMT探尋深部找礦空間，由面到點(diǎn)、由淺到深，物探定位，化探定性的方法技術(shù)組合運(yùn)用，互為借鑒，能為該區(qū)大范圍找礦提供依據(jù)。