金川巖漿鎳鈷硫化物礦床深部找礦勘查技術(shù)研究

張照偉 ，譚文娟 ，杜輝 ，黑歡 ，賀永康

（自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710119）

隨著新興產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展與低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，全球?qū)︽団捊饘俚男枨笤鲩L(zhǎng)迅猛且前景廣闊（張偉波等，2018；王輝等，2019；張照偉等，2021）。豐富的鎳鈷礦產(chǎn)資源不僅使該國(guó)擁有定價(jià)權(quán)，也提升了國(guó)家資源安全供應(yīng)（Schulz et al.，2018；USGS，2019；Zhang et al.，2019；Li et al.，2019；張照偉等，2020）。目前，中國(guó)可利用的鎳鈷礦床類(lèi)型相對(duì)單一，主要為巖漿Ni-Co硫化物礦床（趙俊興等，2019；陳華勇，2020；王焰等，2020；李文淵等，2022a）。金川礦床是世界第三、中國(guó)最大的巖漿鎳鈷硫化物礦床，其鎳、鈷資源儲(chǔ)量分別約占國(guó)內(nèi)資源總儲(chǔ)量的68.6%和50%，是保障國(guó)內(nèi)鎳、鈷戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)自我供給最重要的資源基地。但由于資源的快速消耗，將嚴(yán)重削弱中國(guó)鎳、鈷資源的自我供給能力，亟需查明礦床深邊部找礦潛力，共同致力提升中國(guó)鎳鈷等關(guān)鍵礦產(chǎn)資源控制力和話(huà)語(yǔ)權(quán)（Maier et al., 2011；侯增謙等，2020；王巖等，2020；張照偉等，2022）。中國(guó)目前是全球第一大鎳鈷金屬消費(fèi)國(guó)，然而超過(guò)90%的鎳鈷資源依賴(lài)進(jìn)口，后備資源嚴(yán)重不足（翟裕生，2020；李文淵等，2022a）。鑒于鎳鈷礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀，中國(guó)新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)將其列為緊缺戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，優(yōu)先部署找礦工作，重點(diǎn)礦山深部是增儲(chǔ)上產(chǎn)的核心工作區(qū)。

金川礦床自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)60余年的地質(zhì)勘查與研究，對(duì)其含礦巖體產(chǎn)狀、巖石類(lèi)型、礦石類(lèi)型、成礦時(shí)代、成礦過(guò)程及成礦規(guī)律等方面都取得較為一致的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為金川含礦巖體原始產(chǎn)狀為“巖床狀” 、巖石基性程度及空間形態(tài)共同控制礦體分布，基性程度越高，含礦性越好，巖體中下部及空間形態(tài)上的突然膨大部位是賦存礦體的關(guān)鍵部位（湯中立等，1995；Naldrett，2011；Chen et al.，2015）；金川礦床是“深部熔離-多期侵位”的產(chǎn)物，且多期次成礦元素含量不同的巖漿分別沿不同部位分別上侵，存在多個(gè)含礦巖漿入口（Tang et al.，2009；Li et al.，2011；陳列錳等，2015；Duan et al.，2016）。隨著對(duì)金川礦床深邊部及外圍勘查的持續(xù)加強(qiáng)，對(duì)礦床的找礦潛力及勘查方向也有了新的進(jìn)展，但仍存在諸多找礦方面的具體問(wèn)題，如地質(zhì)-地球物理模型的建立和找礦標(biāo)志的精準(zhǔn)約束，礦區(qū)地球物理場(chǎng)高背景強(qiáng)干擾條件下探測(cè)方法的有效性，含礦巖漿上侵入口位置的精確厘定等，都是制約金川礦床深邊部及外圍找礦能否實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，亟待解決。筆者圍繞金川礦床深邊部成礦關(guān)鍵問(wèn)題和重大找礦需求，通過(guò)對(duì)金川銅鎳礦床成礦特征的深入剖析，研究找礦技術(shù)方法有效性；地質(zhì)、物探深度融合，建立金川礦床地物綜合找礦模型；深挖資源潛力，優(yōu)選找礦新靶區(qū)，旨在助推金川鎳鈷成礦潛力的全面、科學(xué)評(píng)價(jià)和高效找礦勘查。

1 金川鎳鈷礦床成礦特征

1.1 區(qū)域構(gòu)造背景

金川鎳鈷礦床整體位于阿拉善地塊西南緣龍首山隆起帶中，主體賦存于金川鎂鐵-超鎂鐵巖體內(nèi)（圖1）（宋謝炎，2019）。龍首山地區(qū)地層自下而上可分為古元古代龍首山巖群、中元古代墩子溝群、新元古代（震旦系）韓母山群/燒火筒溝群和古生代以后的地層。金川礦區(qū)及所在的龍首山隆起帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，以金川礦床形成時(shí)間（831 Ma）為節(jié)點(diǎn)，可將區(qū)域構(gòu)造劃分為成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造（李文淵等，2022a）。多期構(gòu)造活動(dòng)及其復(fù)雜的演化特征，將金川鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體及其鎳鈷礦體重復(fù)改造，導(dǎo)致對(duì)原始產(chǎn)狀難以恢復(fù)，并加劇了進(jìn)一步找礦的復(fù)雜性（Sisir et al.，2018；Yao et al.，2018；張照偉等，2021）。龍首山地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，花崗巖類(lèi)最為發(fā)育，分布面積大，多呈巖基產(chǎn)出（圖1）。鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入巖呈巖墻狀、脈狀及巖株?duì)町a(chǎn)出，斷續(xù)散布于龍首山區(qū)，構(gòu)成一條重要的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶。伴隨侵入活動(dòng)，巖漿噴發(fā)作用亦較強(qiáng)烈，以基性火山巖為主，主要發(fā)育于前寒武紀(jì)，多已變質(zhì)，顯生宙僅泥盆紀(jì)有杏仁狀玄武巖噴發(fā)（王亞磊等，2023）。根據(jù)沉積建造分析，結(jié)合巖漿巖同位素定年資料，本區(qū)巖漿活動(dòng)及演化可分為4個(gè)階段：①早元古代基底演化花崗巖作用階段。②中、晚元古代大陸拉張鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖作用階段。③古生代構(gòu)造水平擠壓花崗巖類(lèi)作用階段。④中、新生代斷塊升降局部中基性火山作用階段。其中，以②、③階段巖漿作用為主。

圖1 金川銅鎳礦床大地構(gòu)造位置（a）及龍首山隆起帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（b）（據(jù)王亞磊等，2023修改）Fig. 1 (a) The location of the Jinchuan Ni-Cu deposit in China and (b) simplified geologic map of the Longshoushan terrane

1.2 巖體地質(zhì)特征

龍首山地區(qū)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)侵入體呈巖墻狀、巖脈狀及巖株?duì)町a(chǎn)出，約有20余處，斷續(xù)分布于龍首山隆起帶中（圖1），高精度鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明其主要形成于于中、新元古代（焦建剛等，2017）。依據(jù)其分布特征，可以將龍首山地區(qū)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖帶分為西、中、東3個(gè)地段：西段巖體包括藏布臺(tái)、青井子、馬蓮井、青石窯等單輝巖、橄欖單輝巖巖體，以藏布臺(tái)巖體為代表；中段巖體包括金川、V號(hào)異常、塔馬子溝、墩子溝、毛草泉、西井子等二輝橄欖巖巖體，以金川巖體為代表；東段巖體包括小口子、東水崖子、碾磨山、大口子等單輝橄欖巖體，以小口子巖體為代表。

金川含礦巖體的直接圍巖為古元古代白家咀子組地層。白家咀子組地層經(jīng)歷了高級(jí)變質(zhì)和多期巖漿侵入，形成了一套以條帶-均質(zhì)混合巖、大理巖、片麻巖為主的巖系。根據(jù)沉積和變質(zhì)特征，白家咀子組自下而上分為3段：第一段為角礫狀-均質(zhì)混合巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、蛇紋大理巖為主；第二段以條帶-均質(zhì)混合巖、含石榴子石二云母片麻巖、及蛇紋大理巖為主，含少量綠泥石英片巖；第三段主要為含石榴子石二云母片麻巖、含蛇紋石大理巖、條帶-均質(zhì)混合巖、以及蛇紋大理巖（圖2a）。金川含礦超鎂鐵質(zhì)巖體被一系列NEE斷層分為四個(gè)巖體，由西向東依次為Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ號(hào)巖體（圖2a），其中Ⅰ和Ⅱ號(hào)巖體出露地表，Ⅲ和Ⅳ巖體均被第四系或白家咀子組地層覆蓋的隱伏巖體，是通過(guò)磁法測(cè)量并經(jīng)鉆探驗(yàn)證所發(fā)現(xiàn)的。賦礦巖體總體走向約為310°，沿走向長(zhǎng)約為6 500 m，寬為20～527 m，出露面積約為1.34 km2，傾向SW，傾角為50°～80°，目前已控制最大延深約為1 200 m（圖2b），且礦體向深部仍未尖滅，局部還表現(xiàn)出“膨大”的特征。依據(jù)最新勘探資料，金川巖體中共賦存有4個(gè)主要礦體，由西向東依次為Ⅲ-1號(hào)、24號(hào)、1號(hào)、2號(hào)（圖2b），各礦體深部延伸差別較大，在縱投影圖上，其底部呈明顯的“鋸齒狀”特征。其中，Ⅲ-1號(hào)礦體與先前勘探結(jié)果相比規(guī)模及資源儲(chǔ)量明顯增大，且深部仍有較大找礦潛力。

圖2 金川礦床礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a）及礦床縱投影圖（b）（據(jù)王亞磊等，2023修改）Fig. 2 (a) Geological map of the Jinchuan intrusion, and (b) a projected long section

金川含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體最初是近水平的巖床狀，由于后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，金川巖漿鎳鈷硫化物礦床所在的龍首山整體被從深部逆沖推覆而呈現(xiàn)今的陡傾斜，巖體的另一端仍可能賦存厚大的巖漿鎳鈷硫化物礦體（圖3）（王亞磊等，2012；李文淵，2022b）。

圖3 金川巖漿型銅鎳礦床成礦模式圖（據(jù)李文淵，2022b修改）Fig. 3 Metallogenic model map of Jinchuan magmatic copper-nickel deposit

1.3 礦體地質(zhì)特征

金川鎳鈷礦床的礦體主要賦存于III礦區(qū)、I礦區(qū)、II礦區(qū)和IV礦區(qū)，其中I礦區(qū)和II礦區(qū)出露地表，其礦體地質(zhì)特征多有論述（王辰等，2018）；III礦區(qū)和IV礦區(qū)隱伏于地表，文中重點(diǎn)介紹其礦體地質(zhì)特征。III礦區(qū)含礦巖體全部隱伏于第四系下，埋深約為50～100 m，巖體受F8斷層影響，相對(duì)于I礦區(qū)向南西位移約900 m，巖體呈不規(guī)則巖墻狀，走向NW-SE（圖4），傾向SW，傾角為60°～70°。依據(jù)目前鉆孔資料，巖體長(zhǎng)約為600 m，寬度為20～200 m，沿NW-SE方向巖體厚度呈逐漸變大的趨勢(shì)。在III礦區(qū)1 580～1 380 m水平聯(lián)合中段平面圖上，8行勘探線(xiàn)以西的巖體規(guī)模隨著深度的增加而急劇變小，甚至尖滅；但在8行勘探線(xiàn)以東，巖體規(guī)模厚大，且向下變化不大。依據(jù)最新的鉆探資料，在4行和6行勘探線(xiàn)深部沿礦體傾向，巖體及礦體表現(xiàn)出“膨大”的趨勢(shì)，海綿隕鐵狀富礦的規(guī)模也呈變大的趨勢(shì)。ZK603鉆孔中累計(jì)見(jiàn)超基性巖體約為82 m，幾乎全巖礦化，其中礦石類(lèi)型為浸染狀-海綿隕鐵狀礦石（49.4 m），另有少量星點(diǎn)狀和斑雜狀礦石（32.6 m），海綿隕鐵狀礦石主要位于含礦巖體下部，與下盤(pán)圍巖直接接觸。化學(xué)分析結(jié)果表明，礦石中Ni含量為0.2%～3.82%，Cu含量為0.2%～3.12%。

圖4 金川鎳鈷礦床Ⅲ礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)隊(duì)，1984修改）Fig. 4 Geological sketch of Jinchuan nickel-cobalt deposit Ⅲ mining area

ZK404和ZK405鉆孔中所揭露的鎂鐵-超鎂鐵巖體累計(jì)厚度均較大，分別為304 m和388 m；ZK404鉆孔中主要礦石類(lèi)型為星點(diǎn)狀（圖5a、圖5b），局部可見(jiàn)浸染狀和脈狀礦石（圖5b、圖5c），其N(xiāo)i含量為0.2%～1.5%，僅4個(gè)樣品Ni含量大于1%，Cu含量為0.2%～0.99%。在ZK404鉆孔中見(jiàn)有厚大的偉晶狀二輝橄欖巖（圖5d），其橄欖石粒徑可達(dá)1～2 cm，在先前所劃分的各侵入期次中未見(jiàn)該巖相的報(bào)道。通過(guò)對(duì)該鉆孔系統(tǒng)的巖心編錄，發(fā)現(xiàn)該巖相由兩側(cè)向中心，橄欖石含量及粒徑均變大，基性程度變高，且橄欖石粒徑的均一程度較好（Barnes et al.，2013）。除此之外，其中蘊(yùn)含的硫化物珠滴的含量也較高，表現(xiàn)出一定流動(dòng)分異的特征（圖6）。

圖5 Ⅲ礦區(qū)ZK404鉆孔中典型巖石類(lèi)型、礦石類(lèi)型及各礦石類(lèi)型之間接觸關(guān)系圖Fig. 5 Typical rock types, ore types and contact relations among them in ZK404 of Ⅲ mining area

圖6 Ⅲ礦區(qū)ZK404鉆孔柱狀圖及偉晶狀二輝橄欖巖空間礦物組成及粒度的變化特征Fig. 6 The borehole histogram of ZK404 in Ⅲ mining area and spatial mineral composition and grain size change characteristics of pegmatite lherzolite

Ⅳ礦區(qū)位于金川含礦巖體最東側(cè)，西接Ⅱ礦區(qū)56行，向東至Ⅳ礦區(qū)26～28行勘探線(xiàn)之間，被F62斷層橫切，東西長(zhǎng)約為1300 m（圖2）。Ⅳ礦區(qū)全部為隱伏巖體，除巖體西段（2～8行勘探線(xiàn)）隱伏于條痕-均質(zhì)混合巖外，其東段（8～26行勘探線(xiàn)）巖體直接被第四系覆蓋，覆蓋厚度為60～140 m；與整個(gè)金川含礦巖體相比，其走向偏轉(zhuǎn)較大，約呈NW 80°，傾向SW，傾角一般為49°～60°；4行勘探線(xiàn)和6行勘探線(xiàn)的巖體較陡，為64°～67°，總體呈巖墻狀，西段呈明顯的收縮趨勢(shì)，東端分叉尖滅。

在Ⅳ礦區(qū)縱投影圖上（圖7），從Ⅱ礦區(qū)56行勘探線(xiàn)至Ⅳ礦區(qū)2行勘探線(xiàn)，巖體厚度變化不大，但在4行勘探線(xiàn)巖體厚度突然變大，且產(chǎn)狀較陡，礦體在4行勘探線(xiàn)和6行勘探線(xiàn)發(fā)育，且均發(fā)育在巖體底部，規(guī)模也較小，至8行勘探線(xiàn)處巖體深部延伸變小，且?guī)r體底部無(wú)礦體產(chǎn)出（圖7）。由8行勘探線(xiàn)繼續(xù)向東，在10行勘探線(xiàn)處，巖體進(jìn)一步變厚大，延深可達(dá)1 100 m標(biāo)高水平，礦體再現(xiàn)，賦存于巖體底部（圖7），繼續(xù)向東至巖體延伸進(jìn)一步變大，產(chǎn)狀無(wú)明顯的變化，但礦體厚度呈逐漸變大的趨勢(shì)，礦體所占的比例也逐漸增高。從16行勘探線(xiàn)開(kāi)始，礦體除位于底部外，也開(kāi)始發(fā)育“上懸式”礦體；在20行勘探線(xiàn)以東巖體規(guī)模及埋深均急劇變小，但礦體所占的比例卻繼續(xù)變大，直至28行勘探線(xiàn)處巖體尖滅。通過(guò)巖體及礦體規(guī)模特征、賦存位置及二者之間的比例關(guān)系，認(rèn)為在Ⅳ礦區(qū)以8行勘探線(xiàn)為界，其宏觀地質(zhì)特征存在明顯差異。

圖7 金川礦床Ⅳ礦區(qū)縱投影圖（據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)隊(duì)，1984修改）Fig. 7 Longitudinal projection map of Ⅳ mining area in Jinchuan deposit

2 找礦勘查技術(shù)方法

巖漿銅鎳硫化物礦床在物探方法上主要表現(xiàn)為“三高一低”的特點(diǎn)，也就是高磁、高重、高極化和低電阻。金川礦區(qū)銅鎳賦礦巖石在物性上為高磁化強(qiáng)度、中-低電阻率、高密度的組合特征；在異常曲面與平面上，則表現(xiàn)為高磁、重力局部上隆、中等電阻率的異常場(chǎng)組合特征，而完全的低電阻異常區(qū)可能由斷裂引起，可從已知斷裂與礦體之間的關(guān)系，側(cè)面圈定礦體所在。在方法技術(shù)上，各種磁法對(duì)圈定礦體的平面范圍極為有效，在剖面反演中具有較好的指示性，但深度需依賴(lài)其他方法進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)對(duì)磁性異常引起的深度較難估算。重力與磁配合，可以精準(zhǔn)定位隱伏的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，繼而圈定礦體或找礦目標(biāo)區(qū)。盡管金川礦區(qū)已實(shí)施多次磁測(cè)工作，但重力的測(cè)量相對(duì)缺乏或不系統(tǒng)，對(duì)金川礦床深邊部隱伏鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的定位不能給出準(zhǔn)確判斷。鑒于此，重點(diǎn)加強(qiáng)金川礦區(qū)重力測(cè)量工作，并與磁測(cè)數(shù)據(jù)密切對(duì)應(yīng)，構(gòu)建地質(zhì)-地球物理勘查模型，支撐金川礦床深邊部找礦靶區(qū)精準(zhǔn)定位。

2.1 重力異常特征

金川礦區(qū)布格重力異?？傮w表現(xiàn)為南高、北低，北側(cè)以密集梯級(jí)帶的形式從重力高異常過(guò)渡至低異常，反映了龍首山隆起帶與潮水盆地銜接時(shí)，由古老變質(zhì)結(jié)晶基底轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒南蹈采w，布格重力異常迅速降低的典型特征。布格重力異常最高值位于工作區(qū)中西部，幅值約為277×10—5m/s2，最低值位于工作區(qū)東北角，幅值約為262×10—5m/s2。

全區(qū)布格重力異常以清晰的重力梯級(jí)帶方式呈現(xiàn)出明顯的分區(qū)特征，西區(qū)呈橢圓狀異常，中間高四周低，最高值約為277×10—5m/s2，西部橢圓狀異常被密集的重力梯級(jí)帶圍繞，南北兩側(cè)展布方向?yàn)镹W向，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約為10 km，梯級(jí)帶緊密，東端密集，西段稍有發(fā)散，梯度達(dá)7×10—5m/s2；東側(cè)梯級(jí)帶展布方向?yàn)镹E向，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約為8 km，梯級(jí)帶寬緩，梯度達(dá)10×10—5m/s2；東區(qū)布格重力異常呈帶狀展布，與區(qū)域地層的展布方向相一致，總體表現(xiàn)為南高、北低，高值區(qū)異常值明顯低于西部，最高值約為271×10—5m/s2，推測(cè)東西兩區(qū)由明顯密度差異的地質(zhì)單元組成，東區(qū)中部呈NEE向展布一梯級(jí)帶，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約為12 km，梯級(jí)帶西端密集，東端發(fā)散，梯度達(dá)7×10—5m/s2。布格重力異常梯級(jí)帶均是區(qū)域性斷裂構(gòu)造在重力場(chǎng)上的反映。

剩余重力異常（圖8）與布格重力異常相比，淺層局部地質(zhì)體引起的信息明顯增強(qiáng)，主要的團(tuán)塊狀異常集中于北側(cè)，呈北西向帶狀分布，現(xiàn)就與航磁異常對(duì)應(yīng)的剩余重力異常進(jìn)行分析。金川含礦巖體表現(xiàn)為高磁高重異常區(qū)，幅值最高處位于I礦區(qū)，剩余異常達(dá)5.0×10—5m/s2，其余各礦區(qū)的剩余重力異常約為1.0×10—5～1.5×10—5m/s2。

圖8 金川礦區(qū)及外圍剩余重力異常圖Fig. 8 Residual gravity anomaly map of Jinchuan mining area and its periphery

2.2 含礦巖體重磁反演計(jì)算

對(duì)金川礦區(qū)布格重力異常-地形回歸剩余、化極磁力異常使用最小曲率位場(chǎng)分離技術(shù)處理，分別得到剩余重力異常、剩余化極磁力異常。在對(duì)含礦巖體研究成果充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，選擇一些代表性的含礦巖體平面位置識(shí)別成果，結(jié)合布格重力異常-地形回歸剩余、化極磁力異常數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行分析。

金川含礦超基性巖體分布與剩余重力異常圖顯示（圖9），已知的超基性巖體分布對(duì)應(yīng)高重力異常值。金川超基性巖體分布與剩余化極磁力異常圖（圖10）顯示，已知的超基性巖體分布對(duì)應(yīng)高磁力異常值。

圖9 金川含礦超基性巖體分布與剩余重力異常圖Fig. 9 The ore-bearing ultra-basic distribution and residual gravity anomaly map in Jinchuan

圖10 金川含礦超基性巖體分布與剩余化極磁力異常圖Fig. 10 The ore-bearing ultra-basic distribution and abnormal map of residual polar magnetic force in Jinchuan

2.3 重磁三維建模

利用三維物性反演技術(shù)來(lái)識(shí)別巖體的空間分布（潘力等，2023）。進(jìn)行三維重力反演的主要依據(jù)是在三維空間中超基性巖體與圍巖的密度差，對(duì)此密度差進(jìn)行三維重力反演，得到由重力反演的超基性巖體三維空間分布結(jié)果。進(jìn)行三維磁力反演的主要依據(jù)是在三維空間中超基性巖體的高磁性，對(duì)此磁性差進(jìn)行三維磁力反演，得到由磁力反演的超基性巖體三維空間分布結(jié)果。本次反演在模型構(gòu)置時(shí)采用均勻網(wǎng)格剖分，剖分網(wǎng)格間距為150 m×150 m×150 m，剖分深度為地表以下2 000 m深。

在三維重力反演切片圖（圖11）中，紅色對(duì)應(yīng)高密度的超基性巖體和含礦超基性巖體，高值集中在地表以下200～1 000 m處，可能對(duì)應(yīng)高密度的超基性巖體，而集中在地形以下500～750 m處的更高的密度差值可能對(duì)應(yīng)了密度更高的含礦超基性巖體，其走向?yàn)镹W向。根據(jù)圖12中的俯視圖，對(duì)應(yīng)前面劃分的巖體平面分布位置，可以展示不同密度閾值的地質(zhì)體的空間展布并大致圈定超基性巖體空間分布且確定物性，整體走向呈NW向，結(jié)合地質(zhì)和物性的認(rèn)識(shí)，可以圈定超基性巖體（密度）的具體空間展布形式。在三維磁力反演切片圖（圖12）中，紅色對(duì)應(yīng)高磁性的超基性巖體和含礦超基性巖體，高值集中在地形以下50～1 000 m處，可能對(duì)應(yīng)高磁性的超基性巖體，而集中在地形以下50～750 m處的更高的磁化強(qiáng)度差值可能對(duì)應(yīng)了磁性更高的含礦超基性巖體，其走向?yàn)镹W向。

圖11 重力數(shù)據(jù)三維反演結(jié)果切片圖Fig. 11 Slice diagram of three-dimensional inversion results of gravity data

圖12 磁力數(shù)據(jù)三維反演結(jié)果切片圖Fig. 12 Slice diagram of three-dimensional inversion results magnetic data

根據(jù)由鉆井信息推測(cè)的礦區(qū)地質(zhì)剖面、剖線(xiàn)位置等已知信息，從而獲取各礦區(qū)的超基性巖體的空間分布，建立各礦區(qū)已知超基性巖體的地質(zhì)模型。正演超基性巖體地質(zhì)模型引起的重力異常以及化極磁力異常，對(duì)比實(shí)際觀測(cè)重力（化極磁力）異常與地質(zhì)模型正演重力（化極磁力）異常，可以推測(cè)已知超基性巖體和實(shí)際超基性巖體的差異，從而推斷礦區(qū)的深邊部是否存在可含礦的超基性巖體，以圈定成礦有利區(qū)。

礦區(qū)已知超基性巖體三維地質(zhì)建模結(jié)果顯示（圖13），巖體走向?yàn)镹W方向，傾向SW，傾角為60°～80°，已知的超基性巖體深度約為500～1 800 m，對(duì)超基性巖體地質(zhì)模型進(jìn)行重力異常正演和化極磁力異常正演。超基性巖體模型重力異常幅值約為5 mGal，最高值位于Ⅱ礦區(qū)；超基性巖體化極磁力異常幅值約為2 600 nT，最高值位于Ⅱ礦區(qū)。對(duì)比模型的正演重力、磁力異常和實(shí)際觀測(cè)的重力、磁力異常，發(fā)現(xiàn)模型與實(shí)測(cè)磁力異常的形態(tài)較為相似，便于對(duì)比分析。為了對(duì)比分析巖體模型和實(shí)測(cè)磁力異常的差異，在礦區(qū)上布置了5條測(cè)線(xiàn)，這5條測(cè)線(xiàn)的模型磁力異常與實(shí)測(cè)磁力異常對(duì)比顯示，Ⅲ礦區(qū)、Ⅰ礦區(qū)和Ⅱ礦區(qū)的巖體模型和實(shí)測(cè)磁力異常形態(tài)和幅值較為一致，但是Ⅳ礦區(qū)的磁力異常顯示實(shí)測(cè)磁力異常遠(yuǎn)大于模型正演磁力異常，可以推測(cè)Ⅳ礦區(qū)深部有未探測(cè)高磁性巖體，可以圈定Ⅳ礦區(qū)深部為成礦有利區(qū)。

圖13 金川礦區(qū)超基性巖體三維地質(zhì)建模圖Fig. 13 Three-dimensional geological modeling of ultrabasic rocks in Jinchuan mining area

綜合以上重力測(cè)量、重磁反演計(jì)算及三維建模數(shù)據(jù)，金川礦區(qū)深邊部重磁高值區(qū)與地質(zhì)認(rèn)識(shí)及含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體原始產(chǎn)狀高度吻合，進(jìn)一步佐證了金川礦區(qū)深邊部找礦是巖體另一端找礦的問(wèn)題，存在尖滅、斷離和再現(xiàn)，重磁極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)了含礦巖漿上侵入口的精確位置，地質(zhì)-地球物理綜合勘查模型進(jìn)一步揭示了金川巖漿銅鎳硫化物礦床深邊部找礦潛力。

3 深部找礦潛力

基于金川含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的形成機(jī)制，綜合礦床地質(zhì)特征和礦體分布規(guī)律研究，利用重磁等地球物理異常信息與含礦巖體耦合關(guān)系，指出金川巖漿鎳鈷硫化物礦床深部仍具有較好找礦潛力。結(jié)合重磁反演計(jì)算和三維建模，重磁高值區(qū)與含礦巖體賦存空間基本一致，并且已知含礦巖體與隱伏巖體重磁數(shù)據(jù)高度吻合，代表了新的找礦方向，具體表現(xiàn)在金川礦床4個(gè)礦區(qū)不同的勘探線(xiàn)上。III礦區(qū)4～6行勘探線(xiàn)沿傾向及III礦區(qū)4行勘探線(xiàn)的SE向部位可能代表了含礦巖漿上侵的部位；在Ⅰ礦區(qū)21～29行勘探線(xiàn)，巖體仍未尖滅，深部仍有較大的銅鎳找礦潛力；Ⅱ礦區(qū)1號(hào)礦體可能是含礦巖漿至少2次沿不同部位侵位的產(chǎn)物，Ⅱ號(hào)巖體2～3行勘探線(xiàn)和10～16行勘探線(xiàn)可能是含礦巖漿侵位的2個(gè)關(guān)鍵部位；Ⅱ礦區(qū)2號(hào)礦體44～50行勘探線(xiàn)之間，深部可能仍有一定的找礦潛力；Ⅳ礦區(qū)10～26行勘探線(xiàn)之間的深部可能仍存在富礦體，有必要進(jìn)一步開(kāi)展深部鉆探驗(yàn)證；Ⅳ號(hào)巖體（尤其是8行勘探線(xiàn)以東）也可能代表了深部含礦巖漿上侵的另外一個(gè)分支，只是目前已控制部分主要代表了其上部演化程度較高的部分。此外，通過(guò)對(duì)金川礦床原始產(chǎn)狀恢復(fù)及礦田構(gòu)造的研究，金川礦床形成后，遭受了明顯逆沖推覆和隆升過(guò)程，導(dǎo)致其上部含礦巖體與深部可能存在的含礦巖體之間出現(xiàn)明顯的間斷，進(jìn)而也表現(xiàn)出明顯的“懸空”特征。

4 結(jié)論

（1）金川巖漿鎳鈷硫化物礦床整體賦存于鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的中下部，巖體最初產(chǎn)狀是近水平的巖床，只是由于后期構(gòu)造而成現(xiàn)在的陡傾斜，金川礦床深部找礦是巖體的另一端含礦性評(píng)價(jià)問(wèn)題。

（2）重磁反演計(jì)算及三維建模對(duì)金川礦區(qū)含礦鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體進(jìn)行精準(zhǔn)定位，通過(guò)已知含礦巖體與隱伏巖體的重磁數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)一步確定金川礦區(qū)隱伏巖體的空間位置，建立的地質(zhì)-地球物理綜合勘查模型可快速揭示找礦靶區(qū)或目標(biāo)區(qū)。

（3）綜合地質(zhì)、重磁反演計(jì)算及三維建模，指出金川巖漿銅鎳硫化物礦床深部存在不同程度的找礦潛力，在III礦區(qū)（4～6行勘探線(xiàn)）南東端及Ⅳ礦區(qū)南部（8行勘探線(xiàn)以東），是新的重點(diǎn)找礦方向。