王 磊 楊建國 王小紅 謝 燮 姜安定李文明 唐圣松 江 磊

(1.西安地質(zhì)研究所；2.國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

·地質(zhì)·測量·

大山頭基性-超基性雜巖體特征及找礦模型

王 磊1,2楊建國1,2王小紅1,2謝 燮1,2姜安定1,2李文明1,2唐圣松1,2江 磊1,2

(1.西安地質(zhì)研究所；2.國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

甘肅北山地區(qū)是我國西北地區(qū)一個(gè)重要的多金屬成礦帶。近年來在北山黑山—大山頭一帶發(fā)現(xiàn)多處銅鎳礦化基性-超基性巖雜巖體，大山頭巖體即是其中之一，最新勘查顯示大山頭巖體具有較好的銅鎳成礦潛力。在綜合分析大山頭巖體特征、成礦地質(zhì)條件、地球化學(xué)和地球物理異常特征的基礎(chǔ)上，建立了地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型，對于該地區(qū)類似礦床的發(fā)現(xiàn)和評價(jià)具有一定的參考作用。

基性-超基性雜巖體 巖體特征 找礦模式

北山成礦帶位于古亞洲成礦域中南部，大地構(gòu)造隸屬塔里木板塊、哈薩克斯坦板塊和華北板塊的交匯地帶，是中國西部重要成礦帶之一，也是塔里木—中朝板塊北緣研究程度較薄弱地區(qū)之一，前人對其地質(zhì)背景、構(gòu)造演化、成礦規(guī)律等方面進(jìn)行了大量研究[1-8]。近年來，在泥盆紀(jì)的鎂鐵-超鎂鐵巖體中發(fā)現(xiàn)了夏日哈木和黑山大型銅鎳礦床，該礦床銅鎳儲量達(dá)102萬t以上，黑山銅鎳儲量達(dá)10萬t以上。近期在甘肅北山黑山—玉石山一帶發(fā)現(xiàn)多處含銅鎳礦鎂鐵-超鎂鐵巖體，主要有怪石山(358.6 Ma)、大山頭(大山頭和大山頭南)、炭山子、大泉東等巖體。通過地表評價(jià)，在怪石山和大山頭巖體中初步圈定了多條銅鎳礦體，找礦潛力較好。在調(diào)查評價(jià)的同時(shí)，對怪石山、大山頭巖體和黑山巖體進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb定年研究，得出大山頭巖體年齡為374.6(大山頭南)、396.7 Ma(大山頭)，怪石山巖體年齡為358.6 Ma，黑山巖體年齡為 374.5 Ma，均形成于泥盆紀(jì)。以黑山西部約30 km處的大山頭基性-超基性巖體為研究對象，重點(diǎn)闡述了大山頭巖體特征及最新找礦進(jìn)展，總結(jié)其找礦模型，為后續(xù)同類型的礦產(chǎn)勘查工作提供參考。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)特征

研究區(qū)位于黑山—玉石山銅鎳成礦帶中部，隸屬塔里木板塊北部邊緣[9]，位于火石山深大斷裂與方山口—廟廟井—雙鷹山深大斷裂帶之間，總體受方山口—廟廟井—雙鷹山深大斷裂及次級斷裂控制。震旦紀(jì)羅迪尼亞超大陸逐步裂解，在甘蒙地區(qū)的小黃山—石板井—明水—星星峽一線古陸殼發(fā)生拉張，形成再生的“北山大洋”[1-3]。志留紀(jì)大洋發(fā)生雙向俯沖作用在大洋南緣發(fā)育典型的溝弧盆體系，在玉石山紅柳河及牛圈子地區(qū)發(fā)育典型的弧后盆地蛇綠巖(423 Ma)，在弧后擴(kuò)張過程中，該過程可能一直持續(xù)到晚泥盆世，位于火石山以南的地區(qū)(怪石山、黑山、大山頭)，即相當(dāng)于弧后盆地邊緣隆起區(qū)有與弧后盆地內(nèi)部海底玄武巖漿噴溢活動相匹配的深成—淺成的橄欖輝石巖到輝長輝綠巖侵位，由此構(gòu)筑了區(qū)內(nèi)的基性-超基性雜巖帶。與此同時(shí)，區(qū)內(nèi)發(fā)生了大片的中酸性巖漿侵位。該時(shí)期形成了2種重要的成礦系列，一是與基性-超基性雜巖體有關(guān)的銅鎳成礦系列，二是與中酸性巖漿有關(guān)的金多金屬成礦系列。

研究區(qū)內(nèi)出露地層主要有敦煌群深變質(zhì)巖建造、青白口系大理巖、薊縣系灰?guī)r、寒武系硅質(zhì)巖、奧陶系砂巖及志留系火山凝灰?guī)r。其中敦煌群巖性以云母石英片巖、石英變粒巖為主，呈EW向展布的殘留塊體分布于研究區(qū)內(nèi)；薊縣系以大理巖灰?guī)r為主，其中夾大理巖、灰?guī)r等主要分布于羅雅楚山南北兩側(cè)，在大山頭巖體北側(cè)有少量出露，呈EW向展布特征；寒武系地層以硅質(zhì)巖為主，少量炭硅質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖等，主要分布于羅雅楚山一帶，在大山頭巖體北部有少量出露；奧陶系地層以石英砂巖、變質(zhì)石英砂巖為主，主要分布于營毛沱一帶。研究區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，從超基性巖至酸性巖均有出露，基性-超基性巖主要分布于拾金灘、怪石山、黑山及大山頭一帶，受深大斷裂控制。中酸性侵入巖主要分布于大山頭南部，沿方山口—廟廟井深大斷裂兩側(cè)分布。

2 巖體特征

2.1 超基性巖體分布及巖相特征

大山頭基性-超基性雜巖體長約8 km，寬約 3 km，整個(gè)雜巖體出露面積約24 km2，以輝長巖、橄欖輝長巖為主，其中分異出面積0.1～0.3 km2的超鎂鐵巖體小露頭。整個(gè)巖體巖相分異明顯復(fù)雜，具有多期脈動侵位的特點(diǎn)。根據(jù)超基性巖出露范圍，將大山頭巖體劃分為4個(gè)巖區(qū)。其中Ⅰ區(qū)巖體位于雜巖體最西部，呈EW向展布，地表球形風(fēng)化橄欖蘇長輝長巖發(fā)育，超基性巖體形態(tài)呈不規(guī)則狀，多分支；Ⅱ區(qū)巖體位于雜巖體的南部，呈NWW向帶狀、串珠狀展布，侵位于輝長巖之中，基性程度較高，巖性以輝石巖、橄欖輝石巖、二輝橄欖巖為主，蝕變強(qiáng)烈；Ⅲ區(qū)位于雜巖體中部，巖相分異明顯，較復(fù)雜，具有脈動侵位的特點(diǎn)，巖性以橄欖輝長巖、蘇長輝長巖、橄欖輝長蘇長巖、二輝橄欖巖為主；Ⅳ區(qū)巖體位于雜巖體東部，地表起伏小，覆蓋多，露頭以橄欖輝長巖為主，在相對低洼處見有銅鎳礦化的輝石巖、橄欖輝石巖,巖石蝕變破碎強(qiáng)烈。

根據(jù)巖相分異情況，將大山頭巖體劃分為橄欖巖相、橄欖輝石巖相、橄欖輝長蘇長巖-輝長巖相，其中橄欖巖相主要巖石類型為二輝橄欖巖，少量純橄欖巖；橄欖輝石巖相主要巖石類型有橄欖二輝巖、含長橄欖二輝巖、橄欖輝石巖、含長橄欖輝石巖、二輝巖、斜方輝石巖等；橄欖輝長蘇長巖-輝長巖相主要有橄欖輝長蘇長巖、橄欖角閃蘇長巖、橄欖輝長巖、輝長巖、蘇長輝長巖、角閃輝長巖等。

(1)輝石橄欖巖。巖石為塊狀構(gòu)造，變余網(wǎng)狀-纖狀變晶結(jié)構(gòu)，主要由橄欖石組成，其次為輝石，含少量金屬礦物，橄欖石晶體呈粒狀，多發(fā)生蛇紋石化，具橄欖石殘留體，少數(shù)晶體被伊丁石交代。輝石多被綠泥石交代，少量被簾石、蛇紋石交代。

(2)二輝巖。巖石為塊狀構(gòu)造，變余粒狀、纖維狀、葉片狀變晶結(jié)構(gòu)，主要由輝石組成，次要礦物由微橄欖石、角閃石及少量金屬礦物組成。輝石有斜方輝石和單斜輝石2種類型，礦物晶體大多數(shù)已發(fā)生次生蝕變，主要被綠泥石、透閃石、蛇紋石等礦物交代，僅有少量殘留體。斜方輝石種屬為紫蘇輝石，單斜輝石種屬為透輝石，橄欖石含量少于10%，晶體呈粒狀，粒徑為0.5～1 mm，常被包裹于輝石晶體中，呈包橄結(jié)構(gòu)，多數(shù)晶體未發(fā)生次生蝕變。

(3)橄欖角閃蘇長巖?；液谏瑝K狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，包含結(jié)構(gòu)，主要由橄欖石、斜方輝石、斜長石及角閃石和金云母等組成。橄欖石晶體呈粒狀，粒徑為0.5～2 mm，輝石主要為紫蘇輝石，呈粒狀，常包裹橄欖石及斜長石小晶體，形成包含結(jié)構(gòu)。角閃石及金云母中常包含橄欖石及斜長石晶體，形成嵌晶包含結(jié)構(gòu)。

(4)橄欖輝長蘇長巖。塊狀構(gòu)造，粒狀結(jié)構(gòu)，主要由斜長石、橄欖石、輝石組成，斜長石晶體形態(tài)多呈半自形板狀，晶體粒徑為0.5～2 mm，多數(shù)晶體具有較強(qiáng)的簾石化與絹云母化。橄欖石晶體呈粒狀，粒徑為0.6～3 mm，常見晶體周圍具輝石反應(yīng)邊或纖閃石次生邊，沿晶體裂隙有輕度的蛇紋石化。輝石有斜方輝石和單斜輝石2種，單斜輝石種屬于普通輝石，斜方輝石種屬為紫蘇輝石。輝石中常有橄欖石包體，形成包橄結(jié)構(gòu)。

(5)蘇長輝長巖。塊狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要由斜長石、斜方輝石、單斜輝石及少量金屬礦物組成。斜長石晶體呈板狀，粒徑為1.5～5 mm，卡納復(fù)合雙晶發(fā)育，其種屬為拉長石。斜方輝石呈粒狀，粒徑為0.25～1.5 mm，斜方輝石有紫蘇輝石和頑火輝石2種。單斜輝石為普通輝石，輝石晶體常被角閃石或黑云母交代。

2.2 巖體銅鎳礦化特征

經(jīng)1∶10 000地質(zhì)填圖和系統(tǒng)槽探揭露，已在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ巖區(qū)按Ni 0.2%(礦化按Ni 0.1%)品位初步圈出銅鎳礦體13條，礦化體14條，各礦(化)體特征見表1。其中Ⅰ區(qū)共圈出礦體4條，礦化體4條，礦體Cu品位0.070%～0.206%，平均0.139%；Ni品位0.201%～0.359%，平均0.306%。Ⅲ區(qū)共圈出礦體3條，礦化體4條，礦體Cu品位0.104%～0.670%，平均0.349%；Ni品位0.424%～1.280%，平均0.747%。Ⅳ區(qū)共圈出6條礦體，5條礦化體，礦體Cu品位0.040%～0.111%，平均0.070%；Ni品位0.216%～0.307%，平均0.241%。銅鎳礦化體中大多數(shù)Ni品位高于Cu品位，Ni/Cu值為1.5～3.0，Ni含量相對高于Cu含量。

銅鎳礦化主要與基性程度較高的橄欖巖相、橄欖輝石巖相有關(guān)。礦石類型以氧化礦石為主,成分以次生蝕變礦物為主，主要有藍(lán)銅礦、孔雀石、針鎳礦、鎳華、黃鉀鐵釩、褐鐵礦等(見圖1)，局部可見原生金屬硫化物，以黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦為主等，多呈星點(diǎn)狀和聚斑狀產(chǎn)出。礦石呈星點(diǎn)狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造，Ⅰ、Ⅲ區(qū)銅鎳礦化較好，具有巖相分異好，礦石品位高的特點(diǎn)。Ⅳ區(qū)具有銅鎳礦化規(guī)模大，蝕變破碎強(qiáng)烈，但品位略低的特點(diǎn)。

圖1 大山頭雜巖體

表1 大山頭雜巖體銅鎳礦(化)體特征

3 物化探特征

3.1 化探異常

收集了該區(qū)內(nèi)前人1∶20萬化探成果，并對研究區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了再次處理，對Cu、Ni、Co、Cr異常分別進(jìn)行了提取，結(jié)果見圖2。

圖2 大山頭雜巖體區(qū)域化探異常特征

由圖2可知，4種元素均套合較好，分帶明顯，區(qū)幅內(nèi)共圈出2個(gè)Ni化探異常，異常中心濃集系數(shù)高，分帶明顯。區(qū)內(nèi)共圈出2個(gè)Co化探異常，2個(gè)Cr異常，呈串珠狀東西向展布，Co、Cr異常套合較好，異常中心重合，濃集系數(shù)高，分帶明顯，與Cu、Ni異常形態(tài)類似，套合也較好。

3.2 物探異常

3.2.1 磁異常

基性-超基性侵入巖一般含有較多的鐵磁性礦物，在出露或埋深較淺時(shí)，在地表可引起磁異常強(qiáng)度較大，因此磁法測量在圈定基性-超基性雜巖體范圍時(shí)比較有效。開展1∶50 000磁法測量，以150 nT為下限，在區(qū)內(nèi)圈出1個(gè)磁異常，異常呈不規(guī)則狀，整體呈EW向帶狀分布，東西長約8 km，南北寬約2～ 3 km，異常極大值約1 000 nT，經(jīng)地表踏勘檢查，異常與基性-超基性雜巖體出露范圍對應(yīng)，異常是由基性-超基性雜巖體引起。

1∶10 000高精度磁法測量可以有效圈定出超基性巖體范圍及確定深部延伸情況，Ⅲ區(qū)以100 nT為異常下限，圈出磁異常呈EW帶狀展布，長約 370 m,寬約150 m，面積約0.05 km2。異常正、負(fù)相伴，北西側(cè)為負(fù)異常，南東側(cè)為正異常，ΔT最大值 470 nT，由2個(gè)次級異常構(gòu)成，根據(jù)正負(fù)異常可以推斷巖體具有向SE側(cè)伏的趨勢。異常中心與地表出露的銅鎳礦化方輝橄欖巖和銅鎳礦化二輝橄欖巖對應(yīng)。Ⅳ區(qū)磁異常面積較大，但強(qiáng)度略低，具有多個(gè)點(diǎn)狀異常中心，最高300 nT，整體呈EW向帶狀展布，長約1.4 km,南北寬0.8 km，面積約1.1 km2。異常主體與橄欖輝長巖、橄欖輝長蘇長巖、輝石巖露頭對應(yīng)，帶狀異常特征證實(shí)巖體侵位受EW向構(gòu)造控制。

3.2.2 激電異常

電性異常是評價(jià)巖體含礦性的主要標(biāo)志之一，尤其是以浸染狀硫化物為主的含礦巖體，極化率異常更應(yīng)重視。大山頭巖體Ⅲ區(qū)超基性巖范圍內(nèi)激電測深結(jié)果(見圖3)顯示：在100～600 m深度范圍內(nèi)存在1個(gè)高阻(800～1 792 Ω·m)異常，具有南北2個(gè)異常中心，在100～1 000 m范圍內(nèi)存在1個(gè)高極化率(6%～12%)似層狀異常體，其中高極化率(9%～12%)異常位于200～600 m深度。經(jīng)電阻率反演，在50～250 m范圍內(nèi)圈出1個(gè)帶狀中高阻(800～1 800 Ω·m)異常，具有2個(gè)異常中心，高阻異常位于測線南端。極化率反演，在50 m以下圈定出1個(gè)漏斗狀高極化率(>5%)異常體,極化率異常中心(>11%)位于150～250 m深度，異常值最大達(dá)12.1%。高極化率(>11%)異常對應(yīng)中阻(800～1 100 Ω·m)異常。黑山巖體在巖體上部不含礦部位形成較大的高電阻率異常，在巖體下盤含礦部位，電阻率降低至200～1 000 Ω·m,與極化率(3%～10%)異常等值線對應(yīng)[10]。據(jù)黑山含礦巖體電阻及極化率異常值推測，大山頭Ⅲ區(qū)巖體銅鎳礦化較好部位應(yīng)位于地表150 m以下。因目前電測深對深部分辨能力較差，反演的電阻及極化率異常經(jīng)常偏淺，推測含礦最佳部位可能在400 m深度左右。

圖3 大山頭雜巖體Ⅲ區(qū)激電測深反演結(jié)果

4 巖體成礦潛力及找礦模式

4.1 成礦潛力

根據(jù)大山頭巖體銅鎳找礦工作進(jìn)展，大山頭巖體具有較大的銅鎳成礦潛力：①位于塔里木板塊北緣，與黑山大型銅鎳礦位于同一構(gòu)造成礦帶上；②大山頭巖體成巖年齡與黑山巖體成巖年齡均為泥盆紀(jì)；③大山頭巖體具有Cu、Ni、Co、Cr化探異常，且異常套合較好，分帶明顯，具有明顯的異常濃集中心；④經(jīng)前期地表槽探工程揭露已圈定出多條銅鎳礦體及礦化體，且局部Cu、Ni品位較高；⑤巖體深部存在較好的中阻(800～1 100 Ω·m)、高極化率(>11%)異常，異常幅值與黑山巖體含礦部位一致。

4.2 找礦模型

根據(jù)大山頭銅鎳礦化巖體的找礦標(biāo)志或找礦信息建立了該銅鎳礦化巖體的找礦模型見表2。

根據(jù)大山頭銅鎳礦化巖體及鄰區(qū)黑山銅鎳礦資料以及表2，可將北山泥盆紀(jì)大山頭至黑山一帶與超基性巖有關(guān)的(有可能一直延續(xù)至馬鬃山一帶)銅鎳礦區(qū)域綜合找礦模型進(jìn)一步歸納為：①位于塔里木板塊北緣，泥盆紀(jì)碰撞造山后弧后拉張環(huán)境；②巖體為泥盆紀(jì)基性-超基性雜巖體，巖石中可見星點(diǎn)狀金屬硫化物，以黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦等為主；③區(qū)域地球化學(xué)特征表現(xiàn)為Cu、Ni、Co、Cr的高背景區(qū)，且異常套合好，分帶明顯；④物探特征表現(xiàn)為磁異常呈點(diǎn)狀或串珠狀，沿構(gòu)造線分布，單個(gè)磁異常面積較小；具有中阻(800～1 100 Ω·m)，中高極化率(>5%)異常；⑤礦化蝕變特征主要為黃鉀鐵礬化、褐鐵礦化，局部可見鎳華、孔雀石化等。

表2 大山頭銅鎳礦化巖體地質(zhì)-地球物理-化探綜合信息找礦模型

5 結(jié) 語

結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征，系統(tǒng)分析了區(qū)內(nèi)山頭巖體特征、成礦地質(zhì)條件、地球化學(xué)以及地球物理異常特征，詳細(xì)歸納了區(qū)內(nèi)了地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型，對于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的借鑒價(jià)值。

[1] 左國朝，何國琦.北山板塊構(gòu)造及成礦規(guī)律[M].北京：北京大學(xué)出版社，1990.

[2] 左國朝，李茂松.甘蒙北山地區(qū)早古生代巖石圈形成和演化[M].蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

[3] 左國朝，劉義科，劉春燕，等.甘新蒙北山地區(qū)構(gòu)造格局及演化[J].甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2003，12(1)：1-15.

[4] 何世平，任秉琛，姚文光，等.甘肅內(nèi)蒙古北山地區(qū)構(gòu)造單元劃分[J].西北地質(zhì)，2002，35(4)：30-40.

[5] 何世平，周會武，任秉琛，等.甘肅內(nèi)蒙古北山地區(qū)古生代地殼演化[J].西北地質(zhì)，2005，38(3)：6-15.

[6] 楊合群，李 英，李文明，等.北山成礦構(gòu)造背景概論[J].西北地質(zhì)，2008，41(1)：22-27.

[7] 楊合群，趙國斌，李 英，等.新疆—甘肅—內(nèi)蒙古銜接區(qū)古生代構(gòu)造背景與成礦的關(guān)系[J].地質(zhì)通報(bào)，2012，31(2)：413-421.

[8] 楊建國，王 磊，王小紅，等.甘肅北山地區(qū)黑山銅鎳礦化基性-超基性雜巖體SHRIMP鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)通報(bào)，2012，31(2)：448-454.

[9] 左國朝，劉義科，李紹雄.甘肅省北山地區(qū)羅雅楚山—大紅山一帶區(qū)域構(gòu)造格局、褶皺樣式及斷裂系[J].甘肅地質(zhì)，2011，20(1)：6-15.

[10] 李百祥，騰漢仁，辛承奇.黑山銅鎳礦重磁電異常解釋[J].甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)，1999，8(2)：65-71.

Characteristics of Dashantou Basic-Ultrabasic Complex and Its Comprehensive Information Prospecting Model

Wang Lei1,2Yang JianGuo1,2Wang XiaoHon1,2Xie Xie1,2Jiang Anding1,2Li Wenming1,2Tang Shengsong1,2Jiang Lei1,2

(1.Xi'an Institute of Geology and Mineral Resources;2.Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, Ministry of Land and Resources)

Gansu beishan area is an important polymetallic metallogenic belt in northwest of China.In recent years,a few of mineralization basic-ultrabasic complex rock body are found in Heishan-Datoushan area of Beishan,the Dashantou basic-ultrabasic complex rock body is one of them.The latest exploration results show that,the Dashantou basic-ultrabasic complex rock body has good Cu-Ni metallogenic potential.The characteristics of the Dashantou rock mass,mineralization geological condition and characteristics of geochemistry anomaly and geophysical anomaly are analyzed comprehensively.Based on this,the geology-geophysical-geochemistry prospecting model is established.The research results have important significance to discovery and evaluation of the similar ore deposits.

Basic-ultrabasic complex, Characteristic of rock mass, Prospecting model

*甘肅北山狼山—羅雅楚山地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號：12120113046700)。

2014-10-29)

王 磊(1985—)，男，工程師，碩士研究生，710054 陜西省西安市友誼東路438號。