陳 剛， 索文德

(金川集團(tuán)公司工程監(jiān)理咨詢公司， 甘肅 金昌 737100)

1 前言

金川銅鎳礦是世界知名硫化礦床，幾十年來(lái)，世界地質(zhì)專家和同行一直在關(guān)注和研究金川礦床，對(duì)礦區(qū)資源潛力進(jìn)行了全方位的調(diào)查研究，取得了大量的研究成果，提出了獨(dú)到的認(rèn)識(shí)和成礦理論[1-6]，如何在礦區(qū)外圍真正取得找礦突破，同時(shí)有效降低探礦風(fēng)險(xiǎn)，是地質(zhì)找礦工作目標(biāo)。

2 金川銅鎳礦概況

金川銅鎳礦位于華北地臺(tái)西南的阿拉善地塊西南緣，龍首山隆起；礦田出露地層自下而上為：古元古界—太古宇前長(zhǎng)城系龍首山群，中、新元古界長(zhǎng)城系、薊縣系、震旦系和寒武系，以及上古生界和中—新生界。龍首山群下部白家咀子組為金川含礦巖體直接圍巖，主要為蛇紋石化大理巖、黑云片麻巖、條帶狀混合巖等。構(gòu)造以NW向、EW向?yàn)橹鳌＝鸫êV超基性巖帶侵位于兩條深大斷裂間的前長(zhǎng)城系龍首山群白家咀子巖組中，具體如圖1所示。巖體規(guī)模不大，呈不規(guī)則陡傾斜墻狀，巖帶長(zhǎng)約6.5km，面積約1.34km2，總體呈北50°西方向延伸，傾向南西。巖體主要巖性為純橄欖巖、含二輝橄欖巖、二輝橄欖巖、斜長(zhǎng)二輝橄欖巖。金川銅鎳礦按其成因劃分，主要礦化類型：巖漿就地熔離型、巖漿深部熔離—貫入型、晚期貫入型礦體(特富礦)、接觸交代型礦體(浸染狀礦體)等類型[7-8]。

圖1 金川銅鎳礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖1—第四系沖積洪積層黏土砂礫巖；2—早第三系礫巖；3—白堊系粉砂巖、泥巖、礫巖；4—侏羅系砂巖、石英巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾煤層；5—三疊系砂巖、石英砂巖、砂礫巖、炭質(zhì)頁(yè)巖；6—二疊系石英砂巖、泥巖、砂礫巖；7—石炭系炭質(zhì)頁(yè)巖、砂巖、耐火黏土、煤層、砂礫巖；8—寒武系粉砂巖、火山巖、板巖、千枚巖、灰?guī)r、硅質(zhì)板巖；9—上前寒武系硅質(zhì)灰?guī)r、片巖、千枚巖、板巖、石英巖及礫巖；10—下前寒武系混合巖、大理巖及片巖；11—花崗巖，r3加里東期，r4海西期；12—花崗片麻巖；13—花崗閃長(zhǎng)巖；14—石英閃長(zhǎng)巖；15—輝長(zhǎng)巖；16—超基性巖17—深斷裂及編號(hào)；18—逆斷層；19—正斷層；20—平推斷層；21—超基性巖區(qū)編號(hào)

3 金川銅鎳礦西北延勘查區(qū)地質(zhì)特征

勘查區(qū)位于甘肅省金昌市金川銅鎳礦區(qū)西北外延部分，與Ⅲ礦區(qū)相接，礦權(quán)屬金川集團(tuán)有限公司，勘查區(qū)面積34.28km2。地理坐標(biāo)：東經(jīng)102°01′00″～102°07′15″,北緯 38°30′00″～38°34′15″?？辈閰^(qū)中心坐標(biāo) 38°32′00″，102°04′00″?？辈閰^(qū)出露地層主要有上太古界白家嘴子巖組(Ar2b)(主要巖性為鉀長(zhǎng)石化混合巖，斜長(zhǎng)石化混合巖，黑云斜長(zhǎng)變粒巖等)、下元古界塔馬子溝巖組(Pt2t)(主要巖性為石英片巖、二云石英片巖、黑云斜長(zhǎng)片巖、角閃片巖等)、長(zhǎng)城系牛圈溝組(Chn)(主要巖石組合為變礫巖、變石英砂巖和石英巖)以及薊縣系前山組(Jxq)硅質(zhì)條帶結(jié)晶白云巖。

侵入巖主要有分布在塔馬子溝金窩泉一帶超基性巖、哈哈泉南一帶的鉀長(zhǎng)花崗斑巖以及變質(zhì)輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗偉晶巖等巖脈。

勘查區(qū)內(nèi)斷裂主要以區(qū)域逆斷層F1和塔馬子溝韌性斷層(F4)為主，其次為前山～牛圈溝北正斷層(F2)及大白石頭溝一帶斷層(F3)平移斷層，斷層走向以北西向及北西西向?yàn)橹鳎浯螢闁|西向及南北向斷層。

勘查區(qū)內(nèi)Cr、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Ag、Au、Pt、Pd等與銅鎳礦有關(guān)的元素明顯富集，強(qiáng)分異的元素為Ni、Pd、Cu、Cr、Au、Mo、As、Sb、Hg。

物性特征：勘查區(qū)內(nèi)所出露的巖石較為復(fù)雜，其極化率大致可劃分①正常背景區(qū)：極化率值一般為0.5%～2.5%，對(duì)應(yīng)這一數(shù)值的巖石為石英脈、大理巖、片麻巖、花崗巖、混合巖等；②弱異常值：極化率一般為3%～5%，如變輝長(zhǎng)巖、輝石橄欖巖、局部角閃片巖等；③強(qiáng)異常值：極化率大于5%，是由超基性巖、斜長(zhǎng)角閃巖或礦化引起。測(cè)區(qū)內(nèi)電阻率值一般為幾十到幾百Ω·M，總的變化不大，一般片麻巖、大理巖等數(shù)值較高，其他巖性都比較低。

4 西北延工作程度及找礦潛力分析

4.1 工作程度分析

自1958年發(fā)現(xiàn)金川銅鎳礦床以來(lái)，在不同時(shí)期不同勘查單位在西北延勘查區(qū)分別開(kāi)展了1∶5×104的地質(zhì)測(cè)量，進(jìn)行了多次、多方法物化探普查及詳查工作，主要有航空磁測(cè)、地面磁法、電法、放射性等， 完成了1∶5×104區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、1∶2×105區(qū)域重力測(cè)量等。

金澳公司、力拓公司分別對(duì)龍首山一帶進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)工作。

圖2 西北延礦區(qū)塔馬子溝超基性巖體出露平面圖

金川公司在勘查區(qū)內(nèi)分別開(kāi)展了地質(zhì)調(diào)查、1∶104地質(zhì)填圖、1∶5 000磁法測(cè)量、1∶104巖屑測(cè)量、1∶2 000綜合剖面測(cè)量、電磁測(cè)深以及異常查證、物化探異常鉆探驗(yàn)證等工作，查清了勘查區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖的分布特征，勘查區(qū)地球化學(xué)、地球物理特征，圈定了物化探異常并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

綜上所述，勘查區(qū)勘查工作程度和綜合研究程度較高。

4.2 勘查手段分析

金川銅鎳礦自從1958年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，配合地質(zhì)勘探工作，先后開(kāi)展了地質(zhì)測(cè)量、航空磁測(cè)、地面磁法、激電測(cè)量、自然電場(chǎng)法、電磁感應(yīng)等工作，為準(zhǔn)確圈定整個(gè)巖帶的范圍、產(chǎn)狀及錯(cuò)動(dòng)情況等，發(fā)揮了重要的作用，特別是三礦區(qū)、四礦區(qū)隱伏超基性巖體的發(fā)現(xiàn)和圈定，為擴(kuò)大銅鎳遠(yuǎn)景儲(chǔ)量做出了重大貢獻(xiàn)，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，找礦方法行之有效。根據(jù)西北延礦區(qū)地層、巖漿巖和構(gòu)造特征以及區(qū)域地質(zhì)體的地球化學(xué)特征、物性參數(shù)特征分析，長(zhǎng)期以來(lái)在西北延工作區(qū)參照三礦區(qū)、四礦區(qū)隱伏超基性巖體的發(fā)現(xiàn)和圈定成功的經(jīng)驗(yàn)，采用大比例尺地質(zhì)填圖、地面磁測(cè)、巖屑測(cè)量、激電測(cè)深和可控源測(cè)深等綜合勘查方法和手段進(jìn)行找礦評(píng)價(jià)，針對(duì)性較強(qiáng)，取得了一定的效果。

4.3 地質(zhì)要素分析

1)區(qū)域位置

西北延勘查區(qū)位于中朝地塊阿拉善南緣龍首山隆起帶，屬龍首山銅鎳多金屬成礦帶，勘查區(qū)塊沿太古代地盾的邊緣線和區(qū)域深大斷裂F1斷層分布，屬大地構(gòu)造單元交匯部位，勘查區(qū)內(nèi)出露地層與金川銅鎳礦相同，測(cè)區(qū)處于區(qū)域重力梯度帶，航磁測(cè)量圈定了北85和北85- 1兩處航磁異常，1∶2×105水系沉積物測(cè)量，勘查區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了哈哈泉As- 2A異常、塔馬子溝As- 4A異常兩處，并且在勘查區(qū)塔馬子溝一帶出露超基性巖體。從區(qū)域找礦靶區(qū)選擇和要素評(píng)價(jià)方面看，勘查區(qū)成礦條件有利。

圖3 C- 1磁異常圖

2)基性- 超基性巖體

通過(guò)地質(zhì)測(cè)量，在勘查區(qū)塔馬子溝出露超基性巖體，面積約0.025km2，呈透鏡狀、不規(guī)則狀展布，巖性為蛇紋石化輝石巖、橄欖輝石巖、二輝橄欖巖，出露平面圖如圖2所示。巖體圍巖為下元古界塔馬子溝巖組地層，巖體的規(guī)模及形態(tài)表現(xiàn)為數(shù)目多、規(guī)模小、形態(tài)復(fù)雜的特征。

經(jīng)1∶5×103的高精度磁測(cè)，在超基性巖體上沒(méi)有形成較強(qiáng)的磁異常，只出現(xiàn)了面積很小的300nT的異常圈，經(jīng)物性測(cè)定，該超基性巖具有較強(qiáng)的磁性，說(shuō)明該超基性巖體的規(guī)模非常小，而且下延淺，磁化率見(jiàn)表1。塔馬子溝超基性巖體與國(guó)內(nèi)外各含礦超基性巖對(duì)比，Ni、Co元素基本接近或略偏高，但Cu、S元素含量明顯低，其中S元素含量低5～16倍，Cu元素含量低2～13倍，顯示出勘查區(qū)內(nèi)超基性巖體貧Cu、S，這使金屬硫化物的熔離作用受到限制，所以該勘查區(qū)的超基性巖體不具備地球化學(xué)成礦條件。

3)化探異常特征及異常檢查

勘查區(qū)發(fā)現(xiàn)化探綜合異常16處，各元素化探異常多以點(diǎn)狀出現(xiàn)，絕大部分套合差，豐度低，異常形態(tài)不規(guī)則，連續(xù)性差。其異常分布及元素組合，反映了異常所處的地質(zhì)背景組份特征，其中Hy- 1、Hy- 2異常由銅礦化引起；Hy- 16由超基性巖引起，含礦性差，Hy- 3、Hy- 6、Hy- 7由局部礦化引起；其它異常為巖性局部分散富集引起，無(wú)進(jìn)一步工作價(jià)值。

表1 塔馬子溝超基性巖磁化率測(cè)定結(jié)果表

圖4 C- 2磁異常圖

通過(guò)踏勘、接觸帶追蹤查證取樣等化探異常查證，在花崗斑巖、混合巖、白云質(zhì)大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖接觸帶發(fā)現(xiàn)的Hy- 1、Hy- 2銅礦化化探綜合異常為次生異常，不具找礦價(jià)值。

4)磁異常特征

測(cè)區(qū)發(fā)現(xiàn)磁異常三處，分別編號(hào)為C- 1、C- 2、C- 3。

C- 1磁異常面積約1km2，極大值為1 009nT，由多個(gè)小峰值異常組成，走向不明顯。在地表出露地層以片麻狀混合巖、鉀長(zhǎng)石化混合巖為主，出露范圍較廣。通過(guò)物性測(cè)定，混合巖具有較強(qiáng)的磁性，最小值為110×10-5SI，最大值達(dá)18 800×10-5SI，算術(shù)平均值為3 510×10-5SI，采用無(wú)限大面積計(jì)算公式計(jì)算Ta=μ0/2×K×T0=0.5×3 510×10-5×0.52×105=913nT，可大致能引起900nT的異常，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，說(shuō)明C- 1異常主要由混合巖所引起。C- 1磁異常如圖3所示。

C- 2異常與原航磁異常M85相對(duì)應(yīng)，位于勘查區(qū)的中部大白石頭溝至小白石頭溝一帶，面積約1.5km2，異常大致呈NW向展布，異常強(qiáng)度為全區(qū)最高，北側(cè)存在明顯的大面積負(fù)異常，異常極大值為3 398nT，極小值為-766nT，由多個(gè)小峰值異常組成。地表出露地層以混合巖為主，其中夾有數(shù)條條帶狀大理巖、硅化大理巖，在異常的北側(cè)有大面積的大理巖出露。物性測(cè)定和用無(wú)限大面積計(jì)算公式計(jì)算，混合巖最大可引起800nT的異常，斜長(zhǎng)角閃巖、輝石巖能引起約1 800nT的異常，與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合，說(shuō)明C- 2異常由混合巖、斜長(zhǎng)角閃巖、輝石巖等綜合引起。C- 2磁異常如圖4所示。

C- 3異常與原航磁異常M85- 1相對(duì)應(yīng)，位于勘查區(qū)的南部小白石頭溝至小溝子一帶，面積約1km2，極大值為1 009nT，由多個(gè)小峰值異常組成，走向呈NW向。在地表出露地層以混合巖為主，其次有少量的片麻巖。通過(guò)物性測(cè)定，混合巖具有中等磁性，說(shuō)明C- 3異常由混合巖所引起。C- 3磁異常如圖5所示。

圖5 C- 3磁異常圖

5)異常驗(yàn)證

2011年，金川公司通過(guò)異常查證，對(duì)勘查區(qū)內(nèi)最具找礦潛力的C- 2異常進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，施工鉆孔孔深444.2m，鉆孔揭露的巖性自上而下依次為蛇紋石化大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖與斜長(zhǎng)角閃巖互層(夾大理巖脈、花崗巖脈、輝綠巖脈)、大理巖、混合巖、蛇紋石化大理巖。根據(jù)鉆孔巖芯磁化率測(cè)試結(jié)果，在不考慮剩磁的影響，磁性最強(qiáng)的斜長(zhǎng)角閃巖最大能引起3 450nT磁異常，與地面磁測(cè)的異常極大值3 894nT基本相吻合，表明該無(wú)限延伸的厚板狀體主要為斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖及輝綠巖等組成。

5 結(jié)論

勘查區(qū)內(nèi)化探異常多呈星點(diǎn)狀分布，各元素均以點(diǎn)異常出現(xiàn)，反映出異常元素分散程度較高，不連續(xù)，元素異常沒(méi)有形成富集帶。

磁法異常主要由混合巖及部分硅化大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖引起，通過(guò)直流激電法在淺部未發(fā)現(xiàn)礦化信息。

在出露的塔馬子溝超基性巖體，經(jīng)1∶5×103的高精度磁測(cè)，沒(méi)有形成較強(qiáng)的磁異常，說(shuō)明該超基性巖體的規(guī)模非常小，下延淺，且塔馬子溝超基性巖體貧Cu、S不具備地球化學(xué)成礦條件。

綜上所述，在目前技術(shù)條件下，勘查區(qū)探礦風(fēng)險(xiǎn)很大，繼續(xù)工作缺乏必要的依據(jù)，應(yīng)以基礎(chǔ)研究為主，不宜大規(guī)模開(kāi)展勘查工作。