侯朝勇，蔡厚安，裴森龍

(有色金屬礦產地質調查中心，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巖相，在大地構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]、淺成低溫熱液型銅金礦等諸多礦床類型[17-18]，月牙灣銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)進一步拓展了該礦集區(qū)的找礦方向，對卡拉塔格地區(qū)取得進一步找礦突破具有非常重要的意義[19-22]。本文詳細介紹了月牙灣銅鎳礦的地球物理特征，初步建立地質-地球物理-地球化學綜合找礦模型，為該區(qū)下一步地質找礦工作有一定的借鑒意義。

1 礦區(qū)地質特征

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、安山質角礫熔巖、安山巖、玄武巖、角礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r及凝灰質砂巖等，總體為一套NW向緩傾的單斜地層。研究區(qū)內斷裂構造較為發(fā)育，以NW向、NWW向壓扭性斷裂構造為主，NNW向次之。研究區(qū)內與成礦關系密切的巖體主要為兩個基性雜巖體[22]，編號為Y1和Y2(圖1)。牙灣銅鎳礦(化)體產于Y1號巖體中，位于巖體西南邊部，含礦巖石以橄欖輝長巖、輝石橄長巖為主，向深部礦化有增強趨勢，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脈及少量鈷華。巖體圍巖主要為安山玄武巖、玄武質凝灰?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)地質簡圖(據(jù)文獻[22]修改)

2 物性特征

巖石的密度、磁性、極化率、電阻率特征見圖2。

圖2 巖石物性參數(shù)柱狀圖

2.1 巖石密度特征

由圖2a來看，區(qū)內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4.05 g/cm3，區(qū)內其他巖石密度大小與基性程度呈正相關，其中橄長巖、輝長巖、橄欖輝長巖密度較高，砂巖、凝灰?guī)r、硅質巖及閃長巖密度較低[23]。根據(jù)區(qū)內地質情況，磁黃鐵礦一般與橄長巖伴生，研究區(qū)的高重力異常特征應為基性巖體及含礦體引起。

2.2 巖石磁性特征

由圖2b來看，區(qū)內含礦巖石磁性遠大于其他標本，其他各類巖石磁性與基性程度呈正相關，橄長巖磁性僅次于含礦巖石，蘇長巖和斜長巖磁化率最低。

2.3 巖石極化率特征

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

2.4 巖石電阻率特征

由圖2d來看含礦磁黃鐵礦和含磁黃鐵礦橄長巖，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對應為高密度、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，工作區(qū)安山玄武質圍巖、輝長巖具有較高的電阻率，而橄長巖、橄欖輝長巖電阻率明顯低于前者，對應的密度、磁化率及極化率值具有較高的值，推測與其鎂鐵質含量較高有關；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∶1萬高精度重力、磁法主要目的是研究礦區(qū)地質背景和控礦因素，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巖體對應，整體受卡拉塔格次級斷層控制，斷層北側局部異常突起與為高密度的Y1巖體相關，北側異常等值線為近EW向，根據(jù)地質資料此處存在一組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巖體對應，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)向西扭轉的形態(tài)。G2異常主體與Y2巖體對應，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，地表見有閃長巖出露，推斷與其相關。

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)內磁異常變化劇烈，磁場特征與巖體、斷層及地層關系密切，根據(jù)異常特征劃分為C1和C2異常，并將C1異常細分為3個局部異常(圖5)。其中C1-1異常主要對應Y1基性雜巖體的磁化率較高的橄欖輝長巖及中粒輝長巖，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，異常處高磁異常為局部出露的閃長巖，Y1巖體北側的角閃輝長巖整體為低磁特征，中部出露的粗粒輝長巖磁異常相對較高。C1-2異常由F3斷層與C1-1異常隔開，異常巖性對應為中粒輝長巖。C1-3異常位于F1、F4斷層交匯部位，具有多個異常中心，推測與閃長巖相關。C2異常與Y2基性雜巖體對應，為規(guī)模較大的強負磁特征，推測與巖體侵入冷卻時期保留的剩磁有關。

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巖體西側界面處多條測線均具有連續(xù)的負異常，延時曲線圓滑，根據(jù)以往經驗負異常與陡立產狀及地表出露的極化體相關。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%，西側異常等值線較密，高值異常中心對應為橄欖輝長巖，與磁異常中心一致。IP2異常對應為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，具有兩個異常中心，整體呈SN向分布，北部低阻異常為推測F3斷層，南段低阻異常對應為高磁、高阻、高極化異常，對應巖性為中粒輝長巖及橄欖輝長巖，為區(qū)內成礦有利空間。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，極化率異常中心與低阻、高磁、土壤銅鎳異常重疊，南北兩側伴隨高阻、負磁異常。異常中心出露橄欖輝長巖，外側被輝石巖脈夾持并受NW向、NNW向構造控制。推斷綜合異常由含銅鎳礦(化)的基性—超基性巖體引起。

5 地物化綜合剖面預測深部礦體

為進一步解剖異常，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：

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及巖體含礦性。

激電測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造向南側極化。

CSAMT測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號點附近被南傾的后期構造錯斷，斷距較大。但構造下盤北側深部的低阻異常范圍更大、形態(tài)更規(guī)整、強度更低，是找礦有利空間。

6 工程驗證結果及銅鎳礦找礦模型的建立

6.1 工程驗證結果

根據(jù)物化探異常，經鉆探工程驗證，深部對應圈定銅鎳礦體6條。礦體總體呈脈狀、透鏡狀，長150～400 m，厚度為1.44～32.54 m，產狀總體為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]。且見礦部位與平面“三高一低”異常和CSAMT測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)為受風化剝蝕形成局部負地形，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)育在超基性巖兩側接觸帶附近，電磁測深可厘清與成礦相關的構造分布特征，圈定深部成礦有利區(qū)。

圖9 月牙灣銅鎳礦地質-地球物理-地球化學找礦模型

7 結論

1)月牙灣銅鎳礦找礦模式可歸納為成礦地質體為鎂鐵質雜巖體；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，大功率激電測深及CSAMT探尋深部找礦空間，由面到點、由淺到深，物探定位，化探定性的方法技術組合運用，互為借鑒，能為該區(qū)大范圍找礦提供依據(jù)。