大山头基性-超基性杂岩体特征及找矿模型

王 磊 杨建国 王小红 谢 燮 姜安定李文明 唐圣松 江 磊

(1.西安地质研究所；2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室)

·地质·测量·

大山头基性-超基性杂岩体特征及找矿模型

王 磊1,2杨建国1,2王小红1,2谢 燮1,2姜安定1,2李文明1,2唐圣松1,2江 磊1,2

(1.西安地质研究所；2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室)

甘肃北山地区是我国西北地区一个重要的多金属成矿带。近年来在北山黑山—大山头一带发现多处铜镍矿化基性-超基性岩杂岩体，大山头岩体即是其中之一，最新勘查显示大山头岩体具有较好的铜镍成矿潜力。在综合分析大山头岩体特征、成矿地质条件、地球化学和地球物理异常特征的基础上，建立了地质-地球物理-地球化学综合找矿模型，对于该地区类似矿床的发现和评价具有一定的参考作用。

基性-超基性杂岩体 岩体特征 找矿模式

北山成矿带位于古亚洲成矿域中南部，大地构造隶属塔里木板块、哈萨克斯坦板块和华北板块的交汇地带，是中国西部重要成矿带之一，也是塔里木—中朝板块北缘研究程度较薄弱地区之一，前人对其地质背景、构造演化、成矿规律等方面进行了大量研究[1-8]。近年来，在泥盆纪的镁铁-超镁铁岩体中发现了夏日哈木和黑山大型铜镍矿床，该矿床铜镍储量达102万t以上，黑山铜镍储量达10万t以上。近期在甘肃北山黑山—玉石山一带发现多处含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体，主要有怪石山(358.6 Ma)、大山头(大山头和大山头南)、炭山子、大泉东等岩体。通过地表评价，在怪石山和大山头岩体中初步圈定了多条铜镍矿体，找矿潜力较好。在调查评价的同时，对怪石山、大山头岩体和黑山岩体进行SHRIMP锆石U-Pb定年研究，得出大山头岩体年龄为374.6(大山头南)、396.7 Ma(大山头)，怪石山岩体年龄为358.6 Ma，黑山岩体年龄为 374.5 Ma，均形成于泥盆纪。以黑山西部约30 km处的大山头基性-超基性岩体为研究对象，重点阐述了大山头岩体特征及最新找矿进展，总结其找矿模型，为后续同类型的矿产勘查工作提供参考。

1 区域成矿地质特征

研究区位于黑山—玉石山铜镍成矿带中部，隶属塔里木板块北部边缘[9]，位于火石山深大断裂与方山口—庙庙井—双鹰山深大断裂带之间，总体受方山口—庙庙井—双鹰山深大断裂及次级断裂控制。震旦纪罗迪尼亚超大陆逐步裂解，在甘蒙地区的小黄山—石板井—明水—星星峡一线古陆壳发生拉张，形成再生的“北山大洋”[1-3]。志留纪大洋发生双向俯冲作用在大洋南缘发育典型的沟弧盆体系，在玉石山红柳河及牛圈子地区发育典型的弧后盆地蛇绿岩(423 Ma)，在弧后扩张过程中，该过程可能一直持续到晚泥盆世，位于火石山以南的地区(怪石山、黑山、大山头)，即相当于弧后盆地边缘隆起区有与弧后盆地内部海底玄武岩浆喷溢活动相匹配的深成—浅成的橄榄辉石岩到辉长辉绿岩侵位，由此构筑了区内的基性-超基性杂岩带。与此同时，区内发生了大片的中酸性岩浆侵位。该时期形成了2种重要的成矿系列，一是与基性-超基性杂岩体有关的铜镍成矿系列，二是与中酸性岩浆有关的金多金属成矿系列。

研究区内出露地层主要有敦煌群深变质岩建造、青白口系大理岩、蓟县系灰岩、寒武系硅质岩、奥陶系砂岩及志留系火山凝灰岩。其中敦煌群岩性以云母石英片岩、石英变粒岩为主，呈EW向展布的残留块体分布于研究区内；蓟县系以大理岩灰岩为主，其中夹大理岩、灰岩等主要分布于罗雅楚山南北两侧，在大山头岩体北侧有少量出露，呈EW向展布特征；寒武系地层以硅质岩为主，少量炭硅质板岩、炭质板岩等，主要分布于罗雅楚山一带，在大山头岩体北部有少量出露；奥陶系地层以石英砂岩、变质石英砂岩为主，主要分布于营毛沱一带。研究区内岩浆岩发育，从超基性岩至酸性岩均有出露，基性-超基性岩主要分布于拾金滩、怪石山、黑山及大山头一带，受深大断裂控制。中酸性侵入岩主要分布于大山头南部，沿方山口—庙庙井深大断裂两侧分布。

2 岩体特征

2.1 超基性岩体分布及岩相特征

大山头基性-超基性杂岩体长约8 km，宽约 3 km，整个杂岩体出露面积约24 km2，以辉长岩、橄榄辉长岩为主，其中分异出面积0.1～0.3 km2的超镁铁岩体小露头。整个岩体岩相分异明显复杂，具有多期脉动侵位的特点。根据超基性岩出露范围，将大山头岩体划分为4个岩区。其中Ⅰ区岩体位于杂岩体最西部，呈EW向展布，地表球形风化橄榄苏长辉长岩发育，超基性岩体形态呈不规则状，多分支；Ⅱ区岩体位于杂岩体的南部，呈NWW向带状、串珠状展布，侵位于辉长岩之中，基性程度较高，岩性以辉石岩、橄榄辉石岩、二辉橄榄岩为主，蚀变强烈；Ⅲ区位于杂岩体中部，岩相分异明显，较复杂，具有脉动侵位的特点，岩性以橄榄辉长岩、苏长辉长岩、橄榄辉长苏长岩、二辉橄榄岩为主；Ⅳ区岩体位于杂岩体东部，地表起伏小，覆盖多，露头以橄榄辉长岩为主，在相对低洼处见有铜镍矿化的辉石岩、橄榄辉石岩,岩石蚀变破碎强烈。

根据岩相分异情况，将大山头岩体划分为橄榄岩相、橄榄辉石岩相、橄榄辉长苏长岩-辉长岩相，其中橄榄岩相主要岩石类型为二辉橄榄岩，少量纯橄榄岩；橄榄辉石岩相主要岩石类型有橄榄二辉岩、含长橄榄二辉岩、橄榄辉石岩、含长橄榄辉石岩、二辉岩、斜方辉石岩等；橄榄辉长苏长岩-辉长岩相主要有橄榄辉长苏长岩、橄榄角闪苏长岩、橄榄辉长岩、辉长岩、苏长辉长岩、角闪辉长岩等。

(1)辉石橄榄岩。岩石为块状构造，变余网状-纤状变晶结构，主要由橄榄石组成，其次为辉石，含少量金属矿物，橄榄石晶体呈粒状，多发生蛇纹石化，具橄榄石残留体，少数晶体被伊丁石交代。辉石多被绿泥石交代，少量被帘石、蛇纹石交代。

(2)二辉岩。岩石为块状构造，变余粒状、纤维状、叶片状变晶结构，主要由辉石组成，次要矿物由微橄榄石、角闪石及少量金属矿物组成。辉石有斜方辉石和单斜辉石2种类型，矿物晶体大多数已发生次生蚀变，主要被绿泥石、透闪石、蛇纹石等矿物交代，仅有少量残留体。斜方辉石种属为紫苏辉石，单斜辉石种属为透辉石，橄榄石含量少于10%，晶体呈粒状，粒径为0.5～1 mm，常被包裹于辉石晶体中，呈包橄结构，多数晶体未发生次生蚀变。

(3)橄榄角闪苏长岩。灰黑色，块状构造，半自形粒状结构，包含结构，主要由橄榄石、斜方辉石、斜长石及角闪石和金云母等组成。橄榄石晶体呈粒状，粒径为0.5～2 mm，辉石主要为紫苏辉石，呈粒状，常包裹橄榄石及斜长石小晶体，形成包含结构。角闪石及金云母中常包含橄榄石及斜长石晶体，形成嵌晶包含结构。

(4)橄榄辉长苏长岩。块状构造，粒状结构，主要由斜长石、橄榄石、辉石组成，斜长石晶体形态多呈半自形板状，晶体粒径为0.5～2 mm，多数晶体具有较强的帘石化与绢云母化。橄榄石晶体呈粒状，粒径为0.6～3 mm，常见晶体周围具辉石反应边或纤闪石次生边，沿晶体裂隙有轻度的蛇纹石化。辉石有斜方辉石和单斜辉石2种，单斜辉石种属于普通辉石，斜方辉石种属为紫苏辉石。辉石中常有橄榄石包体，形成包橄结构。

(5)苏长辉长岩。块状构造，半自形粒状结构，主要由斜长石、斜方辉石、单斜辉石及少量金属矿物组成。斜长石晶体呈板状，粒径为1.5～5 mm，卡纳复合双晶发育，其种属为拉长石。斜方辉石呈粒状，粒径为0.25～1.5 mm，斜方辉石有紫苏辉石和顽火辉石2种。单斜辉石为普通辉石，辉石晶体常被角闪石或黑云母交代。

2.2 岩体铜镍矿化特征

经1∶10 000地质填图和系统槽探揭露，已在Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ岩区按Ni 0.2%(矿化按Ni 0.1%)品位初步圈出铜镍矿体13条，矿化体14条，各矿(化)体特征见表1。其中Ⅰ区共圈出矿体4条，矿化体4条，矿体Cu品位0.070%～0.206%，平均0.139%；Ni品位0.201%～0.359%，平均0.306%。Ⅲ区共圈出矿体3条，矿化体4条，矿体Cu品位0.104%～0.670%，平均0.349%；Ni品位0.424%～1.280%，平均0.747%。Ⅳ区共圈出6条矿体，5条矿化体，矿体Cu品位0.040%～0.111%，平均0.070%；Ni品位0.216%～0.307%，平均0.241%。铜镍矿化体中大多数Ni品位高于Cu品位，Ni/Cu值为1.5～3.0，Ni含量相对高于Cu含量。

铜镍矿化主要与基性程度较高的橄榄岩相、橄榄辉石岩相有关。矿石类型以氧化矿石为主,成分以次生蚀变矿物为主，主要有蓝铜矿、孔雀石、针镍矿、镍华、黄钾铁钒、褐铁矿等(见图1)，局部可见原生金属硫化物，以黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿为主等，多呈星点状和聚斑状产出。矿石呈星点状构造、稀疏浸染状构造、网脉状构造，Ⅰ、Ⅲ区铜镍矿化较好，具有岩相分异好，矿石品位高的特点。Ⅳ区具有铜镍矿化规模大，蚀变破碎强烈，但品位略低的特点。

图1 大山头杂岩体

表1 大山头杂岩体铜镍矿(化)体特征

3 物化探特征

3.1 化探异常

收集了该区内前人1∶20万化探成果，并对研究区范围内的数据进行了再次处理，对Cu、Ni、Co、Cr异常分别进行了提取，结果见图2。

图2 大山头杂岩体区域化探异常特征

由图2可知，4种元素均套合较好，分带明显，区幅内共圈出2个Ni化探异常，异常中心浓集系数高，分带明显。区内共圈出2个Co化探异常，2个Cr异常，呈串珠状东西向展布，Co、Cr异常套合较好，异常中心重合，浓集系数高，分带明显，与Cu、Ni异常形态类似，套合也较好。

3.2 物探异常

3.2.1 磁异常

基性-超基性侵入岩一般含有较多的铁磁性矿物，在出露或埋深较浅时，在地表可引起磁异常强度较大，因此磁法测量在圈定基性-超基性杂岩体范围时比较有效。开展1∶50 000磁法测量，以150 nT为下限，在区内圈出1个磁异常，异常呈不规则状，整体呈EW向带状分布，东西长约8 km，南北宽约2～ 3 km，异常极大值约1 000 nT，经地表踏勘检查，异常与基性-超基性杂岩体出露范围对应，异常是由基性-超基性杂岩体引起。

1∶10 000高精度磁法测量可以有效圈定出超基性岩体范围及确定深部延伸情况，Ⅲ区以100 nT为异常下限，圈出磁异常呈EW带状展布，长约 370 m,宽约150 m，面积约0.05 km2。异常正、负相伴，北西侧为负异常，南东侧为正异常，ΔT最大值 470 nT，由2个次级异常构成，根据正负异常可以推断岩体具有向SE侧伏的趋势。异常中心与地表出露的铜镍矿化方辉橄榄岩和铜镍矿化二辉橄榄岩对应。Ⅳ区磁异常面积较大，但强度略低，具有多个点状异常中心，最高300 nT，整体呈EW向带状展布，长约1.4 km,南北宽0.8 km，面积约1.1 km2。异常主体与橄榄辉长岩、橄榄辉长苏长岩、辉石岩露头对应，带状异常特征证实岩体侵位受EW向构造控制。

3.2.2 激电异常

电性异常是评价岩体含矿性的主要标志之一，尤其是以浸染状硫化物为主的含矿岩体，极化率异常更应重视。大山头岩体Ⅲ区超基性岩范围内激电测深结果(见图3)显示：在100～600 m深度范围内存在1个高阻(800～1 792 Ω·m)异常，具有南北2个异常中心，在100～1 000 m范围内存在1个高极化率(6%～12%)似层状异常体，其中高极化率(9%～12%)异常位于200～600 m深度。经电阻率反演，在50～250 m范围内圈出1个带状中高阻(800～1 800 Ω·m)异常，具有2个异常中心，高阻异常位于测线南端。极化率反演，在50 m以下圈定出1个漏斗状高极化率(>5%)异常体,极化率异常中心(>11%)位于150～250 m深度，异常值最大达12.1%。高极化率(>11%)异常对应中阻(800～1 100 Ω·m)异常。黑山岩体在岩体上部不含矿部位形成较大的高电阻率异常，在岩体下盘含矿部位，电阻率降低至200～1 000 Ω·m,与极化率(3%～10%)异常等值线对应[10]。据黑山含矿岩体电阻及极化率异常值推测，大山头Ⅲ区岩体铜镍矿化较好部位应位于地表150 m以下。因目前电测深对深部分辨能力较差，反演的电阻及极化率异常经常偏浅，推测含矿最佳部位可能在400 m深度左右。

图3 大山头杂岩体Ⅲ区激电测深反演结果

4 岩体成矿潜力及找矿模式

4.1 成矿潜力

根据大山头岩体铜镍找矿工作进展，大山头岩体具有较大的铜镍成矿潜力：①位于塔里木板块北缘，与黑山大型铜镍矿位于同一构造成矿带上；②大山头岩体成岩年龄与黑山岩体成岩年龄均为泥盆纪；③大山头岩体具有Cu、Ni、Co、Cr化探异常，且异常套合较好，分带明显，具有明显的异常浓集中心；④经前期地表槽探工程揭露已圈定出多条铜镍矿体及矿化体，且局部Cu、Ni品位较高；⑤岩体深部存在较好的中阻(800～1 100 Ω·m)、高极化率(>11%)异常，异常幅值与黑山岩体含矿部位一致。

4.2 找矿模型

根据大山头铜镍矿化岩体的找矿标志或找矿信息建立了该铜镍矿化岩体的找矿模型见表2。

根据大山头铜镍矿化岩体及邻区黑山铜镍矿资料以及表2，可将北山泥盆纪大山头至黑山一带与超基性岩有关的(有可能一直延续至马鬃山一带)铜镍矿区域综合找矿模型进一步归纳为：①位于塔里木板块北缘，泥盆纪碰撞造山后弧后拉张环境；②岩体为泥盆纪基性-超基性杂岩体，岩石中可见星点状金属硫化物，以黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等为主；③区域地球化学特征表现为Cu、Ni、Co、Cr的高背景区，且异常套合好，分带明显；④物探特征表现为磁异常呈点状或串珠状，沿构造线分布，单个磁异常面积较小；具有中阻(800～1 100 Ω·m)，中高极化率(>5%)异常；⑤矿化蚀变特征主要为黄钾铁矾化、褐铁矿化，局部可见镍华、孔雀石化等。

表2 大山头铜镍矿化岩体地质-地球物理-化探综合信息找矿模型

5 结 语

结合区内地质特征，系统分析了区内山头岩体特征、成矿地质条件、地球化学以及地球物理异常特征，详细归纳了区内了地质-地球物理-地球化学综合找矿模型，对于区内找矿工作有一定的借鉴价值。

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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

*甘肃北山狼山—罗雅楚山地区矿产地质调查项目(编号：12120113046700)。

2014-10-29)

王 磊(1985—)，男，工程师，硕士研究生，710054 陕西省西安市友谊东路438号。