综合物化探方法在新疆哈密月牙湾铜镍矿勘查中的应用

侯朝勇，蔡厚安，裴森龙

(有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)

0 引言

新疆哈密月牙湾铜镍矿区位于东天山成矿带卡拉塔格铜多金属矿集区西部[1-5]，主要赋矿岩相为橄榄辉长岩相，在大地构造位置上属于大南湖一头苏泉古生代岛弧带的北带小热泉子—卡拉塔格块状硫化物成矿带中段[6]，成矿条件优越，找矿潜力巨大。该矿集区先后发现了VMS型铜锌矿[7-10]、PGE铜镍矿[11]、热液脉状铜矿[12]，矽卡岩型铜矿[13-14]、斑岩型铜矿[15-16]、浅成低温热液型铜金矿等诸多矿床类型[17-18]，月牙湾铜镍矿的发现进一步拓展了该矿集区的找矿方向，对卡拉塔格地区取得进一步找矿突破具有非常重要的意义[19-22]。本文详细介绍了月牙湾铜镍矿的地球物理特征，初步建立地质-地球物理-地球化学综合找矿模型，为该区下一步地质找矿工作有一定的借鉴意义。

1 矿区地质特征

月牙湾矿区出露的地层主要是下泥盆统大南湖组(D1d)，岩性主要有砂砾岩、安山质角砾熔岩、安山岩、玄武岩、角砾凝灰岩、凝灰岩及凝灰质砂岩等，总体为一套NW向缓倾的单斜地层。研究区内断裂构造较为发育，以NW向、NWW向压扭性断裂构造为主，NNW向次之。研究区内与成矿关系密切的岩体主要为两个基性杂岩体[22]，编号为Y1和Y2(图1)。牙湾铜镍矿(化)体产于Y1号岩体中，位于岩体西南边部，含矿岩石以橄榄辉长岩、辉石橄长岩为主，向深部矿化有增强趋势，矿石有浸染状—稠密浸染状和贯入的块状—脉状两种矿化类型，块状—脉状矿常形成富矿体，地表蚀变主要有褐铁矿化、孔雀石化、土黄色红色粉末状铁帽及含孔雀石褐铁矿细脉及少量钴华。岩体围岩主要为安山玄武岩、玄武质凝灰岩、角砾凝灰岩，接触界面清晰，角岩化蚀变明显。

图1 月牙湾铜镍矿区地质简图(据文献[22]修改)

2 物性特征

岩石的密度、磁性、极化率、电阻率特征见图2。

图2 岩石物性参数柱状图

2.1 岩石密度特征

由图2a来看，区内磁黄铁矿及含磁黄铁矿岩石密度明显大于其他各类岩石，最高可达4.05 g/cm3，区内其他岩石密度大小与基性程度呈正相关，其中橄长岩、辉长岩、橄榄辉长岩密度较高，砂岩、凝灰岩、硅质岩及闪长岩密度较低[23]。根据区内地质情况，磁黄铁矿一般与橄长岩伴生，研究区的高重力异常特征应为基性岩体及含矿体引起。

2.2 岩石磁性特征

由图2b来看，区内含矿岩石磁性远大于其他标本，其他各类岩石磁性与基性程度呈正相关，橄长岩磁性仅次于含矿岩石，苏长岩和斜长岩磁化率最低。

2.3 岩石极化率特征

由图2c来看，区内岩石极化率参数受矿物含量影响最大，含矿磁黄铁矿及含磁黄铁矿橄长岩极化率远大于各类岩石，橄长岩及橄榄辉长岩极化率相对较大，其余岩石极化率值较低。

2.4 岩石电阻率特征

由图2d来看含矿磁黄铁矿和含磁黄铁矿橄长岩，电阻率最低，变化范围为2.5～880 Ω·m，平均值分别为14 Ω·m和776 Ω·m对应为高密度、高磁、高极化特征；根据区域物性资料，岩石电阻率大小与其基性程度呈正相关，工作区安山玄武质围岩、辉长岩具有较高的电阻率，而橄长岩、橄榄辉长岩电阻率明显低于前者，对应的密度、磁化率及极化率值具有较高的值，推测与其镁铁质含量较高有关；其他各类岩石为中电阻率，密度、磁化率和极化率特征不明显。

3 重磁异常特征

1∶1万高精度重力、磁法主要目的是研究矿区地质背景和控矿因素，确定超基性岩体和铜镍矿化地段，发现隐伏岩体和新的赋矿地段。

3.1 重力异常特征

布格重力异常：布格重力异常(图3)南高北低，异常范围为(-132.37～-126.02)×10-5m/s2，南部异常与Y2岩体对应，整体受卡拉塔格次级断层控制，断层北侧局部异常突起与为高密度的Y1岩体相关，北侧异常等值线为近EW向，根据地质资料此处存在一组EW向断层。

图3 月牙湾布格重力异常等值线平面图

剩余重力异常特征：采用滑动平均求取剩余重力异常(图4)，窗口大小600 m，主要圈定G1和G2两处异常。其中G1异常与Y1岩体对应，异常幅值为0.5×10-5m/s2，形态近似于月牙状，北部受EW向F5断层控制出现向西扭转的形态。G2异常主体与Y2岩体对应，异常极大值为0.7×10-5m/s2，异常北西端具有向北延伸的趋势，地表见有闪长岩出露，推断与其相关。

图4 月牙湾剩余重力异常剖面平面图(a)等值线平面图(b)

3.2 磁异常特征

研究区内磁异常变化剧烈，磁场特征与岩体、断层及地层关系密切，根据异常特征划分为C1和C2异常，并将C1异常细分为3个局部异常(图5)。其中C1-1异常主要对应Y1基性杂岩体的磁化率较高的橄榄辉长岩及中粒辉长岩，磁异常与岩体西南岩相界面一致，整体呈NW走向，与重力异常特征一致均向东扭转，异常处高磁异常为局部出露的闪长岩，Y1岩体北侧的角闪辉长岩整体为低磁特征，中部出露的粗粒辉长岩磁异常相对较高。C1-2异常由F3断层与C1-1异常隔开，异常岩性对应为中粒辉长岩。C1-3异常位于F1、F4断层交汇部位，具有多个异常中心，推测与闪长岩相关。C2异常与Y2基性杂岩体对应，为规模较大的强负磁特征，推测与岩体侵入冷却时期保留的剩磁有关。

图5 月牙湾磁异常剖面平面图(a)等值线平面图(b)

4 激电中梯异常特征

极化率异常特征：研究区极化率背景较低，在Y1岩体西侧界面处多条测线均具有连续的负异常，延时曲线圆滑，根据以往经验负异常与陡立产状及地表出露的极化体相关。综合重磁特征圈定激电异常IP1和IP2，其中IP1异常极值为9.5%，西侧异常等值线较密，高值异常中心对应为橄榄辉长岩，与磁异常中心一致。IP2异常对应为Y2岩体，异常极值2.8%(图6)。

图6 月牙湾视极化率异常剖面平面图(a)等值线平面图(b)

电阻率异常特征：研究区所在的下泥盆统大南湖组视电阻率异常(图7)背景为80 Ω·m，区内出露杂岩体为高阻特征，异常范围为80～240 Ω·m。根据大比例尺电性特征，在高阻岩体中圈定局部低阻异常两处。其中D1异常位于Y1岩体中部，具有两个异常中心，整体呈SN向分布，北部低阻异常为推测F3断层，南段低阻异常对应为高磁、高阻、高极化异常，对应岩性为中粒辉长岩及橄榄辉长岩，为区内成矿有利空间。D2异常位于Y2岩体东南部，呈低阻高极化异常，同样具有“三高一低”特征。

图7 月牙湾视电阻率异常剖面平面图(a)等值线平面图(b)

综上可见，极化率异常中心与低阻、高磁、土壤铜镍异常重叠，南北两侧伴随高阻、负磁异常。异常中心出露橄榄辉长岩，外侧被辉石岩脉夹持并受NW向、NNW向构造控制。推断综合异常由含铜镍矿(化)的基性—超基性岩体引起。

5 地物化综合剖面预测深部矿体

为进一步解剖异常，了解异常体空间展布情况，布置了地物化综合剖面(图8)。

由图8可见：

重磁激电中梯异常剖面图显示异常由重力剩余高值异常、磁力正异常、高极化率异常、低电阻率异常组成具硫化物矿化超基性岩“三高一低”异常特征[24-26]。

图8 月牙湾铜镍矿物化探综合剖面图

土壤地化剖面图显示Ni-Co-Cr异常组合主要分布在超基性岩出露区，Cu-Au-Ag组合异常组合则发育在超基性岩两侧接触带附近，水平分带明显。土壤地化异常决定了物探异常性质及岩体含矿性。

激电测深断面图反映低阻高极化异常体(硫化物)向深部有较大的延伸，异常体整体北倾沿构造向南侧极化。

CSAMT测深断面浅部低阻异常范围与出露岩体及地化异常位置吻合，异常体向北缓倾，中浅部夹局部不含硫化物的高阻岩体，低阻主要沿底板分布延伸至高程约100 m。异常体在900号点附近被南倾的后期构造错断，断距较大。但构造下盘北侧深部的低阻异常范围更大、形态更规整、强度更低，是找矿有利空间。

6 工程验证结果及铜镍矿找矿模型的建立

6.1 工程验证结果

根据物化探异常，经钻探工程验证，深部对应圈定铜镍矿体6条。矿体总体呈脉状、透镜状，长150～400 m，厚度为1.44～32.54 m，产状总体为60°～70°∠40°～60°，地表氧化矿单工程铜品位为0.20%～0.29%，镍品位为0.12%～0.19%。深部原生矿铜品位为0.20%～0.29%，镍品位为0.12%～0.18%[26]。且见矿部位与平面“三高一低”异常和CSAMT测深低阻空间位置一致。

6.2 铜镍矿找矿模型的建立

根据月牙湾Y1、Y2岩体地物化异常组合及钻孔验证情况，初步建立岩浆岩型铜镍硫化物矿床的找矿模型(图9)。岩浆岩型铜镍矿的主要矿石矿物为镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，容矿岩石为镁铁含量较高的基性—超基性岩体，地形地貌特征表现为受风化剥蚀形成局部负地形，地球物理特征表现为具有高重、高磁、高极化、低阻(三高一低)异常特征，土壤地球化学异常特征表现为Ni-Co-Cr异常组合分布在超基性岩体分布区，Cu-Au-Ag组合异常组合则发育在超基性岩两侧接触带附近，电磁测深可厘清与成矿相关的构造分布特征，圈定深部成矿有利区。

图9 月牙湾铜镍矿地质-地球物理-地球化学找矿模型

7 结论

1)月牙湾铜镍矿找矿模式可归纳为成矿地质体为镁铁质杂岩体；物探特征为高重、高磁、高极化、低阻(三高一低)异常特征；化探特征为岩体分布区域Ni-Co-Cr组合异常，岩体两侧及其接触带Cu-Au-Ag组合异常。

2)综合物化探方法在月牙湾地区找矿效果明显，高精度重力、磁法圈定岩体范围，激电中梯圈定硫化物富集地段，大功率激电测深及CSAMT探寻深部找矿空间，由面到点、由浅到深，物探定位，化探定性的方法技术组合运用，互为借鉴，能为该区大范围找矿提供依据。