新疆鄯善县恰特卡尔地区基性-超基性岩型铜镍找矿模型及矿产预测

张小军，田江涛，李大海

(新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 成矿地质背景

研究区位于天山兴蒙造山系、准噶尔-吐哈地块、觉罗塔格裂陷槽中。处于康古尔韧性剪切带北带，依康古尔大断裂可进一步划分为小热泉子岛弧、康古尔夭折裂谷2个四级构造单元，为本次预测重点(图1)。区内出露地层以康古尔断裂为界，以北为下石炭统小热泉子组、上石炭统底坎尔组，以南为下石炭统苦水组、干墩组，上石炭统梧桐窝子组。下二叠统阿其克布拉克组在康古尔断裂南北均有分布。火山活动时代为石炭—二叠纪，岩石类型受构造单元控制明显。石炭纪火山岩出露广泛，主要为一套深水-半深水环境下的复理石火山碎屑岩-杂砂岩建造。二叠纪火山岩主要集中分布于阿其克布拉克组中，为一套碱-钙碱性火山岩及河流相碎屑岩组合。侵入岩广泛发育，出露面积304 km2，占研究区面积32%。侵入时代为二叠纪和三叠纪。其中，二叠纪分为基性-超基性岩和中酸性岩，三叠纪为大规模酸性岩体侵位时期。康古尔韧性剪切带及康古尔大断裂总体呈近EW向弧形展布，基性-超基性岩型铜镍硫化物矿床受其控制，也呈近EW向带状分布，并具成群集中的特点。小热泉子已知有铜、金、铅、锌等矿种，主要为海相火山岩型铜锌矿和陆相火山岩型金矿。已发现中型矿床1处、小型矿床2处，其余为矿点[1-5]。

图1 东天山构造格架与矿床分布图Fig.1 Tectonic framework and mineral deposit distribution map of The East Tianshan Mountains

图2 研究区基性-超基性岩体与已知矿化线索叠加分布图Fig.2 Superimposed distribution map of the base-ultrabasic rock mass of the research area and known mineralization clues

2 典型矿床特征

路北铜镍矿位于小热泉子岛弧中。矿区侵入岩以中基性为主，次为超基性岩及酸性岩。铜镍矿体赋存于基性及超基性岩体中，侵入时代为早二叠世，地表呈NE向不规则带状出露，长轴走向68°，长3 700 m，宽30～350 m，面积约3.5 km2。赋矿岩体主要为纯橄榄岩、含方辉纯橄岩、二辉辉石岩、单斜辉石岩、橄榄苏长岩等。矿区断裂主要为康古尔深大断裂及其派生次级断裂，是区域上重要的控岩构造。NW向断裂对岩(矿)体有明显错断。矿区共有13条铜镍矿化带，长约1 300 m，宽约600 m。圈出镍矿体长100～930 m，视厚2～46 m，Ni品位0.21%～1.02%，局部较富，达7.76%。矿体呈大肚透镜状、透镜状。Ⅰ号岩体中的矿体南倾，倾角5～37°；Ⅱ号岩体中的矿体产状不明。矿体顶板为辉橄岩、橄榄岩，底板以闪长玢岩、角岩化砂岩为主。矿化呈稀疏浸染状-角砾状、块状分布，金属矿物主要为黄铜矿、镍黄铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、紫硫镍矿，次为铬铁矿、磁铁矿。蚀变较强，主要为蛇纹石化、伊丁石化、滑石化、透闪石化、绿泥石化、角闪石化，阳起石化、黝帘石化等。

3 综合信息提取

通过岩体、构造、航磁、重力、化探、矿化标志等特征的研究，将其中对成矿有利的地质找矿信息作为成矿预测要素提取出来。

3.1 岩体要素提取

区内已知铜镍矿床、矿点及相关矿化线索均产出于基性-超基性杂岩体中。因此，存在基性-超基性杂岩体是铜镍矿成矿的必要条件，其中的找矿有利信息对铜镍矿预测起决定作用。首先对研究区内基性-超基性杂岩体进行提取(图2)，再根据典型矿床研究成果和铜镍矿区域预测模型，对每个岩体赋予相应的属性，主要有岩体岩性、蚀变、成矿矿物组合等内容。

3.2 构造要素提取

成矿构造信息提取主要包括2方面内容：一为直接提取控矿构造；二为从构造数据中提取地质异常变量，包括断裂密度、长度等要素。这些地质异常反映了一定地质体空间分布特征。从中找出与成矿有关的“致矿地质异常”是成矿预测的要求。

断裂构造对于含矿岩体的分布及其产出形态均有重要影响。基性-超基性杂岩体多位于深大断裂及其次级断裂附近，成群分布。区内断裂构造方向总体呈卧倒的“S”型(图1)，自西向东，主体断裂方向为NW→EW→NE→EW→NW向的舒缓转折状。区域性断裂构造控制着基性-超基性岩体的展布方向，主要起导岩作用，对矿床的分布位置及成矿起至关重要的作用。通过对研究区铜镍矿化线索与断裂关系的研究，可知已知铜镍矿化距离断裂小于1 800 m，因此对研究区内提取的断裂构造作1 800 m的缓冲区分析(图3)。

3.3 航磁异常信息提取

研究区内，基性-超基性杂岩体的磁化率明显高于中酸性侵入岩及沉积岩。虽然基性火山岩亦可引起一定规模的磁异常，但二者异常的形态和异常强度具明显区别。本次采用1∶2.5万航磁数据作航磁化极异常图进行航磁信息提取，并在此基础上提取对成矿有利的航磁异常。对基性-超基性岩体与航磁化极异常之间关系的分析显示，南部低缓磁异常区中相对高的正磁异常与基性超基性岩体具很好的对应关系。在北部的正磁异常区内，其中规模大、具一定形态、并与地层展布方向一致的磁异常由火山机构和基性火山岩引起。此外，考虑受后期岩浆侵入、岩石蚀变、岩体埋藏深度影响，对一些负磁异常进行提取。通过多因素综合考虑，圈定了研究区的航磁异常，重点对与基性-超基性岩体对应的航磁异常进行提取(图4)。航磁化极异常值小于-50 nT和大于50 nT的磁异常与含矿岩体相对应。

3.4 重力异常信息提取

采用1∶5万重力测量的资料成果，客观划分局部异常是对不同地质体做出正确解释的前提，也是划分不同地质体的重要依据。因此，需要采用适当方法对布格重力异常进行处理，以便突出不同地质体的异常特征，达到最终准确解释异常的目的。相比之下，选用1 000×1 000 m的滑动窗口求取的剩余异常，对横向地质体的分辨能力和对构造、岩性分界线的划分能力更突出。再通过重力异常图与基性-超基性岩体分布图的叠加，在GeoIPAS3.2地学软件上完成重力异常成矿预测信息的提取(图5)。

图3 断裂构造缓冲区与基性-超基性岩体及矿化线索叠合图Fig.3 Superimposed distribution map of fault structural buffer zone,basic-ultrabasic rock mass and mineralization clues

图4 航磁化极异常成矿有利区间与岩体叠加分布图Fig.4 Superimposed distribution map of aeromagnetic pole abnormal metallogenic favorable range and rock mass

图5 研究区剩余重力异常与岩体叠加分布图Fig.5 Superimposed distribution map of residual gravity anomaly of the study areaand rock mass

图6 地球化学异常区与已知矿产地叠加分布图Fig.6 Superimposed distribution map of geochemical anomaly areas and known mineral deposits

3.5 地球化学找矿信息提取

矿床是某些化学元素高度富集的地质体，地球化学信息是最直接的找矿信息，也就是说地化异常是一种较直观的找矿标志，其特征在很大程度上反映了成矿特征。一般而言，Ni，Co，Cr元素具很高的相关性，对基性-超基性杂岩体、基性火山岩及火山机构均具很好的反映。研究区内，下石炭统小热泉子组基性火山岩，为Ni，Co，Cr元素高背景区，异常形态呈不规则状，但总体走向与区域地层一致；在上石炭统梧桐窝子组的阳起石化拉斑玄武岩中，Ni，Co，Cr异常形态规整，边界清晰，无特高含量；在恰特卡尔火山机构内，异常具明显的内、外双环特征，内环对应下二叠统阿其克布拉克组第三、五岩性段的安山岩，沿环状断裂内侧分布，其中Ni，Cr异常呈串珠状断续产出，Co异常面积大于Ni，Cr，异常连续性好；在石英闪长岩等中酸性岩体、或下石炭统干墩岩组、上石炭统梧桐窝子岩组中为Ni，Co，Cr低背景异常，其中出现的孤岛状、团块状、条带状及不规则状异常，经查证地表均对应有基性-超基性杂岩体，是寻找基性-超基性杂岩体的直接化探标志，异常规模直接反映出岩体的规模(图6)。

4 矿产预测

4.1 找矿模型的建立

根据铜镍矿的典型矿床成矿要素及成矿模式、典型矿床预测要素等研究结果，通过分析已知矿产地与各预测要素(地质、矿化、化探、重砂、物探、)之间的关系，经过定性和半定量分析，确定成矿有利的预测要素及重要程度，建立起研究区铜镍矿定性和资源量定量评价的预测模型。以路北铜镍矿为典型矿床，通过对路北铜镍矿成矿地质特征、航磁、重力、化探特征总结，建立研究区基性-超基性岩型铜镍矿找矿模型(表1)。

4.2 定量预测

根据预测区的实际情况，预测区优选主要采用特征分析法。该方法主要是采用有模型预测工程，预测的地质单元是采用综合信息地质单元法圈定的预测区，用铜镍矿点位图层中的规模字段作为矿化等级选项，矿化等级设置根据矿产地规模确定。从矿产地图层中的矿产规模字段作为矿化等级选项，模型单元选择采用人工选择，用人工输入变化区间法，进行定位预测变量的二值化，定位变量采用匹配系数法选取(图7)，根据定位变量的出现概率，进行阈值选择，达到对变量的优选确定，采用线型插值法计算，生成成矿概率图(图8)，根据成矿概率大小，选择分界点，完成对最小预测区的优选及排序(图9)。最终优选出A类预测区11个，B类预测区13个，C类预测区15个。确定了5个岩体群，分别为路北、黄羊沟、黑石岭、孤包、乱石岭岩群。

4.3 资源量定量预测

4.3.1 估算参数确定

新疆矿产资源潜力评价项目已计算出黄山东模型区单位体积的含矿率为16.43×104t/km3。预测区作为调查区内镍资源量定量估算的范围，鉴于一个铜镍成矿系统内，岩相出露齐全，中性-基性-超基性均有出露，同处于一个构造体系内，因此以找矿靶区为基本单元，对一个成矿系统进行资源前景预测，每个找矿靶区作为镍矿资源量的突破点。

根据调查区基性-超基性岩出露特征，采用模型区类比法、磁重异常二维半定量反演法确定每个岩体的预测深度，黄羊沟岩体群、黑石岭岩群、孤包岩群、乱石岭岩群通过相似类比法确定其预测深度，路北岩体群采用磁重二维半定量反演集合CSAMT测深确定其预测深度，通过岩体群与建立的铜镍矿找矿评价模型对比。

表1 基性-超基性岩型铜镍矿找矿模型Table 1 Ore prospecting model of basic-ultrabasic rock type copper-nickel ore

图7 基性-超基性岩型铜镍矿靶区变量匹配系数分布柱状图Fig.7 Histogram of distribution of variable matching coefficient of target area of base-ultrabasic rock type copper-nickel ore

图8 靶区成矿概率图Fig.8 Metallogenic probability of target area

图9 恰特卡尔地区镍矿预测成果图Fig.9 Forecast results of nickel ore in chattkar area

表2 镍预测资源量一览表Table 2 A table of predicted nickel resources

4.3.2 资源量估算

根据地质体积法计算公式，引入各岩体群含矿地质体面积、预测深度、含矿系数、相似系数等相关参宿，对恰特卡尔基性-超基性岩型铜镍矿带镍矿资源潜力进行定量预测，计算结果见表2，预测镍资源量358×104t。

5 结论

(1)该区成矿地质条件良好，路北铜镍矿位于小热泉子岛弧带，具明显的高、低重力异常，低缓的航磁异常。康古尔深大断裂南北两侧，基性-超基性岩体较发育，具明显的Cu-Ni-Co化探异常，铜镍矿化线索较好，因此，矿区外围含矿岩体中仍有找到镍矿的可能。

(2)通过岩体、构造、航磁化极、重力、地球化学异常等综合地质信息提取法建立了研究区基性-超基性岩体寻找铜镍矿找矿预测模型。

(3)通过资源量预测，预测区预测总资源量达358×104t，除已查明的6.8×104t(路北铜镍矿)，尚有350多万吨的资源量上升空间，黄羊沟、黑石岭预测区具极好的找矿潜力，乱石岭及孤包预测区具较好的找矿潜力。