哈密某铜镍矿富集区重力三维反演解释推断成果及功效

2019-03-04于淑莉庞雨桐王庆国任乖雅刘聪娟

世界有色金属 2019年22期

于淑莉，庞雨桐，王庆国，任乖雅，李飞，刘聪娟

（陕西地矿物化探队有限公司，陕西西安 710043）

目前对该区域的研究多以地球化学与地质学为主。对于该矿区的成矿、岩性以及年代鉴定研究比较深入。哈密矿区是2002年检查地球化学异常时发现的一处岩浆铜-镍矿场床（2003年，三金柱等），梁光河等（2007年）首次进行了大地电磁测深法，根据结果反演出该区域存在数个异常低值带。

李奇祥等（2010年）指出该矿区杂岩体与四顶黑山在形成时间上存在差异，并非同一构造环境的产物。哈密矿区存在大量的辉长岩外，还含有大量的橄榄岩[1]。三金柱等（2010年）在对东天山该矿区铜镍矿区两个镁铁超镁铁岩体的锆石U-Pb定年及地质意义中指出该矿区存在大型铜镍硫化物矿床，而锆石U-Pb年代鉴定的结果显示该区域岩体存在不同岩浆活动时期的产物。刘帅（2012年）的研究中表明东天山地区分布的铜镍硫化物矿床可以分为两大类，熔离型矿床和火山通道型矿床[2]。黄山、黄山东、土墩矿床属于熔离型矿床。香山、葫芦、图拉尔根、白石泉、天宇矿床属于火山通道型矿床。也指出该矿床还有明显的岩浆后期热液叠加改造成矿作用。而东天山地区分布的铜镍硫化物矿床矿化都主要发生于基性-超基性岩类中。

近年来，三维重力反演成为重磁数据处理的发展趋势，本文根据所收集到的数据对该区域进行三维解释推断、三维空间图件制作等方面，力争取得较大成效。

1 地质特征

1.1 区域地质特征

哈密某铜镍矿富集区位于哈萨克斯坦—准噶尔板块（Ⅰ级）、准噶尔微板块（Ⅱ级）东南缘，跨哈尔力克—大南湖古生代岛弧带（Ⅲ级）和觉罗塔格晚古生代沟弧带（Ⅲ级）。

地层区划属天山兴蒙地层大区（Ⅰ级）-北疆地层区（Ⅱ级）-南准噶尔北天山地层分区（Ⅲ级），跨哈尔里克-大南湖地层小区（Ⅳ级）和觉罗塔格地层小区（Ⅳ级）。

成矿单元划分属准噶尔成矿省，从北至南依次跨大南湖-卡特卡尔(凹陷)煤-U-盐类-菱铁-天然碱矿带、康古尔-土屋-黄山Cu-Ni-Au-Mo-Pb-Zn-RM矿带、阿齐山-雅满苏-沙泉子Fe-Mn-Au-Cu矿带等三个四级成矿带[3]。

区域上断裂和褶皱发育，总体构造格架呈北东-南西向展布。晚古生代侵入岩浆构造活动强烈，以石炭-二叠纪中酸性侵入岩浆为主，岩石类型以（橄榄）辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩为主。

主要出露地层由老至新分别为：长城系星星峡群（Chx）、上志留-下泥盆统红柳沟组（S3D1h）、下泥盆统大南湖组（D1d）、下石炭统干墩组（C1g）和雅满苏组（C1y）、侏罗系煤窑沟群（J1-2mg）和洪山组（J3h）、古近-新近系桃树园组（E3N1t）、第四系（Q）。

区域上侵入岩比较发育，面积约占工作区总面积的1/3，以中酸性岩类为主，其次为基性、超基性岩类，多为华力西期产物，受区域深大断裂控制而多呈东西、北西西和北东东向长轴状产出，见图1。

它们的展布受板块构造的时空演化所制约，并具明显分带性。

图1 区域侵入岩分布图

（1）哈尔里克花岗岩带。沿康古尔塔格-黄山断裂带以北分布，侵入岩多为华力西中期产物，为多期次、多阶段的岩基。岩石类型主体为钙-碱性系列的花岗闪长岩类,属于活动大陆边缘洋壳俯冲阶段的产物[4]。在东段奥莫尔塔格还见有碱性花岗岩,形成于碰撞后期构造应力松弛阶段，是岛弧造山带演化后期的一个重要特征。

（2）沿康古尔塔格-黄山板块碰撞带形成的镁铁-超镁铁质侵入岩带。呈北东东-南西西向带状分布，属华力西早期产物，分布于主断裂的低序次断裂旁侧，具多阶段侵入特点。

（3）觉罗塔格岛弧花岗岩带。分布于康古尔塔格断裂带以的觉罗塔格地区，以华力西中期花岗岩为主。较大的岩体多为复式岩体，以富含Na质为特征，属钙-碱性火山-深成岩系列，具陆壳改造成因特点，形成于岛弧深成岩浆作用。

该区域火山岩分布较广，志留系、泥盆系、石炭系皆有出露。其中上志留统红柳沟组、下泥盆统大南湖组、下石炭干墩组和下石炭雅满苏组中均有分布,其中上志留统红柳河组、下石炭干墩组和下石炭雅满苏组火山岩出露较少,主要成凝灰质火山碎屑岩夹层产出，局部见少量的细碧岩、火山熔岩夹层。泥盆系火山岩发育，尤以下南湖组火山活动最强，岩性变化复杂。

受板块构造作用影响，工作区变质作用以区域动力、热力变质作用为主，糜棱岩化、混合岩化广泛发育。变质作用具明显分区（带）性。以康古尔塔格-黄山深大断裂为界可明显的分为两个区（带），这两个变质区（带）在空间上呈近东西向延伸，与区域构造线的方向一致[5]。北部区域变质相属葡萄石-绿纤石相，并广泛发育接触变质作用及交代变质作用；南部区域变质相属绿片岩相；沿深大断裂，特别是康古尔塔格-黄山深大断裂，动力变质作用极其强烈，形成规模巨大的韧性剪切带，带内出现角闪石、绿帘石、铁铝榴石、十字石、蓝晶石及硅线石等特征矿物组合及混合岩类和混合花岗岩，变质程度为低角闪岩相和角闪岩相。

1.2 区域矿产特征

区域地层发育齐全，构造复杂多样，岩浆活动强烈频繁，岩浆岩广为分布，成矿条件良好，矿产类型多，尤其是铜、镍、钼、金、锂辉石、铁、铅锌已成为工作区重要的矿产类型。区域矿产的空间分布形式具有“南铁北铜东镍中间金”的特点，即阿齐山-雅满苏铁（铜）、银多金属成矿带，中天山地块铁（铅锌银）成矿带，吐哈盆地南缘铜成矿带，康古尔剪切带金成矿带和铜镍成矿带，见图2。

图2 区域矿产类型及分布简图

1.3 区域物性特征

岩石密度特征：新疆东天山地区岩矿石密度特征如下。

沉积岩的密度变化范围为2.44×103kg/m3～2.72×103kg/m3，为中等密度值；火山岩的密度变化范围为2.61×103kg/m3～2.82×103kg/m3，为中等密度值，其中安山岩密度值较高，最高达2.82×103kg/m3；侵入岩的密度从酸性→中性→基性→超基性表现出逐渐增大的特点：花岗岩密度最低，均值为2.62×103kg/m3，花岗闪长岩密度平均为2.68×103kg/m3，闪长岩密度为2.78×103kg/m3，辉长岩密度平均为2.86×103kg/m3，超基性岩密度最高，均值达2.93×103kg/m3。中基性～基性岩为区内的高密度岩层。变质岩类密度一般与变质程度、原岩性质有关。随着变质程度的提高，密度相应增大，原岩密度较大者，其变质岩密度相应较大。表中变质岩的密度变化范围为2.63×103kg/m3～2.9×103kg/m3，属中高密度。

综合分析可见，区内正常的沉积岩和变质岩一般形成重力背景场；火山碎屑岩的密度与火山胶结物的基性程度密切相关，一般随着基性程度的增高，岩石密度也会随之增大。区内安山岩的平均密度为2.76×103kg/m3，属中偏高密度，因此可以推测，区内中酸性火山岩一般形成重力背景场，中基性-基性火山岩可引起局部重力高；区内侵入岩中，酸性～中酸性岩类一般形成重力背景场，而中基性侵入岩-超基性侵入岩可引起局部重力高值区。

2 地球物理特征

区域重力特征：区地壳性质相对活泼，厚度较薄，幔源断裂发育，利于岩浆上涌和火山喷发；低值区地壳结构相对简单，性质和厚度稳定，对应中新生代弧间盆地。两者之间的梯级带则对应了区内断裂活动带。工作区一带布格重力北高西低，等值线整体呈近东西向展布，由北至南依次为哈尔克里-大南湖岛弧高重力带、觉罗塔格低重力带，二者之间为康古尔塔格深大断裂梯级带，贯穿工作区中部。

哈尔克里-大南湖岛弧高重力带：整体呈北东走向，异常幅值较高，异常中心附近等值线稀疏、梯度较缓，异常北翼和南翼均为密集的重力梯级带，场的急剧变化通常揭示着分布区地质体的变化，南翼重力梯级带对应在康古尔塔格深大断裂上。结合区域地质条件分析，该重力高表明带内岩浆活动强烈，与带内大面积火山岩分布吻合，根据地层特征、岩性密度参数特征可知，该带火山岩以中基性为主，带内的局部低重力圈闭可能为酸性侵入体，是寻找火山岩型铜矿的重要区带。

康古尔塔格深大断裂重力梯级带：布格重力异常梯级带北疏南密，北缓南陡，表明断裂北倾，已发现的数个铜、镍、金矿点皆分布于康古尔塔格深大断裂带内或两侧，是寻找隐伏基性-超基性岩型铜镍矿、韧性剪切带型金矿等矿种的重要区带。

觉罗塔格低重力带：走向近东西向，异常幅值较低，异常中心附近等值线稀疏、梯度较缓，异常翼部均为密集的重力梯级带，场的急剧变化通常揭示着分布区地质体的变化。带内大面积的低重力圈闭可能与红柳沟以东以北的大规模酸性侵入岩有关，局部的高重力圈闭可能为干墩组的中基性火山岩，是寻找热液型矿床的重要区带。