金川铜镍矿西北延探矿权铜镍找矿潜力分析

陈 刚， 索文德

(金川集团公司工程监理咨询公司， 甘肃 金昌 737100)

1 前言

金川铜镍矿是世界知名硫化矿床，几十年来，世界地质专家和同行一直在关注和研究金川矿床，对矿区资源潜力进行了全方位的调查研究，取得了大量的研究成果，提出了独到的认识和成矿理论[1-6]，如何在矿区外围真正取得找矿突破，同时有效降低探矿风险，是地质找矿工作目标。

2 金川铜镍矿概况

金川铜镍矿位于华北地台西南的阿拉善地块西南缘，龙首山隆起；矿田出露地层自下而上为：古元古界—太古宇前长城系龙首山群，中、新元古界长城系、蓟县系、震旦系和寒武系，以及上古生界和中—新生界。龙首山群下部白家咀子组为金川含矿岩体直接围岩，主要为蛇纹石化大理岩、黑云片麻岩、条带状混合岩等。构造以NW向、EW向为主。金川含矿超基性岩带侵位于两条深大断裂间的前长城系龙首山群白家咀子岩组中，具体如图1所示。岩体规模不大，呈不规则陡倾斜墙状，岩带长约6.5km，面积约1.34km2，总体呈北50°西方向延伸，倾向南西。岩体主要岩性为纯橄榄岩、含二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩。金川铜镍矿按其成因划分，主要矿化类型：岩浆就地熔离型、岩浆深部熔离—贯入型、晚期贯入型矿体(特富矿)、接触交代型矿体(浸染状矿体)等类型[7-8]。

图1 金川铜镍矿区区域地质略图1—第四系冲积洪积层黏土砂砾岩；2—早第三系砾岩；3—白垩系粉砂岩、泥岩、砾岩；4—侏罗系砂岩、石英岩、砂质页岩、炭质页岩夹煤层；5—三叠系砂岩、石英砂岩、砂砾岩、炭质页岩；6—二叠系石英砂岩、泥岩、砂砾岩；7—石炭系炭质页岩、砂岩、耐火黏土、煤层、砂砾岩；8—寒武系粉砂岩、火山岩、板岩、千枚岩、灰岩、硅质板岩；9—上前寒武系硅质灰岩、片岩、千枚岩、板岩、石英岩及砾岩；10—下前寒武系混合岩、大理岩及片岩；11—花岗岩，r3加里东期，r4海西期；12—花岗片麻岩；13—花岗闪长岩；14—石英闪长岩；15—辉长岩；16—超基性岩17—深断裂及编号；18—逆断层；19—正断层；20—平推断层；21—超基性岩区编号

3 金川铜镍矿西北延勘查区地质特征

勘查区位于甘肃省金昌市金川铜镍矿区西北外延部分，与Ⅲ矿区相接，矿权属金川集团有限公司，勘查区面积34.28km2。地理坐标：东经102°01′00″～102°07′15″,北纬 38°30′00″～38°34′15″。勘查区中心坐标 38°32′00″，102°04′00″。勘查区出露地层主要有上太古界白家嘴子岩组(Ar2b)(主要岩性为钾长石化混合岩，斜长石化混合岩，黑云斜长变粒岩等)、下元古界塔马子沟岩组(Pt2t)(主要岩性为石英片岩、二云石英片岩、黑云斜长片岩、角闪片岩等)、长城系牛圈沟组(Chn)(主要岩石组合为变砾岩、变石英砂岩和石英岩)以及蓟县系前山组(Jxq)硅质条带结晶白云岩。

侵入岩主要有分布在塔马子沟金窝泉一带超基性岩、哈哈泉南一带的钾长花岗斑岩以及变质辉长岩、斜长花岗伟晶岩等岩脉。

勘查区内断裂主要以区域逆断层F1和塔马子沟韧性断层(F4)为主，其次为前山～牛圈沟北正断层(F2)及大白石头沟一带断层(F3)平移断层，断层走向以北西向及北西西向为主，其次为东西向及南北向断层。

勘查区内Cr、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Ag、Au、Pt、Pd等与铜镍矿有关的元素明显富集，强分异的元素为Ni、Pd、Cu、Cr、Au、Mo、As、Sb、Hg。

物性特征：勘查区内所出露的岩石较为复杂，其极化率大致可划分①正常背景区：极化率值一般为0.5%～2.5%，对应这一数值的岩石为石英脉、大理岩、片麻岩、花岗岩、混合岩等；②弱异常值：极化率一般为3%～5%，如变辉长岩、辉石橄榄岩、局部角闪片岩等；③强异常值：极化率大于5%，是由超基性岩、斜长角闪岩或矿化引起。测区内电阻率值一般为几十到几百Ω·M，总的变化不大，一般片麻岩、大理岩等数值较高，其他岩性都比较低。

4 西北延工作程度及找矿潜力分析

4.1 工作程度分析

自1958年发现金川铜镍矿床以来，在不同时期不同勘查单位在西北延勘查区分别开展了1∶5×104的地质测量，进行了多次、多方法物化探普查及详查工作，主要有航空磁测、地面磁法、电法、放射性等， 完成了1∶5×104区域地质调查、1∶2×105区域重力测量等。

金澳公司、力拓公司分别对龙首山一带进行了综合评价工作。

图2 西北延矿区塔马子沟超基性岩体出露平面图

金川公司在勘查区内分别开展了地质调查、1∶104地质填图、1∶5 000磁法测量、1∶104岩屑测量、1∶2 000综合剖面测量、电磁测深以及异常查证、物化探异常钻探验证等工作，查清了勘查区地层、构造、岩浆岩的分布特征，勘查区地球化学、地球物理特征，圈定了物化探异常并进行了评价。

综上所述，勘查区勘查工作程度和综合研究程度较高。

4.2 勘查手段分析

金川铜镍矿自从1958年发现以来，配合地质勘探工作，先后开展了地质测量、航空磁测、地面磁法、激电测量、自然电场法、电磁感应等工作，为准确圈定整个岩带的范围、产状及错动情况等，发挥了重要的作用，特别是三矿区、四矿区隐伏超基性岩体的发现和圈定，为扩大铜镍远景储量做出了重大贡献，具有较强的针对性，找矿方法行之有效。根据西北延矿区地层、岩浆岩和构造特征以及区域地质体的地球化学特征、物性参数特征分析，长期以来在西北延工作区参照三矿区、四矿区隐伏超基性岩体的发现和圈定成功的经验，采用大比例尺地质填图、地面磁测、岩屑测量、激电测深和可控源测深等综合勘查方法和手段进行找矿评价，针对性较强，取得了一定的效果。

4.3 地质要素分析

1)区域位置

西北延勘查区位于中朝地块阿拉善南缘龙首山隆起带，属龙首山铜镍多金属成矿带，勘查区块沿太古代地盾的边缘线和区域深大断裂F1断层分布，属大地构造单元交汇部位，勘查区内出露地层与金川铜镍矿相同，测区处于区域重力梯度带，航磁测量圈定了北85和北85- 1两处航磁异常，1∶2×105水系沉积物测量，勘查区内共发现了哈哈泉As- 2A异常、塔马子沟As- 4A异常两处，并且在勘查区塔马子沟一带出露超基性岩体。从区域找矿靶区选择和要素评价方面看，勘查区成矿条件有利。

图3 C- 1磁异常图

2)基性- 超基性岩体

通过地质测量，在勘查区塔马子沟出露超基性岩体，面积约0.025km2，呈透镜状、不规则状展布，岩性为蛇纹石化辉石岩、橄榄辉石岩、二辉橄榄岩，出露平面图如图2所示。岩体围岩为下元古界塔马子沟岩组地层，岩体的规模及形态表现为数目多、规模小、形态复杂的特征。

经1∶5×103的高精度磁测，在超基性岩体上没有形成较强的磁异常，只出现了面积很小的300nT的异常圈，经物性测定，该超基性岩具有较强的磁性，说明该超基性岩体的规模非常小，而且下延浅，磁化率见表1。塔马子沟超基性岩体与国内外各含矿超基性岩对比，Ni、Co元素基本接近或略偏高，但Cu、S元素含量明显低，其中S元素含量低5～16倍，Cu元素含量低2～13倍，显示出勘查区内超基性岩体贫Cu、S，这使金属硫化物的熔离作用受到限制，所以该勘查区的超基性岩体不具备地球化学成矿条件。

3)化探异常特征及异常检查

勘查区发现化探综合异常16处，各元素化探异常多以点状出现，绝大部分套合差，丰度低，异常形态不规则，连续性差。其异常分布及元素组合，反映了异常所处的地质背景组份特征，其中Hy- 1、Hy- 2异常由铜矿化引起；Hy- 16由超基性岩引起，含矿性差，Hy- 3、Hy- 6、Hy- 7由局部矿化引起；其它异常为岩性局部分散富集引起，无进一步工作价值。

表1 塔马子沟超基性岩磁化率测定结果表

图4 C- 2磁异常图

通过踏勘、接触带追踪查证取样等化探异常查证，在花岗斑岩、混合岩、白云质大理岩、斜长角闪岩接触带发现的Hy- 1、Hy- 2铜矿化化探综合异常为次生异常，不具找矿价值。

4)磁异常特征

测区发现磁异常三处，分别编号为C- 1、C- 2、C- 3。

C- 1磁异常面积约1km2，极大值为1 009nT，由多个小峰值异常组成，走向不明显。在地表出露地层以片麻状混合岩、钾长石化混合岩为主，出露范围较广。通过物性测定，混合岩具有较强的磁性，最小值为110×10-5SI，最大值达18 800×10-5SI，算术平均值为3 510×10-5SI，采用无限大面积计算公式计算Ta=μ0/2×K×T0=0.5×3 510×10-5×0.52×105=913nT，可大致能引起900nT的异常，与实测数据基本吻合，说明C- 1异常主要由混合岩所引起。C- 1磁异常如图3所示。

C- 2异常与原航磁异常M85相对应，位于勘查区的中部大白石头沟至小白石头沟一带，面积约1.5km2，异常大致呈NW向展布，异常强度为全区最高，北侧存在明显的大面积负异常，异常极大值为3 398nT，极小值为-766nT，由多个小峰值异常组成。地表出露地层以混合岩为主，其中夹有数条条带状大理岩、硅化大理岩，在异常的北侧有大面积的大理岩出露。物性测定和用无限大面积计算公式计算，混合岩最大可引起800nT的异常，斜长角闪岩、辉石岩能引起约1 800nT的异常，与实测结果基本吻合，说明C- 2异常由混合岩、斜长角闪岩、辉石岩等综合引起。C- 2磁异常如图4所示。

C- 3异常与原航磁异常M85- 1相对应，位于勘查区的南部小白石头沟至小沟子一带，面积约1km2，极大值为1 009nT，由多个小峰值异常组成，走向呈NW向。在地表出露地层以混合岩为主，其次有少量的片麻岩。通过物性测定，混合岩具有中等磁性，说明C- 3异常由混合岩所引起。C- 3磁异常如图5所示。

图5 C- 3磁异常图

5)异常验证

2011年，金川公司通过异常查证，对勘查区内最具找矿潜力的C- 2异常进行了钻探验证，施工钻孔孔深444.2m，钻孔揭露的岩性自上而下依次为蛇纹石化大理岩、斜长角闪岩、混合岩与斜长角闪岩互层(夹大理岩脉、花岗岩脉、辉绿岩脉)、大理岩、混合岩、蛇纹石化大理岩。根据钻孔岩芯磁化率测试结果，在不考虑剩磁的影响，磁性最强的斜长角闪岩最大能引起3 450nT磁异常，与地面磁测的异常极大值3 894nT基本相吻合，表明该无限延伸的厚板状体主要为斜长角闪岩、混合岩及辉绿岩等组成。

5 结论

勘查区内化探异常多呈星点状分布，各元素均以点异常出现，反映出异常元素分散程度较高，不连续，元素异常没有形成富集带。

磁法异常主要由混合岩及部分硅化大理岩、斜长角闪岩引起，通过直流激电法在浅部未发现矿化信息。

在出露的塔马子沟超基性岩体，经1∶5×103的高精度磁测，没有形成较强的磁异常，说明该超基性岩体的规模非常小，下延浅，且塔马子沟超基性岩体贫Cu、S不具备地球化学成矿条件。

综上所述，在目前技术条件下，勘查区探矿风险很大，继续工作缺乏必要的依据，应以基础研究为主，不宜大规模开展勘查工作。