新疆西昆仑岔路口地区铜镍找矿前景的地球化学分析

2020-07-08李惠杨万志周军

新疆有色金属 2020年2期

李惠杨万志周军

（①新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局地球物理化学探矿大队昌吉831100②新疆维吾尔自治区地质调查院乌鲁木齐 830000）

西昆仑岔路口多元素地球化学区，位于新-藏公路黑卡-甜水海一线以南，基本沿喀喇昆仑山主脊北部北西西向展布，长420km，宽50～60km，面积23000km2，是新疆8 个巨型规模（面积＞1 万km2）的多元素地球化学富集区带之一。该区以铅-锌-镉、锑-汞、锂-硼、钙元素共同富集为特征，局部富集银、铜、铬、镍、钴、钒、钛、锰、钨、锡、金、砷等。经过近十年的艰苦努力，铅锌找矿取得重大突破，富集区东部已成为我国重要的铅锌矿勘查开发基地。该区铅锌找矿仍处于找露头矿阶段，具有进一步发现大型矿的前景，同时兼具寻找锑汞矿、钨锡矿、铜镍矿、铁锰矿、银矿、锂矿等的地质-地球化学条件。本文尝试以地球化学研究为基础，以岔路口二叠系神仙湾组周边与基性、超基性岩密切的铬镍钴共同富集区为对象，以铜镍矿为目标，探讨铜镍找矿前景。

1 地球化学特征

研究区采用水系沉积测量方法，先后完成1∶50万、1∶25万、1∶5万地球化学调查，在不同尺度的区域地球化学图上，都是醒目的Cr、Ni、Co、V、Ti 及MgO、Fe2O3的富集区，并叠加有Cu的弱富集。1∶50万超稀密度化探，元素的富集呈现块体特征，有东西两个浓集中心；1∶25万甚稀密度化探，富集块体向富集带分化，出现多个浓集中心；1∶5 万化探则清晰地勾绘出富集带的形态、浓集中心和浓集趋势（图1）。随着工作精度的提高，富集区范围逐步缩小，富集强度和元素含量差异逐步扩大（表1）。富集区的形态有别于新疆其它任何地区，西南为北西向直线型连续条带，西北端突然中断，东南减弱消失；在兴山分出等规模的一支，逐渐东西转为北东东、北东、直至北西，形成连续的弧形，向北西逐渐减弱。其它元素的特征与Cr极为相似。

表1 不同工作尺度铬元素特征参数

2 异常特征

2.1 异常圈定

根据不同地段Cr、Ni 及Co、Cu 富集强度和浓集趋势，采用“动态”方法，Cr 分别采用126.4×10-6、241.3×10-6、317.1×10-6、386.3×10-6、467.1×10-6不同的下限值，Ni 分别采用84.9×10-6、211.4×10-6、259.3×10-6、309.7×10-6不同的下限值，Co、Cu类似，对富集区进行分割，圈定单元异常，使异常面积尽量不大于10km2。然后充分考虑Cr、Ni、Co、Cu异常之间的重叠度，构置综合异常，在图1 中岔路口二叠系分布区周边及小红山-兴山一线，圈定以Cu-Cr-Ni-Co组合为主体的局部异常25 处，其面积在0.76～15.49km2之间，平均5.03km2。除小红山东南2km 处的Hs-51 异常有已知超基性岩、兴山西南的Hs-110与辉长岩存在一定对应关系外，其余23 个异常区尚未发现基性或超基性岩；25个异常除1个处于铁龙滩群分布区、1个处于神仙湾组内、4个处于神仙湾组边缘外，其余19 个均位于龙山组中。从元素组合及强度来看，这些异常都具有发现超基性岩或高铬、高镍基性岩的潜力。

图1 不同工作尺度铬元素富集特征

2.2 典型异常

Hs-68 异常以Cr、Ni 为主，面积5.14km2，位于岔路口东南12km的乔尔天山断裂带上，出露地层铁龙滩群。元素组合Cu-Cr-Ni-Co-Ag，与东天山路北、白鑫滩、海豹滩等铜镍矿异常组合一致；综合异常表达式为Cu6270-Cr5522-Ni5341-Co5427-Ag56107，由编号62 的Cu、55 的Cr、53 的Ni、54 的Co 及56 的Ag 异常构成。单元素异常评序，Cu排在第70位、Cr排在第22位、Ni排在第41 位、Co 排在第27 位、Ag 排在第56 位，各元素平均值分别为Cu：57×10-6、Cr：228×10-6、Ni：94×10-6、Co：28×10-6、Ag：156×10-6，极大值分别为Cu：83×10-6、Cr：727×10-6、Ni：350×10-6、Co：51×10-6、Ag：187×10-6（图2）。Cr、Ni 均具三级浓度分带，异常规模、形态近似，高度套合；Cu、Co 异常规模、形态近似，空间位置一致，并与Cr、Ni 异常中心套合，是典型指示超基性岩体存在、并可能存在铜镍找矿前景的异常。

3 地质特征

3.1 地质背景

甜水海微陆块与神仙湾二叠—三叠纪边缘裂陷带的结合部位，主体处于神仙湾二叠—三叠纪边缘裂陷带（崔建堂等，2006），两者以乔尔天山断裂为界（图1）。铬镍钴富集区及周边，出露底层有奥陶系冬瓜山群碳酸盐岩夹细碎屑岩、志留系温泉沟群细碎屑岩夹硅质岩、石炭系恰提尔群细碎屑岩夹碳酸盐岩、二叠系神仙湾组深水相碎屑岩夹少量硅质岩及玄武岩、二叠系红山湖组碳酸盐岩、三叠系上河尾滩组深水相类复理石建造、侏罗系龙山组碳酸盐岩及粗碎屑岩、白垩系铁龙滩组碳酸盐岩及粗碎屑岩，石炭系与志留系、侏罗系与二叠系及三叠系、白垩系与侏罗系为不整合接触，其余均为断层接触。火山岩不发育，主要为神仙湾组上段基性火山岩夹层、龙山组上段基性火山岩夹层和早白垩世陆内裂谷性质的基性火山岩及火山碎屑岩。区域上岩浆岩主要为后碰撞伸展体制下的基性侵入岩和中酸性侵入岩，时代集中在印支晚期至燕山早期，区内仅零星可见。

图2 岔路口Hs-68异常剖析图

值得注意的是地表神仙湾组的出露形态，不是顺区域构造线方向呈单向延伸条带状展布，而是呈顺区域构造线方向略有延展的块体，本身又以小红山-兴山一线为界分成东、西两部分，东部为河岔口复式（短轴）背斜，西部为团结峰短轴背斜，铬镍钴的富集区形态具有明显属河岔口复式背斜控制的特征，即围绕复式背斜展布。

3.2 基性、超基性岩

3.2.1 基性岩

早期识别出的辉长岩、辉绿岩主要呈脉状产出，辉长岩沿东北部乔尔天山断裂分布，围岩以白垩系为主；辉绿岩多产于中西部团结峰短轴背斜的神仙湾组中。随着地质工作程度的提高，逐步识别出兴山南辉绿玢岩，含2～9%的黑云母、3%左右的金属矿物，斜长石斑晶长径可达15mm，面积0.63km2；胜利河辉绿-辉长岩，辉绿岩位于岩体接触带，面积0.5km2；奇普恰普山口辉绿-辉长岩，辉绿岩位于岩体接触带，面积0.3km2；鱼尾山岩体，位于河尾滩西南，由粗粒辉长岩和中粒辉长岩组成，中粒辉长岩侵位于岩体南东部，普通辉石、斜长石粒径介于3～7mm之间，含8%的黑云母、1%的角闪石和5%的金属矿物，面积1.65km2；风口沟岩体，出现角闪辉石岩、橄榄辉长岩、角闪辉长岩、辉石闪长岩等，面积2km2。此外，团结峰与河尾滩之间约9个成群分布的基性岩，岩性包括含橄榄石中-细粒辉长岩、蚀变辉长岩、辉绿岩、辉绿玢岩，辉长岩中含角闪石、黑云母，或橄榄石、黑云母，面积最大2.75km2，魏永峰等认为属构造混杂岩带性质的岩块。

3.2.2 超基性岩

最早的超基性岩由李咸阳等发现，位于小红山附近的黑山峰，描述了灰黑色橄榄单辉岩和灰黑色弱蛇纹石化辉石岩，橄榄单辉岩由47%的橄榄石（47%）和单斜辉石（53%）组成，粒径分别为2.8～0.4和1.4～0.2mm，名称应为辉石橄榄岩或辉橄岩；辉石岩由90%的普通辉石（粒径1.6～0.3mm）、9%的斜长石（粒径1.2～0.4mm）及黑云母、角闪石组成，粒径分别为2.8～0.4 和1.4～0.2mm，名称应为含斜长石辉石岩。辉橄岩岩石化学分析结果为SiO2：39.45%、MgO：26.12%、TiO2：1.69%、P2O5：0.04%。超基性岩分布在长约2km、宽数十米至数百米范围内，因将其视为蛇绿混杂岩的组成部分，准确位置没有在相应图件上表达。

魏永峰等（2016）在描述八一达板-化石山“构造混杂岩”中的超基性岩类时，对灰黑色橄榄辉石岩进行了描述，岩石由蛇纹石橄榄石（20%）、局部绿泥石化普通辉石（54%）和绢云母化斜长石（22%）组成，矿物粒度小于2.0mm，从矿物组成来看，岩石定名应为橄榄辉长岩。岩石化学分析结果为SiO2：41.44%、MgO：26.4%、TiO2：0.53%、P2O5：0.05%。位于河尾滩东北，风口沟岩体西南，与风口沟岩体处于同一构造部位。高峰等从八一达板-化石山“构造混杂岩”中识别出的风口沟岩体，其中的角闪辉石岩由辉石（65%）、角闪石（25%）和斜长石（10%）组成，准确定名应为含斜长石角闪辉石岩。

3.2.3 风口沟岩体

风口沟岩体是区内已知工作程度相对较高、岩相分异明显且存在多个岩相的岩体，位于河尾滩北偏东12km处的神仙湾组西南缘，走向北西-南东，与侏罗系龙山组灰岩呈侵入接触关系。岩体边部发育同期辉绿岩及辉长岩脉，脉体走向与岩体一致，主要岩性为辉石岩、橄榄辉长岩和辉绿岩，其次为角闪辉长岩、辉绿玢岩、辉石闪长岩。橄榄辉长岩中的橄榄石粒径0.30～1.56mm，蛇纹石、绿泥石化化较强；单斜辉石粒径1.55～9.80mm，纤闪石化、绿泥石化、绿帘石化；斜长石为拉长石，粒径1.50～3.50mm，钠黝帘石化、绢云母化较强。

辉长岩SiO2含量45.07～45.79%，Fe2O3含量8.87～9.34%，MgO含量6.88%～7.49%，TiO2含量1.10～1.20%，P2O5含量0.23～0.25%。岩石富集轻稀土元素，且轻、重稀土分异强烈，稀土元素总量∑REE介于135.8×10-6～161.9×10-6，LREE/HREE 为7.39～7.83，（La/Yb）N为9.03～10.46；正铕异常明显，δEu 介于1.2～2.5之间，平均为1.7。Zr/Y-Zr图解，所有样品落在板内玄武岩区域，Ta/Hf-Th/Hf 图解所有样品落在大陆拉张带或初始裂谷玄武岩区。

3.2.4 特征指标

整理前人硅酸盐分析数据，并计算Mg 和m/f。2件分属不同岩体的超基性岩样品的SiO2含量分别为39.45%和41.44%；19 件基性岩样品的SiO2含量为43.7～49.11%，平均46.28%。TiO2含量在0.53～2.51之间变化，除兴山岩体及其东部以脉岩形式产出的辉长岩共4 件样品外，其余17 件样品，包括黑山峰、胜利河、奇普恰普山口和风口沟等岩体均小于2%；21件样品的P2O5含量为0.04～0.43%，平均0.22%。2 件超基性岩样品的Mg分别是77.41和83.22，19件基性岩样品的Mg为44.85～64.20，其平均值56.66。2件超基性岩样品m/f分别是3.38和4.48，19件基性岩样品的m/f为0.80～1.76，平均值1.32。

3.3 矿化岩体的发现

图3 岔路口地区强蚀变辉石岩中黄铜矿显微照片

2019 年，屈李华等在进行铅锌矿选区野外调查时，在Hs-68异常中意外发现的超基性岩，经新疆矿产实验研究所王玉山鉴定，岩石类型有全蚀变橄榄岩、细粒辉橄岩、中细粒辉石岩、细粒辉石岩、滑石蛇纹石化超基性岩、辉石角闪石岩、角闪石岩等。橄榄石全部蛇纹石化，个别滑石化，未见橄榄石残留；辉石半自形粒状、柱状，粒径0.1～5mm，透闪石、绿泥石及蛇纹石化、方解石化；描述的角闪石有两种，原生角闪石和次生角闪石，都是自形-半自形粒状、柱状，粒径0.2～2mm之间，角闪石蚀变弱，可见绿泥石化。如果次生角闪石主要是原生的，则岩性更复杂，因为有的薄片蛇纹石74%、角闪石20%定名为全蚀变橄榄岩的情况。鉴定出的金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、磁铁矿、钛铁矿，未见铬铁矿，除钛铁矿半自形-他形粒状外，其它金属矿物均呈它形粒状分布于透明矿物间。金属矿物中出现铜镍硫化物矿床黄铜矿+镍黄铁矿+磁黄铁矿的典型组合。

4 讨论

李咸阳等（2008）最早论及研究区铜镍找矿问题，提出了黑山峰北和冬瓜山两个铜铬镍钴找矿靶区。接着周军等（2013）在开展岔路口地区地球化学找矿潜力评价时，对铜镍找矿给予了进一步关注，提出了黑山峰、兴山I号和兴山Ⅱ号三个铜(镍)靶区，并结合超基性岩的存在进行了简要论证。魏周政等提出的克孜勒吉勒镍铬找矿靶区指的就是兴山一带，高峰等（2019）再提铜镍找矿，认为尖山-小红山铜铅锌成矿远景区具有形成与基性岩有关铜镍矿的潜力，并建议加大在火山区寻找与基性岩有关的铜镍矿产。究竟是什么原因促使大家一致关注铜镍找矿而又未提供基础性依据呢？李咸阳等将黑山峰首次发现的辉橄岩、含斜长石辉石岩视为蛇绿混杂岩组成的同时，还划定了黑山峰北（实际就是黑山峰）铜铬镍钴找矿靶区，且不矛盾。笔者分析，一个重要因素是该区出现了铬、镍等元素的超常规、规模性富集，使在这一地区能接触到化探成果的地质找矿人员无法忽视这种相关元素的共同富集。

Cr、Ni、Co 是强相容元素，地球各层圈中地幔岩含量最高，有幔型（或幔源）元素之称；各类岩浆岩中的含量极不均匀，超基性岩含量最高，向酸性岩迅速降低，依据其含量可以判断岩浆岩的基性程度，也称基性度元素。以Cr 为例，超基性岩中平均含量2000×10-6，基性岩中平均含量200×10-6，两者相差10倍。这种高达一个数量级的显著差异，使利用单一指标判断研究对象是否是、或存在超基性岩成为可能。任燕等Cr 在基性岩中平均值的两倍，即400×10-6，筛选土壤化探基性度元素组合异常进行野外验证，快速发现了9个超基性岩体。研究区由水系沉积物测量圈定的Cr 连续富集区面积493km2，平均值321×10-6，是基性岩平均值的1.61 倍，如果考虑到水系沉积物的稀释作用导致元素含量衰减因素，水系样321×10-6的意义不会低于土壤样400×10-6。研究区异常平均值大于400×10-6的铬异常有33 个，最大值大于400×10-6的铬异常有44 个。前述25 个具备Cu-Cr-Ni-Co 完整组合的综合异常，Cr 异常最大值均大于400×10-6，平均值只有已发现超基性岩的Hs-68，其Cr平均值小于400×10-6。因此，以Cr≥400×10-6为评判指标，研究区继续发现更多超基性岩的前景是乐观的。Cr、Ni、Co一定强度的富集也可存在于基性火山岩中，研究区已呈现这类信息，魏永峰等（2016）采自八一达板-化石山“构造混杂岩”中的蚀变玄武岩、枕状玄武岩、橄榄玄武岩，其Cr 含量分别为616×10-6、578×10-6和520×10-6，其对应的SiO2含量却是32.83%、36.65%和37.25%，侏罗纪玄武质熔岩及其火山碎屑岩与之类似，其中有CaO 明显高的因素，实际还可能与该区未知特定地质背景有关，李咸阳等（2008）在西邻区就发现有待进一步工作证实的超铁镁质熔岩、强蚀变基性超基性角砾凝灰岩。总体而言，研究区Cr、Ni、Co 超常规富集推断属超基性岩和高Cr、高Ni玄武岩质火山岩共同控制。

研究区已发现以基性岩为主的基性、超基性岩体，种种证据表明与地层成侵入接触，处于魏永峰等（2016）认为是“构造混杂岩”或蛇绿岩残片中基性岩块的基性岩，已被高峰等（2019）证明是基性岩体或基性-超基性岩体，前者有胜利河、奇普恰普山口、独山西岩体、团结峰南岩体，后者有风口沟岩体。胜利河岩体与围岩港湾状侵入接触，边部辉绿岩细脉切割围岩层理，局部地段辉长岩中可见围岩捕掳体，由中心至边部矿物颗粒由中粗粒变为中细粒，岩性由辉长岩变渐变为辉绿岩。岩体面积在0.3～2.75km2之间，是典型小岩体。风口沟岩体已识别出含斜长石角闪辉石岩、橄榄辉长岩、角闪辉长岩、辉绿岩、辉绿玢岩和辉石闪长岩，显示分异岩体特征，黑山峰与岔路口东南的矿化岩体也类似。超基性岩中含水矿物角闪石普遍出现，个别出现黑云母：黑山峰含斜长石辉石岩中出现角闪石和黑云母，黑云母含量可达1%，具褐红-浅黄多色性，不排除是金云母；风口沟岩体角闪石含量可达25%，出现角闪辉长岩和含斜长石角闪辉石岩；Hs-68 异常中发现的超基性岩，角闪石含量最高可达83%，与蛇纹石并存。2件超基性岩样品的Mg值，与东天山成矿带中段含矿岩体超基性岩样品（79.88～82.13）相当，显示与地幔橄榄岩平衡的原生岩浆特征；19 件基性岩样品的Mg 值，明显低于东天山成矿带中段含矿岩体基性岩样品（51.51～78.01），显示岩浆演化程度较高。2 件超基性岩的m/f 值在2～6.5 之间，19 件基性岩的m/f 值介于0.5～2之间，按吴利仁（1963）的划分方案，均属对应的铁质超基性岩或铁质基性岩。21 件超基性、基性岩岩样品的P2O5含量均小于1%，TiO2含量除兴山岩体及其东部以脉岩形式产出的辉长岩4 件样品外均小于2%，这两个指标符合姜常义寄主岩浆硫化物矿床的岩体特征。以风口沟岩体为代表，包括兴山北、胜利河、奇普恰普山口及团结峰与河尾滩之间的多个岩体，16 件基性岩样品的∑REE 为135.8～184.42×10-6，（La/Yb）N介于1.34～11.22 之间，δEu 多在1.2～2.5之间，轻、重稀土分异明显，明显的正铕异常和右倾斜的轻稀土富集型形式，一致的稀土特征和密切的空间关系，表明这些岩石类型是同源岩浆分离结晶和堆晶的结果，右倾斜的轻稀土富集型模式为全球范围内大多数含铜镍矿岩体所共有。因此，从已掌握的资料及矿化超基性岩的发现来看，研究区基性、超基性岩具备含矿岩体特征，铜镍找矿应成为今后一个重要的关注方向。