東天山銅鎳礦找礦潛力地球化學分析

田江濤 楊萬志 周軍

摘 ?要：通過對東天山地區野外地質調查、化探補缺采樣及對不同時期1∶20萬、1∶5萬化探數據的收集，對東天山地區元素分布特征及與鎳礦有關的Cu，Ni，Cr，Co元素在不同時期、不同巖石中的分布特征進行總結，并對圖拉爾根、白鑫灘、路北銅鎳礦床與不同尺度化探中的異常特征進行總結。區域化探圈定找礦遠景區，化探普查尋找基性-超基性雜巖體，并對其含礦性進行評價，化探詳查可直接圈定礦體。通過化探成果數據集成，對東天山地區開展了定量預測，鎳預測資源量987×104 t。指出東天山銅鎳礦帶具有尋找超大型銅鎳礦的潛力。

關鍵詞：東天山;找礦潛力;地球化學;銅鎳

東天山地區以銅鎳礦著稱，主要集中在東部的黃山地區。以新疆地礦局第六地質大隊1976 年參與查證航磁異常發現土墩超基性巖體、1979 年發現產于土墩巖體中的銅鎳礦為標志，黃山一帶銅鎳礦地質找礦工作全面展開[1]。1979年新疆地質局第六地質大隊發現哈密土墩銅鎳礦床，在銅鎳礦的主攻類型和主攻地區的認識上有了突破，相繼發現了黃山東（1981）、黃山（1982）、香山、黃山南、二紅洼（1983）、葫蘆（1988）等大中型銅鎳礦床，使新疆鎳礦地質工作進入了一個嶄新時期[2]。2001年，新疆有色地勘局 704 隊通過檢查銅鎳異常發現了圖拉爾根銅鎳礦[3]，之后又發現圪塔山口鎳銅床[4]，進一步證實了黃山銅鎳成礦帶仍具找礦潛力[5]。2012年五堡幅區域化探發現白鑫灘銅鎳礦[6];2014年，化探普查又發現路北銅鎳礦[7]。銅鎳找礦的連續突破，打破了東天山銅鎳礦西不過土墩的格局，展示了東天山銅鎳礦巨大的找礦前景。

1 ?大地構造背景

對東天山地區與銅鎳硫化物礦床有關的鎂鐵質-超鎂鐵質巖體形成的構造背景及成因機制，有阿拉斯加型巖體[8，9]、陸內裂谷[10]、蛇綠巖[11-13]、碰撞后伸展環境[14-22]、地幔柱[23，24]、活動陸緣[25]等不同認識。根據多年來對主要巖帶和典型礦區的宏觀地質特征及地球化學研究，馮延清總結歸納東天山鎂鐵質-超鎂鐵質巖具如下共性特點[26]：①巖漿沿著區域線性 ?（構造）分布;②發育造山期后A型花崗巖[27];③石炭紀存在拉張背景下形成的海相雙峰式火山巖建造、弧后盆地及弧內盆地[28];④堆晶結構及層狀相帶僅局部斷續發育[29];⑤超鎂鐵巖的m/f 值為2.20～4.90，均屬鐵質超基性巖[30]，⑥巖漿演化所涉及的是以巖石圈運動為主導的、限于地幔淺部的構造-巖漿活動，尚未發現涉及下地幔的巖漿活動[31]。巖體的精確定年表明，東天山鎂鐵質-超鎂鐵質巖體大多形成于晚石炭—早二疊世，應為碰撞后期產物[32]，對后碰撞階段開始于何時，還存在不同認識[22，33]，但對于該區二疊紀地殼演化以及屬于后碰撞階段則無異議。早二疊世碰撞后馳張構造階段，大量鎂鐵-超鎂鐵巖沿深大斷裂帶上侵，形成了一系列銅鎳巖漿硫化物礦床。從鎂鐵質巖石和銅鎳硫化物礦床的分布來看，東天山成礦帶是新疆東北部碰撞后伸展環境成礦的主要地區[34]。李錦軼通過對西部恰特卡爾（黃羊溝）巖體、海豹灘（溝權山）巖體及侵入大南湖泥盆紀活動陸緣型花崗巖的基性巖墻研究[35]，認為其均是來自虧損地幔并受地殼物質混染的巖漿活動影響，屬于東天山吐哈盆地南緣幔源巖漿雜巖帶的一部分（圖1）[36]。

2 ?區域地球化學特征

2.1 ?元素組合特征

對東天山17 463個樣品39種元素分析結果，采用R型聚類分析，以研究各元素之間的相關性，選擇相關系數0.25為臨界值，可獲得如下6種組合： ? ? ①Cr，Ni，Ti，V，Fe2O3，Co，Cu，Mn，P，Zn，Li組; ? ? ?②La，Nb，Y，Zr組;③As，Sb組;④CaO，MgO，Cd，Ag組; ⑤SiO2，K2O組;⑥Al2O3，Na2O組?；径际桥c成巖作用密切相關的元素組合：第一組以鐵族元素為主，與區內中基性火山巖廣泛分布相聯系，部分可能與基性雜巖體、超基性巖有關;第二組稀土分散元素，推測與區內廣泛分布的花崗質巖石有關;第四組鈣鎂及多金屬礦床中常見的鎘銀，可能是區內較多碳酸鹽巖的顯示，這些碳酸鹽巖是多金屬礦的成礦母巖。成礦元素組合不明顯，上述組合中僅第三組砷銻組合，是通常意義上的低溫熱液成礦指示元素組合。

采用因子分析方法，Fe2O3，Mn，V，Ti，Co，Cu，Zn，P同在第一因子，Cr，Ni，Co，MgO構成第五因子，CaO，MgO構成第二因子，La，Nb，Zr構成第三因子，Cd，Ag同屬第四因子，其它如金、鉬、鎢、汞都是獨立因子。鐵族元素（特別是鉻鎳鈷）特征極為明顯，其它元素的組合特征都不甚清楚。銅異常經常與鐵族元素異常出現在同一空間，顯示某種基性度元素同源產出特征。

2.2 ?侵入巖元素含量特征

選取東天山中段的侵入巖進行地球化學信息分析，從超基性、基性到中性、中酸性、酸性乃至堿性均有分布，以中性、中酸性、酸性為主。對不同巖石類型中Cu，Ni，Co，Cr的含量統計分析見表1。

根據侵入巖類型和時代分布，對其地球化學參數進行統計，隨著巖石基性程度降低、酸性程度增高， Cu，Cr，Ni，Co含量呈顯著降低趨勢，在不同巖石類型中的含量變化大，最大值與最小值相差在10倍以上。值得強調的是，Cu的最大值出現在超基性巖中，高達60.8×10-6，說明區內超基性巖整體富銅，對銅鎳礦成礦有利。

3 ?典型礦床化探特征

多年來眾多科研、地勘單位在東天山地區投入了大量地質工作，取得顯著找礦成果。對圖拉爾根、白石泉、天宇及白鑫灘、路北等銅鎳礦床的發現，區域化探起到了重要作用。覆蓋全區的 1∶20 萬化探成果為找礦提供了豐富信息，1∶5萬化探大大縮減了找礦區域，路北銅鎳礦即是1∶5萬化探的直接找礦成果[7]。通過對典型銅鎳礦區不同尺度的化探異常特征分析，將有助于東天山地區銅鎳化探異常區的地質找礦突破。

3.1 ?圖拉爾根銅鎳礦床

該礦系新疆有色地勘局704隊于2002年在檢查化探異常時發現的巖漿銅鎳礦床[3]。礦床位于黃山-圖拉爾根基性-超基性巖帶東端，康古爾塔格韌性剪切帶從礦區北部通過。侵入巖發育，單輝橄欖巖，角閃橄欖巖，輝長巖等，呈透鏡狀產出，具帶狀分布。圍巖地層為中—上石炭統一套海相火山碎屑巖建造。目前已知巖體有5個，其中1號巖體為主要含礦巖體，呈NE向展布，控制長1 200 m，具全巖礦化特征，基性巖相礦化更為集中，銅鎳礦體多產出于巖體的膨大部位。地表氧化礦石以孔雀石、褐鐵礦、黃鉀鐵礬等次生礦物出現。原生礦石可分為稀疏浸染狀-稠密浸染狀和塊狀2種類型，一般Ni品位為0.2%～0.6%，最高品位0.7%。礦石中有益元素以Ni為主，共生元素Cu，Co與其呈明顯的正相關關系，此外伴生有益元素還有Au，Ag，Pt，Pd等，有害元素含量較低。主要組成礦物，金屬礦物有磁黃鐵礦，鎳黃鐵礦，黃銅礦，黃鐵礦，紫硫鎳礦和輝砷鈷礦，脈石礦物有貴橄欖石，普通角閃石，透輝石，綠帶石，纖閃石，蛇紋石，綠泥石，滑石等。

在1∶5 萬水系沉積物地球化學測量異常圖上，圖拉爾根銅鎳礦區位于 1∶5 萬 Cu，Ni，Co 綜合異常區內，異常形態長軸呈NEE向，面積近2.5 km2 。異常連續性好，具明顯分帶，各元素濃集中心基本吻合，濃集中心明顯，異常強度高，其中 Ni異常峰值 133×10-6 ，Cu 異常峰值 83×10-6 ，Co元素峰值為 18.2×10-6，異常處于負地形當中。

3.2 ?白鑫灘銅鎳礦

白鑫灘銅鎳礦是新疆地礦局第一區域地質調查大隊在2012年開展五堡幅區域化探發現，經評價，礦床規模已達中型。該礦是東天山庫姆塔格沙壟以西地區第一個成型銅鎳礦。礦區位于大草灘斷裂北側，平面上呈葫蘆狀，沿走向長約3.1 km，最寬約760 m，平均寬約600 m，出露面積為2.1 km2 ? ? ? ? ? （圖2）。巖體地表呈負地形，局部發育球狀風化，出露的主要巖石類型為輝長巖、輝石巖相和橄欖巖相，其中主要賦礦巖性為輝石橄欖巖。圍巖地層為中奧陶統恰干布拉克組英安巖和火山角礫凝灰巖。地表見褐鐵礦化、黃鉀鐵釩化和孔雀石化，地表圈定11 個礦體，其中較大的3 條分別為Ⅳ、Ⅵ和Ⅺ號礦體，礦體多呈似層狀或透鏡狀，產狀平緩[37]。礦床主要礦石類型為浸染狀礦石，局部見塊狀礦石，礦石礦物主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦，有少量的紫硫鎳礦和方黃銅礦。礦體Ni 品位為0.2%～5.45%，平均為0.51%，Cu品位為0.2%～1.54%，平均0.55%。礦石礦物主要為黃銅礦、方黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、閃鋅礦、白鐵礦。礦石構造主要為浸染狀構造、斑點狀構造等。

區域化探資料顯示，礦區呈現典型銅鎳礦銅-鎳-鉻-鈷元素組合，鉬、鋅、砷、銻也相對富集，與找礦目標對應關系清楚。區域化探圈定的Cu-Ni-Cr-Co組合異常，面積155.2 km2，其中Cu異常面積71.37 km2、Ni異常面積98.17 km2、Cr異常面積187.89 km2;各元素最大值Cu為86.9×10-6、Ni為118.3×10-6、Cr為251.3×10-6，平均值Cu為68.94×10-6、Ni為63.89×10-6、Cr為112.31×10-6。

化探普查成果顯示，白鑫灘銅鎳礦異常清晰，呈現完整的銅鎳礦異常Cu-Ni-Cr-Co組合。1∶5萬土壤測量圈定的異常以強度高、規模中等且與雜巖體出露范圍相適應、元素組合全、形態規整、同位性好、周邊出現W，Mo，As異常為特征。異常呈NE向延伸，面積3.09 km2（圖2）。元素組合為Ni-Cr-Co-（Cu- Ag，Zn）周邊出現Mo，As，W等。異常中心位于西南，相關元素的最高值均出現在異常中心。Ni，Cr、Co異常面積基本相當，在1.17～2.28 km2之間，是異常主要元素。Ni，Cr出現特高含量，為850×10-6和1 162×10-6，具三級濃度帶。Cu，Ag，Zn異常僅出現在異常中心，最大值分別為Cu 337×10-6、Ag 383 ? ? ?×10-6、Zn 386×10-6，是相對次要元素，但有重要指示意義。

3.3 ?路北銅鎳礦

2014年由新疆地調院通過檢查銅、鎳高值點發現，經后續項目評價，礦床規模已達中型，有大型遠景。礦區位于康古爾大斷裂北側，圍巖地層為下石炭統小熱泉子組的一套中基性火山碎屑巖夾陸源碎屑巖、火山熔巖建造，在接觸部位發育角巖化，形成黑云母長英質角巖、長英質角巖，巖體中見地層捕擄體。巖體總體產出方向與區域構造線方向基本一致，巖體形態呈臥倒的“Y”字型，巖群總體長度 ?6 500 m，寬700～1 600 m，面積3.47 km2，其中超基性巖體面積0.33 km2，占9.51%，巖體巖性復雜，并呈現多期次侵入特征[38]。輝長巖為主要含礦巖相，其次為橄欖蘇長巖、含角閃方輝橄欖巖、二輝輝石巖等巖相。礦區圈定南北兩條礦帶，南礦帶圈定礦體6條，北礦帶圈定礦體8條，其中南礦帶Ni1號為主礦體，呈大肚長梭狀，地表控制長800 m，礦體厚1.49～39.62 m，鎳品位為0.3%～0.72%，局部較富，最高達1.92%;Cu品位為0.2%～0.74%，最高達1.61%，Co品位0.014%～0.041%，最高0.14%。礦石類型以浸染狀礦石為主，準塊狀礦石次之。礦床中主要金屬硫化物有鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦。

區域化探顯示，路北銅鎳礦處于高銅鎳鉻鈷銀汞鋰氟硼、低鉀釷的地球化學環境，不僅呈典型銅鎳礦銅-鎳-鉻-鈷元素組合，銀、汞也相對富集，是銅鎳成礦的有利因素，地球化學環境簡單，與找礦目標對應關系清楚，后期評價在北部又發現了云海銅鎳礦。

化探普查成果顯示，路北銅鎳礦呈現完整的銅鎳礦異常Cu-Ni-Cr-Sb-Co組合（圖3）?；狡詹椴蓸泳W度500 m×250 m、采樣粒級為-4～+20目的1∶5萬土壤測量，圈定的異常形態簡單，指示雜巖體存在的Cr，Ni，Co 3種元素，由規模不大近等軸狀異常構成，面積4.4 km2、形態近EW向的Cu異常連成一個整體。Cu，Ni，Cr異常均具三級濃度帶。Cu極值點713×10-6與Ni第二高值點1 236×10-6對應，且疊加有明顯的Sb異常。此外， As局部異常明顯，疊加在Cu二級濃度帶內，異常含量值為51.4×10-6;Mo最大值6.4×10-6，與Cu最大值同點，外圍局部存在異常點。因此，路北異常元素組合為Cu-Ni-Cr-Co-Sb-As-Mo。

化探詳查（網度200 m×40 m），Cu，Ni，Cr 3元素以100×10-6為下限圈定的異常，形態和規模與巖體出露范圍一致，以400×10-6為臨界值圈定的Cu異常中帶，能較好的限定地表礦體范圍。極大值分別為Cu：8 969×10-6、Ni：6 709×10-6、Cr：2 785×10-6，異常平均值是Cu：616×10-6、Ni：891×10-6、Cr：1 050×10-6。在主體特征一致的前提下，Cu，Ni，Cr的異常又存在差異。Ni，Cr 異常中帶與外帶范圍基本接近，表明處于巖體與圍巖接觸部位，Ni、Cr的含量急劇變化，是巖體與圍巖的反映;Cu異常中帶規模遠小于外帶，差異性主要體現在內部，側重礦與非礦的表現。同時Ni、Cr內帶位置發生分離，Ni位于北部，與礦體相聯系，Cr處于南部非礦地段，與基性程度高的橄欖巖對應。因此，礦體處于Cu、Ni高值區，相應的Cr則為低異常值或中等含量異常值。

從圖拉爾根、白鑫灘、路北銅鎳礦床的地球化學特征可知，在區域化探上呈現Cu-Ni-Co-Cr元素的高背景特征，在1∶5萬化探普查中，含礦基性-超基性雜巖體均有Cu，Ni異常顯示，不同方法，異常極大值具較大差異，1∶5萬水系沉積物測量異常極大值偏低，Ni，Cu元素極大值為80×10-6～150×10-6，1∶5萬巖屑測量結果顯示在含礦基性-超基性巖體中異常極大值顯著大于其他方法，在白鑫灘和路北礦區Ni元素極大值均大于500×10-6，Cu含量在500×10-6以上。在路北礦區的化探詳查，以400×10-6為臨界值圈定的Cu異常中帶，能較好的限定地表礦體范圍。因此，采用區域化探可圈定找礦遠景區，化探普查可尋找基性-超基性雜巖體，并可對其含礦性進行評價，化探詳查則能直接圈定礦體。

4 ?異常在銅鎳找礦中地球化學分析

在東天山地區，有眾多學者展開了各種各樣的化探方法研究工作[39-43]，并針對區域化探，化探普查及化探詳查與銅鎳礦之間的關系開展了一些分析研究[7，44，45]。在黃山東礦區含礦巖體中原生暈遷移距離試驗表明，0～500 m范圍內有異常，因此表明用次生暈沉積物化探異?？砂l現原生礦床的異常，進而找到Cu，Ni礦體[44]。在路北銅鎳礦區，按網度 ? ? ?200 m×40 m的土壤地球化學測量數據，Cu，Ni，Cr 3元素以100×10-6為下限圈定的異常，形態和規模與巖體出露范圍一致，以400×10-6為臨界值圈定的Cu異常中帶，能較好的限定地表礦體范圍[7]。說明化探工作能夠快速把握全區，有效縮小找礦靶區。

通過對東天山地區成型銅鎳礦發現史的總結分析，化探與銅鎳礦的發現形影不離，隨著工作程度升高，化探在銅鎳礦發現過程中起的作用反而越大。尤其是在2000年以后新發現的銅鎳礦床，多是對化探異常查證的直接成果。通過典型銅鎳元素異常組合，可發現一些新的巖體，圈定新的找礦遠景區。通過一些化探項目及礦產項目的實施，尤其是對 1∶5萬Cu-Ni-Co-Cr元素化探異常查證，在原區調中的閃長巖、石英閃長巖及輝綠巖中識別出一批基性-超基性巖體。諸如白鑫灘銅鎳礦即產出于區調報告中的輝綠巖，云海銅鎳礦產出于區調報告中的石英閃長巖中，路北銅礦也偏離原1∶5萬區調報告所定基性-超基性巖體1 km有余。1996年出版的《中國礦床史》新疆卷中，在總結黃山東銅鎳礦床的發現的幾點啟示中提到，要重新檢查與研究過去區調報告中的閃長巖，他們可能是超基性雜巖體，結果導致了黃山、黃山北（香山）、二紅洼、黃山南等雜巖體的發 ? ?現[1]?，F今東天山西段的找礦事實，與地質前輩的經驗啟示，不謀而合。

5 ?礦產預測及潛力評價

5.1 ?礦產預測

在東天山中段（沙壟以西）圈定銅鎳礦類綜合異常63個，有繼續發現基性-超基性巖體潛力的基性度元素類異常161個。依據1∶5萬化探數據及本區典型礦床，開展礦產預測。采取人與計算機互動的方式，利用GIS軟件進行數據、異常、地質區塊的空間疊加，根據評價指標編制程序進行預測單元的評級（表2）。通過選擇地球化學參數，建立典型礦床地球化學預測指標，并結合地質背景對預測單元進行可信度分級，采用類比法和面金屬量法兩種方法進行預測，鎳預測資源量660.63×104 t（表3），其中A級61.46×104 t，B級207.9×104 t，C級391.27×104 t。

5.2 ?潛力評價

新疆礦產資源潛力評價項目于2011年完成全疆鎳資源量預測工作，其中在黃山-圖拉爾根一帶采用地質體積法預測鎳資源量326×104 t，目前已發現巖體27個，面積70.1 km2。新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區域地質綜合調查項目對沙壟以西至路北銅鎳礦150余個巖體，采用地球化學定量預測鎳資源量660.63×104 t。以區內及東鄰區成礦事實為基礎，按常規思路、方法進行類比、判斷和預測，區內至少還能發現12～15個銅鎳礦。東天山銅鎳礦帶長達500 km，大小近20個礦床（含白石泉等），卻沒有一個超大型礦床，與之相鄰的甘肅龍首山、青海柴達木南緣及距離最近的北山，都有超大型銅鎳礦產出?；陬愃频姆治?，認為長達500 km長的東天山銅鎳礦帶，具尋找1-2個特大型銅鎳礦的潛力，產出部位最大可能是東天山成礦帶中段，以路北、恰特卡爾、海豹灘三個找礦預測區最為有利。

6 ?結論

（1） 在東天山成礦帶中段近2×104 km2范圍，開展以1∶5萬化探為主體的成果集成，完成成礦帶 ? ? ?1∶10萬系列圖件，實踐證明十分必要，而且成效顯著。以補充實際資料為基礎的成果集成是提升成礦區帶綜合研究水平、實現找礦突破的有效途徑。

（2） 從超基性、基性到中性、中酸性、酸性乃至堿性，隨著巖石基性程度降低、酸性程度增高， Cu，Cr，Ni，Co含量呈顯著降低趨勢， Cu的最大值出現在超基性巖中，說明區內超基性巖整體富銅，對銅鎳礦成礦有利。

（3） 東天山地區，采用區域化探可以圈定找礦遠景區，化探普查可以尋找基性-超基性雜巖體，并可對其含礦性進行評價，化探詳查則能直接圈定礦體。

（4） 結合新疆礦產資源潛力評價成果，通過東天山地區化探成果數據集成，開展了銅鎳地球化學定量預測，獲得了大型超大型遠景的資源量，東天山地區鎳預測資源量987×104 t（其中沙壟以西661×104 t，沙壟以東黃山一帶326×104 t），具有尋找1～2個超大型銅鎳礦的潛力。

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Abstract：Through the east tianshan mountain region field geological investigation，Geochemical exploration sample fill a vacancy and the different period of 1：200000，1：50000 geochemical data collection，the east tianshan mountain area element points distribution characteristics and associated with Ni deposit of Cu，Ni，Cr，Co，element distribution characteristics in different periods of different rock are summarized. And the Tulaergen，Baixintan，Lubei Cu-Ni deposits with different scale geochemical exploration，the summary of characteristics of regional geochemical prospecting prospect is delineated area，geochemical survey to find basic-ultrabasic complex rock mass，and to evaluate its ore，geochemical characterization can direct ore bodies.Data integration by geochemical exploration achievements，the east tianshan mountain area has carried out quantitative forecast，nickel forecasts 9.87 million tons of resources.Points out that the obtained Cu-Ni ore belt is looking for super large Cu-Ni deposit potential.

Key words：East Tianshan;Prospecting potential;Geochemistry;Cu-Ni deposit