新疆阿爾金清水泉超基性巖體地物化特征及成礦潛力分析

曾朝偉, 段星星

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局,江蘇 南京 210093; 2.中國地質調查局 西安地質調查中心,陜西 西安 710054)

新疆阿爾金清水泉超基性巖體地物化特征及成礦潛力分析

曾朝偉1, 段星星2

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局,江蘇 南京 210093; 2.中國地質調查局 西安地質調查中心,陜西 西安 710054)

清水泉巖體產出于阿爾金南緣斷裂南側,與圍巖呈斷層接觸關系,由方輝橄欖巖和少量純橄巖組成,不具有分異和分帶現象,表現出蛇綠巖鎂質橄欖巖特征,不具有尋找具有經濟價值的銅鎳硫化礦床潛力。前人圍繞清水泉巖體部署開展的1∶1萬高精度磁法測量、激電中梯剖面、1∶5萬水系沉積物測量結果顯示,巖體呈高磁、較高激電異常、鎳鈷鉻綜合異常,具有與銅鎳硫化物礦床相似的物探及化探異常特征。旨在說明物化探異常是捕捉鎂鐵—超鎂鐵巖體的有效手段,然而在實際礦床勘查過程中要綜合考慮地質及物化探成果資料,避免片面套用成礦模型。

超基性巖體;物探;化探;成礦潛力;清水泉;阿爾金

阿爾金造山帶位于青藏高原北緣,介于塔里木板塊、柴達木微板塊及祁連、東昆侖造山帶之間,主體是由早古生代板塊之間相互俯沖—碰撞形成的復雜構造帶[1]。校培喜等[2]將阿爾金造山帶自北向南劃分為紅柳溝—拉配泉(蛇綠)構造混雜巖帶、阿中地塊、阿帕—茫崖(蛇綠)構造混雜巖帶。其中,沿阿爾金南緣斷裂不連續(xù)分布著70多個規(guī)模不等的鎂鐵—超鎂鐵質巖體,清水泉巖體屬其中之一(圖1)。對于清水泉巖體成因問題存在較大爭議,有學者認為屬“阿帕—茫崖蛇綠巖混雜巖帶”[2-5],也有學者認為其不屬蛇綠巖組成單元[6]。近年來,清水泉地區(qū)部署開展了1∶5萬尺度的區(qū)域地質調查、水系沉積物測量、1∶1萬地球物理調查及以尋找銅鎳硫化物礦床為目標的預普查等工作。本文旨在分析清水泉巖體地質特征、地球物理、地球化學等已有成果基礎上,深入探討清水泉巖體成礦潛力,為今后類似巖體地質找礦工作提供借鑒意義。

1 區(qū)域地質背景

阿爾金造山帶隸屬古陸鏈南側陸緣系統(tǒng),其中的阿帕—茫崖(蛇綠)構造混雜巖帶由三部分組成,即蛇綠巖(主要包括超基性巖、堆晶輝長巖和淺變質基性火山巖)、蛇綠巖上覆巖系(包括淺變質的凝灰?guī)r、千枚巖、變質細砂巖、硅質巖和碳酸鹽巖)及外來元古代巖塊(包括片麻巖、片巖等)。混雜帶內建造類型多樣,構造作用強烈。沉積建造主要為早古生代沉積建造,包括蛇綠巖上覆建造和淺海相火山巖—碎屑巖—碳酸鹽巖建造。巖漿建造中的基性—超基性巖漿巖包括了蛇綠巖端元組分和非蛇綠巖組分。

圖1 清水泉巖體位置圖(據馬中平等,2010年修改)Fig.1 Location map of Qingshuiquan rockbody

2 巖體地質特征

清水泉巖體沿阿爾金南緣主斷裂南側產出,巖體呈透鏡狀,長軸平行于阿爾金南緣主斷裂,東西長約2.5 km,南北寬約0.3～1 km,出露面積約2.5 km2(圖2)。巖體與圍巖阿爾金巖群斜長角閃片巖和寒武紀花崗巖呈斷層接觸關系(圖3)。清水泉巖體主要由方輝橄欖巖和少量純橄巖組成(圖4),不具有分異和分帶現象。巖體受構造擠壓明顯,熱液蝕變作用強烈,主要為蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化,蝕變強烈地段呈粉末狀、泥狀,偶見孔雀石化。鉆探驗證巖體深度>660 m,鉆孔巖芯裂隙中有薄膜狀黃鐵礦產出。

圖2 清水泉巖體分布區(qū)域地質圖(據清水泉1∶5萬區(qū)調圖修改)Fig.2 Regional geologic map of distribution of Qingshuiquan rockbody

圖3 清水泉巖體與圍巖呈斷層接觸Fig.3 Fault contact of Qingshuiquan rockbody and surrounding rock

圖4 清水泉巖體中的純橄巖Fig.4 Dunite in Qingshuiquan rockbody

3 地球物理特征

3.1 巖石物性特征

清水泉地區(qū)各類巖石物性參數的測定結果如表1。其中超基性巖石磁化率及極化率均較強,相比于斜長角閃巖和花崗巖,磁化率高2個數量級,極化率高2～3倍。由此可見,清水泉巖體具有高磁、高極化率的特性。

表1 巖石電性參數統(tǒng)計表

3.2 磁法異常特征

清水泉地區(qū)1∶1萬高精度磁測△T平面等值線分布及變化情況如圖5,本區(qū)的磁場變化規(guī)律與地質構造和巖性相互一致,表現為與構造走向一致的東西向帶狀異常。清水泉巖體與C1異常相對應,成條帶狀東西向分布,東西向長度在1 500 m以上,寬度在200 m左右。主要的磁異常特征為南正北負磁異常,在東部正磁異常不規(guī)則向南舌狀伸出,沿走向有多個極值中心,極大值為6 000 nT,極小值為-2 400 nT,異常梯度變化較大。

圖5 清水泉地區(qū)地面磁法△T平面等值線圖Fig.5 Plane isopleth map of aerial magnetic method △T in Qingshuiquan area

3.3 激電中梯剖面異常

依據1∶1萬高精度磁法測量成果(圖6),針對C1磁異常布置激電中梯剖面,結果顯示激電異常與C1磁異常對應,呈東西走向,長1 400 m,寬200 m,極大值3.1%。總體特征是極化率幅值相對較低,高值異常規(guī)律性不強。

4 地球化學特征

清水泉地區(qū)開展的1∶5萬水系沉積物地球化學測量成果顯示(圖7),沿阿爾金南緣主斷裂,分布有大量鎳、鈷、鉻、銅組合異常,與沿阿爾金斷裂產出的鎂鐵—超鎂鐵質巖體分布范圍基本一致。其中,清水泉巖體位于1∶5萬鎳、鈷、鉻、銅綜合異常內,形態(tài)呈近圓狀,面積近2.25 km2。異常具明顯分帶,各元素異常中心基本吻合,濃集中心明顯,異常強度高低不均勻,其中鎳異常峰值1 192×10-6,鉻異常峰值7 356×10-6,鈷異常峰值106×10-6,但銅異常峰值僅為50.4×10-6(表2)。鎳元素具內、中、外三級濃度分帶;鉻元素以中、外帶為主。鎳、鉻、鈷形態(tài)一致,銅元素異常中心略偏東南。

圖6 清水泉地區(qū)時間域激發(fā)極化法剖面平面圖Fig.6 Profile-plan of time domain induced polarizationmethod in Qingshuiquan area

5 成礦潛力分析

鎂鐵—超鎂鐵質巖石主要來源于地幔,是人們認識深部地質作用、地幔物質組成、殼幔巖漿作用、大陸動力學等方面的重要工具,也是認識大陸巖石圈的形成、演化以及巖石圈動力學等重大基礎地質問題的主要研究對象。與鎂鐵—超鎂鐵質巖石有關的礦產主要包括Ni-Cu-PGE-Fe-Cr-Co-Au、金剛石等,如加拿大Sudbury、Voisey’s Bay、俄羅斯Noril’sk、中國金川等世界級超大型銅、鎳、鉑族硫化物礦床都是以鎂鐵—超鎂鐵質巖體為載體;南非Bushveld鎂鐵—超鎂鐵雜巖體,除了有豐富的銅鎳鉑族金屬外,同時釩鈦磁鐵礦及鉻鐵礦也居世界前列[7];金川超大型銅鎳硫化物礦床中還伴生有大量的金和鈷[8]。

表2 HS-14綜合異常主要元素特征值表

圖7 清水泉地區(qū)地物化綜合異常圖Fig.7 Anomaly map of geological,geophysical,

巖漿硫化物礦床產出的構造環(huán)境有大火成巖省、克拉通內部和邊緣裂谷、褶皺帶內后碰撞伸展、綠巖帶和隕石撞擊等[9],產出巖相組合類型為鎂鐵—超鎂鐵巖體。清水泉巖體巖性單一,巖體內發(fā)育大量次生菱鎂礦,與圍巖呈明顯的斷層接觸,結合區(qū)域研究資料表明巖體屬冷侵位與蛇綠巖相關的鎂質地幔橄欖巖端元。蛇綠巖套中主要賦存的礦床有豆莢狀鉻鐵礦、PGES、塞浦路斯型(Cyprus Type)銅鐵鋅硫化物礦床,目前尚未在蛇綠巖中發(fā)現具有經濟價值的銅鎳硫化物礦床。也就是說,清水泉巖體從巖石組合、構造背景、成礦專屬性特征等方面來看,不具備巖漿型銅鎳硫化物礦床的形成條件。

有效提取與礦床有關的地質要素、物探、化探等找礦信息加以綜合解譯,并進行礦產預測是地質找礦的必要手段和方法。通常侵入產出的鎂鐵—超鎂鐵質巖體和冷侵位產出的鎂質地幔橄欖巖在宏觀上均表現出高磁、較高極化率、銅鎳鈷鉻等元素綜合異常特征。實際生產過程中應深入解剖各類異常,研究各類異常差異。例如大洋中脊下上地幔在發(fā)生部分熔融抽取巖漿過程中,相容元素鎳、鉻、鈷等趨向于在地幔殘留固相中富集,銅則趨向于進入液相巖漿中,形成的虧損上地幔中富集鎳、鉻、鈷等相容元素,虧損銅等不相容元素。伴隨大洋俯沖消減,虧損上地幔冷侵位構成蛇綠巖套組合之一地幔橄欖巖端元,其中鎳元素含量可達2%,以類質同象形式替代Mg2+、Fe2+進入硅酸晶格。因此,無論是何成因的鎂質、超鎂鐵質巖,巖體中鎳、鉻、鈷的含量均明顯高于大多數地質體,但銅含量在冷侵位產出的鎂質地幔橄欖巖中則含量通常偏低。因此,在1∶5萬或更大比例尺的化探異常圖中,鎂鐵—超鎂鐵質巖體賦存部位一般都會出現鎳、鉻、鈷異常。比如蛇綠巖有關的化探異常表現出鉻—鎳—鈷異常(也有可能伴有銅異常)和與侵入產出的鎂鐵—超鎂鐵質巖體有關的銅—鎳—鈷—鉻異常元素組合。由此可見,正確識別巖體屬構造就位還是侵入產出是客觀解釋工作區(qū)化探異常、指導地質找礦方向的基礎。

地幔橄欖巖在就位過程中的富水環(huán)境下加速其發(fā)生水熱蝕變,主要產物為蛇紋石、水鎂石、滑石、磁鐵礦等[10]。清水泉巖體中磁鐵含量基本在5%左右。在同等含量的前提下,磁鐵礦所顯示出的磁場強度要比磁黃鐵礦(銅鎳硫化物礦床中唯一具有磁性的硫化物礦物)顯示出的磁場強度至少高出1個數量級[11]。因此,清水泉巖體中蝕變形成的磁鐵礦也可以顯示出與賦存銅鎳硫化物礦床相似的磁異常特征。所以,對于磁異常物理意義的理解應謹慎,需要借助巖體地質學、巖石學、礦物學等方面的綜合研究,識別礦致異常。巖體表現出的較高的激電異常則可能是由巖體裂隙面產出的稀疏浸染狀黃鐵礦、裂隙水、石墨化等因素引起的。

6 結論

(1) 清水泉巖體與圍巖呈斷層接觸關系,屬蛇綠巖鎂質橄欖巖,為古洋殼由構造推覆進入地殼的塊體,不具有尋找與鎂鐵質和超鎂鐵質侵入巖有關的銅鎳硫化礦床潛力。而未發(fā)現與蛇綠巖有關的豆莢狀鉻鐵礦等則可能有多種原因,如構造帶破壞等因素。

(2) 物化探異常是捕捉基性—超基性巖體的有效手段,然而在實際礦床勘查過程中要綜合考慮地質及物化探成果資料,避免片面套用成礦模型。

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(責任編輯：于繼紅)

Geophysical-geochemical Characteristics and Mineralization Potentiality of theQingshuiquan Ultrabasic Rockbody in Altun,Xinjiang

ZENG Chaowei1, DUAN Xingxing2

(1.JiangsuNonferrousMetalsGeologicalExplorationBureau,Nanjing,Jiangsu210093; 2.Xi’anCenter,ChinaGeologicalSurvey,Xi’an,Shaanxi710054 )

Qingshuiquan rockbody is located in the south of the sountern Altun fault and related with surrounding rocks by fault contact. The rockbody,without differentiation and zonation,consists of harzburgite and minor dunite. It takes on the characteristics of ophiolite magnesian peridotite. There is no potential of economically significant copper-nickel sulfide deposit. Previously,1∶10 000 high-accuracy magnetic survey,IP intermediate gradient profile survey and 1∶50 000 stream sediment survey have been conducted on the Qingshuiquan rockbody. The result shows,the rockbody is high magnetic and relatively high IP and has Ni,Co and Cr synthetic anomaly,consistent with the geophysical and geochemical anomaly characteristics of copper-nickel sulfide deposit. In this paper,the authors try to demonstrate that geophysical and geochemical prospecting anomaly is an effective method to discover basic-ultrabasic rockbody. But in practical prospecting,geological data and geophysical and geochemical prospecting materials should be considered as well to avoid rigid use of mineralization model.

ultrabasic rock body; geophysical prospecting; geochemical prospecting; mineralization potentiality; Qingshuiquan; Altun

2015-07-13;改回日期:2015-12-28

曾朝偉(1983-),男,工程師,地質工程專業(yè)，從事地質勘查方面的工作。E-mail:zcw_w1983@163.com

P588.12+5

A

1671-1211(2016)04-0578-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.04.006

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160707.1528.032.html 數字出版日期:2016-07-07 15:28