甘肃金川铜镍矿床Ⅰ矿区深部边部地质-地电化学-地球物理多元信息成矿预测.pdf

第 3 1 卷第 7期 2 0 1 2年 7月 地质通报 GEoLoGI CAL BI I I ETI N O F CHI NA Vo l _ 3 1 No 7 J u 1 ， 2 0 1 2 甘肃金川铜镍矿床 I 矿区深部边部地质一 地电化学一 地球物理多元信息成矿预测 李天虎 ， 罗先熔 ，彭桥梁 ， 王 伟 ， 罗小平 ， 宋 忠宝 ， 文雪琴 。 L I T i a n h u ， L UO Xi a n r o n g 2 ， P E NG Qi a o h a n g ， WA NG W e i ， LUO Xia op ing ，S ONG Zho n g b a o ， W EN Xu e q in 3 1 中国地质调查局 西安地质调查 中心 ， 陕西 西安 7 1 0 0 5 4 ： 2 桂林理工大学 广 西 桂林 5 4 1 0 0 4 ； 3 太原理工大学地球科 学系， 山西 太原 0 3 0 0 2 4 1 Xi 帆 C e n t e r o fG e o l o g i c a l S u r v e y , C h in a G e o lo g i c al S u rv e y Xi 帆。 7 1 0 0 5 4 , S h o a n x i , C h in o ； 2 G u il in U n i v e r s i t y o fT e c h n o lo g y , G u il i n 5 4 1 0 0 4 , G u t m g x i , C h i na； 3 D e p a r t m e n t o fG e o s c i e n c e ， T a y nan U n i v e r s it y ofT e c h n o lo gy, T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 , S h a n x i , C h i n a 摘要 ： 在综合研 究分析金 川铜镍矿 区前人 资料 的基础上 ， 经现场地质调查、 收 集地质资料 ， 总结 了矿 区的成矿规律 ， 有针对性地 在 I 矿 区的北 东侧 开展 了地质一 地球电化 学一 地球物理多元信息的深部边部成矿预测 。根据地 电化学数据的统计结果 ， 对矿 区 元素共生组合和成矿作 用、 成矿期 次等地球化学特征进行 了探讨 ， 以此确定 了地电化 学综合异常 ： 在掌握矿 区岩石、 矿石物性特 征 的情况下 ， 通过地球物理勘探推测在 I 号矿体与 F 1断裂之 间存在一 隐伏的超基性岩体 。 最终对矿区进行地质一 地 电化学一 地 球 物 理 特 征 的 综 合 分析 圈定 了测 区的 找 矿 远 景 区。 关键词 ： 金 川铜镍矿 ； 地球 电化 学；多元信息 ； 成矿预测 中图分类号 ： P 6 1 8 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 2 5 5 2 ( 2 0 1 2 ) 0 7 1 1 9 2 0 9 L i T H， L u o X R ， P e n g Q L ， Wa n g W， L u o X P ， S o n g I B ， We n X Q Ge o l o g ic a l - g e o e l e c t r o c h e mi c a l - g e o p h y s ic a l mu l t i f a c - t o r in f o r ma t i o n o r e pr o g n o s i n t h e d e p th a n d o n t h e e d g e o f No I min in g a r e a o f the J in c h u a n c o p p e r - ni c k e l s u l fi d e o r e d e p o s i t , Ga n s u P r o v i n c e G e o lo g i c a l B u l l e t i n o f C h i n a , 2 0 1 2 ， 3 1 ( 7 ) ： 1 1 9 2 1 2 0 O A b s t r a c t ： B a s e d o n a n a n a l y s i s o f a v a il a b l e d a t a ， t h e a u tho rs ma d e fie l d g e o l o g i c a l i n v e s tig a tio n ， c o l l e c t e d g e o l o gi c al d a t a a n d s u mme d u p t h e me t a l l o g e n ic r e g ul a r it y i n J in c h u a n c o p p e r n ic k e l s ulfid e o r e d e p o s i t Mu l t i f a c t o r in f o r ma ti o n g e o l o gi c al g e o e l e c t r o c h e mi c al g e o p h y s i c al o r e p r o s p e c t i ng wo r k Was c a r r i e d o u t o n the n o h e ast s i d e o f No I mi n i n g a r e a Ac c o r d i n g t O s t a tis tic s o f g e o e l e c t r o c he mic a l d a t a ，t he a ut ho r s inv e s ti g a t e d the biog e oc he mic al c h a r a c t e r is ti c s of the min ing are a in s uc h a s pe c t s a S e l e me nt a s s oc ia ti o n， m ine r a l iz a ti on a n d m e t a l l o g e nic s tage s ，a n d the n de fi ne a t e d t he g e o e l e c t r oc he mic a l c omp r e he ns iv e an oma l y W ith the und e r s tand ing of p h y s i c al c h a r a c t e r s o f r o c k s a n d o r e s ， the a u t h o rs infe r r e d t h a t t h e r e e x i s t a c o n c e ale d u l t r a b asic r o c k mass b e t we e n No I min in g are a a n d F 1 f a u l t b a s e d o n g e o p h y s i c al p r o s p e c tin g On t h e b a s i s o f a g e o l o gi c al g e o e l e c o c h e m ic al g e o p h y s i c al i n t e g r a t e d a n al y s is ， t h e pr omis ing t a r g e t s we r e d e l ine a t e d in t he s t ud y are a Ke y wo r d s ： J i n c h u a n c o p p e r n ic k e l s u l fid e o r e d e p o s i t ； g e o e l e c t r o c h e mi s t r y ； mu l t if a c t o r i n f o r ma tio n ； me t al l o g e ni c p r o g n o s is 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 9 - 1 9 ： 修 订 日期 ： 2 0 1 2 0 1 2 9 资助项 目： 国际科技合作项 目 矿产资源多元信息勘查技术开发及综合示范研究 ( 编号 ： 2 0 0 7 DF A2 0 9 1 0 ) 和山西 省 自然科学基金项 目 黄土覆盖区金属矿含矿信息迁移机理研究 ( 编号： 2 0 0 9 0 2 1 0 0 7 1 ) 作者简介： 李 天虎 ( 1 9 8 2 -) ， 男 ， 在读硕士 ， 助理工程师， 从事矿产调查工作。E ma i l ： fifia n h u 2 0 0 5 1 6 3 c o m 第 3 1 卷 第 7 期 李天虎等 ： 甘肃金川铜镍矿 床深部边部地质一 地 电化学一 地球物理多元信息成矿预测 1 1 9 3 1 区域地质背景 金川铜镍矿床大地构 造位置位于华北 地台阿 拉善地块 西南缘 的龙 首山隆起 中，矿床南邻 活动 强烈的祁 连板块 ， 北接相对稳定 的阿拉善地块 。本 区 区 域 构 造 发 育 【 1 ， 主 要 断 层 有 F 、 F 、 F 、 F F 、 F 等( 图 1 ) 。区内出露地层为前长城纪龙首山群 ， 其下部为 自家嘴子组 系一套 经历高角闪岩相 部 分重熔 的变质岩石 ， 由黑云母斜长片麻岩 、 斜长 角 闪岩和大理岩组成 ， 其上部为 由片岩 、 片麻岩 和大 理岩组成 的塔马子沟组成 。区内岩浆岩发育 ， 镁铁 质一 超镁 铁质岩体 ( 金川 岩体 ) 沿龙首 山隆起断续 分布于该隆起 中东段 ， 形成于元古宙 ， 并侵人到 白 家 嘴子 组 进 而成矿 。 金川 I 铜镍硫 化物矿床 的容矿 岩体 大致 以 1 0 交角不整合侵位于前长城系 白家嘴子组 中( 图 1 ) ， 岩体直接 与片麻岩 、 大理岩 、 条带状 混合岩 接触 ， 呈 不 规 则 的岩 墙 状 产 出 。 金 川 现 存 岩 体 长 约 6 5 0 0 m， 宽 2 0多米 到 5 0 0多 米 ， 延 深数 百米 ， 最深 超过 1 1 0 0 m。 岩体东西 两端被第 四系覆盖 ， 中部出 露地表 。上部已经遭 到剥蚀 ，岩体基岩 面积约为 1 3 4 k m 。岩体走向 NW5 0 o ， 倾 向 S W ， 倾角 5 0 8 0 o 。 岩体由西向东分为 4段 ， 依次编号为、 I、 、 四 个 矿 区 ( 图 1 ) 。 大量观测资料表明，金川含矿岩体为一复式侵 入体 至少分 4期先后侵入成岩成矿闭 。 2 金川 I矿区矿床地质 岩体出露地表长 1 5 0 0 m， 介于断层 与 F 之 间 西部最大宽度 达 3 2 0 m 向东逐渐变 窄 ， 宽仅 2 0 余米 ， 倾 向延深大于 7 0 0 m。 岩体走 向 NW5 0 6 0 ， 倾 向 S W ， 倾角较陡 ， 一般为 7 0 - 8 0 。 。 含矿超基性岩体侵位于前震旦系片麻岩、斜长 角闪岩和大理岩 中，这套变质岩既为含矿岩体的围 岩 ， 也是部分矿体 的围岩。 矿区地层为一向 S W 倾斜的单斜构造 ，层间褶 皱较发育 ， 常形成一些紧闭的小型背斜和向斜 。 褶皱 轴向多为北东向。 矿区断层较发育 ， 按其产状可分为 以下 3组( 图 2 ) ： Nw 向逆断层 ， 以 F 、 F 断层为 代表 。 该组断层为矿区的主干断层 。 力学性质为压扭 性 ，断层带平行密集展布 ，其间距由北向南逐渐加 大； N E E向断层， 以F 。 、 F 一 为代表； 近 S N向平 推断层 ， 以 F 。 为典型代表。 矿体的空间产 出与构造关系十分密切 构造不 仅控制着含矿岩体的空间展布 也控制着矿体 的空 间定位 。深大断裂控制着 含矿超基性岩体 的空 间 图 1 金川岩体地质略图1 l F i g 1 Ge o l o g c a l s k e t c h ma p o f J i n c h u a n r o c k ma s s 1 一第四系全新统 ； 2 一 前长城系白家嘴子组中段 ； 3 一 前长城系 白家嘴子组上段 ： 4 一前长城系自家 嘴子组 下段 ； 5 一 第一期含二辉 橄榄岩 ； 6 一第 一期二辉橄榄 岩 ； 7 一 第一期橄榄二辉岩 ； 8 一 第二期含二辉 橄榄岩 ； 9 一第二期二辉橄榄岩 ； 1 O 一第 二期橄榄二辉岩 ； 1 1 一侵入体岩相界限 ： 1 2 一侵入期次界限 ： 1 3 一地质实测 、 推测界 限 ； 1 4 一实测 、 推测断层界 限； 1 5一矿 区编号 ： 1 6 一工作区范围 地 质通 报 GE oL OG I C AL BUL L E T I N O F C HI N A 2 0 1 2年 图 2金川矿区断层 图3 1 F i g 2 F a u l t ma p o f t h e J i n c h u a n o r e d i s t r i c t 分布与延 伸 ； 超基性岩体上 的 NE向横跨褶皱 是层状矿体加厚 、 构造变质热液叠加的有利部 位 ， 因而有利 于厚大 的富矿体 的形成 ： 与超基 性岩体斜 交的 E W 向断裂具多次活动 的特点 。 使含矿岩体 多次破碎 。 并在部分地段将岩体拖 曳旋转成柱状 ，后期构造一变质热液携带成矿 物质在断裂带或破碎地段聚集成矿。 区域内岩浆活动频繁 ，以加里东期最为强 烈 ， 吕梁期、 海西期次之 ， 燕山期微弱。 与含矿有 关的超基性岩主要形成于吕梁期。 3 地 电化学法找矿 以电化学迁移为原理的地球化学测量找矿 法就 叫地 电化学勘查法4 ， 其形成原理如图 3 所示嗍 。 本工作区采用的地电化学方法为地电提 取法和土壤离子电导率法。 地电提取法利用人工电场 的作用 ，使地下 岩石中的离子动态平衡被破坏 ，促使离子向离 子收集器中迁移。根据收集器收集到的样品( 泡 塑)中成矿离子的含量来判断深部是否有隐伏 矿体存在。 电化学溶解作用使矿体和疏松沉积层中阴 阳离子按一定规律迁移和分布 ，使岩石和土壤 中原有的物化参数 ( 土壤导电性和土壤中各种离子 含量 ) 发生变化 ， 如各种阴阳离子浓度增大 ， 介质离 子电导率也随之增高 ，而土壤离子电导率能较好地 反映出土壤 中所有可溶性离子的总浓度 也是一个 图 3 地电化学技术形成原理 F i g 3 P r i n c i p l e o f t h e g e o e l e c t r o c h e n fi c a l t e c h n o l o g y 示矿信息较强的物理化学综合指标 。 3 1 地电化学异常特征 本次工作区位于 I矿区 NE侧。共布置 1 3条地 电化学测线( 图 4 -图 6 ) ， 测网密度为 l O O mX 2 0 m。对 第 3 1 卷 第 7 期 李天虎等 ： 甘肃金川铜镍矿床深部边 部地质一 地 电化学一 地球物理多元信息成矿预测 表 1 地 电化学背景值和各浓度带值 Ta b l e 1 Ge o e l e c t r o c h e mi c al b a c k g r o u n d v a l u e a n d v alu e s o f v a r i o u s c o n c e n t r a ti o n z o n e s 其进行 了 C u 、 Ni 、 C o 、 A g 、 P b 、 Z n 、 T i 、 V、 Mn九种元素 的地电提取找矿研究和土壤离子电导率找矿研究。 将所得数据经过概率格纸法求出其背景值和异 常下限( 表 1 ) ， 并 以此做出不同元素异常图 ， 主要成 矿元素 C u 、 Ni 、 Co异常如图 4 一图 6 所示。 从 图 4 一图 6中可以看出： 主成矿元素 C u异常 反应较好 ，在超基性岩的 NE侧有 2条与已知岩体 平行产出且三带齐全 的带状异常( C u 一 3 、 C u 一1 2 ) ， 应 为 已知超 基性岩体 所 引起 的 。在 8 1 8线 上有 C u - 4