吳林楠 陳壽波 劉洋 王毅俊 景勇 劉振遠 吳見新 張學文

摘? 要：香山銅鎳礦是位于東天山覺羅塔格銅鎳礦帶黃山礦集區(qū)內(nèi)的中型銅鎳硫化物礦床，礦床形成受巖漿及構(gòu)造作用控制，具“小而富”特征。礦山于2013年資源枯竭停產(chǎn)，如何有效實現(xiàn)深部礦體定位預(yù)測，為礦山尋找接替資源是亟待解決的問題。本次研究從成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征等因素出發(fā)，集成礦床地物信息和深部地球物理探測數(shù)據(jù)，建立礦床“三位一體”地質(zhì)-地球物理綜合模型，預(yù)測深部靶區(qū)2處：38～52線間36.9～1號礦體延伸部位400～600 m標高，24～58線間第二次超基性巖相的-300～0 m標高。

關(guān)鍵詞：香山;銅鎳硫化物;三位一體;地球物理;深部預(yù)測

新疆哈密市香山銅鎳礦是1982年由新疆有色地勘局704隊發(fā)現(xiàn)的與基性-超基性巖有關(guān)的巖漿熔離-貫入型硫化物礦床[1]。如何實現(xiàn)銅鎳硫化礦床深部礦體定位預(yù)測、總結(jié)有效技術(shù)方法是礦山亟待解決的問題[2]。本次研究從成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征“三位一體”出發(fā)，重點解剖礦床，總結(jié)熔離型低品位礦體成礦規(guī)律，開展低空高精度航磁、AMT、SIP、CSAMT等綜合物探測量。集成香山銅鎳硫化物礦床“三位一體”地質(zhì)和地球物理綜合模型，為后期礦山資源潛力評價提供有力的技術(shù)支撐。

1? 成礦地質(zhì)背景

東天山地區(qū)發(fā)育與銅-鎳-鈷礦、PGE等緊缺礦產(chǎn)相關(guān)的中性-中基性-超基性巖體，分布面積大，為尋找大型銅-鎳-鈷-金礦床有利地區(qū)，是我國最重要的戰(zhàn)略接替資源基地之一[3]。香山礦床位于東天山覺羅塔格構(gòu)造帶黃山銅鎳礦田內(nèi)，礦帶東西延長約270 km，南北寬20～35 km，自西向東分布有土墩、二紅洼、碧玉山、香山、黃山、黃山南、黃山東、葫蘆、圖拉爾根、圪塔山口等多個銅鎳礦產(chǎn)地（圖1-A）[4-6]。與同礦帶區(qū)域性銅鎳礦成礦規(guī)律相比，香山銅鎳礦具“小而富”、“銅鎳-鈦鐵復合型成礦”特點，表現(xiàn)出明顯的巖漿貫入、熔離特征，具一定特殊性、復雜性及探索性[7-10]。

香山巖體位于香山斷裂（F8）、黃山斷裂（F9）巖體所挾持之楔形地塊中，總體呈NE58°方向展布的復式巖體，主要由鎂鐵-超鎂鐵巖組成。NE向長約10 km，寬100～870 m，平均0.3～0.5 km，地表出露面積約2.8 km2。平面形態(tài)呈沿長軸具膨脹狹縮的藕節(jié)狀巖體，形成3個地表和深部形態(tài)各異的膨脹體，分別為香山西段、香山中段、香山東段（圖1-B），侵位于下石炭統(tǒng)梧桐窩子組海相基性火山巖和中基性火山碎屑巖中[6]。巖體構(gòu)造極發(fā)育，按大小、展布方向、變形特征、交切關(guān)系可劃分為4級構(gòu)造：Ⅰ級構(gòu)造為黃山-鏡兒泉斷裂構(gòu)造綜合體，是造成東天山地區(qū)巖體變形及破碎的主要誘因，同時也是黃山-鏡兒泉鎂鐵-超鎂鐵巖帶的控巖、控礦構(gòu)造;Ⅱ級構(gòu)造為Ⅰ級構(gòu)造中的近EW向韌性剪切帶;Ⅲ級構(gòu)造為走向60°的強片理化韌性剪切帶，控制著香山雜巖體及礦體分布的容巖空間;Ⅳ級構(gòu)造為雜巖體內(nèi)脆韌性剪切帶和一些脆性斷層，為控礦構(gòu)造[7]。

前人對香山雜巖體年代學、控巖控礦構(gòu)造、巖石學、巖體成因、巖相學等進行了大量研究，重點主要集中于香山西段和中段。本文主要以香山中、香山東巖體為整體對其特征及深部潛力進行分析。

2? “三位一體”地質(zhì)特征

2.1? 成礦地質(zhì)體

香山銅鎳礦主要成礦地質(zhì)體為二疊紀基性-超基性雜巖體，平面形態(tài)為中部膨大，兩端狹縮的不規(guī)則菱形，膨大部位與圍巖呈斷層接觸，狹縮部位呈斷層-侵入接觸。雜巖體主要為輝長巖，約占巖體地表出露面積的50%以上，具同期多次侵位特點，地表分布有8個超基性巖體。雜巖體地表顯示銅鎳礦化，深部發(fā)育有銅鎳工業(yè)礦體。

香山中巖體平面上出露長2.4 km，寬200～450 m，面積0.55 km2，走向約55°，中巖體東端與東巖體西端地表巖體形態(tài)極不協(xié)調(diào)（圖2-A）。地球物理資料表明，香山中巖體和東巖體在深部是相連的。中巖體地表北界南緩傾40°～50°，南界傾角較陡，65°～75°。橫剖面總體形態(tài)為南傾的歪漏斗狀，平面上香山中巖體為菱形體。巖體淺部北傾、深部總體南傾（圖2-B），可劃分為3個侵入期次：第一侵入期次輝長巖相約占香山中巖體總面積的65%，是香山中Ⅱ號主要礦體的賦礦巖相;第二侵入期次超鎂鐵巖相約占香山中巖體總面積的30%，是香山中巖體Ⅰ號礦體和36.9～1號礦體賦礦巖相;第三侵入期次為鈦鐵輝長巖相，在香山中巖體規(guī)模很小，呈脈狀侵入第一期輝長巖相中。

香山東巖體出露長2.35 km，寬250～420 m，面積0.65 km2，走向約75°～80°。東巖體主體呈梭形，北側(cè)向兩端為平行韌性剪切帶的細小分叉巖體，明顯受韌性剪切帶控制。巖體北接觸面主要以70°～80°向南陡傾，南接觸面以40°～50°向南緩傾。巖體地表規(guī)模小，深部變大，橫剖面形態(tài)呈“湯勺狀”（圖2-C）。巖石組成以輝長巖為主，靠近韌性剪切帶巖體縱剖面東淺西深，向西側(cè)伏。自東向西巖體厚度、基性程度、銅鎳礦化強度、富集程度漸增，基性程度高的巖相位于巖體深部。

香山中、東巖體為同源母巖漿經(jīng)多期、多階段侵位形成，成巖成礦年齡集中于278～283 Ma[13-14];母巖漿為高鎂玄武質(zhì)巖漿，源區(qū)為受俯沖帶物質(zhì)影響的虧損地幔;分離結(jié)晶及同化混染作用是導致硫飽和的重要因素。

2.2? 成礦構(gòu)造及成礦結(jié)構(gòu)面

2.2.1? 成礦構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)NEE向、近EW向斷裂及裂隙構(gòu)造非常發(fā)育，均為香山斷裂體系中的次級構(gòu)造。從韌性剪切帶考慮，香山雜巖體不論是平面形態(tài)、還是剖面形態(tài)均為透鏡體，受NE和EW向兩組構(gòu)造組合形成的58°張扭性構(gòu)造系控制。沿這些構(gòu)造通道，深部基性-超基性雜巖體冷凝成巖后，形成透鏡狀巖體邊界斷裂帶及不同巖相間的接觸帶構(gòu)造，為透鏡狀巖體底部和邊部熔離成礦提供場所，創(chuàng)造儲礦空間[11-12]。NEE向脆韌性剪切帶常見于中巖體中部，地表為強片理化帶，風化后呈粉末狀，長1～3 km，寬約5 m，無突變界線。帶內(nèi)巖石糜棱巖化強烈，構(gòu)造透鏡體發(fā)育，可見銅鎳礦化，礦化體與剪切帶走向基本一致。近EW向斷層主要見于巖體中東段，主要分布于巖體超基性巖相邊緣。斷層內(nèi)發(fā)育構(gòu)造角礫巖，呈棱角狀，伴有銅鎳礦化，顯示張性特征，為右旋剪切局部剪脹引起的產(chǎn)物。

2.2.2? 成礦結(jié)構(gòu)面

香山銅鎳礦成礦結(jié)構(gòu)面主要有3種類型，①巖體產(chǎn)狀轉(zhuǎn)彎處界面。如香山中段24～38線750～800 m標高處，巖體由北傾變?yōu)槟蟽A，銅鎳礦體大多富集于此（圖2-B）。產(chǎn)狀變化端能形成銅鎳礦體，是因為硫化物受重力作用下沉，巖漿硫化物流動受阻、流速變緩，在轉(zhuǎn)折端發(fā)生聚集，利于熔離-貫入型銅鎳硫化物礦體的賦存;②基性巖相和超基性巖相內(nèi)外接觸界面、巖相底部界面（圖2-B，C）。如24線ZK2401中Ⅱ號主礦體、58線ZK5804礦體，中等-稠密浸染狀礦石均產(chǎn)于輝長巖及輝橄巖巖性接觸帶或構(gòu)造裂隙內(nèi);③巖體厚度驟然狹縮或膨脹界面（圖2-B，C），如ZK2406、ZK5804鉆孔-200～-100 m礦（化）體賦存部位。

2.3? 成礦作用特征標志

香山中、東巖體主要發(fā)育3種成因類型礦體，即巖漿就地熔離礦體、深部熔離-貫入礦體、晚期貫入礦體[15-16]，香山中巖體以深部熔離-貫入式礦體為主;香山東巖體以巖漿就地熔離礦體為主。巖漿熔離成礦形成的礦物組合為磁黃鐵礦-鎳黃鐵礦-黃銅礦-黃鐵礦;巖漿期后熱液形成的典型礦物組合為鈷鎳銅鐵硫化物-砷化物-銻化物。礦石構(gòu)造類型為稀疏（星散）-稠密浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造、珠滴狀構(gòu)造。熔離-貫入作用形成的礦石構(gòu)造為角礫狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造。熱液充填交代作用形成的礦石構(gòu)造為脈狀-斑雜狀構(gòu)造、細脈-浸染狀（圖3）。熔離結(jié)晶作用形成的礦石結(jié)構(gòu)類型有海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、半自形-他形晶結(jié)構(gòu);固溶體分離作用形成的礦石結(jié)構(gòu)有火焰狀結(jié)構(gòu)、葉片狀結(jié)構(gòu);構(gòu)造應(yīng)力形成的礦石結(jié)構(gòu)有碎裂結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)。圍巖蝕變組合為蛇紋石+富鎂滑石+菱鎂礦+透閃石+綠泥石+鐵白云石。淺部工業(yè)礦體地表常氧化成鮮艷的雜色、土黃色、紅色粉末狀、土狀鐵帽，貫入式礦體常伴隨有較多銅鎳硫化物細脈，地表氧化后可見褐鐵礦細脈。

3? 深部地球物理探測

本次研究通過低空航磁測量獲得全區(qū)磁場分布特征。三維磁化率反演結(jié)果顯示，中部異常沿NW向斷續(xù)出現(xiàn)，貫穿測區(qū)多個高磁異常，分別與香山西、中、東段巖體對應(yīng)，東段巖體在異常幅值和范圍上均大于西、中部巖體。深部反演切片顯示，香山東巖體較西、中段巖體埋深大（異常深部相連），800 m深部仍有延伸，深部潛力較好，可能為基性-超基性巖漿上傾通道。

據(jù)香山礦區(qū)已知礦體段音頻大地電磁測深（AMT）、可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）視電阻率曲線及反演斷面對比結(jié)果（圖4），CSAMT方法的遠區(qū)場數(shù)據(jù)可滿足深部探測需求，并能有效反映巖體大致形態(tài)，特別是在36.9線對750 m標高處，巖體反轉(zhuǎn)及第二期次含礦超基性巖相深部延伸具較好指示作用。36.9線位于香山中段高磁異常間過渡帶，磁異常低緩，主要為輝長巖、輝橄巖引起。1 000～1 200號點輝長巖出露段為中高阻異常，銅鎳礦體（第二期次超基性巖相中）在700～500 m標高處局部低阻空間斷續(xù)出現(xiàn)，超基性巖體轉(zhuǎn)折特征明顯。延伸至深部低阻異常區(qū)，巖體出露段出現(xiàn)明顯低阻通道。同線開展的大深度激電測深（SIP）試驗剖面，在極化率上也指示深部礦體賦存位置。

綜合礦區(qū)地質(zhì)、地球物理特征，香山東段巖體規(guī)模大、超基性巖相出露呈巖盆狀，磁化率值在幅值、規(guī)模及埋深上遠大于香山中巖體。據(jù)CSAMT反演三維電阻率等值面異常圖（圖5），36.9線以東至58線，測深反演斷面深部異常特征與西側(cè)測線基本一致，低阻異常向東延伸較穩(wěn)定，規(guī)模及埋深逐漸變大，高磁異常與低阻異常位置吻合。判斷香山東巖體后期侵入的超基性巖相埋深及規(guī)模均大于香山中巖體，香山東巖體深部第二期次超基性巖延伸部位、低阻、高磁異常疊合區(qū)為有利成礦靶區(qū)。

4? 綜合找礦模型

結(jié)合礦區(qū)“三位一體”地質(zhì)特征及地球物理特征，建立香山礦床“三位一體”找礦預(yù)測綜合模型（表1）。

5? 深部靶區(qū)預(yù)測

香山成礦模式主要呈通道相特征，礦體主要受巖體產(chǎn)狀變化部位控制，主要賦存于巖體各期次巖相中下盤，為巖體產(chǎn)狀或厚度變化部位控礦。從香山礦床10～86線縱剖面圖可看出，香山中、東段銅鎳礦體主要由3部分組成。第一部分為600～800 m標高的第一期次輝長巖相含礦（即圖6中II號礦體），位于巖體傾向反轉(zhuǎn)部位（圖2-B），礦體厚度及品位較好;第二部分賦存于400～600 m標高第二期次輝石巖相產(chǎn)狀反轉(zhuǎn)部位中下盤（圖4），多為懸浮礦體，即圖6中Ⅰ號、36.9-1號礦體（深部為同一個礦體）;第三部分賦存于24～58線-300～0 m標高第二次橄欖巖相中。據(jù)香山中、東巖體“三位一體”地質(zhì)特征及地球物理探測成果，認為第二部分和第三部分礦體仍具找礦潛力，初步提出2個深部靶區(qū)，依據(jù)如下：

深部靶區(qū)1? 位于38～52線400～600 m標高36.9-Ⅰ號礦體延伸部位。該部位從36.9-Ⅰ號礦體走向上看，為同一延伸帶，已有ZK36593、ZK3801、ZK4401、ZK5202鉆孔見同一銅鎳礦體;標高處為第二期次輝石巖相巖體產(chǎn)狀變化處（圖4），符合香山礦床成礦結(jié)構(gòu)面特征;對應(yīng)有CSAMT低阻異常頭部（反轉(zhuǎn)部位）、磁法高異常及激電測深高極化異常。

深部靶區(qū)2? 位于24～58線-300～0m標高第二次超基性巖相。目前ZK2406、ZK4401、ZK5801鉆孔中均顯示深部該巖相具巖漿熔離成礦特征，銅鎳礦（化）體厚4～50 m，Ni品位0.1%～0.5%。該處巖體厚度變化較大，突然狹縮或膨脹部位為硫化物熔離聚集提供了較好場所（圖2-B，C）。該部位對應(yīng)圖6中深部電阻率低阻+高磁組合異常（寬緩部位），推測以往ZK3801、ZK3401鉆孔深部所見地層可能為捕虜體。24～44線深部巖體相連，具尋找第二期次超基性巖相含礦熔離型銅鎳礦潛力。

6? ?結(jié)論及認識

（1） 在總結(jié)香山礦床成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標志基礎(chǔ)上，結(jié)合礦區(qū)地球物理探測數(shù)據(jù)，初步建立香山銅鎳礦“三位一體”勘查找礦地質(zhì)-地球物理綜合模型。

（2） 總結(jié)出香山地區(qū)“短平快”外圍找礦及深部探測快速有效勘查技術(shù)方法組合：低空航磁+地質(zhì)草測+CSAMT、SIP測量+鉆探驗證。

（3） 香山地區(qū)銅鎳礦床以往勘查過程中僅以淺部第一期次基性巖相為主要評價對象，今后不應(yīng)忽視深部超基性巖相成礦潛力。勘查過程中應(yīng)注意不同巖相間的接觸關(guān)系，巖體厚度變化大、局部膨大或狹縮及巖體產(chǎn)狀改變部位是該地區(qū)銅鎳礦有利聚集部位。

（4） 預(yù)測深部靶區(qū)2處：38～52線間36.9-1號礦體延伸部位400～600 m標高（產(chǎn)狀變化、低阻高極化、中高磁異常部位）;24～58線間第二次超基性巖相的-300～0 m標高處（巖體厚度變化大、低阻寬緩異常、高磁異常）。

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Abstract： Xiangshan Cu-Ni deposit is a medium-sized Cu-Ni sulfide deposit located in the Huangshan ore concentration area of the Jueluotage Cu-Ni ore belt in the eastern Tianshan Mountains. The formation of the deposit is controlled by magma and tectonism， which is different from other Cu-Ni deposits in the ore concentration area with the characteristics of "small but rich".In 2013， the mine was exhausted and stopped production. How to effectively realize the positioning and prediction of deep orebody and find replacement resources for the mine is an important problem to be solved.Based on such factors as metallogenic geological body， metallogenic structure， metallogenic structural plane， and metallogenic characteristic indicator， this paper integrates the ground object information of the deposit and deep geophysical detection data， establishes a "trinity" geology-geophysical comprehensive model of the deposit， and predicts 2 deep target areas：The 400-600m elevation of the extension of No. 36.9-1 orebody between lines 38-52， and the -300-0m elevation of the second ultrabasic lithofacies between lines 24-58.

Key words：Xiangshan;Cu-Ni sulfide;Trinity;Geophysical;Deep prediction