王武名，盛 濤，王自凌，楊 冀，董少波，張法武

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局資源調(diào)查與評(píng)價(jià)研究院，江蘇 南京 210007；2.浙江華友鈷業(yè)股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 3.華越鎳鈷(印尼)有限公司，蘇拉威西 印度尼西亞；4.中國(guó)地質(zhì)礦業(yè)有限公司，北京 100029；5.中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

0 引言

鈷元素(Co)是自然界中三種磁性金屬元素之一，熔點(diǎn)1495℃，顯示親鐵和親銅屬性，以其高硬度、高熔點(diǎn)、低導(dǎo)熱(電)性和耐腐蝕等特征而被廣泛應(yīng)用于電池材料、航空合金材料、磁性材料以及硬合金材料等用途。由于其特定用途的不可替代性、資源量的相對(duì)缺少以及需求的持續(xù)增長(zhǎng)，鈷被列入關(guān)鍵性礦產(chǎn)目錄[1-2]，同時(shí)《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》將其列為24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)之一。

鈷氧化狀態(tài)多呈 Co2+和 Co3+，在地殼中的豐度為17.3×10-6[3]，地幔中的豐度為102×10-6[4]，具遷移能力強(qiáng)的特點(diǎn)[5]，含量從超鎂鐵質(zhì)巖(110×10-6)向酸性巖(3×10-6)逐漸降低，在海水中濃度低于10×10-9[6-7]，屬于典型地幔型元素。自然界中尚未發(fā)現(xiàn)鈷單質(zhì)礦物，由于其親鐵/銅性質(zhì)，且離子半徑與 Ni2+、Mg2+、Mn4+、Fe2+、Fe3+等相近，因此在自然界中多形成硫(砷)化合物及相關(guān)表生礦物(表1)。

表1 主要含鈷礦物

由于鈷多為其他礦產(chǎn)的“副產(chǎn)品”，很少作為單獨(dú)礦種進(jìn)行勘查，因此對(duì)于不同類型鈷礦床的勘查特征和適用手段的系統(tǒng)總結(jié)較少?；谝陨峡紤]，通過(guò)收集已有文獻(xiàn)資料，總結(jié)主要鈷礦床特征、分布規(guī)律及礦床成因，論述含鈷礦床的勘查技術(shù)手段和實(shí)施要點(diǎn)，建立符合地質(zhì)規(guī)律和市場(chǎng)需求的勘查作業(yè)流程，以期為鈷礦床的快速勘查和有效定位提供參考性意見。

1 鈷礦床類型

目前發(fā)現(xiàn)的鈷礦床主要類型有巖漿硫化物型礦床(Magmatic sulfide deposit)、SSC型礦床(Sediment-Host Stratiform Copper Deposit)、紅土型(Laterite deposits)、IOCG型礦床、海底結(jié)核、熱液型脈狀礦床(Ag-Ni-Co-As-Bi)等[5,8-9]，其中前三種礦床類型的鈷產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的98%[6,10](圖1)。

圖1 不同類型鈷礦床產(chǎn)量餅狀圖(據(jù)文獻(xiàn)[6])

1.1 巖漿硫化物型礦床

巖漿硫化物型礦床又稱超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)巖型礦床(鎂鐵質(zhì)礦物大于90%)，按照礦床中金屬元素資源量分類，又可分為鎳鈷型(硫化物含量大于10%)和PGE型(硫化物含量小于5%)(圖2)。鎳鈷硫化物型礦床的成礦時(shí)間多晚于2 Ga(表2)，與超大陸構(gòu)造旋回(聚合—裂解)在時(shí)間上較為吻合，礦床多位于克拉通邊緣或陸內(nèi)裂谷[11]。鎳鈷硫化物型礦床多產(chǎn)出于科馬提巖、純橄巖、斜方輝橄巖、輝石巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)-蘇長(zhǎng)巖和橄長(zhǎng)巖等巖體中，不同礦床的巖石-礦物學(xué)特征(粒度、形態(tài)、礦物形態(tài)、顏色等)不盡相同，但巖石整體化學(xué)成份變化較小，礦床中包含有大量圍巖捕虜體或者早期階段自生包體[12]，容礦巖體規(guī)模通常相對(duì)較小(直徑多為幾十米到幾百米)，形狀不規(guī)則，在空間上形成巖墻、巖脈、巖漿房、小型巖基等巖漿運(yùn)移通道形態(tài)[13](圖3)。含鈷硫化物多呈浸染狀、網(wǎng)脈狀或塊狀產(chǎn)于巖體的邊/底部，礦床硫化物含量通常大于10%，早期礦體可能因構(gòu)造活動(dòng)而與巖體拆離[6,14-15]。硫化物以磁黃鐵礦、鈷鎳黃鐵礦、黃銅礦等為主，含鈷礦物以鈷鎳黃鐵礦為主，少數(shù)呈硫鈷礦產(chǎn)出，鈷品位0.019%至0.090%不等，最高可達(dá)0.207%[1，6]。

圖2 巖漿硫化物型礦床(Ni+Co)- Cu - PGE資源量三元分類圖(據(jù)文獻(xiàn)[16])

表2 鎳鈷硫化物礦床特征

圖3 Ni-Co巖漿硫化物型礦床模式簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[11])

通常認(rèn)為鎳鈷硫化物型礦床的金屬元素來(lái)源于地幔，地幔巖漿需要在最終就位之前達(dá)到硫飽和，促使硫化物析出，初始巖漿在運(yùn)移初期通常是硫不飽和[16，27]，硫化物與硅酸鹽比值及硫同位素?cái)?shù)據(jù)表明，外界硫源的增加對(duì)于硫化物的沉淀有積極影響[28]，而可能的硫源主要為地殼中的黑色頁(yè)巖(Kabanga、Pechenga)、副片麻巖(Voisey’s Bay)、BIF、長(zhǎng)英質(zhì)火山巖、燧石及蒸發(fā)巖等[11,13,29-31]，運(yùn)移中的高溫巖漿利于圍巖物質(zhì)的同化，巖漿熔體中長(zhǎng)英質(zhì)含量變化和外界硫源的加入是促使硫化物析離沉淀的重要因素[27]。低黏度地幔含礦巖漿可能來(lái)自于對(duì)流地幔和巖石圈地幔，經(jīng)過(guò)地幔柱隔熱熔融上升[11,32]。地殼和巖石圈的擴(kuò)張作用主要是由于地幔對(duì)流、構(gòu)造應(yīng)力等作用所致[11]，擴(kuò)張作用所致的穿切巖石圈的構(gòu)造空間，為較重、低黏度、高流速的超鎂鐵質(zhì)巖漿經(jīng)過(guò)相對(duì)較輕的上地殼向上運(yùn)移提供了條件[33]。大陸巖石圈厚度120～300 km[34]，克拉通邊緣大陸巖石圈厚度通常小于150 km[35]，構(gòu)造較為活躍的克拉通邊緣會(huì)有相對(duì)較多的巖漿通道[36]；克拉通內(nèi)部深達(dá)地殼的線性構(gòu)造可能為最早克拉通化地核的縫合線位置[11]，縫合線的再活化利于形成張性構(gòu)造或演變成為裂谷[11]，上述因素的耦合促使超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖漿帶和巖漿硫化物礦床的形成[37]?；钴S的構(gòu)造體系會(huì)促進(jìn)巖漿上升并攜帶含硫化物流體，該體系里斷層的活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致通道開啟/封閉并促進(jìn)巖漿活動(dòng)的集中和增強(qiáng)，在該情況下，可能會(huì)有部分高密度的硫化物流體“擠入”上覆巖石或“泵”運(yùn)至遠(yuǎn)離容礦巖體的裂隙中[11]，致使礦體形態(tài)更加不規(guī)則。

1.2 紅土型礦床

紅土型鎳鈷礦又稱超鎂鐵質(zhì)巖風(fēng)化型，主要分布在赤道兩側(cè)20°以內(nèi)的澳大利亞、印尼、巴西、古巴等國(guó)家。紅土型鎳鈷礦是超鎂鐵質(zhì)巖石(蛇綠巖套(輝石橄欖巖、純橄欖巖)、科馬提巖和層狀超鎂鐵質(zhì)巖等)在濕熱氣候條件下，經(jīng)過(guò)物理-化學(xué)風(fēng)化作用而形成的厚風(fēng)化層[38-39]。紅土層中Ni和Co平均品位分別可達(dá)5%和0.06%[40]，多數(shù)紅土型礦床的Co品位小于0.1%，少數(shù)礦床可達(dá)0.22%[6]。

紅土型礦床典型剖面見圖4，自下而上可劃分：①未風(fēng)化原巖，主要巖性為橄欖巖或純橄巖等超鎂鐵質(zhì)巖石，主要礦物組成為橄欖石、輝石以及少量蝕變礦物(蛇紋石和綠泥石等)；②風(fēng)化巖：沿礦物接觸面和巖石裂隙發(fā)生風(fēng)化作用并產(chǎn)生少量蝕變礦物，巖石主體未風(fēng)化；③腐巖層：原巖已基本風(fēng)化呈碎塊狀，原生礦物減少，主要礦物組成為蛇紋石、針鐵礦、磁鐵礦、磁赤鐵礦、鉻鐵礦、富Mg-Ni的含水硅酸鹽，腐巖層頂部為黏土層；④褐鐵礦層：原巖結(jié)構(gòu)已風(fēng)化消失，主要由針鐵礦、褐鐵礦、鈷土及含錳氧化物組成，根據(jù)含鐵氧化物組成和特點(diǎn)自下而上可分為針鐵礦亞層、赤鐵礦亞層和鐵質(zhì)殼亞層。礦床中主要含鈷礦物為鈷土、蒙脫石、鈷華、針鐵礦、水鈷礦、褐鐵礦等[38](表1)。

圖4 紅土型Ni-Co礦床剖面示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[41-42])

超鎂鐵質(zhì)巖石的存在為紅土型礦床的形成提供了物質(zhì)來(lái)源，風(fēng)化過(guò)程是紅土型礦床的形成的必要條件。超鎂鐵質(zhì)巖在表生環(huán)境中風(fēng)化，原生礦物裂解釋放化學(xué)組分，在淺表流體、地形、氣候等因素綜合作用下，經(jīng)過(guò)易溶元素的淋濾、難溶元素(礦物)殘留、新礦物形成三個(gè)過(guò)程促使相關(guān)元素富集成礦[41-42]。通過(guò)巖石礦物風(fēng)化和元素差異性運(yùn)移(表3)，在母巖表面形成的蓋層即為紅土層。礦床形成過(guò)程中，流體作用移除多數(shù)易溶元素(Mg、Ca和Si)，難溶元素(Fe、Ni、Mn、Co、Zn、Y、Cr、Al、Ti、Zr、Cu)則在原地相對(duì)富集[38]。含礦紅土層礦物組合較為復(fù)雜且不連續(xù)，常在風(fēng)化帶剖面上呈現(xiàn)富集帶[39]，部分礦床存在有二次物理風(fēng)化、再遷移富集，部分被新的沉積物覆蓋[43]。礦體厚度(10～40 m)受底部風(fēng)化作用和上部侵蝕作用雙重影響，影響化學(xué)風(fēng)化的因素主要有[40,42,44-46]：①氣候：降水量決定了地表流體的流量，較高的地表溫度有利于風(fēng)化作用的加速，區(qū)域性氣候環(huán)境通常可影響礦床的產(chǎn)出特征；②地形：地勢(shì)坡度影響地表流體運(yùn)移速度和水位；③徑流：徑流量影響風(fēng)化區(qū)內(nèi)的參與淋濾作用的總水量；④大地構(gòu)造：構(gòu)造隆升區(qū)加速上部位置地質(zhì)體侵蝕，增加地形起伏程度，降低水位。穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境則有利于夷平作用，減緩地下水流動(dòng)；⑤原巖類型：原巖礦物組成決定抗風(fēng)化程度和新形成礦物的種類；⑥構(gòu)造：斷層和剪切帶提供了流體滲透通道，節(jié)理和劈理的發(fā)育利于風(fēng)化作用。高地勢(shì)的紅土型礦床向底風(fēng)化速度約為125～140 m/Ma，平緩地形向底風(fēng)化速度約為該速度的1/10，平均風(fēng)化速度為10～50 m/Ma(與深入底部的水量有關(guān))，根據(jù)目前發(fā)現(xiàn)紅土型礦床的礦體厚度，估算現(xiàn)存紅土型礦床的成礦年齡應(yīng)小于1 Ma[47-48]。

表3 化學(xué)風(fēng)化過(guò)程和結(jié)果

紅土型礦床主要形成于兩種構(gòu)造環(huán)境[38]：①增生地體，多與洋/陸殼板塊邊緣或碰撞帶有關(guān)，礦床主要位于島弧地帶(印度尼西亞、菲律賓和新喀里多尼亞等)，紅土化時(shí)間從白堊紀(jì)至新近紀(jì)；②克拉通地體內(nèi)部，礦床主要產(chǎn)出于西非、俄羅斯、巴西等地，原巖以科馬提巖等超鎂鐵質(zhì)巖為主，成巖時(shí)代自太古宙至古生代，長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境使得平原化作用發(fā)育，流體運(yùn)移程度較低，利于蒙脫石等黏土礦物生成。

1.3 SSC型礦床

SSC型銅鈷礦又稱砂頁(yè)巖型銅鈷礦床，主要產(chǎn)于中非銅帶(Central Africa Copper Belt)的剛果(金)一側(cè)，又稱為加丹加銅鈷礦帶(Katanga Copper Cobalt Belt)，加丹加銅鈷礦帶的鈷資源量約占全球一半，產(chǎn)量占約占全球鈷年產(chǎn)量的60%[49-50]。

剛果克拉通東南部加丹加地區(qū)主要由前寒武地塊和造山帶組成[51-56](圖5)。泛非期盧非利安弧形構(gòu)造帶(Lufilian Arc)自南向北分別為加丹加高原、復(fù)向斜帶、穹隆區(qū)、逆沖推覆帶和前陸(加丹加坳拉槽)(圖5)。剛果(金)地區(qū)銅鈷礦主要分布于逆沖推覆帶，出露地層主要為新元古代加丹加超群(Katanga Supergroup)，自下而上為(表4)：羅安群(Roan Group)、恩古巴群(Nguba Group)和孔德龍古群(Kundelungu Group)。羅安群主要由碳酸鹽和碎屑沉積物組成，局部夾裂谷相鎂鐵質(zhì)巖[57]。RAT組位于羅安群最底部，與基底巖石呈不整合接觸，巖性以砂巖和粉砂巖為主，物源為殼源風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物[58]。礦山組(Mines)地層為主要賦礦地層，從下向上為R2.1坎莫托段(Kamoto)層狀粉砂質(zhì)白云巖(D strat)、薄層狀硅質(zhì)白云巖夾粉砂巖(RSF)、塊狀硅化含疊層石白云巖(RSC)，R2.2白云巖化頁(yè)巖段(Dolomitic Shales)主要為白云巖化粉砂巖和碳質(zhì)泥巖，R2.3剛波夫段(Kambove)又稱CMN段，下部為含碳質(zhì)白云巖和疊層石白云巖，上部為塊狀白云巖夾白云質(zhì)粉砂巖。迪佩特組(Dipeta)以黏土質(zhì)-硅質(zhì)碎屑巖和白云巖為主。木瓦夏組(Mwashya)主要為白云巖化粉砂巖、砂巖、碳質(zhì)泥巖，底部為礫巖層。恩古巴群不整合于木瓦夏組之上，主要由碳酸鹽巖和硅質(zhì)碎屑沉積物及準(zhǔn)大洋裂谷環(huán)境的鎂鐵質(zhì)火山巖組成[59-60]，自下而上巖性為：冰磧巖(礫巖)(Ng1)，碳酸鹽巖(Ng2)，白云巖化粉砂巖(Ng3)?？椎慢埞湃簽橥?后造山期的陸源碎屑沉積物[61]，自下而上為礫巖(Ku1)、白云巖和白云巖化粉砂巖(Ku2)、砂巖和粉砂巖(Ku3)。早古生界邊垴群出露于加丹加超群頂部，主要巖性為粗—中粒長(zhǎng)石砂巖和礫巖[62-64]。

表4 加丹加超群地層

魯蘇西礦床為加丹加銅鈷礦帶典型礦床，位于盧非利安弧外側(cè)推覆構(gòu)造帶東部(圖5)，礦床主要由礦山組地層組成，礦山組塊段呈弧形近EW走向，水平長(zhǎng)寬約890 m×285 m(圖6)，垂直于褶皺樞紐方向的脆性斷層使礦床破碎(圖6b)。剖面所示含礦的礦山組呈近等斜向斜產(chǎn)出，傾向SW，軸面傾角約40°(圖6)，核部為剛波夫段，向兩翼分別為白云巖化頁(yè)巖段，坎莫托段至RAT組，各組段之間層序穩(wěn)定。魯蘇西礦床的礦化層位可劃分：第一含礦層(R1.4-RSF)、第二含礦層(SD.1)、第三含礦層(CMN1)。受構(gòu)造活動(dòng)影響，不同的含礦層在不同位置的厚度略有差異(圖6b)。

圖5 盧菲利安弧構(gòu)造單元圖(據(jù)文獻(xiàn)[61,68,85])

羅迪尼亞(Rodinia)超大陸裂解所形成的低緯度(古赤道的20°～30°范圍內(nèi))加丹加盆地有利于產(chǎn)生氧化狀態(tài)的紅層(礦源層)和蒸發(fā)環(huán)境[65-66]，產(chǎn)生中—高鹽度流體在盆地內(nèi)循環(huán)[66](圖7)。在加丹加盆地內(nèi)，礦山組地層的長(zhǎng)時(shí)間沉積為巨量的含礦物質(zhì)的運(yùn)移和沉淀提供了時(shí)間上的有利條件。蒸發(fā)環(huán)境產(chǎn)生的高鹽度流體沿?cái)嗔鸦蛄严断蛳逻\(yùn)移，從基底氧化層(紅層)淋濾成礦元素并運(yùn)移至上部地層，通過(guò)生物還原作用將硫酸鹽還原為硫化氫，促使銅鈷離子從氧化狀態(tài)的熱液中沉淀(800～816 Ma)，形成浸染狀、層狀分布的黃銅礦、硫銅鈷礦、斑銅礦等銅鈷硫化物[66-70]。含礦層所處的上覆蒸發(fā)地層所形成的的含鹽/水地層為較好的封閉層(圖7)，并持續(xù)為盆地內(nèi)的流體提供鹽源[66]。底部的氧化狀態(tài)基底、中部的還原性地層、上部的蒸發(fā)鹽蓋層“三位一體”為礦床形成的原始模式(圖7)。盧菲利安造山過(guò)程中(590 Ma～512 Ma)[71-73]，自南向北的推覆作用促使羅安群地層由底部推覆至淺表(圖6)，地層中蒸發(fā)鹽溶解形成高鹽度流體萃取早期成礦元素沿造山期所形成的破碎帶、斷裂等空間分布形成造山期礦化[74-76]。造山期銅鈷硫化物以斑銅礦、硫銅鈷礦、輝銅礦、黃銅礦為主，呈半自形—自形粗粒狀與石英共生，以浸染狀、條帶狀、(切層)脈狀或者沿造山期的構(gòu)造空隙產(chǎn)出[68,77-82]。泛非期盧非利安造山活動(dòng)結(jié)束后，剛果克拉通東南部進(jìn)入穩(wěn)定期(表生期)，低緯度地區(qū)充沛降水利于早期硫化物中的銅鈷元素在氧化帶中淋濾—運(yùn)移—富集，并在堿性環(huán)境下以氧化礦物(孔雀石、水鈷礦等)形式沿裂隙或?qū)永砻娉恋?，表生富集作用使得銅鈷品位明顯增加[83-84]。

圖6 魯蘇西(Luiswishi)礦床相關(guān)地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[74]修改)

圖7 SSC型銅鈷礦床成礦模式簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[66])

2 礦床勘查評(píng)述

地質(zhì)勘查工作需要成礦理論與勘查實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)于特定礦床的勘查需要根據(jù)礦床成因模型、時(shí)空分布規(guī)律和礦區(qū)構(gòu)造環(huán)境圈定遠(yuǎn)景靶區(qū)，選擇最佳勘查技術(shù)和工程手段，圈定符合經(jīng)濟(jì)需求的地質(zhì)體。

2.1 巖漿硫化物型礦床與紅土型礦床勘查評(píng)述

巖漿硫化物型礦床主要沿線性構(gòu)造(深切巖石圈)豐富，且富硫殼源沉積物豐富的克拉通邊緣分布[11,36]。因此對(duì)于該類礦床的遠(yuǎn)景區(qū)圈定應(yīng)經(jīng)過(guò)區(qū)域綜合研究、地質(zhì)和地球物理方法綜合運(yùn)用。克拉通邊緣的確定通常是通過(guò)地震層析成像，并結(jié)合包體(晶)的物質(zhì)成份綜合分析[35]，但是部分地區(qū)克拉通的裂谷化或再活化會(huì)破壞原始的巖石圈結(jié)構(gòu)[89]?？死ㄟ吘壨ǔr石圈較薄，構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程中的張力作用為穿切巖石圈的斷層在特定位置的膨脹提供了有利條件，多數(shù)巖漿硫化物型礦床形成于區(qū)域性構(gòu)造活動(dòng)發(fā)生時(shí)，主要集中于壓性向張性構(gòu)造轉(zhuǎn)變過(guò)程中；巖漿硫化物型礦床的形成需要大量的硫化物分離結(jié)晶，而同時(shí)無(wú)較大量的硅酸鹽礦物結(jié)晶，該過(guò)程需要?dú)ぴ次镔|(zhì)(硫源)的參與；硫化物形成后需要在特定區(qū)域富集達(dá)到工業(yè)品位，通常賦礦位置為小型巖體及與其相關(guān)的通道系統(tǒng)[12,13,90-92]。

地球物理方法選擇需要根據(jù)最大探測(cè)深度、分辨率以及覆蓋層、侵入巖、圍巖和礦化體的物理特性來(lái)合理選擇。如果侵入巖暴露或埋藏較淺，土壤/巖石地球化學(xué)效果較好。在鉆探施工過(guò)程中，可利用井中地球物理探測(cè)方法(時(shí)域電磁勘探、充電法和無(wú)線電波透視法)確定侵入巖礦化程度最好的位置。超鎂鐵質(zhì)巖石中的鎂鐵質(zhì)礦物含量較高，重力/磁測(cè)量結(jié)果通常反映較大鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體的分布情況[93]，但對(duì)于與鈷礦化相關(guān)小規(guī)模侵入體及通道系統(tǒng)形態(tài)解譯存在一定難度[94-95]。巖漿硫化物礦床中的硫化物主要為磁黃鐵礦、鈷鎳黃鐵礦和黃銅礦等，利用巖漿硫化物礦體的電阻和導(dǎo)電特性進(jìn)行電法測(cè)量是目前較為成熟的方法。

巖漿硫化物型礦床勘查地球化學(xué)方法主要分為以下幾類[26]：①水系沉積物測(cè)量在中小比例尺的遠(yuǎn)景區(qū)圈定有重要作用；②植物地球化學(xué)找礦，主要應(yīng)用植物中相關(guān)元素含量變化，但是因植物中金屬元素含量較低而增加分析難度和成本；③土壤地球化學(xué)適用于不同比例尺勘查工作，但實(shí)施過(guò)程中需要根據(jù)不同的風(fēng)化殼厚度進(jìn)行合理評(píng)估；④巖石地球化學(xué)勘查通常用來(lái)確定侵入巖體的地球化學(xué)特征并做相關(guān)元素的特征值分析，如巖漿硫化物型鎳鈷礦床的w(MgO)>10%、Mg#>65、w(Cr)>100×10-6[96]，以及Cu/Pd、Cu/Ni、Pd/Ir、Cu/Zr比值特征[16，97]；⑤礦物地球化學(xué)勘查是利用不同礦物的化學(xué)特征，如利用橄欖石和輝石中Ni含量作為硫化物含量的指示標(biāo)志[98-99]，黑云母Ni-Cr-Cu含量進(jìn)行礦體位置指示[100]以及磁鐵礦作為礦化深度指示礦物[101-102]；⑥微量元素地球化學(xué)可以較為有效地判斷巖漿上涌過(guò)程中的殼源物質(zhì)混染；⑦同位素地球化學(xué)可以用來(lái)判斷成礦物質(zhì)和巖漿的物質(zhì)來(lái)源、混染情況。

以遙感技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)建立“五尺度”工作法，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星圖像遙感識(shí)別和數(shù)字處理、地質(zhì)/地貌指標(biāo)確定、解譯應(yīng)用等過(guò)程可快速對(duì)不同比例尺進(jìn)行地質(zhì)解譯和成礦遠(yuǎn)景判斷[103-104]。鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖石礦物以不透明鐵鎂硅酸鹽礦物為主，基于遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行巖性指數(shù)、主成分分析、蝕變信息量化等計(jì)算，可建立對(duì)于超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖石信息有效提取的全譜段遙感識(shí)別模型[105-111]。

相對(duì)巖漿硫化物型礦床勘查重點(diǎn)在于超鎂鐵質(zhì)巖漿(通道)系統(tǒng)的定位，紅土型礦床除需超鎂鐵質(zhì)巖的定位外，更需對(duì)風(fēng)化層的定位和定形[112]。紅土型礦床因地質(zhì)環(huán)境、(古)氣候條件、地形條件的不同而形成不同的亞型，各礦床的不同層的礦物組成(圖4)、化學(xué)特征、孔隙度和含水量不同導(dǎo)致不同的體重參數(shù)、膨脹系數(shù)、品位特征等。因此在進(jìn)行遠(yuǎn)景區(qū)選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)所選區(qū)域進(jìn)行成礦地質(zhì)背景、(古)氣候條件、地貌特征和成礦保存條件進(jìn)行綜合分析。遠(yuǎn)景區(qū)和靶區(qū)篩選采用的方法手段與巖漿硫化物型礦床勘查相近，以有效圈定超鎂鐵質(zhì)巖及其風(fēng)化的蛇紋巖。礦區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行勘查時(shí)采用電法及探地雷達(dá)等方法和設(shè)備對(duì)于識(shí)別礦床氧化帶分層較為有效。紅土型礦床電法勘查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)上部蓋層和褐鐵礦層的電阻率分別為6500 Ω·m和800 Ω·m，腐巖層為10～20 Ω·m，腐巖層的導(dǎo)電率可達(dá)0.25 S/m，區(qū)別于貧礦層的導(dǎo)電率，通過(guò)電法測(cè)深可較好的查明紅土型礦床剖面分布和風(fēng)化超鎂鐵質(zhì)巖的表面形態(tài)[113]。由于紅土型礦床的覆蓋層較厚，較難采到新鮮巖礦樣品，因此在地球化學(xué)勘查過(guò)程中，多采用土壤地球化學(xué)勘查，常用的指示元素為Ni、Cu、Co、PGE、Se、Te、V、Cr、Mn等[114]。

巖漿硫化物礦床與紅土型礦床勘查過(guò)程遵循比例尺由小到大，加強(qiáng)巖/礦體形態(tài)學(xué)和分布規(guī)律研究。通過(guò)小比例尺區(qū)域地質(zhì)、遙感、地球化學(xué)和地球物理數(shù)據(jù)的收集分析，識(shí)別區(qū)域的大型火成巖省的分布特征，圈定遠(yuǎn)景區(qū)。在遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行中比例尺的區(qū)域地質(zhì)填圖、礦點(diǎn)檢查、土壤/巖石地球化學(xué)和區(qū)域航空/地面地球物理學(xué)(磁、重力和/或電磁)掃面工作，重點(diǎn)放在靠近主要斷層、線性構(gòu)造及附近的火山-侵入巖洼地或侵入巖群，圈定找礦靶區(qū)，高精度磁法或重力(空中/地面)可用于定位深埋侵入體。在勘查區(qū)內(nèi)開展大比例尺地質(zhì)工作，進(jìn)行高分辨率航空/地面地球物理學(xué)來(lái)確定火山-深成巖洼地和侵入巖群及周邊具有潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的侵入體[115-117]，通過(guò)地質(zhì)填圖、地球化學(xué)勘查、鉆探等工作查明礦區(qū)巖體的不同巖相帶、礦化蝕變帶(接觸帶)和礦化位置，巖體的地球化學(xué)特征和年齡特征，圈定接觸帶和淺色巖等異常巖性(淺色輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)巖、斑雜狀輝長(zhǎng)巖)等[118]，并在強(qiáng)烈變形的構(gòu)造環(huán)境中判斷礦體位置、與巖體是否脫離，成礦后構(gòu)造對(duì)二次礦化的影響[96]?？辈檫^(guò)程中加強(qiáng)礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值綜合研究，如對(duì)Cr、V、Sc等元素的研究和綜合利用[119]，通過(guò)幾何建模，對(duì)不規(guī)則侵入體及其礦體進(jìn)行3D虛擬可視化，揭示礦體與侵入體位置關(guān)系，模擬侵入體就位冷卻過(guò)程，探索最具礦化潛力位置(構(gòu)造膨脹區(qū))，有利于進(jìn)一步勘查和開發(fā)[120]。

2.2 SSC型礦床勘查評(píng)述

剛果(金)加丹加地區(qū)在盧非利安造山作用過(guò)程中，底部含礦的礦山組地層被推覆淺表出露(圖6)，因此該區(qū)銅鈷礦床的勘查目標(biāo)以尋找含礦地層為首要目標(biāo)。加丹加地區(qū)經(jīng)過(guò)近百年的商業(yè)勘查和礦業(yè)開發(fā)活動(dòng)，1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及土壤/水系地球化學(xué)勘查已經(jīng)完成，多數(shù)礦權(quán)區(qū)已由相關(guān)的勘查單位完成航空物探測(cè)量和地表勘查工作，目前加丹加地區(qū)仍有約312萬(wàn)噸鈷資源量未被發(fā)現(xiàn)[121]。加丹加地區(qū)風(fēng)化程度較高(氧化帶通常大于50 m)，第四系覆蓋相對(duì)較厚，根據(jù)SSC型銅鈷礦的地球物理/化學(xué)特征、含礦地層與圍巖的差異特點(diǎn)，合理選擇勘查方法顯得較為重要。通過(guò)航空物探、遙感解譯方法的綜合運(yùn)用，對(duì)于圈定遠(yuǎn)景異常區(qū)、構(gòu)造解譯和地質(zhì)塊體劃分較為有效。在大比例尺礦區(qū)勘查時(shí)，由于厚大風(fēng)化覆蓋層的存在，磁法和EM方法對(duì)于礦產(chǎn)勘查的分辨率和有效性應(yīng)予以重點(diǎn)考慮，加丹加地區(qū)普遍發(fā)育的褶皺和斷裂等富水構(gòu)造會(huì)對(duì)IP測(cè)量產(chǎn)生不利影響。綜合變質(zhì)程度、地質(zhì)單元的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)成本考慮，地震方法在該區(qū)的使用并不作為優(yōu)先選擇。音頻磁場(chǎng)法(AFMAG)法以其良好抗噪能力和深度探測(cè)能力，可作為優(yōu)先考慮。加丹加地區(qū)的地表植被(銅樹、鈷筍)在指示銅鈷元素的近地表富集與分布情況較為有效，可作為植物勘查特征。綜合分析，加丹加地區(qū)的地質(zhì)工作應(yīng)以SSC型礦床模型(圖7)為指導(dǎo)，根據(jù)泛非期盧非利安造山作用影響(圖6)，對(duì)于地層、構(gòu)造、角礫巖帶、導(dǎo)水層/位進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)工作，選擇適用的地質(zhì)/地球物理/化學(xué)勘查方法，選擇最優(yōu)潛力地段進(jìn)行鉆探施工。

3 結(jié)論

1)巖漿硫化物型礦床多發(fā)育于(古)克拉通邊緣，富硫殼源物質(zhì)存在的構(gòu)造位置。遙感技術(shù)可針對(duì)不同比例尺進(jìn)行快速的地質(zhì)解譯和遠(yuǎn)景區(qū)判斷，由于巖漿硫化物型礦床通常產(chǎn)于鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖體的邊部或者通道部位，因此，選擇合適的物探方法對(duì)于巖漿巖體的進(jìn)行精細(xì)解譯和巖漿構(gòu)造體系反演顯得尤為重要。地球化學(xué)勘查方法相對(duì)成熟且適用于該類型礦床的不同比例尺的勘查階段。在礦區(qū)勘查時(shí)，需對(duì)于巖體的巖相帶、蝕變帶和礦化帶有明確認(rèn)識(shí)，并注意礦化與淺色巖系的關(guān)系，在構(gòu)造變形強(qiáng)烈區(qū)注意判斷礦體與巖體相對(duì)位置和后期構(gòu)造對(duì)礦體改造。同時(shí)加強(qiáng)礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值綜合研究，以提高資源綜合利用，增加礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2)紅土型礦床分布于島弧地帶(印度尼西亞、菲律賓和新喀里多尼亞等)或克拉通地體內(nèi)部(西非、俄羅斯、巴西等)，由超鎂鐵質(zhì)巖石在物理化學(xué)風(fēng)化作用下形成，對(duì)紅土型礦床勘查工作重點(diǎn)是尋找“母巖”，圈定風(fēng)化層。在勘查過(guò)程中，電法測(cè)量和土壤地球化學(xué)測(cè)量較為有效。同時(shí)紅土型礦床勘查和開發(fā)時(shí)，應(yīng)對(duì)其深部超基性巖體的含礦性(硫化礦)進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)，以期增加礦床經(jīng)濟(jì)效益。

3)SSC型鈷礦床主要分布于剛果(金)加丹加地區(qū)，礦床主要產(chǎn)出于受盧非利安造山運(yùn)動(dòng)改造的新元古代加丹加超群羅安群礦山組白云巖(化)地層，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)盧非利安造山運(yùn)動(dòng)模式，辨識(shí)含礦地層，是尋找加丹加地區(qū)SSC型礦床的重點(diǎn)工作。加丹加超群地層受造山擠壓推覆作用影響，構(gòu)造空間發(fā)育，加之部分層位碳質(zhì)含量較高(表4)，對(duì)于物探測(cè)量工作影響較大，需選擇合適物探方法；礦化地區(qū)發(fā)育的耐銅、鈷植物，可作為較好的植物地球化學(xué)指示；由于該區(qū)巖層風(fēng)化較強(qiáng)，巖石破碎嚴(yán)重，需選擇合適的鉆進(jìn)工藝。