李　健　王　凡　胡中國　伍光鋒

中化礦山總局地質研究院，河北涿州 072754

銅鎳礦床地球化學模式在西澳州Cattle Creek地區(qū)的找礦應用

李健*王凡胡中國伍光鋒

中化礦山總局地質研究院，河北涿州 072754

提要根據(jù)已建立的銅鎳礦床地球化學模式，通過對Cattle Creek 地區(qū)土壤地球化學測量數(shù)據(jù)（Ni、Cu、Au、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Cr、Co、Ag、Mo元素）處理、分析、綜合研究，建立相應礦床的地球化學模式，認為在西澳州Cattle Creek地區(qū)是尋找銅鎳礦床最有遠景地區(qū)，找礦潛力很大。

銅鎳礦床地球化學模式Cattle Creek 地區(qū)

通過對西澳州Cattle Cr eek地區(qū)土壤地球化學測量數(shù)據(jù)處理、分析、綜合研究，建立相應礦床的地球化學找礦模式，與國土資源部“八五”科技攻關項目中已建立銅鎳礦床區(qū)域地球化學找礦模式進行對比研究，可以在找礦靶區(qū)圈定、基礎地質研究、成礦構造研究、成礦規(guī)律研究、以及礦產(chǎn)資源潛力的定性、定量預測中發(fā)揮重要的作用【1】。因此，研究西澳州Cattle Cr eek地區(qū)基性-超基性巖分布區(qū)是否有銅鎳礦床和含礦巖體的存在具有重要意義，以期對后期找礦工作提供理論參考。

1　銅鎳礦床地球化學模式的建立

1.1區(qū)域地質背景

澳大利亞西澳州Cattle Cr eek地區(qū)位于北澳大利亞克拉通內金伯利地塊東緣，霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動帶上，該活動帶形成于古元古代（約1860～1830Ma），發(fā)育有多條區(qū)域性深大斷裂，距離研究區(qū)最近的為霍爾斯克里克（Halls Cr eek）斷裂帶?；顒訋Ь売谇敖鸩╬roto-Kimberley）克拉通與塔納米（Tanami）克拉通的碰撞，而前碰撞-同碰撞-后碰撞過程中火山活動強烈并發(fā)育有大量的基性-超基性侵入巖體。

研究區(qū)內發(fā)現(xiàn)多處基性-超基性巖體及巖脈。巖體面積不大，不超過0.5km2，主要巖性為角閃輝石巖、角閃石巖、斜長閃輝巖等，局部可見巖相分帶，顯示了巖漿的分離結晶作用；巖脈規(guī)模差異較大，走向以北東為主，主要包括角閃輝石巖脈、輝石巖脈斜長閃輝巖脈等。基性-超基性巖體及巖脈的圍巖主要為麻粒巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、混合片麻巖等（圖1）。

霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動帶中的區(qū)域性深大斷裂可將其分為西帶、中帶、東帶三個次級構造帶，其中中帶又是一條受構造線控制的北東向展布的Ni-Cu-Co-PGE-Cr成礦帶。迄今為止，在該活動帶上已發(fā)現(xiàn)多個銅鎳硫化物礦床，其中薩凡納（Savannh）銅鎳礦床僅距離研究區(qū)向西約十幾公里【2】。

1.2區(qū)域地球化學特征

1∶5萬土壤地球化學測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計成果顯示，相對于地殼豐度，研究區(qū)土壤測量中Cu、Sn、Cr、Co、Ni、W、Ag元素含量偏高，Pb、Zn元素含量與地殼豐度基本一致，Mo、Au、Bi元素含量偏低。變異系數(shù)顯示Cu、Au、Ni、W、Ag、Mo、Zn、Co、Cr分異能力較強。因此，本區(qū)具備尋找銅鎳硫化物礦床的地球化學條件。

圖1　研究區(qū)地質圖（據(jù)王凡，2013）Fig.1 Geologic map of Cattle Creek Area（Introduction to Wangfan，2013）1.黑云斜長片麻巖；2.斜長角閃片麻巖；3.斜長角閃巖；4.大理巖；5.麻粒巖；6.混合片麻巖；7.黑云斜長片麻巖與大理巖與石英巖互層；8.角閃石巖；9.角閃輝石巖；10.斜長閃輝巖；11.輝石巖脈；12.角閃輝石巖脈；13.斜長閃輝巖脈；14.孔雀石化；15.褐鐵礦化；16.磁鐵礦化；17.斷層；18.地層產(chǎn)狀；19.片麻理產(chǎn)狀；20.地質界線

通過對原始數(shù)據(jù)進行聚類分析，全區(qū)12種元素分為兩群：第一群為Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo（相關系數(shù)取 0.2），主要分布在基性—超基性侵入巖上，反映為銅鎳礦化元素組合；第二群為Ag、W、Bi、Sn、Pb（相關系數(shù)取0.2），主要分布在與巖體接觸的巖性上，其中W、Bi、Sn、Pb，反映與巖體有關的中高溫熱液元素組合（圖2）。

從圖2可以看出，銅鎳礦化元素組合（Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo），濃集趨勢明顯，總體沿NE向展布，主要出露的巖性包括角閃巖、角閃輝石巖、斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖。該區(qū)基性-超基性小巖體和巖脈的侵入，說明該元素組合與其關系密不可分，對于尋找銅鎳礦產(chǎn)起到直接的指示性作用。中高溫熱液元素組合（Ag、W、Bi、Sn、Pb），濃集趨勢明顯，總體沿NE向展布出露的巖性包括黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、斜長石英巖。

另外，從圖2中可以看出Ag、W、Bi、Sn、Pb元素組合高背景值主要分布在Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo元素組合的外圍，僅一小部分分布在內部，說明Ag、W、Bi、Sn、Pb元素組合對于尋找銅鎳礦產(chǎn)起到間接的指示性作用。

1.3研究區(qū)地球化學異常特征

通過1∶5萬土壤地球化學測量，在研究區(qū)內圈定三處甲類綜合異常區(qū)AP1、AP2和AP3，見圖3。

1.3.1A P1甲類綜合異常異常呈不規(guī)則狀，總體呈NE向展布，主要由Cu、Ni、Au、Mo、Co、Cr、Zn等元素組成，多個濃集中心，異常套合較好，面積為4.93km2。襯度較高的元素為Au、Cu、Ni，規(guī)模較大的元素是 Cu、Ni、Au、Mo。其中Cu的極大值為24910×10-6，均值為 2510.618×10-6，Ni的極大值為18 420×10-6，均值為1764.500×10-6，Au的極大值為272×10-9，均值為72.326×10-9，Cu、Ni均超過工業(yè)品位。Cu、Ni、Au、Mo、Co元素均達到3級濃度帶， Cr、Zn、Ag元素為2級濃度帶，Pb為1級濃度帶（見表1）。

圖3　研究區(qū)綜合異常圖（據(jù)王凡，2013）（此圖坐標數(shù)據(jù)同圖1）Fig.3 Comprehensive anomaly map of Cattle Creek Area（Introduction to Wangfan，2013）1.黑云斜長片麻巖； 2.斜長角閃片麻巖； 3.斜長角閃巖；4.大理巖；5.麻粒巖；6.混合片麻巖；7.黑云斜長片麻巖與大理巖與石英巖互層；8.角閃石巖；9.角閃輝石巖；10.斜長閃輝巖；11.輝石巖脈；12.角閃輝石巖脈；13.斜長閃輝巖脈；14.孔雀石化；15.褐鐵礦化；16.磁鐵礦化；17.斷層；18.綜合異常范圍及編號；各元素異常下限（T）：T（Au）2×10-9；T（Ag）0.13×10-6；T（Cu）80×10-6；T（Pb）28×10-6；T（Zn）130×10-6；T（W）3×10-6；T（Sn）6×10-6；T（Mo）1×10-6；T（Bi）0.5×10-6；T（Cr）220×10-6；T（Co）55×10-6；T（Ni）110×10-6。

圖2　研究區(qū)場強特征疊置圖（研究區(qū)地質圖圖例同圖1）Fig.2 Overlaid map of field intensitycharacteristics （cutline is same with Fig 1 ）

表1　AP1甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of AP1 category A compositive abnormity parameter

異常位于麻粒巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖中，區(qū)內角閃石巖、角閃輝石巖基性-超基性侵入巖體和輝石、角閃輝石基性-超基性侵入巖脈發(fā)育。異常中心多位于侵入巖體和巖脈的中心及周邊。異常區(qū)西北部巖體和東北部巖脈均有磁鐵礦化，異常區(qū)中部角閃輝石巖脈附近礦化強烈，主要有孔雀石化和褐鐵礦化（見圖4）。

1.3.2AP2甲類綜合異常異常呈條帶狀，總體呈NS向展布，主要由Ni、Cu、Cr、Au、Co等元素組成，多個濃集中心，異常套合較好，面積為5.43km2。襯度較高的元素為Cu、Ni、Cr、Au，規(guī)模較大的元素是 Ni、Cu、Cr、Au，。其中 Cu的極大值為3406×10-6，均值為1743.350×10-6，超過邊界品位；Ni的極大值為 1934×10-6，均值為624.2×10-6，接近邊界品位。Cu、Ni元素均達到3級濃度帶， Cr、Au、Co元素為2級濃度帶，其余元素為1級濃度帶（見表2）。

圖4　AP 1甲類綜合異常剖析圖Fig.4 Compositive abnormal profile of AP1 category A

表2　AP2甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計表Table 2　Compositive abnormal parameter statistical table of AP2 category A

異常位于黑云（條帶）云染狀混合片麻巖、黑云斜長片麻巖、麻粒巖和斜長角閃巖中，并發(fā)育有角閃輝石巖基性-超基性侵入巖體及巖脈和斜長閃輝巖基性-超基性侵入巖體，區(qū)內發(fā)育兩條北東走向的逆斷層，受斷層控制，異常被兩條斷層分割，主要分布在異常區(qū)的北部和南部，異常中心多位于侵入巖體和巖脈的中心及周邊。異常區(qū)北部礦化強烈，主要有孔雀石化和褐鐵礦化（見圖5）。

圖5　AP 2甲類綜合異常剖析圖Fig.5 Compositive abnormal profile of AP2 category A

表3　AP3甲類綜合異常參數(shù)統(tǒng)計表Table 3 Compositive abnormal parameter statistical table of AP3 category A

異常位于黑云斜長片麻巖和黑云斜長片麻巖與大理巖與石英巖互層中，異常區(qū)外圍西部發(fā)育有角閃輝石巖超基性侵入巖體和斜長角閃巖，區(qū)內發(fā)育有兩條北東向逆斷層，受斷層控制，異常被夾在兩條斷層中間。區(qū)內礦化強烈，主要有孔雀石化、褐鐵礦化和磁鐵礦化（見圖6）。推測異常區(qū)下部存在隱伏巖體。

2　銅鎳礦床地球化學模式對比

2.1地質背景對比

銅鎳硫化物礦床是一種巖漿巖專屬性非常強的礦床，在時間和空間上與鎂鐵質-超鎂鐵質侵入巖緊密共生。多分布在活動帶兩大地質單元交接處、深大斷裂兩側次級斷裂控制的基性-超基性小侵入體中。含礦巖體礦化蝕變強烈，分異性好【3】。

研究區(qū)位于北澳大利亞克拉通內金伯利地塊東緣，霍爾斯克里克（Halls Cr eek）活動帶上，發(fā)育有多條區(qū)域性深大斷裂，距離研究區(qū)最近的為霍爾斯克里克（Halls Cr eek）斷裂帶，區(qū)內有多個基性-超基性小巖體侵入。區(qū)內礦化強烈，主要有孔雀石化、褐鐵礦化、磁鐵礦化和電氣石化。

通過與銅鎳礦床地球化學模式對比，研究區(qū)的地質背景和已有的銅鎳硫化物礦床存在的地質背景具有相同之處，認為在該區(qū)具備能尋找到銅鎳硫化物礦床和含礦巖體的地質條件。

2.2區(qū)域地球化學特征及異常特征對比

銅鎳硫化物礦床存在的區(qū)域地球化學特征為：有Fe2O3、MgO、Ni、Cr、Co、V、Ti等鐵族元素組合的區(qū)域高背景帶或異常帶出現(xiàn)，反映賦礦地層和基性-超基性侵入巖帶的分布。成礦元素為Cu、Ni。Cu、Ni異常有明顯濃集中心，并有良好的濃度分帶，如出現(xiàn)中帶異?；騼葞М惓?，是近礦的指示標志，是出露礦和淺表礦的指示，其中異常外帶一般包圍含礦巖體。隱伏Cu、Ni礦上方一般沒有明顯Cu、Ni異常顯示或有很弱的異常顯示，如出現(xiàn) As、Cd、Ag、Sb、Ba、B、Hg和Mo等中低溫元素異常，可能指示隱伏Cu、Ni、Cr等隱伏礦【4】。

研究區(qū)地球化學特征顯示Cu、Ni呈高背景，且分異能力極強。異常特征顯示Cu、Ni異常濃集中心明顯，為3級異常，并有良好的濃度分帶，且銅鎳礦化元素組合（Cu、Ni、Au、Zn、Co、Cr、Mo）和中高溫熱液元素組合（Ag、W、Bi、Sn、Pb）的組分分帶明顯，異常范圍包圍基性-超基性小巖體。

通過模式對比，認為在該區(qū)具備能尋找到銅鎳硫化物礦床和含礦巖體的地球化學條件。

圖6　AP 3甲類綜合異常剖析圖Fig.6 Compositive abnormal profile of AP3 category A

3　結論

通過系統(tǒng)研究地質、化探資料，建立了相應的銅鎳礦床地球化學模式。

AP1和AP2異常主成礦元素為Cu、Ni、Au。 Cu、Ni異常濃集中心明顯，均為3級濃度分帶，且極大值均超過或接近邊界品位，是直接的指示性元素；其余元素異常與Cu、Ni異常呈包圍關系，為間接的指示性元素。AP1和AP2異常中均有基性-超基性小巖體侵入，且礦化反應強烈，主要為孔雀石化、褐鐵礦化，異常外圍還存在電氣石化。綜合分析認為在研究區(qū)內的 AP1和 AP2異常中能尋找到銅鎳硫化物礦床。

AP3異常與AP1和AP2異常不同的是主成礦元素為Cu、Zn，Ni異常微弱，Cu、Zn異常濃集中心明顯，均為3級濃度分帶，且極大值均超過或接近邊界品位，其余元素異常與之呈包圍關系。AP3異常中無基性-超基性小巖體侵入，但就元素組合分析推斷下部存在隱伏巖體，異常中礦化反應強烈，主要為孔雀石化、褐鐵礦化和磁鐵礦化。綜合分析認為在AP3異常中可能尋找到含礦巖體。

1 劉應忠.銅鎳礦床地球化學模式的應用［J］貴州地質.2008，25（03）：208

2 王凡，李健，胡中國，等.西澳州Cattle Creek地區(qū)銅鎳硫化物礦床成礦潛力探討［J］.化工礦產(chǎn)地質.2014，36（02）：85～86

3 向運川，任天祥，牟緒贊，等.化探資料應用技術要求［M］.地質出版社.2010：114

4 向運川，任天祥，牟緒贊，等.化探資料應用技術要求［M］.地質出版社.2010：114

Abstract

We build the geochemical model and find that there is a great prospecting potential in Cattle Creek Area after comprehensively analyzing the geochemical data including some elements of Ni、Cu、Au、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Cr、Co、Ag and Mo according to the existing geochemical model of copper-nickel deposit.

THE GEOCHEMICAL MODEL APPLICATION IN COPPER-NICKEL DEPOSIT OF CATTLE CREEK AREA， WESTERN AUSTRALIA

Li JianWang FanH u ZhongguoWu Guangfeng
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

copper-nickel deposit， geochemical model， Cattle Creek Area

P618.4：P632.1

A

1006-5296（2015）03-0205-08

* 第一作者簡介：李健（1986～），男，地球化學專業(yè)，助理工程師

2015-10-20；改回日期：2015-11-16