岳大斌，王章翔，陳加中，楊秀娟

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 402地質(zhì)隊(duì)，四川 成都 610073)

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)外地質(zhì)科技工作者依據(jù)湯中立院士的“小巖體成大礦”[1]的成礦理論建立了超基性巖銅(鉑)鎳礦床的巖漿通道成礦模式和巖漿通道成礦系統(tǒng)模型[2]，并依據(jù)該成礦理論建立了甘肅金川、吉林紅旗嶺、云南金寶山、云南白馬寨等超基性巖的成礦模型，為巖漿巖金屬硫化物礦區(qū)的深部找礦工作提供了理論支撐。大地電磁測(cè)深技術(shù)是深部地質(zhì)研究及找的礦重要技術(shù)手段，近年來國(guó)內(nèi)地質(zhì)工作者使用大地電磁測(cè)深、音頻大地電磁測(cè)深等綜合手段進(jìn)行了巖漿巖型金屬硫化物礦床的深部找礦工作，取得了很好的找礦效果[3-4]。在對(duì)金川銅鎳礦床巖漿通道的研究過程中，國(guó)內(nèi)地質(zhì)學(xué)者嘗試通過鉑族元素以及w(Ni)/w(Cu)比值變化特征來判斷巖漿通道的運(yùn)移方向，取得了較好的效果[2,5-6]。

四川省丹巴縣楊柳坪銅鎳硫化物礦床為20世紀(jì)80年代探明的大型低品位巖漿銅鎳硫化礦床，由楊柳坪、正子巖窩、協(xié)作坪、臺(tái)子坪等4個(gè)礦段組成，平均Ni品位為0.39%。經(jīng)過10多年的開采，各礦段中品位較高的部分(Ni品位大于0.7%)已經(jīng)被開采殆盡，亟待尋找新的接替資源。依據(jù)前人的研究成果，楊柳坪超基性巖銅鎳礦床屬于巖漿通道系統(tǒng)成礦[7-9],但未對(duì)其巖漿通道系統(tǒng)進(jìn)行研究，導(dǎo)致該地區(qū)深部找礦工作無法開展。本次研究工作根據(jù)“小巖體成大礦”和“巖漿通道成礦系統(tǒng)”理論，運(yùn)用w(Pd)/w(Ir)、w(Ni)/w(Cu)在各礦體品位的變化規(guī)律判斷巖漿通道的運(yùn)動(dòng)方向，依據(jù)早年的地面高精度磁測(cè)資料，采用地質(zhì)剖面、地面高精度磁測(cè)剖面及音頻大地電磁測(cè)深(AMT)方法尋找隱伏巖漿通道。通過AMT測(cè)深資料的二維反演，圈定了與巖漿通道有關(guān)的低阻異常體，推動(dòng)了礦區(qū)的深部找礦工作。

1 區(qū)域及礦區(qū)地質(zhì)特征

丹巴地區(qū)大地構(gòu)造位于松潘—甘孜造山帶中的丹巴弧形構(gòu)造巖片之上，多層次的順層剪切帶及穹狀構(gòu)造體發(fā)育是丹巴地區(qū)一個(gè)典型的構(gòu)造特征[10]。丹巴地區(qū)的礦床大多與穹隆構(gòu)造有關(guān)，分別有：產(chǎn)在楊柳坪穹隆的楊柳坪銅鎳礦床、產(chǎn)在銅爐房穹隆中的銅爐房金礦、產(chǎn)在青杠林穹隆中的獨(dú)狼溝金礦床、產(chǎn)于格宗穹隆南東翼的落河洞金礦。

丹巴地區(qū)位于峨眉山大火成巖省北部。區(qū)內(nèi)與峨眉山地幔柱有關(guān)的基性—超基性巖漿巖大量發(fā)育，圍巖為泥盆系危關(guān)組二段(Dw2)、三段(Dw3)片巖、變砂巖、千枚巖，噴出巖為二疊系大石包組(P2d)蝕變玄武巖，順層韌性剪切帶發(fā)育。在2000年的大調(diào)查項(xiàng)目中[11]，在楊柳坪礦區(qū)南東方向的魚海子一帶大石包組蝕變玄武巖(P2d)中發(fā)現(xiàn)了大量呈NW向墻狀產(chǎn)出的集塊巖，表明該地區(qū)存在基性巖的巖漿噴發(fā)通道。

楊柳坪銅鎳礦床由楊柳坪、正子巖窩、臺(tái)子坪、和協(xié)作坪等4個(gè)礦段組成(圖1)[5]，共計(jì)10個(gè)含礦巖體，沿楊柳坪穹隆核部及層間裂隙順層侵位。除臺(tái)子坪礦段規(guī)模較小，僅有一個(gè)含礦巖體外，其余3個(gè)礦段均各有3個(gè)含礦巖體，巖體規(guī)模大小不等，呈巖床狀，有膨縮、分支、復(fù)合現(xiàn)象。規(guī)模較大的巖體基性程度高，規(guī)模較小的巖體基性程度低，具有不同程度的分異現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)巖體極多，相隔近，無穿插包裹現(xiàn)象，且同一巖體在三度空間上常形成大小不等的分異體或者不規(guī)則的巖相帶，系同源同期巖漿作用的產(chǎn)物。

巖石的自變質(zhì)作用強(qiáng)烈，種類較多，由巖體底部至頂部依次出現(xiàn)蛇紋巖巖相帶、滑石巖相帶、次閃石巖相帶和蝕變輝長(zhǎng)巖相帶。根據(jù)巖礦鑒定及化學(xué)分析恢復(fù)原巖為方輝橄欖巖相、二輝橄欖巖相、二輝輝石巖相和輝長(zhǎng)巖相。巖體具明顯分異現(xiàn)象，規(guī)模大者分異好，除輝長(zhǎng)巖相外，均含礦，尤以巖體下部的二(方)輝橄欖巖或方輝輝橄巖相含礦最好,蝕變輝長(zhǎng)巖相不含礦。

丹巴楊柳坪金屬硫化物礦床總資源量為大型，但品位均較低。楊柳坪礦段的平均Ni品位為 0.31%～0.38%；正子巖窩礦段平均Ni品位 0.29%～0.48%；協(xié)作坪礦段平均Ni品位為0.41%～0.48%；臺(tái)子坪礦段平均Ni品位0.15%～0.198%。整個(gè)礦床伴生元素的平均品位分別為Cu：0.146%,Co:0.016%，ΣPt：0.5×10-6，Au：0.2×10-6，Ag：3.43×10-6。

2 地球化學(xué)特征及巖漿流動(dòng)方向判斷

鉑族元素(PGE)地球化學(xué)性質(zhì)對(duì)巖漿演化過程十分敏感，是良好的地質(zhì)過程指示劑。Cu、Ni、Co等元素在硫化物中常有著與 PGE 相似的物理化學(xué)性質(zhì)，統(tǒng)稱為親銅元素。前人實(shí)驗(yàn)研究表明，PGE在硫化物/硅酸鹽巖漿中的分配系數(shù)高達(dá)104～106，Ni、Cu等在兩者中的分配系數(shù)在102左右。在硫化物的結(jié)晶分離過程中，PGE 極易進(jìn)入硫化物相，從而造成硅酸鹽熔體中PGE的顯著虧損[6]。

圖1 楊柳坪礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Generalized geologic map of Yangliuping deposit

楊柳坪礦區(qū)所有的巖體都經(jīng)過了強(qiáng)烈后期蝕變，巖漿的后期熱液、大氣降水或者變質(zhì)流體等均可能引起鉑族元素(PGE)的活動(dòng)遷移。后期蝕變作用易引起Pd、Ir之間的分離，Ir的熱液活動(dòng)性較弱，而Pd相對(duì)活動(dòng)性更強(qiáng)。在使用w(Pd)/w(Ir)和w(Ni)/w(Cu)比值判斷巖漿的流動(dòng)方向之前，先使用了2018年楊柳坪礦區(qū)補(bǔ)充詳查所采集的12組組合分析樣品的PGE元素分析結(jié)果，對(duì)這些樣品的副樣進(jìn)行了Rb、Sr分析，以了解PGE元素受熱液蝕變后的活動(dòng)遷移情況。各樣品中的PGE元素(Ru、Rh、Pt和Pd與Ir)具有良好的線性相關(guān)性(圖2)，而Sr和各PGE元素的相關(guān)性較差(圖3)。 Rb和Sr與PGE的相關(guān)性暗示與Rb、Sr相關(guān)的熱液蝕變雖然對(duì)PGE的含量有一定影響，但影響不大。

為了判斷各巖體的先后生成順序，本次選用了臺(tái)子坪礦段、楊柳坪礦段和正子巖窩礦段1979年和2018年各礦段的鉆探工程原始分析數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均后計(jì)算比值(表1)，協(xié)作坪礦段未能收集到PGE元素的詳細(xì)分析結(jié)果，故未計(jì)算w(Pd)/w(Ir)比值。

圖2 PGE相關(guān)性圖解Fig.2 Correlation between platinum group element

圖3 Rb、Sr和PGE的相關(guān)關(guān)系Fig.3 PGE-Rb，PGE-Sr covariation diagram of Yangliuping Cu-Ni sulfide deposit

表1 楊柳坪礦區(qū)Ni、Cu、Pd和Ir元素統(tǒng)計(jì)Table 1 The elements statistics of Ni，Cu，Pd，Ir for Yangliuping Deposit

從表1中可以看出，協(xié)作坪礦段w(Ni)/w(Cu)比值為2.46，正子巖窩礦段w(Ni)/w(Cu)比值為2.16，楊柳坪礦段w(Ni)/w(Cu)比值為3.41，臺(tái)子坪礦段w(Ni)/w(Cu)比值為 3.45，w(Ni)/w(Cu)比值呈由低到高的趨勢(shì)，而相應(yīng)的w(Pd)/w(Ir)比值呈由高到低的趨勢(shì)。硫化物上侵過程中，巖漿通道前緣和邊緣部位溫度下降最快，在此類位置巖漿結(jié)晶迅速，形成的礦石相對(duì)富集Ni和IPGE(銥族鉑族)，而在通道中心部位，尤其是靠近巖漿通道口附近，溫度下降較慢，巖漿結(jié)晶速度較緩，相對(duì)富集殘余硫化物熔漿，結(jié)晶形成的礦石中相對(duì)富集PPGE及Cu[6]。由于Cu-Ni硫化物礦漿在深部巖漿房和上升過程中存在單硫化物固溶體熔離作用， 因此，在硫化物礦床中可利用w(Ni)/w(Cu)比值、鉑族金屬含量等來判斷巖漿通道的運(yùn)移方向[2,5]。根據(jù)金川[5]、Hawk Ridge[12]、沃伊西灣(Voisey’s Bay)[13-14]等國(guó)內(nèi)外銅鎳硫化物礦床的礦床特征綜合分析，越靠近巖漿通道口的銅鎳礦體的品位越高，在成礦時(shí)間上，越晚期侵位的礦體其品位越高。

根據(jù)上述論述，對(duì)照表1認(rèn)為臺(tái)子坪巖體為前鋒巖體，侵位時(shí)間最早，然后侵位的是楊柳坪巖體，最后侵位的正子巖窩巖體和協(xié)作坪巖體。

3 地球物理磁異常特征

3.1 巖礦石物性特征

本次巖礦石標(biāo)本電性參數(shù)及磁性參數(shù)資料來自四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局402地質(zhì)隊(duì)于2005年6～10月在測(cè)區(qū)內(nèi)開展的綜合物探測(cè)井成果，物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別見表2、表3[15]。

表2 楊柳坪礦區(qū)巖(礦)石標(biāo)本磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)Table 2 The magnetic parametric statistics of samples of all kind of rocks and ores

表3 楊柳坪礦區(qū)巖(礦)石標(biāo)本電性參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)Table 3 The electrical resistivity parametric statistics of all kind of rocks and ores

由表2可以看出，鎳礦石總磁化強(qiáng)度是圍巖的3倍以上，鎳礦體和圍巖之間磁性差異明顯，具備開展高精度磁測(cè)的前提。測(cè)區(qū)所獲磁異常主要與銅鎳礦(化)體及超基性巖體有關(guān)，地面磁測(cè)成果中的相對(duì)高磁異?？芍甘緶y(cè)區(qū)內(nèi)成礦的有利部位和重點(diǎn)的找礦方向。

3.2 磁異常特征

由于楊柳坪地區(qū)局部地段地形切割強(qiáng)烈，無法進(jìn)行規(guī)則測(cè)網(wǎng)布設(shè)，使用手持GPS進(jìn)行定位精度本來就不高，加之?dāng)嘌露副诖罅看嬖?，在懸崖附近?huì)使手持GPS信號(hào)丟失，影響了局部地區(qū)高精度磁測(cè)定位及磁測(cè)結(jié)果。另一方面，橄欖石在蛇紋石化過程中會(huì)析出大量的微細(xì)粒狀磁鐵礦, 從而使該巖相段產(chǎn)生磁異常[16]。在實(shí)際磁測(cè)過程中, 磁鐵礦所顯示出的磁場(chǎng)強(qiáng)度比磁黃鐵礦顯示出的磁場(chǎng)強(qiáng)度至少高出1 個(gè)數(shù)量級(jí), 這就意味著含有10%磁鐵礦的橄欖巖所顯示的磁場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)低于由純單斜晶系磁黃鐵礦所構(gòu)成的硫化物礦體所顯示的磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)判斷礦致磁異常產(chǎn)生明顯干擾，因此對(duì)于磁異常物理意義的解釋應(yīng)謹(jǐn)慎，只有在磁異常與電法異常吻合的情況下才可判斷礦致異常[16]。

楊柳坪礦區(qū)的高磁異?？傮w形態(tài)基本與含礦巖體的形態(tài)一致(圖1、圖4)。在楊柳坪和臺(tái)子坪礦段的局部地段，高磁異常走向與含礦巖體和礦體的地表走向方向不一致，這可能是與地形干擾有關(guān)。無論如何，使用磁法尋找隱伏的磁性體(礦體或巖體)已經(jīng)是一種成熟的地球物理探礦手段。

在協(xié)作坪附近可見7處近于平行的高磁異常體，其中一處磁異常范圍與產(chǎn)于滑石巖相中的礦體相吻合。位于協(xié)作坪與正子巖窩之間的打槍巖窩巖體見有滑石巖和次閃石巖出露，其規(guī)模大致與協(xié)作坪巖體群相當(dāng)，但打槍巖窩巖體僅呈現(xiàn)出規(guī)模較小的弱磁異常。在協(xié)作坪一帶由于地形較為有利，地表有鎳礦體出露，地面高精度磁法測(cè)量的測(cè)網(wǎng)較為規(guī)則，有明顯的多個(gè)高磁異常區(qū)出現(xiàn)，地表無較大規(guī)模的巖體或礦體出露，顯示深部很可能有規(guī)模較大的隱伏巖體或者礦體。

圖4 楊柳坪礦區(qū)高精度磁異常及綜合物探剖面布置Fig.4 The plan of magnetic survey and profiles of integrated geophysics survey

4 巖漿通道位置判斷與驗(yàn)證

4.1 巖漿通道位置的判斷

根據(jù)w(Pd)/w(Ir)、w(Ni)/w(Cu)比值以及各礦體的礦化變化情況，可以大致判斷出協(xié)作坪巖體最后侵位，巖漿通道可能就在協(xié)作坪巖體附近。

打槍巖窩巖體為位于深切割的銀廠溝兩岸出露的海拔最低的。在銀廠溝下游方向(礦區(qū)北部)盡管地形切割強(qiáng)烈，僅見零星的小型超基性巖體順層產(chǎn)出，未見有明顯切層產(chǎn)出的巖體出露(圖1)，說明在打槍巖窩附近可能有巖漿侵入通道存在。依據(jù)地面高精度磁測(cè)成果，推測(cè)在協(xié)作坪礦體西及南西外圍可能有隱伏的巖體或者礦體產(chǎn)出。

綜上所述，推測(cè)楊柳坪礦區(qū)在協(xié)作坪礦體往南—南西一帶有巖漿通道存在的可能，其空間位置與高磁性體異常范圍一致。

4.2 巖漿通道位置的驗(yàn)證

為了驗(yàn)證對(duì)巖漿通道位置的推斷，本次在協(xié)作坪西南布設(shè)了4條地面高精度磁法、電法(AMT)綜合剖面，P1、P2和P3長(zhǎng)800 m，方向145°，間距100 m。P4剖面用于了解協(xié)作坪礦體深部的地球物理特征，未平行于其他3條剖面布設(shè)，方向189°，長(zhǎng)600 m。其中磁測(cè)點(diǎn)距為20 m點(diǎn)，AMT點(diǎn)距為100 m。本次磁測(cè)工作所參照的電性參數(shù)見表3。

由表3可以看出，鎳礦石視電阻率明顯低于圍巖，鎳礦石與圍巖間具有較為明顯的電性差異，具備開展音頻大地電磁測(cè)深測(cè)量的前提。

此次AMT工作使用了鳳凰公司的V8多功能電磁觀測(cè)系統(tǒng)，磁法測(cè)量工作使用WCZ-1型質(zhì)子磁力儀，野外工作嚴(yán)格依據(jù)《天然音頻大地電磁法技術(shù)規(guī)程》(DZ/T 0305—2017)和《地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程》(DZ/T 0071—1993)進(jìn)行，AMT反演使用成都理工大學(xué)研發(fā)的MTSoft2D軟件進(jìn)行。

AMT測(cè)深數(shù)據(jù)通過二維反演(圖5)，結(jié)合區(qū)內(nèi)巖(礦)石的特征，圈定出一條連續(xù)的高阻異常體。從SW到NE，相對(duì)低阻異常體的深度增加，延伸至海拔1 900 m之下，其厚度增大，最薄處為P2剖面,厚400 m，最厚處P3、P4，厚度大于1 700 m。低阻體寬度從P2～P4剖面逐漸增加，最寬處為P3剖面，大于800 m。從P2剖面到P4剖面，低阻異常體的厚度、寬度均變化很大，特別是P3剖面上低阻異常體的長(zhǎng)度大于800 m，從海拔3 400 m延伸至海拔2 000 m以下。在P4剖面可見低阻異常體與相對(duì)高阻體呈陡傾角接觸，寬度迅速變窄。從SW到NE低阻異常體埋深逐漸變淺，在P1、P2剖面上低阻異常體的形態(tài)變化較大，見有分支現(xiàn)象。

從物探綜合切片圖(圖5)可以看出， P4剖面從協(xié)作坪礦體上通過，該剖面上磁異常幅值較高，最高值分布在協(xié)作坪銅鎳礦體上，說明礦體中磁性物質(zhì)較多，而且在地表出露為泥盆系圍巖的情況下，該剖面上也有較高的磁異常值，但礦(化)體中并不都是正磁異常，說明其磁性物質(zhì)含量不均勻，礦(化)體的范圍比磁異常的范圍大。同樣在P1、P2和P3剖面上，地表巖體出露地段的ΔT值一般都較低，局部巖體上方磁異常呈負(fù)值狀態(tài)，而ΔT高值區(qū)的地表多為泥盆系危關(guān)組第二段的(Dw2)地層出露，說明下部有隱伏的磁性體產(chǎn)出。

本次圈定的低阻異常體東西向長(zhǎng)度大于450 m，南北最長(zhǎng)大于800 m，最大垂深超過1 700 m，在P1剖面上規(guī)模較小，形態(tài)變化大，在P1、P2剖面上有分支現(xiàn)象，往東其厚度逐漸變厚，寬度變大，形態(tài)變規(guī)則，在P4剖面上低阻體與高阻體的分界線突然變?yōu)橹绷?。根?jù)區(qū)內(nèi)各地層的電阻率值(表3)，結(jié)合各剖面上典型特征，推斷在P1、P2、P3和P4剖面上出現(xiàn)的低阻層為隱伏的超基性巖體，依據(jù)其產(chǎn)出特征推斷為一個(gè)總體產(chǎn)狀直立的超基性巖巖筒，為一中心位置大致在P3剖面的隱伏巖漿巖漿通道。

5 結(jié)論

1) 依據(jù)丹巴楊柳坪銅鎳硫化物礦床的w(Ni)/w(Cu)、w(Pd)/w(Ir)比值變化、礦化變化情況，判斷出巖漿的流動(dòng)方向?yàn)橛赡现帘?，其侵位先后順序?yàn)椋号_(tái)子坪→楊柳坪→正子巖窩→協(xié)作坪。

2) 依據(jù)地形條件、含礦礦體的侵位先后順序和地面高精度磁測(cè)成果的綜合分析，推斷出可能存在巖漿通道的位置，在此基礎(chǔ)上選擇地面高精度磁測(cè)的高磁異常區(qū)，利用AMT法觀測(cè)深度大、反演后可以直觀地反映深部地質(zhì)構(gòu)造特征的特點(diǎn)來尋找深部隱伏的巖漿通道的方法，對(duì)該礦區(qū)今后的深部找礦工作具有積極的意義。

3) 本區(qū)銅鎳礦體、超基性巖體與區(qū)內(nèi)其他巖類之間的電阻率差異較明顯，因此通過地面高精度磁測(cè)與音頻大地電磁測(cè)深相結(jié)合探查巖漿通道，了解巖體產(chǎn)狀及延伸情況，從物探角度評(píng)價(jià)該區(qū)域的深部找礦潛力是有效的。但AMT儀器對(duì)淺部的低阻體分辨能力較弱，如P4剖面上的地表出露的含礦巖體變現(xiàn)為相對(duì)高阻體特征。在以后的找礦實(shí)踐中應(yīng)該加以辨別。

圖5 綜合物探剖面切片F(xiàn)ig.5 The slice diagram of profiles of integrated geophysics survey

4) 楊柳坪礦區(qū)出露的所有巖體均為順層侵位，在礦區(qū)內(nèi)順層剪切活動(dòng)強(qiáng)烈，現(xiàn)在出露的礦(巖)體的最低底板標(biāo)高不一定是成礦活動(dòng)的底界，依據(jù)本次AMT測(cè)深的結(jié)果，推測(cè)深部應(yīng)有很大的找礦潛力。

5) 對(duì)于楊柳坪礦區(qū)局部地段地形切割強(qiáng)烈區(qū)，在今后的深部找礦過程中可以利用先進(jìn)的無人機(jī)航磁測(cè)量技術(shù)進(jìn)行規(guī)則網(wǎng)度的航空高精度磁法測(cè)量，然后使用CSAMT或AMT法進(jìn)行查證，生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量應(yīng)該能大大提高。