楊 淵，王明志，張瑾愛，張 林

(陜西省礦產(chǎn)地質調查中心，陜西西安 710068)

0 引言

陜西省勉略寧三角地帶是著名的“金三角”，主要礦產(chǎn)有金、銀、鐵、錳、磷等，區(qū)內銅鎳礦找礦尚無重大突破。目前在秦嶺造山帶中發(fā)現(xiàn)的唯一與鎂質超基性巖有關的銅鎳礦床是煎茶嶺含鈷硫化鎳礦床(王瑞廷，2002；王瑞廷等，2003；王瑞廷等，2005)。煎茶嶺硫化鎳礦床位于松潘-甘孜造山帶摩天嶺褶皺系東部，勉略寧三角區(qū)元古代隆起區(qū)北緣(呂林素等，2007；聶江濤等，2012)，與何家埡銅鎳礦同屬勉略寧三角區(qū)，此次發(fā)現(xiàn)的何家埡銅鈷鎳礦點位于勉略寧三角區(qū)內中部、白雀寺雜巖體內東南部。

勉略寧三角區(qū)工作程度較高，陜西省地質調查院、陜西地礦局綜合研究隊、核工業(yè)漢中地質調查院等單位分別完成研究區(qū)1:25萬區(qū)域地質調查、1:5萬區(qū)調聯(lián)測、1:5萬區(qū)域地質修測等工作，在地層和火山巖、侵入巖、構造等方面取得了重大進展，提升了區(qū)域地層、構造、巖漿巖等基礎地質研究程度。同時對碧口地塊陽壩巖組火山機構進行了識別，重新審視了碧口群的成礦潛力。但也存在著一些不足：(1)對白雀寺基性-超基性巖體找礦潛力認識不足。白雀寺一帶、陽平關斷裂以北廣泛出露(鈦)磁鐵礦化基性-超基性巖體(脈)，局部發(fā)現(xiàn)有銅鎳硫化物礦化，與四川攀枝花釩鈦磁鐵礦、力馬河銅鎳礦含礦巖體(羅志波等，2020)特征相似，但從未找到類似較大銅鈷鎳礦床。(2)深部找礦方法應用較少、工作程度不足。勉略帶內沿蛇綠巖分布有煎茶嶺式鎳礦，工作多局限于淺表，白雀寺一帶基性雜巖體研究程度更低，僅在中壩子一帶開展過鈦磁鐵礦的地表查證。(3)深部找礦應用物化探手段較少，對白雀寺一帶基性-超基性巖體深部含礦性以及銅鈷鎳多金屬礦深部找礦潛力認識不清。

為解決以上問題，同時配合陜西省找礦突破戰(zhàn)略行動，本研究應用重力、高精度磁測、激電中梯、激電測深及AMT測深等手段，分析白雀寺基性雜巖體的成因及找礦潛力。使用多方法大比例尺物探工作對白雀寺基性雜巖體東南部何家埡一帶礦床在平面和深部進行剖析，并對圈定的銅鈷鎳礦體進行鉆孔驗證，多方法大比例尺的物探測深工作也彌補了該區(qū)深部探測工作的不足。

1 地質概況

碧口地塊位于西秦嶺造山帶、松潘甘孜造山帶和揚子古陸塊之間，夾持于勉略構造帶、勉縣-陽平關斷裂帶、虎牙斷裂三個構造帶之間，呈自西向東收斂的楔狀地質體。有關碧口地塊的內部地層特征已有專門的論述(袁士松等，2013；詹艷等，2014；許晨光等，2018)，本文不再贅述。

研究區(qū)主要出露白雀寺-石翁子基性雜巖體(楊運軍等，2020；何旺等，2020)，其侵位于碧口巖群陽壩巖組和巨亭巖組淺變質雙峰式火山巖中(圖1)。巖體巖性較為復雜，總體以基性巖為主，超基性-基性-中性-酸性巖均有產(chǎn)出。超基性巖主要為輝石巖、角閃石巖，基性巖類主要為輝長巖、角閃輝長巖，中性巖類主要為閃長巖、輝石閃長巖、石英閃長巖、英云閃長巖，酸性巖類主要有花崗巖、二長花崗巖、堿長花崗巖，除輝長巖、閃長巖與花崗巖呈巖株產(chǎn)出外，其他巖石均呈脈狀產(chǎn)出。

圖1 勉略寧地區(qū)區(qū)域構造略圖(a，據(jù)楊運軍等，2018)與白雀寺一帶地質礦產(chǎn)圖(b)

從各巖相接觸關系來看，除超基性巖相與基性巖相、酸性巖相與基性巖相之間呈突變、截然的接觸關系以外，其他巖相間多呈過渡、漸變的接觸關系，反映了雜巖體形成于多期多階段巖漿作用。雜巖體自北向南，呈現(xiàn)出中酸性巖相→基性-超基性巖相→中酸性巖相的宏觀巖相分帶特征。具體表現(xiàn)為：在基性雜巖體北部，巖相以閃長巖類為主，其次為花崗巖類、輝長巖；在基性雜巖體中部，巖相以輝長巖類為主，少量花崗巖類、閃長巖類、輝石巖；在基性雜巖體南部，巖相以輝長巖類為主，其次為閃長巖類、花崗巖類，少量角閃石巖。

2 物性特征及研究方法

為對研究區(qū)物性特征有所了解，在研究區(qū)開展了物性標本采集、測量工作，共采集、測定物性標本396塊，結果見表1。出露地層中陽壩巖組第一段變玄武巖密度均值為2.93 g/cm3，磁化率為150×10-5SI，視極化率為1.84%，視電阻率為4629 Ω·m；凝灰?guī)r密度均值為2.86 g/cm3，磁化率為96×10-5SI，極化率為1.31%，電阻率為5178 Ω·m；凝灰?guī)r除了視電阻率外其余參數(shù)均小于變質玄武巖，而變玄武安山巖的密度最低，為2.81 g/cm3，磁化率則高達696×10-5SI，視電阻率為7291 Ω·m，視極化率為4.72%。研究區(qū)內的變質玄武巖密度及磁化率較高，與其他巖類具有明顯的物性差異，為分析成礦巖體的重磁異常特征奠定了基礎。

研究區(qū)侵入巖主要有輝長巖、閃長巖和花崗巖。由表1可以看出：密度和磁性與巖體基性程度相關，隨著基性程度的增強，巖體密度和磁化率具有從酸性-中性-基性逐漸增強的趨勢。從電性來特征來看，閃長巖的視電阻率和視極化率是三種有代表性侵入巖中最低值。另外多金屬礦化輝長巖與其母巖輝長巖的密度和磁化率特征較為接近，但電性特征卻截然不同，含礦輝長巖具有低阻高極化的特征，視極化率值高達21.2%。因此研究區(qū)存在尋找此類金屬硫化物礦床的電性基礎。

表1 研究區(qū)標本物性統(tǒng)計表

3 何家埡銅、鈷、鎳礦地球物理異常特征

3.1 重、磁場特征

重、磁方法在金屬礦勘查中發(fā)揮著重要的作用，尤其在隱伏金屬礦勘查中具有顯著的效果(嚴加永等，2008；袁桂琴等，2011；曹令敏，2011；袁桂琴等，2013；姚卓森等，2014；朱衛(wèi)平等，2017；柳建新等，2019)。為對研究區(qū)地質結構及巖體性質進一步認識，本次研究開展1:5萬重磁測量(圖2)。

圖2為研究區(qū)布格重力異常圖和磁異常圖，其兩者所反映的地質體既有區(qū)別又有聯(lián)系。其不同之處在于場的分布，布格重力異常主要呈面狀分布，中部高值異常區(qū)與大規(guī)模雜巖體的范圍基本一致，地層與巖體的界限以重力梯度帶來體現(xiàn)；而磁異常則以線狀、串珠狀異常為主，主要是對局部溢流相玄武巖和一些線性構造的反映。其相互之間的聯(lián)系有兩個方面：一是具有重磁同源的地質體，如西北部溢流相玄武墻所表現(xiàn)的布格重力和磁異常均表現(xiàn)為局部高值異常帶；二是地質體(雜巖體)的邊界，重力異常呈梯度帶的特征，而磁場則表現(xiàn)為線性特征。

圖2 研究區(qū)布格重力異常圖(a)與高精度磁測異常圖(b)

重力場所反映的白雀寺基性雜巖體范圍與地質填圖內容非常吻合。為對重力場和磁場進一步認識，依據(jù)地質及布格重力異常特征將研究區(qū)分為四個區(qū)進行說明。

低值一區(qū)：分區(qū)界線Z1以西，該區(qū)布格重力異常為較低值，沿推斷斷裂F1有一相對高值異常帶，異常大致為(-149～-152)×10-5m/s2之間。磁法異常在F1異常帶及其附近表現(xiàn)帶狀高值異常，經(jīng)地面物性測定及實地勘測顯示異常帶附近為陽壩巖組下段溢流相玄武巖。

高值一區(qū)：分區(qū)界線Z1和Z2之間，為研究區(qū)內重力異常最高區(qū)，異常多呈面狀。地表出露中基性雜巖體，有花崗巖、閃長巖和輝長巖等，輝長巖占據(jù)主導。Z1為該區(qū)西部巖體與地層的接觸帶位置為重力異常梯度帶，磁測異常表現(xiàn)為串珠狀帶，推斷由雜巖體與地層邊部蝕變引起，也不排除分布北東向構造。何家埡礦點位于該區(qū)F4斷裂南部。

高值二區(qū)：分區(qū)界限Z2和Z3之間，布格重力異常呈條帶狀，磁異常多與構造線一致。布格重力異常相對較高。地表主要出露地層為陽壩巖組下段基性凝灰?guī)r。對比低值一區(qū)出露地層，本區(qū)同樣以陽壩巖組下段地層為主，但兩區(qū)布格重力異常幅值卻有較大的差異，說明在高值二區(qū)深部可能存在引起高值重力異常的隱伏基性巖體。

低值二區(qū)：分區(qū)界限Z3東側，布格重力異常較低值，該區(qū)整體呈低磁低重。地表出露秧田壩巖組地層，主要巖性為長石石英砂巖，經(jīng)物性測定秧田壩巖組為低密度、低磁化率，與該區(qū)域低重力低磁場值的特征相匹配。

3.2 礦(化)點電、磁異常特征

為了解何家埡礦(化)點在平面上延伸特征，在附近布設了1:5000激電、磁法綜合剖面、激電測深、EH4測深等(圖3)。其中綜合剖面15 km，激電測深、EH4測深28個點。15 km綜合剖面為長短不一的平行測線，數(shù)據(jù)處理中將平行測線繪制成剖面平面圖進行研究。

圖3 研究區(qū)實際材料圖

考慮不同巖相背景，結合礦點地質特征、礦化特征及極化異常的梯度變化，以極化率4%為異常下限圈定了4個視極化率異常帶，分別為DHJ1、DHJ2、DHJ3和DHJ4。其中DHJ1經(jīng)實地考察由輝長巖體和地層的內外接觸帶鈦磁鐵礦、褐鐵礦等引起；DHJ4地表踏勘無明顯的異常，可能由深部異常引起。本次工作重點對與成礦有關的DHJ2和DHJ3異常進行說明。

(1)DHJ2視極化率異常帶：由圖4所示，視極化率異常呈條帶狀，北東30°方向展布，南北兩側未封閉，長度應大于1300 m，異常帶寬度約80 m，異常值約為4%～6.5%，異常帶中心最大值為7.64%。與視極化率異常相對應的視電阻率幅值相對較高，一般為2000 Ω·m左右。其ΔT幅值整體比背景高10～30 nT。結合地表礦產(chǎn)檢查和ZK001鉆孔(136/6東南30 m)驗證，認為DHJ2異常帶主要由閃長巖與輝長巖接觸帶磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、黃銅礦、輝銅礦等多金屬礦化引起，為礦致異常。

圖4 視極化率(a)、視電阻率(b)和高磁剖面(c)平面圖

(2)DHJ3視極化率異常帶：異常同樣呈北東30°方向展布，南北兩側未封閉，異常帶寬度約200 m，極化率異常約為5.5%～10.9%，中心最大值為10.9%。異常范圍對應的視電阻率幅值南北兩側相對較高中部略低，變化范圍一般在800～2700 Ω·m之間。ZK002鉆孔(138/6東南37 m)對異常進行了驗證，圈出碳化層5處，寬度1.25～25.55 m，均雜糅在閃長巖類巖石中。所以引起DHJ3異常的是淺部不含目標礦物的硫化物和中深部炭質巖石。

3.3 礦(化)點深部異常特征

3.3.1 對稱四極測深

圖5為礦(化)點附近6線綜合剖面曲線圖和對稱四極測深圖。黑色實線為ZK001和 ZK002鉆孔在測深斷面圖上的位置。

圖5 綜合剖面及對稱四極測深斷面圖

由圖5所示，平面上圈定的DHJ2和DHJ3視極化率異常與對稱四極測深視極化率異常在深部投影位置和寬度匹配良好。根據(jù)激電測深斷面圖異常特征圈定了4個視極化率異常，分別為：DHJC2、DHJC3-1、DHJC3-2和DHJC3-3。

DHJC2異常與平面異常DHJ2相對應，結合ZK001鉆孔，在鉆孔深度38.6～44 m及53.9～68.3 m見銅、鈷、鎳礦(圖6所示)，鉆孔中細粒黃鐵礦化明顯，含礦熱液熔融充分，鉆孔中未見含碳質巖心，與其對應視極化率斷面圖為橢圓狀視極化率異常，異常較為陡立，幅值大致為4.2%～6.3%，說明引起該異常的是含礦輝長巖。

圖6 ZK001鉆孔含礦巖心

DHJC3異常在測深斷面圖上范圍最大、強度最強，異常自頂部到底部一直有延伸。以視極化率異常梯度帶為界兩側電性差異極大，說明梯度帶兩側巖性截然。與視極化率異常相對應的視電阻率異常呈“漏斗”狀，頂部較寬，底部較窄，自上而下收斂。對照ZK002鉆孔，在深度為20～72 m黃鐵礦發(fā)育，對應視極化率異常為DHJC3-1異常。含碳層較厚的巖石有兩層，分別為247～273 m的碳層和424～448 m的碳層，與其相對應的視極化率異常為DHJC3-2和DHJC3-3。

所以平面上圈定的視極化率DHJ2與對稱四極測深視極化率異常DHJC2相對應，為含硫化物銅鈷鎳礦致異常。DHJ3異常則由對稱四極測深異常DHJC3-1、DHJC3-2和DHJC3-3的疊加引起。

3.3.2 AMT測深

礦點附近AMT測深工作使用張量測量方式，為兩電兩磁四個分量，野外布設L型裝置。圖7為音頻大地電磁測深斷面圖，采用的反演方法為二維Bostic方法，反演深度1500 m。

由圖7所示，電阻率自淺到深增高，自西向東降低。淺部異常呈近水平狀，深部發(fā)生了扭轉。海拔600 m以淺電阻率曲線呈層狀，向東南微傾，在134號點(銅鎳礦化點)向下發(fā)生扭曲。600 m以深到-600 m電阻率異常發(fā)生劇烈變化，由近水平狀扭轉為直立產(chǎn)狀，電阻率等值線角度的變化說明存在兩個不同方向的斷層。結合ZK002鉆孔信息，兩個斷層分別出現(xiàn)在247 m和589 m。另外247～273 m和424～448 m處分別有兩層較厚的碳層出現(xiàn)，與之相對應AMT測深等值線相應出現(xiàn)扭曲，同時ZK002測井曲線在碳層出現(xiàn)的位置為兩個高值極化率異常。

134號點在深度589 m以西出現(xiàn)高阻，產(chǎn)狀直立，東部呈低阻，東西之間存在一個明顯梯度界面，此界面認為是基性輝長巖和中性閃長巖的接觸界面。與之對應ZK002電阻率測井曲線在相應位置也由低阻變?yōu)榱烁咦?，說明在589 m附近出現(xiàn)了巖相的變化。結合鉆孔柱狀圖認為，礦點附近巖體有橫向和縱向的巖相分帶，由淺到深巖體由中性-中基性-基性過渡，平面上自西向東有中基性-中性過渡的特征。推斷在礦點西部更深的位置或有存在超基性巖的可能。

通過研究，識別了何家埡銅鈷鎳礦的平面和深部地球物理特征，對礦床走向及深部延伸情況有了新的認識，并得到了鉆孔驗證。同時何家埡礦點一帶勘查思路有了新的認識，即以重磁為基礎，形成對區(qū)域巖體、構造的整體認識，結合地質圈定有利成礦靶區(qū)，在此基礎上使用大比例激電精測剖面進一步圈定中等強度的激電異常，同時使用AMT測深和激電測深對深部異常情況進一步了解，最后使用鉆探進行驗證。

圖7 綜合剖面、AMT測深斷面圖及ZK002測井曲線

4 何家埡銅鎳礦發(fā)現(xiàn)意義及找礦前景

本次新發(fā)現(xiàn)的何家埡銅鎳礦是對勉略寧三角區(qū)內基性雜巖體中銅鈷鎳找礦的補充，其成礦作用以及其地質條件具有特殊性。對比同處勉略寧三角區(qū)邊部的煎茶嶺銅鎳礦，其成礦條件差異較大，煎茶嶺銅鎳礦床是由熱液作用形成，成因類型屬巖漿熱液改造型礦床(姜修道等，2010)。而何家埡銅鎳礦屬于巖漿分異作用下熔離貫入型礦床，含礦熱液貫入輝長巖與閃長巖接觸帶輝長巖一側。2019年初湯中立院士在項目交流過程中提出礦床應屬于熔離貫入型礦床，但地表及深部800 m鉆孔均未見超基性巖，推斷礦床深部可能存在超基性巖。

結合本次工作認為：超基性巖來自深部地幔巖漿并在F2、F3斷裂(圖2)附近凝結，F(xiàn)4斷裂是F2斷裂的次級斷裂，該斷裂與深部礦液運移有關。根據(jù)小巖體成大礦理論(湯中立等，2006；李文淵等，2012；湯中立等，2012；湯中立等，2015)，其成礦作用可以總結為：①來自深部地幔的巖漿涌進地殼深部的巖漿房中，F(xiàn)2斷裂構造是其噴溢、熔融等活動的空間。②由于物理化學條件的變化發(fā)生分離結晶作用及外來硫的加入，致使巖漿達到硫過飽和，發(fā)生熔離作用。在重力作用參與下巖漿房中分異成為不含礦巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿等部分，然后向地殼淺部脈動式噴發(fā)成巖成礦。③經(jīng)過結晶、分異、熔離后的不含礦巖漿大部分都噴溢出地表或侵入到不同的空間，形成噴發(fā)巖流，剩余的巖漿、貧礦巖漿、富礦巖漿和礦漿可以多次貫入同一空間成巖、成礦。結合地球物理資料來看，與成礦有關的構造F4深部存在一套高視電阻率的超基性(或者偏基性)巖，其更深部與西部F2斷裂控制的巖漿房連通。

根據(jù)孫濤等(2014)提出的銅鎳礦硫化物礦床的邊緣成礦效應，銅鎳礦硫化物礦床往往分布于板塊邊緣、巖體邊緣、褶皺斷裂邊緣，何家埡礦床則是分布與巖體邊緣的基性與中性巖體接觸帶。本次新發(fā)現(xiàn)的銅鎳礦床僅使用了100 m的鉆孔進行了控制，其深部特別是巖體的接觸帶靠近高阻的部位具有相當大的找礦潛力。

5 結論

通過此次地球物理綜合手段研究認為，勉略寧三角區(qū)內火山原巖可能來自于白雀寺一帶的火山作用，白雀寺以南一帶雜巖體為三角區(qū)內最主要的“硬核”。其高值布格重力異常范圍內的巖漿作用影響了整個三角區(qū)內巖體及地層，區(qū)內地層和巖體絕大多數(shù)是其巖漿活動的產(chǎn)物，巖漿活動后期沉積建造的偏基性巖漿在中壩子到何家埡一帶聚集，并在東部有了延伸，F(xiàn)2和F3斷裂可能是基性或者超基性巖漿的活動通道，F(xiàn)4斷裂則可能是銅鈷鎳礦成礦熱液的運移通道。

新發(fā)現(xiàn)了一條銅鈷鎳礦帶(DHJ2)，其特征為視極化率異常呈帶狀分布、視極化異常約為4%～6.5%、與含碳巖層引起的異常伴生、相對高阻、布格重力及高磁的異常梯度帶附近。通過鉆孔驗證，含礦母巖為輝長巖，綜合物探測量顯示淺部含礦熱液可能由輝長巖和閃長巖的接觸面向上運移而形成。局部閃長巖中含有碳層，所形成的異常與含礦異常帶伴生，可作為后期尋找銅鎳礦的一個標志，但值得深入研究的是為何會出現(xiàn)這么一套與閃長巖雜糅在一起的含碳層，且與成礦作用如此密切。