引用本文
刘汉粮, 王学求, 张必敏, 刘东盛, 迟清华. 岩屑测量和土壤微细粒测量在沙泉子铜镍矿的应用[J]. 物探与化探, 2015,39(2): 228-233.
LIU Han-Liang, WANG Xue-Qiu, ZHANG Bi-Min, LIU Dong-Sheng, CHI Qing-Hua. The application of debris and soil geochemical measurement methods to the Shaquanzi Cu-Ni deposit, Xinjiang[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(2): 228-233.
Doi:10.11720/wtyht.2015.2.03  
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岩屑测量和土壤微细粒测量在沙泉子铜镍矿的应用
刘汉粮, 王学求, 张必敏, 刘东盛, 迟清华
中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所,河北 廊坊 065000

作者简介: 刘汉粮(1985-),男,助理工程师,毕业于中国地质大学(北京),现从事勘查地球化学及应用地球化学研究工作。

收稿日期: 2014-06-11
基金: 中国地质调查局地质调查项目“中蒙合作边界地区地球化学填图与勘查远景区优选”(1212011120331); 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所基本科研业务费专项资金项目“沙泉子野外实验基地地球化学特征研究(深穿透)”(AS2012P09)
摘要

在新疆沙泉子铜镍矿上方开展岩屑测量和土壤微细粒全量测量的试验工作,试验结果显示,两种方法圈定的成矿元素地球化学异常具有Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合的特征,且异常分布范围与深部矿体较为一致,表明岩屑测量和土壤微细粒全量测量可以有效地指示铜镍矿体,可作为该区寻找铜镍矿的有效手段。相比较而言,土壤微细粒全量测量效果更好,表现在元素含量更高,异常强度更强,由此便能强化微弱异常,有利于发现和识别弱的矿化信息。

关键词: 沙泉子; 铜镍矿; 岩屑测量; 微细粒全量测量
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)02-0228-06
The application of debris and soil geochemical measurement methods to the Shaquanzi Cu-Ni deposit, Xinjiang
LIU Han-Liang, WANG Xue-Qiu, ZHANG Bi-Min, LIU Dong-Sheng, CHI Qing-Hua
Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China
Abstract

Pilot comparative study of detritus and soil geochemical surveys was conducted over the Shaquanzi Cu-Ni deposit of Xinjiang. The results show that there are Cu-Ni-Cr-Co geochemical anomalies delineated by these two methods, and the anomalies are located right over the known orebodies, indicating that the two methods can be used to effectively locate reliable prospecting targets in Gobi desert terrain. A comparison shows that fine-grained soil can yield relatively better results in that it shows higher element concentrations and intensive anomalies over the deposit, which could help identify weak anomalies caused by mineralization in such landscape.

Keyword: Shaquanzi; Cu-Ni deposit; geochemical debris survey; fine particle total measurement

沙泉子铜镍矿是典型的岩浆型硫化铜镍矿床, 在矿区深部和外围有较好的找矿前景。目前该矿已经处于开发阶段, 存在的主要问题是已探明的后备矿源不足, 急需先进的物化探勘查技术支持, 寻求新的接替资源[1, 2, 3, 4]。

基于以上原因, 并结合中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所着手开展的野外实验检测基地建设工作的需要, 在选定的新疆沙泉子铜镍矿区开展岩屑测量和土壤微细粒测量的地球化学勘查试验研究工作, 其目的主要是研究这两种方法在该景观区的有效性。

1 研究区景观及地质特征

干旱戈壁荒漠景观是我国一种特殊的地球化学景观, 其分布范围较广, 主要包括祁连山、阿尔金山、西昆仑山以北, 贺兰山以西区域, 总面积约为210万km2。该区处于我国古亚洲金属矿成矿域, 找矿尤其是找隐伏矿的潜力巨大, 但多年来在大片的戈壁覆盖区开展系统的勘查和研究工作还不足[5]。

沙泉子铜镍矿区位于新疆哈密市东南方向170 km, 有312国道穿过, 国道至矿区有7 km便道, 交通较为方便。矿区为起伏的低山丘陵区, 海拔高度约1 500~2 375 m, 相对高差一般在数十至数百米, 最大相对高差700 m左右。

矿区地处中天山地块星星峡隆起带, 出露的地层主要为中元古界长城系星星峡群(Chx), 局部地势低洼处有第四系冲积砂砾石覆盖。长城系星星峡群整体为一套浅海— 滨海相正常沉积碎屑岩与其后中基性— 酸性侵入岩经受区域变质作用形成, 为区内基性— 超基性杂岩体的主要围岩。该区构造较复杂, 主要为断裂、褶皱和单斜构造。断裂构造主要为沙泉子深大断裂及其次级断裂, 北部及中部表现为单斜构造, 南部褶皱构造主要为白虎关复背斜。侵入岩在该区分布广泛, 以华力西期侵入岩为主, 次为加里东期侵入岩, 其中加里东期侵入岩主要为片麻状花岗岩, 分布于该区中部, 呈北东向不规则岩枝状产出, 在地貌上形成北东向山脊[1, 2, 3, 4, 6, 7, 8]。

2 样品采集与分析

本次试验工作共完成一条试验剖面SY1(4.0 km)和一处面积试验(2.5 km× 1.5 km, 共约3.75 km2)。试验剖面SY1开展岩屑测量和土壤微细粒测量的方法技术有效性试验, 按点距80 m采样。面积试验开展岩屑测量和土壤微细粒测量的地球化学勘查方法示范, 按线距100 m, 点距80 m采样。

图1 沙泉子铜镍矿地质简图及工作部署

样品采集方法:同一点位在0~10 cm的深度范围内筛取岩屑和土壤细粒级两种样品, 岩屑样品采样粒级为-4~+20目, 土壤细粒级样品采样粒级为-120目, 岩屑和土壤样品由采样点周围5 m距离范围内的3~5个子样组合而成, 每个样品质量不少于500 g。分析元素包括Cu、Ni、Cr、Co、As、Sb、Hg、Mo、Ti共9种。

3 试验结果与讨论
3.1 地球化学参数统计

参照以往勘查地球化学数据统计方法, 选择中位值、平均值、背景值、异常强度、异常衬度等对岩屑测量和土壤微细粒测量的试验数据进行对比, 地球化学参数见表1。其中背景值为迭代剔除3倍离差后的平均值, 异常强度为异常含量平均值, 异常衬度为异常强度和背景值之比。

表1 岩屑测量和土壤微细粒测量地球化学参数

中位值和平均值对比结果显示, 土壤微细粒全量测量元素含量均高于岩屑测量元素含量。例如土壤微细粒全量测量中Cu和Ni含量平均值分别是35.15× 10-6和49.81× 10-6, 分别是岩屑测量Cu、Ni含量的2.63和1.83倍。背景值与中位值和平均值变化趋势一致, 土壤微细粒全量测量元素含量高于岩屑测量元素含量。无论是中位值、平均值, 还是背景值, 均是土壤微细粒全量测量元素含量高, 有利于把某些含量低、变化微弱的信息放大, 增加异常识别的可能性。

元素含量高只是反映地球化学勘查效果的一个方面, 还可以参照异常强度、异常衬度对勘查方法进行评价。与中位值、平均值和背景值变化趋势一致, 土壤微细粒全量测量的异常强度均高于岩屑测量, 表明土壤微细粒全量测量效果更好。异常衬度方面两种方法变化不一致, 大部分元素在2左右。

综上所述, 两种地球化学勘查方法均显示出一定的效果, 但相比较而言, 土壤微细粒全量测量效果更好, 表现在元素含量更高, 异常强度更强, 由此便能强化微弱异常, 有利于发现和识别弱的矿化信息。

3.2 试验剖面对比

为研究地球化学勘查方法的有效性, 在穿越矿体上方和找矿靶区开展剖面测量(SY1, 长度4 km, 采样点距80 m)的试验研究。通过试验剖面折线图(图2)的对比研究, 可以发现:

图2 Cu、Ni试验剖面岩屑测量和土壤微细粒全量测量成果

(1)Cu在铜镍矿体上方(即SY1-9、SY1-10、SY1-11)的岩屑、土壤微细粒全量中出现明显异常, 效果较好; 在Σ 19号靶区上方(即SY1-19, 超基性岩体上方, 铜镍矿体就产于该时代的岩体内)的岩屑测量、土壤微细粒全量测量也有异常显现。

(2)Ni在铜镍矿体上方(即SY1-9、SY1-10、SY1-11)的岩屑测量、土壤微细粒全量测量均出现明显异常, 效果较好; 在Σ 19号靶区上方(即SY1-19、SY20、SY1-21, 超基性岩体上方)的岩屑测量、土壤微细粒全量测量也有异常显现。

(3)岩屑测量和土壤微细粒全量测量中成矿元素Cu、Ni在矿体上方及Σ 19号靶区上方均有异常显现, 但相较而言土壤微细粒全量测量异常强度更高且在其他区域无异常点, 而岩屑测量的异常点较多, 并不是在矿体和靶区上方显现唯一异常, 从而导致无法分辨矿化异常和非矿化异常。

3.3 面积试验对比

在沙泉子铜镍矿区开展面积试验示范(2.5 km× 1.5 km, 共约3.75 km2), 对两种地球化学方法分析结果作等值线图, 并将矿体平剖图叠加在等值线图上方, 以呈现元素的地球化学分布特征, 以及异常与矿体的位置对应关系。制图软件采用中国地质调查局发展研究中心开发的GeoExpl。

从图3、图4可以看出:岩屑测量和土壤微细粒全量测量的成矿元素地球化学异常分布与基性— 超基性岩体的分布一致, 铜镍矿体就产在该岩体内, 且与Σ 19号找矿靶区吻合; 在矿体上方及找矿靶区均具有Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合; 成矿元素地球化学分带清晰, 具多个浓集中心, 个别元素异常在研究区范围内未闭合。

图3 Cu、Ni、Cr、Co岩屑地球化学分布

图4 Cu、Ni、Cr、Co土壤微细粒全量地球化学分布

岩屑测量成矿元素地球化学图相似, 地球化学分布基本一致。实验区东南部, 异常呈条带状分布, 与下部以辉石岩、橄辉岩、橄榄岩为主的基性— 超基性岩体相对应, 其形状与该岩体垂直投影区域完全一致, 异常将该岩体包裹其中, 已知铜镍矿就产在该岩体内, 该异常浓集中心高, 同时在实验区东西边侧都未闭合。在实验区中部显现1处异常, 分带清晰, 浓集中心较高, 此处异常与Σ 19号靶区相吻合, 同样该处也为基性— 超基性岩体。实验区西北部也有部分异常显现, 但原因有待查验。矿体上方和Σ 19号靶区均有Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合。岩屑测量能很好地反映出深部铜镍矿体的产出位置和产出形态, 且具多元素异常组合, 并可以提供靶区找矿线索。

土壤微细粒全量测量成矿元素地球化学图形状相似, 地球化学分布基本一致。异常主要分布在实验区东南部, 呈条带状分布, 异常对应的下部岩体为以辉石岩、橄辉岩、橄榄岩为主的基性— 超基性岩, 形状与该岩体垂直投影区域完全一致, 异常将该岩体包裹其中, 已知铜镍矿就产在该岩体内, 同时该异常浓集中心高, 在实验区东西边侧都未闭合, 且具有Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合。在实验区中部显现1处Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合, 浓集中心较高, 分带清晰, 此处异常与Σ 19号靶区相吻合, 同样该处也为基性— 超基性岩体。土壤微细粒全量测量能很好地反映出深部铜镍矿体的产出位置和产出形态, 并可以提供靶区找矿线索。

4 结论

(1)成矿元素在实验区内有两处Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合, 一处为已知矿所在区域(实验区东南部), 一处为Σ 19号靶区(实验区中部), 两处异常都与以辉石岩、橄辉岩、橄榄岩为主的基性— 超基性岩相对应。

(2)岩屑测量和土壤微细粒全量测量成矿元素地球化学异常分布与矿体分布较为一致, 并圈定Σ 19号靶区, 且具有Cu-Ni-Cr-Co的元素异常组合; 但相比较而言, 土壤微细粒全量测量效果更好, 表现在元素含量更高, 异常强度更强, 由此便能强化微弱异常, 有利于发现和识别弱的矿化信息。

(3)在该区寻找该类型铜镍矿时, 可利用岩屑测量和土壤微细粒测量相结合的方法缩小找矿靶区, 并根据化探异常特征, 结合异常所处的地质环境, 对异常进行评价, 初步判断主要成矿元素, 从而为确定主攻矿种提供重要依据。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 邓刚, 卢鸿飞, 杨良哲, 等. 东天山天宇铜镍矿成矿模式及找矿空间初探[J]. 新疆有色金属, 2012(3): 27-31. [本文引用:2]
[2] 秦克章, 丁奎首, 许英霞, 等. 东天山图拉尔根、白石泉铜镍钴矿床钴、镍赋存状态及原岩含矿性研究[J]. 矿床地质, 2007, 26(1): 1-14. [本文引用:2]
[3] 宋林山, 汪立今, 邓刚, 等. 新疆东天山天宇铜镍硫化物矿床地质特征初探[J]. 金属矿山, 2008, 382: 114-117. [本文引用:2]
[4] 钟富善, 王瑞金, 郝钢力, 等. 新疆哈密市天宇镍矿特征及成因初探[J]. 新疆有色金属, 2008(4): 31-36. [本文引用:2]
[5] 王学求. 荒漠隔壁区超低密度地球化学调查与评价——以东天山为例[J]. 新疆地质, 2001, 19(3): 200-206. [本文引用:1]
[6] 秦克章, 徐兴旺, 梁光河, 等. 东天山东段大型铜、镍、金矿床成矿规律研究、靶区优选与隐伏矿定位预测的重要进展[J]. 矿床地质, 2006, 25: 301-304. [本文引用:1]
[7] 李甲平, 汪立今, 任伟, 等. 新疆东天山天宇、白石泉杂岩体岩石学、矿物学特征对比研究[J]. 地质找矿论丛, 2010, 25(2): 134-140. [本文引用:1]
[8] 王润民, 赵昌龙. 新疆喀拉通克一号铜镍硫化物矿床[M]. 北京: 地质出版社, 1991. [本文引用:1]
[9] 王学求, 刘占元, 叶荣, 等. 新疆金窝子矿区深穿透地球化学对比研究[J]. 物探与化探, 2003, 27(4): 247-254. [本文引用:1]
[10] 刘汉粮, 王学求, 张必敏, 等. 沙泉子隐伏铜镍矿地球化学勘查方法试验[J]. 物探化探计算技术, 2014, 36(6): 763-770. [本文引用:1]
[11] 张义, 聂风军, 孙彬彬, 等. 内蒙古中东部浅覆盖区化探岩屑测量方法研究及靶区优选应用[J]. 中国地质, 2005, 32(4): 696-705. [本文引用:1]
[12] 陈毅高. 新疆卡拉麦里一带1: 5万岩屑测量工作方法及成效浅析[J]. 新疆有色金属, 2013(增刊): 56-57. [本文引用:1]
[13] 王学求. 巨型矿床与大型矿集区勘查地球化学[J]. 矿床地质, 2000, 19(1): 76-87. [本文引用:1]
[14] 王学求. 寻找和识别隐伏大型特大型矿床的勘查地球化学理论方法与应用[J]. 物探与化探, 1998, 22(2): 81-89. [本文引用:1]
[15] 单金忠, 张少丽, 彭方洪, 等. 新疆托克逊地区土壤微量元素异常成因及环境地球化学意义[J]. 新疆地质, 2001, 19(3): 177-179. [本文引用:1]
[16] 张必敏, 王学求, 贺灵, 等. 内蒙古半干旱草原区隐伏矿地球化学勘查方法试验[J]. 物探与化探, 2013, 37(5): 804-810. [本文引用:1]
[17] 中国科学院地球化学研究所. 高等地球化学[M]. 北京: 科学出版社, 1998. [本文引用:1]
[18] 韩吟文, 马振东. 地球化学[M]. 北京: 地质出版社, 2003. [本文引用:1]
[19] 张必敏, 迟清华, 张永勤. 干旱荒漠覆盖区隐伏金矿上方覆盖层三维地球化学分布模式[J]. 地学前缘, 2012, 19(3): 130-137. [本文引用:1]
[20] 刘汉粮, 迟清华, 王玮, 等. 内蒙古中东部残山丘陵草原覆盖区化探方法研究[J]. 物探与化探, 2013, 37(3): 382-388. [本文引用:1]
[21] 张必敏. 我国西部特殊景观区化探方法研究进展[J]. 物探与化探, 2008, 32(5): 473-476. [本文引用:1]
[22] 樊连杰, 马生明, 岑况, 等. 内蒙古中东部草原景观区多金属矿地球化学勘查方法对比研究[J]. 现代地质, 2012, 26(5): 1117-1124. [本文引用:1]