陕西略阳南部白雀寺基性杂岩体何家垭铜镍矿的发现及找矿方向

杨 渊，王明志，张瑾爱，张 林

(陕西省矿产地质调查中心，陕西西安 710068)

陕西省勉略宁三角地带是著名的“金三角”，主要矿产有金、银、铁、锰、磷等，区内铜镍矿找矿尚无重大突破。目前在秦岭造山带中发现的唯一与镁质超基性岩有关的铜镍矿床是煎茶岭含钴硫化镍矿床(王瑞廷，2002；
王瑞廷等，2003；
王瑞廷等，2005)。煎茶岭硫化镍矿床位于松潘-甘孜造山带摩天岭褶皱系东部，勉略宁三角区元古代隆起区北缘(吕林素等，2007；
聂江涛等，2012)，与何家垭铜镍矿同属勉略宁三角区，此次发现的何家垭铜钴镍矿点位于勉略宁三角区内中部、白雀寺杂岩体内东南部。

勉略宁三角区工作程度较高，陕西省地质调查院、陕西地矿局综合研究队、核工业汉中地质调查院等单位分别完成研究区1:25万区域地质调查、1:5万区调联测、1:5万区域地质修测等工作，在地层和火山岩、侵入岩、构造等方面取得了重大进展，提升了区域地层、构造、岩浆岩等基础地质研究程度。同时对碧口地块阳坝岩组火山机构进行了识别，重新审视了碧口群的成矿潜力。但也存在着一些不足：(1)对白雀寺基性-超基性岩体找矿潜力认识不足。白雀寺一带、阳平关断裂以北广泛出露(钛)磁铁矿化基性-超基性岩体(脉)，局部发现有铜镍硫化物矿化，与四川攀枝花钒钛磁铁矿、力马河铜镍矿含矿岩体(罗志波等，2020)特征相似，但从未找到类似较大铜钴镍矿床。(2)深部找矿方法应用较少、工作程度不足。勉略带内沿蛇绿岩分布有煎茶岭式镍矿，工作多局限于浅表，白雀寺一带基性杂岩体研究程度更低，仅在中坝子一带开展过钛磁铁矿的地表查证。(3)深部找矿应用物化探手段较少，对白雀寺一带基性-超基性岩体深部含矿性以及铜钴镍多金属矿深部找矿潜力认识不清。

为解决以上问题，同时配合陕西省找矿突破战略行动，本研究应用重力、高精度磁测、激电中梯、激电测深及AMT测深等手段，分析白雀寺基性杂岩体的成因及找矿潜力。使用多方法大比例尺物探工作对白雀寺基性杂岩体东南部何家垭一带矿床在平面和深部进行剖析，并对圈定的铜钴镍矿体进行钻孔验证，多方法大比例尺的物探测深工作也弥补了该区深部探测工作的不足。

碧口地块位于西秦岭造山带、松潘甘孜造山带和扬子古陆块之间，夹持于勉略构造带、勉县-阳平关断裂带、虎牙断裂三个构造带之间，呈自西向东收敛的楔状地质体。有关碧口地块的内部地层特征已有专门的论述(袁士松等，2013；
詹艳等，2014；
许晨光等，2018)，本文不再赘述。

研究区主要出露白雀寺-石翁子基性杂岩体(杨运军等，2020；
何旺等，2020)，其侵位于碧口岩群阳坝岩组和巨亭岩组浅变质双峰式火山岩中(图1)。岩体岩性较为复杂，总体以基性岩为主，超基性-基性-中性-酸性岩均有产出。超基性岩主要为辉石岩、角闪石岩，基性岩类主要为辉长岩、角闪辉长岩，中性岩类主要为闪长岩、辉石闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩，酸性岩类主要有花岗岩、二长花岗岩、碱长花岗岩，除辉长岩、闪长岩与花岗岩呈岩株产出外，其他岩石均呈脉状产出。

图1 勉略宁地区区域构造略图(a，据杨运军等，2018)与白雀寺一带地质矿产图(b)

从各岩相接触关系来看，除超基性岩相与基性岩相、酸性岩相与基性岩相之间呈突变、截然的接触关系以外，其他岩相间多呈过渡、渐变的接触关系，反映了杂岩体形成于多期多阶段岩浆作用。杂岩体自北向南，呈现出中酸性岩相→基性-超基性岩相→中酸性岩相的宏观岩相分带特征。具体表现为：在基性杂岩体北部，岩相以闪长岩类为主，其次为花岗岩类、辉长岩；
在基性杂岩体中部，岩相以辉长岩类为主，少量花岗岩类、闪长岩类、辉石岩；
在基性杂岩体南部，岩相以辉长岩类为主，其次为闪长岩类、花岗岩类，少量角闪石岩。

为对研究区物性特征有所了解，在研究区开展了物性标本采集、测量工作，共采集、测定物性标本396块，结果见表1。出露地层中阳坝岩组第一段变玄武岩密度均值为2.93 g/cm3，磁化率为150×10-5SI，视极化率为1.84%，视电阻率为4629 Ω·m；
凝灰岩密度均值为2.86 g/cm3，磁化率为96×10-5SI，极化率为1.31%，电阻率为5178 Ω·m；
凝灰岩除了视电阻率外其余参数均小于变质玄武岩，而变玄武安山岩的密度最低，为2.81 g/cm3，磁化率则高达696×10-5SI，视电阻率为7291 Ω·m，视极化率为4.72%。研究区内的变质玄武岩密度及磁化率较高，与其他岩类具有明显的物性差异，为分析成矿岩体的重磁异常特征奠定了基础。

研究区侵入岩主要有辉长岩、闪长岩和花岗岩。由表1可以看出：密度和磁性与岩体基性程度相关，随着基性程度的增强，岩体密度和磁化率具有从酸性-中性-基性逐渐增强的趋势。从电性来特征来看，闪长岩的视电阻率和视极化率是三种有代表性侵入岩中最低值。另外多金属矿化辉长岩与其母岩辉长岩的密度和磁化率特征较为接近，但电性特征却截然不同，含矿辉长岩具有低阻高极化的特征，视极化率值高达21.2%。因此研究区存在寻找此类金属硫化物矿床的电性基础。

表1 研究区标本物性统计表

3.1 重、磁场特征

重、磁方法在金属矿勘查中发挥着重要的作用，尤其在隐伏金属矿勘查中具有显著的效果(严加永等，2008；
袁桂琴等，2011；
曹令敏，2011；
袁桂琴等，2013；
姚卓森等，2014；
朱卫平等，2017；
柳建新等，2019)。为对研究区地质结构及岩体性质进一步认识，本次研究开展1:5万重磁测量(图2)。

图2为研究区布格重力异常图和磁异常图，其两者所反映的地质体既有区别又有联系。其不同之处在于场的分布，布格重力异常主要呈面状分布，中部高值异常区与大规模杂岩体的范围基本一致，地层与岩体的界限以重力梯度带来体现；
而磁异常则以线状、串珠状异常为主，主要是对局部溢流相玄武岩和一些线性构造的反映。其相互之间的联系有两个方面：一是具有重磁同源的地质体，如西北部溢流相玄武墙所表现的布格重力和磁异常均表现为局部高值异常带；
二是地质体(杂岩体)的边界，重力异常呈梯度带的特征，而磁场则表现为线性特征。

图2 研究区布格重力异常图(a)与高精度磁测异常图(b)

重力场所反映的白雀寺基性杂岩体范围与地质填图内容非常吻合。为对重力场和磁场进一步认识，依据地质及布格重力异常特征将研究区分为四个区进行说明。

低值一区：分区界线Z1以西，该区布格重力异常为较低值，沿推断断裂F1有一相对高值异常带，异常大致为(-149～-152)×10-5m/s2之间。磁法异常在F1异常带及其附近表现带状高值异常，经地面物性测定及实地勘测显示异常带附近为阳坝岩组下段溢流相玄武岩。

高值一区：分区界线Z1和Z2之间，为研究区内重力异常最高区，异常多呈面状。地表出露中基性杂岩体，有花岗岩、闪长岩和辉长岩等，辉长岩占据主导。Z1为该区西部岩体与地层的接触带位置为重力异常梯度带，磁测异常表现为串珠状带，推断由杂岩体与地层边部蚀变引起，也不排除分布北东向构造。何家垭矿点位于该区F4断裂南部。

高值二区：分区界限Z2和Z3之间，布格重力异常呈条带状，磁异常多与构造线一致。布格重力异常相对较高。地表主要出露地层为阳坝岩组下段基性凝灰岩。对比低值一区出露地层，本区同样以阳坝岩组下段地层为主，但两区布格重力异常幅值却有较大的差异，说明在高值二区深部可能存在引起高值重力异常的隐伏基性岩体。

低值二区：分区界限Z3东侧，布格重力异常较低值，该区整体呈低磁低重。地表出露秧田坝岩组地层，主要岩性为长石石英砂岩，经物性测定秧田坝岩组为低密度、低磁化率，与该区域低重力低磁场值的特征相匹配。

3.2 矿(化)点电、磁异常特征

为了解何家垭矿(化)点在平面上延伸特征，在附近布设了1:5000激电、磁法综合剖面、激电测深、EH4测深等(图3)。其中综合剖面15 km，激电测深、EH4测深28个点。15 km综合剖面为长短不一的平行测线，数据处理中将平行测线绘制成剖面平面图进行研究。

图3 研究区实际材料图

考虑不同岩相背景，结合矿点地质特征、矿化特征及极化异常的梯度变化，以极化率4%为异常下限圈定了4个视极化率异常带，分别为DHJ1、DHJ2、DHJ3和DHJ4。其中DHJ1经实地考察由辉长岩体和地层的内外接触带钛磁铁矿、褐铁矿等引起；
DHJ4地表踏勘无明显的异常，可能由深部异常引起。本次工作重点对与成矿有关的DHJ2和DHJ3异常进行说明。

(1)DHJ2视极化率异常带：由图4所示，视极化率异常呈条带状，北东30°方向展布，南北两侧未封闭，长度应大于1300 m，异常带宽度约80 m，异常值约为4%～6.5%，异常带中心最大值为7.64%。与视极化率异常相对应的视电阻率幅值相对较高，一般为2000 Ω·m左右。其ΔT幅值整体比背景高10～30 nT。结合地表矿产检查和ZK001钻孔(136/6东南30 m)验证，认为DHJ2异常带主要由闪长岩与辉长岩接触带磁黄铁矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、黄铜矿、辉铜矿等多金属矿化引起，为矿致异常。

图4 视极化率(a)、视电阻率(b)和高磁剖面(c)平面图

(2)DHJ3视极化率异常带：异常同样呈北东30°方向展布，南北两侧未封闭，异常带宽度约200 m，极化率异常约为5.5%～10.9%，中心最大值为10.9%。异常范围对应的视电阻率幅值南北两侧相对较高中部略低，变化范围一般在800～2700 Ω·m之间。ZK002钻孔(138/6东南37 m)对异常进行了验证，圈出碳化层5处，宽度1.25～25.55 m，均杂糅在闪长岩类岩石中。所以引起DHJ3异常的是浅部不含目标矿物的硫化物和中深部炭质岩石。

3.3 矿(化)点深部异常特征

3.3.1 对称四极测深

图5为矿(化)点附近6线综合剖面曲线图和对称四极测深图。黑色实线为ZK001和 ZK002钻孔在测深断面图上的位置。

图5 综合剖面及对称四极测深断面图

由图5所示，平面上圈定的DHJ2和DHJ3视极化率异常与对称四极测深视极化率异常在深部投影位置和宽度匹配良好。根据激电测深断面图异常特征圈定了4个视极化率异常，分别为：DHJC2、DHJC3-1、DHJC3-2和DHJC3-3。

DHJC2异常与平面异常DHJ2相对应，结合ZK001钻孔，在钻孔深度38.6～44 m及53.9～68.3 m见铜、钴、镍矿(图6所示)，钻孔中细粒黄铁矿化明显，含矿热液熔融充分，钻孔中未见含碳质岩心，与其对应视极化率断面图为椭圆状视极化率异常，异常较为陡立，幅值大致为4.2%～6.3%，说明引起该异常的是含矿辉长岩。

图6 ZK001钻孔含矿岩心

DHJC3异常在测深断面图上范围最大、强度最强，异常自顶部到底部一直有延伸。以视极化率异常梯度带为界两侧电性差异极大，说明梯度带两侧岩性截然。与视极化率异常相对应的视电阻率异常呈“漏斗”状，顶部较宽，底部较窄，自上而下收敛。对照ZK002钻孔，在深度为20～72 m黄铁矿发育，对应视极化率异常为DHJC3-1异常。含碳层较厚的岩石有两层，分别为247～273 m的碳层和424～448 m的碳层，与其相对应的视极化率异常为DHJC3-2和DHJC3-3。

所以平面上圈定的视极化率DHJ2与对称四极测深视极化率异常DHJC2相对应，为含硫化物铜钴镍矿致异常。DHJ3异常则由对称四极测深异常DHJC3-1、DHJC3-2和DHJC3-3的叠加引起。

3.3.2 AMT测深

矿点附近AMT测深工作使用张量测量方式，为两电两磁四个分量，野外布设L型装置。图7为音频大地电磁测深断面图，采用的反演方法为二维Bostic方法，反演深度1500 m。

由图7所示，电阻率自浅到深增高，自西向东降低。浅部异常呈近水平状，深部发生了扭转。海拔600 m以浅电阻率曲线呈层状，向东南微倾，在134号点(铜镍矿化点)向下发生扭曲。600 m以深到-600 m电阻率异常发生剧烈变化，由近水平状扭转为直立产状，电阻率等值线角度的变化说明存在两个不同方向的断层。结合ZK002钻孔信息，两个断层分别出现在247 m和589 m。另外247～273 m和424～448 m处分别有两层较厚的碳层出现，与之相对应AMT测深等值线相应出现扭曲，同时ZK002测井曲线在碳层出现的位置为两个高值极化率异常。

134号点在深度589 m以西出现高阻，产状直立，东部呈低阻，东西之间存在一个明显梯度界面，此界面认为是基性辉长岩和中性闪长岩的接触界面。与之对应ZK002电阻率测井曲线在相应位置也由低阻变为了高阻，说明在589 m附近出现了岩相的变化。结合钻孔柱状图认为，矿点附近岩体有横向和纵向的岩相分带，由浅到深岩体由中性-中基性-基性过渡，平面上自西向东有中基性-中性过渡的特征。推断在矿点西部更深的位置或有存在超基性岩的可能。

通过研究，识别了何家垭铜钴镍矿的平面和深部地球物理特征，对矿床走向及深部延伸情况有了新的认识，并得到了钻孔验证。同时何家垭矿点一带勘查思路有了新的认识，即以重磁为基础，形成对区域岩体、构造的整体认识，结合地质圈定有利成矿靶区，在此基础上使用大比例激电精测剖面进一步圈定中等强度的激电异常，同时使用AMT测深和激电测深对深部异常情况进一步了解，最后使用钻探进行验证。

图7 综合剖面、AMT测深断面图及ZK002测井曲线

本次新发现的何家垭铜镍矿是对勉略宁三角区内基性杂岩体中铜钴镍找矿的补充，其成矿作用以及其地质条件具有特殊性。对比同处勉略宁三角区边部的煎茶岭铜镍矿，其成矿条件差异较大，煎茶岭铜镍矿床是由热液作用形成，成因类型属岩浆热液改造型矿床(姜修道等，2010)。而何家垭铜镍矿属于岩浆分异作用下熔离贯入型矿床，含矿热液贯入辉长岩与闪长岩接触带辉长岩一侧。2019年初汤中立院士在项目交流过程中提出矿床应属于熔离贯入型矿床，但地表及深部800 m钻孔均未见超基性岩，推断矿床深部可能存在超基性岩。

结合本次工作认为：超基性岩来自深部地幔岩浆并在F2、F3断裂(图2)附近凝结，F4断裂是F2断裂的次级断裂，该断裂与深部矿液运移有关。根据小岩体成大矿理论(汤中立等，2006；
李文渊等，2012；
汤中立等，2012；
汤中立等，2015)，其成矿作用可以总结为：①来自深部地幔的岩浆涌进地壳深部的岩浆房中，F2断裂构造是其喷溢、熔融等活动的空间。②由于物理化学条件的变化发生分离结晶作用及外来硫的加入，致使岩浆达到硫过饱和，发生熔离作用。在重力作用参与下岩浆房中分异成为不含矿岩浆、贫矿岩浆、富矿岩浆和矿浆等部分，然后向地壳浅部脉动式喷发成岩成矿。③经过结晶、分异、熔离后的不含矿岩浆大部分都喷溢出地表或侵入到不同的空间，形成喷发岩流，剩余的岩浆、贫矿岩浆、富矿岩浆和矿浆可以多次贯入同一空间成岩、成矿。结合地球物理资料来看，与成矿有关的构造F4深部存在一套高视电阻率的超基性(或者偏基性)岩，其更深部与西部F2断裂控制的岩浆房连通。

根据孙涛等(2014)提出的铜镍矿硫化物矿床的边缘成矿效应，铜镍矿硫化物矿床往往分布于板块边缘、岩体边缘、褶皱断裂边缘，何家垭矿床则是分布与岩体边缘的基性与中性岩体接触带。本次新发现的铜镍矿床仅使用了100 m的钻孔进行了控制，其深部特别是岩体的接触带靠近高阻的部位具有相当大的找矿潜力。

通过此次地球物理综合手段研究认为，勉略宁三角区内火山原岩可能来自于白雀寺一带的火山作用，白雀寺以南一带杂岩体为三角区内最主要的“硬核”。其高值布格重力异常范围内的岩浆作用影响了整个三角区内岩体及地层，区内地层和岩体绝大多数是其岩浆活动的产物，岩浆活动后期沉积建造的偏基性岩浆在中坝子到何家垭一带聚集，并在东部有了延伸，F2和F3断裂可能是基性或者超基性岩浆的活动通道，F4断裂则可能是铜钴镍矿成矿热液的运移通道。

新发现了一条铜钴镍矿带(DHJ2)，其特征为视极化率异常呈带状分布、视极化异常约为4%～6.5%、与含碳岩层引起的异常伴生、相对高阻、布格重力及高磁的异常梯度带附近。通过钻孔验证，含矿母岩为辉长岩，综合物探测量显示浅部含矿热液可能由辉长岩和闪长岩的接触面向上运移而形成。局部闪长岩中含有碳层，所形成的异常与含矿异常带伴生，可作为后期寻找铜镍矿的一个标志，但值得深入研究的是为何会出现这么一套与闪长岩杂糅在一起的含碳层，且与成矿作用如此密切。