加强镍、铜、铂资源的勘探

根据本项目的研究,考虑到我国镍、铜、铂资源的现状、市场需求和可持续发展,只有加强对镍、铜、铂资源的调查,寻找更多的后续资源,才能从根本上解决开发、需求和供给的矛盾。如何加强镍、铜、铂资源的勘探,可以从以下几个方面入手。

一是进一步加强重点成矿区带的成矿预测、找矿和资源勘查。

现代地质找矿一般可分为理论预测研究、科技方法实施和工程验证三个阶段。在理论预测阶段,要解决有利成矿区和成矿类型的问题,即解决那里的找矿问题;科技方法的实施要解决土地、物质、化学、远程等方法和手段的部署,进一步圈定目标区域;目标验证是通过工程(坑和钻孔)验证来解决矿床定位问题。这三个阶段都要贯穿地质调查研究。这个项目应该属于理论预测阶段。

根据本项目的研究,在全国范围内初步圈定了五个有利的找矿带或区,其中三个区为重点预测区。以下只是对这五个地区下一步具体找矿工作部署和开展的建议。

(一)加强金川及其周边成矿系统的找矿方法和定位。

1.加强金川及外围找矿方法研究。

(1)地质勘探方法

矿床地质特征也可作为找矿标志。比如成岩成矿时代是元古代,自然就得出找矿的地层标志是前寒武系分布区,构造标志主要是构造分布方向的结论。超基性岩的标志:第一,岩体是多次侵入形成的复式岩体;其次,岩体属于纯橄榄岩-二辉橄榄岩-斜长石二辉橄榄岩型(或岩体中有该类型的岩相带);第三,岩体高度分化。矿物标志是超基性岩含有斜长石、橄榄石等。金属硫化物组合为磁黄铁矿-黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿型,其中硫化镍的出现是最好的标志,磁黄铁矿含量大于黄铁矿含量时也是有利的。石化标志是m/?< 6,岩石碱性程度高。

此外,金川岩体与其围岩呈侵入接触,接触面附近围岩有接触变质作用,也是值得重视的找矿标志。如大理岩中有橄榄石石化、蛇纹石、透闪石、透辉石(特别是同时有金属硫化物矿化)、混合岩中有强黑云母、绿泥石化等。由于本区存在接触交代型铜镍矿体,岩体边缘超基性岩的变质作用也是重要的找矿标志,应结合地球化学指标(成矿元素和微量元素的含量和分布特征等)使用。).

矿体和矿化体的氧化带中含有褐铁矿、赤铁矿、孔雀石、蓝铜矿、玉髓、水氯镁石和黄钾铁矾等次生矿物,呈棕、红、蓝、绿、黄等鲜艳颜色,是重要的找矿标志。

(2)地球物理勘探

A.寻找超基性岩的地球物理标志

超基性岩异常和非超基性岩异常的区分标志主要有以下几点:

1)异常大小:超基性岩引起的航磁异常通常不是很大。最小的只反映在一条测量线上。最大的很少超过5 ~ 6公里长,2公里宽。

2)异常平面形状:超基性岩多为条带状,少数近圆形,形状规则。

3)强度异常:大多偏高,达到300~700 nT。少数较弱,从50到200新台币不等。异常强度与岩体埋深密切相关。裸露岩体的异常强度高,隐伏岩体的异常强度弱。此外,超基性岩的蚀变也是影响异常强度的一个因素。如果蚀变过程中发生显著的除铁作用,可能会导致岩石磁性的减弱。

4)曲线形态:超基性岩异常在剖面上多为单峰型,形态尖锐,两翼梯度大,但影响曲线形态的因素很多。裸露岩体异常曲线较陡,隐伏岩体异常曲线较缓。埋深越大,峰值和梯度越小。

5)此外,遥感图像的环状结构也是隐伏岩体的间接标志。

B.评价岩体含矿性的地球物理指标

根据物性参数统计结果,龙首山地区的岩矿可分为三类:第一类物性体属于强磁性、低电阻、高极化、高密度,对应的地质体为矿区的铜镍硫化物矿;第二类是强磁性、低电阻率、中等极化、中等密度的物理体,对应的地质体是超基性岩;第三类是弱磁性、低电阻率、低极化、中等密度的物理体,对应的地质体是超基性岩体的围岩。

与第二类和第三类物理对象(岩体及其围岩)相比,第一类具有最高的磁性、密度和极化率。因此,原则上磁、重、电(ηs)异常可作为评价岩体含矿性的指标。但由于地质、地球物理条件的限制和物探成果的多解性,这些指标只有具备一定的客观条件,并与地质、地球化学指标相结合,才能发挥良好的找矿作用。最重要的条件是:矿体与围岩存在明显的物理差异,矿体足够大,其埋深不超出相关方法所能探测到的范围。因此,该类矿床的主要找矿标志是:①强地磁、航磁异常(△ Zmax = 1000 ~ 3000 nt,△ Tmax = 4 ~ 700 nt),形态规则;②6% ~ 2%的视极化率异常,其形态、产状、范围与磁异常吻合;③可获得重力弱布格异常,即约0.6 ~ 0.8 mg/L的局部场;④矿体以剩磁为主,Jr/Ji≥1;超基性岩及围岩以磁性为主,Jr/Ji < 1。

(3)地球化学找矿

通过对比区域地球化学场中地层、侵入岩和矿床的地球化学特征,确定与超基性岩有关的铜镍岩浆矿床的指示元素,寻找超基性岩。判断岩体含矿性的地球化学指标如下。

A.寻找超基性岩的地球化学标志

地球化学图上的Ni-Co高背景带可以指示超基性岩带的分布范围。

2)镍钴高背景带的局部异常往往对应超基性岩。如铬、镍、铜、钴的综合异常更有利于寻找岩体。

3)当3)Cr、Ni、Cu、Co地球化学异常对应航磁异常时,表明超基性岩可能存在,也是判断航磁异常性质的标志。

4)超基性岩体上覆第四系盖层厚度不大(< 20m)时,土壤测量可发现岩体引起的Cr、Ni、Cu、Co地球化学异常。

5)当上述指示元素沿断裂构造出现异常时,构造带相邻地段可能存在超基性岩。

6)由于本区超基性岩中铜、金含量高,铜、金异常也是发现超基性岩的标志。但影响铜、金分布的地质因素复杂,需要结合上述其他指标综合分析。

B.判断岩体含矿性的地球化学标志

1)Ni、Cu、Co元素含量高,分散度大,元素间呈明显正相关,是铜镍超基性岩的地球化学特征。

2)岩体中S的丰度高,NiS、CuS、CoS含量高。Ni与S呈正相关关系,是区分含矿与不含矿岩体的重要标志。

3)通过研究Cr、Ni、Cu、Co、S、V、Ti等元素的含量、分布、分散度和相关性,可以区分含镍、铬或钒钛磁铁矿的基性和超基性岩。

2.加强金川及其外围成矿系统的定位研究。

龙首山隆起带金川周边100 km范围内分布着众多的基性-超基性岩体。这些岩体都处于同一大地构造背景下,其岩性、围岩和岩石地球化学特征相同或非常相似。常量元素的研究结果表明,它们的成因也有关系。无论是时代的确定,还是所处的地层,都表明金川及其周围岩体可能是同一时期的产物。我们认为这些岩体与金川岩体形成于同一时期或同源,属于同一成矿系统,促成了金川超大型镍铜铂矿床的成矿,可能是早期熔融和早期侵位时无矿石的低重力高镁铁硅酸盐岩浆。

金川小岩体之所以成为大矿,很可能与其外围基性-超基性岩体有关。从岩浆矿床的成矿规律来看,岩浆活动是成矿的重要条件,特别是多期岩浆活动可引起岩浆分异成矿;金川是深熔多阶段渗透形成的超大型矿床,这是不争的事实。我们认为,金川超大型矿床能够形成,深部一定有一个巨大的成矿富集中心,也一定有长期稳定的能源和成矿物质供应,这应该与一定范围内持续的岩浆活动有关。目前,金川岩体及其周围岩体规模较小,但分布广泛,沿龙首山隆起带自东向西延伸约100 km,大概岩浆活动影响范围约100 km。因此,推测寻找金川式超大型镍铜铂矿床的下一步工作应在距金川100 km处,即原地寻找新的成矿系统。

多年来,国内外许多地质学家在金川外围做了大量工作,想借鉴国外找矿经验,在金川附近寻找大型镍铜铂矿床,但都失败了。这似乎证实了金川周围的小岩体本身就是早期熔融和早期侵位的无矿岩浆。

借鉴金川成矿模式,沿华北古大陆边缘寻找金川式超大型镍铜铂硫化物矿床成矿系统,是下一步找矿工作的指导思想。

这个项目收集了大量的地质资料,投入了大量的地质工作。在龙首山岩带的西延部分,距金川岩体250 km的高泰-临泽地区,发现有许多小岩体出露。对109-1和109-2两个基性-超基性岩体的岩性和岩石地球化学特征与金川及其围岩进行了对比,认为109-2岩体与金川及其围岩有许多相似或相似之处,属于同一类型的超基性岩体。无独有偶,叶集里地区也有岩体,距离北大山岩带金川岩体100 km。与金川及其围岩相比,叶吉利岩体在岩性和岩石地球化学上属于同一类型的超基性岩体。我们推测这两个地区很可能是类似于金川超大型镍铜铂硫化物矿床的新成矿系统,109-2岩体和叶吉利岩体分别是这两个成矿系统的成员。寻找超大型镍铜铂硫化物矿床就是在原地寻找新的成矿系统,因此这两个地区是我们下一步找矿工作的重点地区。

(2)加强甘肃与新西兰边境地区富镍铜矿和铂族资源的勘查。

在北山地区(91 00′~ 97 00′;北纬40° 30 ' ~ 42° 00 ',根据现有勘探成果和本项目研究,镁铁质-超镁铁质岩石十分发育,初步统计有96处。就岩体的产状而言,有小岩体和基岩(或岩盆)两种类型,时代主要为早二叠世末至晚二叠世,其次为中-新元古代。其中小岩体多为陡倾,基岩(或盆地)缓倾。根据现有勘探资料,该区发现的矿床规模虽大,但镍、铜矿床贫乏。鉴于这种情况和本项目的成矿预测分析结果,该区今后的找矿工作应重点关注两类成矿岩体(即陡倾小岩体和缓倾岩层或岩盆、岩板),注意寻找富矿体和铂族资源。具体还应注意以下几个方面。

1)在充分考虑塔里木地块北缘若羌“坡北”-甘肃黑山-马鬃山地区900 km镁铁-超镁铁岩带和已发现多处铜镍矿床(点)的区域成矿地质事实的基础上,还应重视对黑山、大头山、马鬃山、坡石的调查。

2)根据本项目的初步研究,本区现有的成矿事实和成矿条件显示了区域成矿的两种主导类型,即类似金川式的中新元古代急倾斜小岩型和二叠纪大火成岩省背景下的缓倾斜岩盆或基岩型。寻找这两类矿床应该是未来的找矿方向。

3)加强贫镍铜矿铂族资源评价。评价除了野外基础地质工作和系统取样外,还应加强室内测试方法的研究,不断提高测试结果的重复性和准确性。

4)基于本区多为戈壁沙漠的事实,在区域找矿中应注意地球物理(重磁)和遥感解译方法的应用。

(3)扬子陆块西南缘与峨眉山玄武岩有关的侵入岩矿床资源评价与勘探。

根据本项目研究,在扬子地块西南缘的丽江-邓氏美蓉-金平镍铜铂矿床成矿预测区,今后的区域资源评价、找矿和勘探应重点关注与峨眉玄武岩有关的侵入岩矿床,并注意以下几个方面。

(1)加强基础地质和重点路段区域调整。

上述研究结果表明,预测区内永胜-丽江地区,尤其是金沙江沿岸发育镁铁质-超镁铁质岩体,与二叠纪玄武岩处于同一时期。但由于过去该区基础地质工作仅限于1:20万区域尺度,目前侵入体的区域分布尚不明确,需要开展1:5万地质调查才能查明。这对寻找镍-铜-铂岩浆硫化物矿床非常重要。

(2)重视玄武岩发育带中苦橄岩的研究。

根据与诺里尔斯克矿区的地质对比资料,在该预测区今后的找矿工作中,有必要加强对玄武岩发育区苦橄岩的空间分布及其成因关系的研究,因为这项研究将提供更多的成矿信息。

(3)典型地区隐伏岩体调查

在预测区内,对铁镁铁质成矿岩体的研究非常重要,除了加强对地表区域的研究外,对深部隐伏岩体的研究也非常重要。研究区现存的成矿岩体大多属于小岩体,地表出露范围有限。因此,有必要对隐伏岩体进行勘探,为找矿靶区的选择提供依据。此外,对于镁铁质-超镁铁质岩体,由于其显著的密度表现和磁学特征,应用地球物理方法进行深部地质研究也是可行的。

(4)富铜层位的铜矿资源勘探

从永胜的米粒-保平到宾川的团山,即沿金沙江断裂的东西两侧,现有资料和几个矿床(点)的成矿事实表明,在二叠纪玄武岩顶部有一个铜丰度明显增加的富铜层,沿该带有进一步找矿或勘探的巨大潜力。

(5)应重视镍铜铂岩浆硫化物矿床的成矿类型。

在该预测区和峨眉山火成岩省,已发现的镍铜铂岩浆硫化物矿床类型有圆柱形(白马寨)、透镜状小岩体和层状侵入体(金宝山)。结合本项目对丽江、永胜、宾川的研究,以及与国外火成岩省类似矿床的对比,认为在这些地区寻找层状侵入矿床是非常必要的,也是今后工作的重点方向。

(6)加强峨眉山玄武岩发育区地球化学剖面的研究,特别要注意Ni、Cu、PGE等成矿元素的变化规律,即富集与亏损的变化,特别要注意亏损层位的问题,因为诺里尔斯克地区的研究结果表明,矿化与亏损层位有一定的关系。

(4)加强桂北和北天山东部镍、铜、铂资源的找矿工作。

桂北林动地区和北天山东部的黄山带是本项目预测的另一层次的两个找矿远景区。虽然这两个地区过去都进行了不同程度的找矿和勘探,但进一步的找矿研究仍然是必要的。

黄山带今后的工作重点应是寻找铂族资源和富镍铜矿。

在桂北地区,以往的工作重点主要在保滩地区,而在成矿条件较好的林动地区工作相对薄弱。特别是由于当时的地理条件,基础地质工作成果不能满足进一步找矿的需要。为了加快该地区的地质找矿工作,我们建议尽快在林动地区设立地质普查项目,同时部署1: 5万区域调查工作。

二是继续加强找矿基础理论研究,更好地指导找矿。

没有理论指导,找矿工作就会盲目。世界上一些大型矿床的发现或多或少都有相关理论研究的支撑,如成矿背景、板块构造与区域成矿的理论分析、成矿模式、成矿系列等,这些理论研究在区域找矿工作中都发挥着重要作用。就本项目所研究的镍铜铂岩浆硫化物矿床而言,成矿作用与镁铁质-超镁铁质岩石直接相关。镁铁质岩的成岩过程、区域分布规律、成矿过程、成矿机制及成矿模式等研究成果仍将是寻找镍铜铂岩浆硫化物矿床的重要依据。

前人对镍铜铂岩浆硫化物矿床的区域成矿学进行了研究(唐仲礼,2004;李,1996),初步研究表明,镍铜铂岩浆硫化物矿床成因特殊,以岩浆拆离成矿为主,但也有热液叠加成矿(唐仲礼,1989),但总的来说,这类矿床仍是一种依赖岩浆拆离的矿床类型。在国外也是如此。我国已知的镍铜铂岩浆硫化物矿床都是岩浆拆离成矿作用的产物(唐仲礼、任端金等。, 1989).因此,该类矿床的区域成矿学研究主要集中在成矿背景和成矿地质演化阶段。

初步研究表明,中国有15个镍铜铂岩浆硫化物矿床成矿系列,主要集中在中新元古代和晚古生代海西期。从区域分布来看,这些成矿系列主要集中在华北外围地区、塔里木、扬子和祁连、天山、准噶尔和昆仑造山带。加强对这些成矿系列的研究,进一步查明其时空分布规律和形成背景,将对今后的区域找矿勘查,特别是西部地区的资源勘查和部署发挥重要作用。

第三,强化找矿理论模型

自18上世纪80年代发现sudbury以来,Ni-Cu-Pt岩浆硫化物矿床的勘探开发已有一个多世纪,世界各地已发现数百处此类矿床。回过头来看,这些矿床的预测和找矿一般要经历三个阶段,即地质理论预测阶段、科技方法实施阶段和工程验证阶段。在理论研究阶段,对现有成矿模式的理论研究和总结非常有利于新矿床的发现,如与大陆溢流玄武岩有关的西伯利亚暗色岩系中的Norilˊsk-Talnakh带成矿模式、中国小岩体成矿模式等,在前期预测和找矿中发挥了积极作用。根据国内本项目的研究,对这两类成矿模式的深入理论研究仍将是今后找矿工作的主要内容。

4.寻找最有潜力的矿床类型。

与超镁铁质岩和镁铁质岩有关的岩浆硫化物矿床,根据主要成矿元素组合和富集浓度可分为四种类型:

1)以镍、铜为主的含钴、铂矿床;

2)含铜、钴、铂类的镍基矿床;

3)以铂族元素为主的镍、铜矿床;

4)以铜、锌为主的矿床。其中4)类矿床目前很少发现,仅在中国和芬兰有报道。最著名的例子是中国青海的德尔尼矿床。

唐仲礼(1995)将镍铜铂岩浆硫化物超大型矿床分为五种类型:

1)与古火山口有关的元古宙正长岩-辉长岩矿床(萨德伯里);

2)元古代以后与大陆边缘裂解有关的小型侵入矿床(金川和窝依赛湾);

3)与大陆裂谷有关的显生宙侵入矿床,相当于溢流玄武岩(诺里尔斯克-塔尔纳带);

4)太古宙绿岩带(澳大利亚西部阿格纽、加拿大汤普森坎巴尔达基斯山)中与科马提有关的矿床;

5)古元古代大陆层状侵入杂岩中的硫化物和铂族矿床(Bushveld等人)。

根据本项目的研究成果,中国最有潜力的矿床类型是与大陆边缘裂解和造山带内部有关的小型侵入矿床,以及与大陆溢流玄武岩侵入有关的矿床,这也是今后找矿应特别注意的类型。就成矿元素的组合类型而言,重点应放在前三类。

五、加强新区的研究和找矿

所谓新区,是指过去没有调查或研究过的地区,如华北古陆和扬子古陆的周边和外造山区,塔里木东北缘和阿尔泰、准噶尔交界地区,塔里木北缘、西缘、南缘和柴达木周边地区,以及不同时期的造山带接触带。在本项目预测的重点找矿靶区中,丽江-金平地区和甘新交界的北山地区属于新区,在下一步的找矿工作中应首先加强这两个地区。