新疆西昆侖岔路口地區銅鎳找礦前景的地球化學分析

李惠 楊萬志 周軍

（①新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局地球物理化學探礦大隊 昌吉831100②新疆維吾爾自治區地質調查院 烏魯木齊 830000）

西昆侖岔路口多元素地球化學區，位于新-藏公路黑卡-甜水海一線以南，基本沿喀喇昆侖山主脊北部北西西向展布，長420km，寬50～60km，面 積23000km2，是新疆8 個巨型規模（面積＞1 萬km2）的多元素地球化學富集區帶之一。該區以鉛-鋅-鎘、銻-汞、鋰-硼、鈣元素共同富集為特征，局部富集銀、銅、鉻、鎳、鈷、釩、鈦、錳、鎢、錫、金、砷等。經過近十年的艱苦努力，鉛鋅找礦取得重大突破，富集區東部已成為我國重要的鉛鋅礦勘查開發基地。該區鉛鋅找礦仍處于找露頭礦階段，具有進一步發現大型礦的前景，同時兼具尋找銻汞礦、鎢錫礦、銅鎳礦、鐵錳礦、銀礦、鋰礦等的地質-地球化學條件。本文嘗試以地球化學研究為基礎，以岔路口二疊系神仙灣組周邊與基性、超基性巖密切的鉻鎳鈷共同富集區為對象，以銅鎳礦為目標，探討銅鎳找礦前景。

1 地球化學特征

研究區采用水系沉積測量方法，先后完成1∶50萬、1∶25萬、1∶5萬地球化學調查，在不同尺度的區域地球化學圖上，都是醒目的Cr、Ni、Co、V、Ti 及MgO、Fe2O3的富集區，并疊加有Cu的弱富集。1∶50萬超稀密度化探，元素的富集呈現塊體特征，有東西兩個濃集中心；1∶25萬甚稀密度化探，富集塊體向富集帶分化，出現多個濃集中心；1∶5 萬化探則清晰地勾繪出富集帶的形態、濃集中心和濃集趨勢（圖1）。隨著工作精度的提高，富集區范圍逐步縮小，富集強度和元素含量差異逐步擴大（表1）。富集區的形態有別于新疆其它任何地區，西南為北西向直線型連續條帶，西北端突然中斷，東南減弱消失；在興山分出等規模的一支，逐漸東西轉為北東東、北東、直至北西，形成連續的弧形，向北西逐漸減弱。其它元素的特征與Cr極為相似。

表1 不同工作尺度鉻元素特征參數

2 異常特征

2.1 異常圈定

根據不同地段Cr、Ni 及Co、Cu 富集強度和濃集趨勢，采用“動態”方法，Cr 分別采用126.4×10-6、241.3×10-6、317.1×10-6、386.3×10-6、467.1×10-6不同的下限值，Ni 分別采用84.9×10-6、211.4×10-6、259.3×10-6、309.7×10-6不同的下限值，Co、Cu類似，對富集區進行分割，圈定單元異常，使異常面積盡量不大于10km2。然后充分考慮Cr、Ni、Co、Cu異常之間的重疊度，構置綜合異常，在圖1 中岔路口二疊系分布區周邊及小紅山-興山一線，圈定以Cu-Cr-Ni-Co組合為主體的局部異常25 處，其面積在0.76～15.49km2之間，平均5.03km2。除小紅山東南2km 處的Hs-51 異常有已知超基性巖、興山西南的Hs-110與輝長巖存在一定對應關系外，其余23 個異常區尚未發現基性或超基性巖；25個異常除1個處于鐵龍灘群分布區、1個處于神仙灣組內、4個處于神仙灣組邊緣外，其余19 個均位于龍山組中。從元素組合及強度來看，這些異常都具有發現超基性巖或高鉻、高鎳基性巖的潛力。

圖1 不同工作尺度鉻元素富集特征

2.2 典型異常

Hs-68 異常以Cr、Ni 為主，面積5.14km2，位于岔路口東南12km的喬爾天山斷裂帶上，出露地層鐵龍灘群。元素組合Cu-Cr-Ni-Co-Ag，與東天山路北、白鑫灘、海豹灘等銅鎳礦異常組合一致；綜合異常表達式為Cu6270-Cr5522-Ni5341-Co5427-Ag56107，由編號62 的Cu、55 的Cr、53 的Ni、54 的Co 及56 的Ag 異常構成。單元素異常評序，Cu排在第70位、Cr排在第22位、Ni排在第41 位、Co 排在第27 位、Ag 排在第56 位，各元素平均值分別為Cu：57×10-6、Cr：228×10-6、Ni：94×10-6、Co：28×10-6、Ag：156×10-6，極大值分別為Cu：83×10-6、Cr：727×10-6、Ni：350×10-6、Co：51×10-6、Ag：187×10-6（圖2）。Cr、Ni 均具三級濃度分帶，異常規模、形態近似，高度套合；Cu、Co 異常規模、形態近似，空間位置一致，并與Cr、Ni 異常中心套合，是典型指示超基性巖體存在、并可能存在銅鎳找礦前景的異常。

3 地質特征

3.1 地質背景

甜水海微陸塊與神仙灣二疊—三疊紀邊緣裂陷帶的結合部位，主體處于神仙灣二疊—三疊紀邊緣裂陷帶（崔建堂等，2006），兩者以喬爾天山斷裂為界（圖1）。鉻鎳鈷富集區及周邊，出露底層有奧陶系冬瓜山群碳酸鹽巖夾細碎屑巖、志留系溫泉溝群細碎屑巖夾硅質巖、石炭系恰提爾群細碎屑巖夾碳酸鹽巖、二疊系神仙灣組深水相碎屑巖夾少量硅質巖及玄武巖、二疊系紅山湖組碳酸鹽巖、三疊系上河尾灘組深水相類復理石建造、侏羅系龍山組碳酸鹽巖及粗碎屑巖、白堊系鐵龍灘組碳酸鹽巖及粗碎屑巖，石炭系與志留系、侏羅系與二疊系及三疊系、白堊系與侏羅系為不整合接觸，其余均為斷層接觸。火山巖不發育，主要為神仙灣組上段基性火山巖夾層、龍山組上段基性火山巖夾層和早白堊世陸內裂谷性質的基性火山巖及火山碎屑巖。區域上巖漿巖主要為后碰撞伸展體制下的基性侵入巖和中酸性侵入巖，時代集中在印支晚期至燕山早期，區內僅零星可見。

圖2 岔路口Hs-68異常剖析圖

值得注意的是地表神仙灣組的出露形態，不是順區域構造線方向呈單向延伸條帶狀展布，而是呈順區域構造線方向略有延展的塊體，本身又以小紅山-興山一線為界分成東、西兩部分，東部為河岔口復式（短軸）背斜，西部為團結峰短軸背斜，鉻鎳鈷的富集區形態具有明顯屬河岔口復式背斜控制的特征，即圍繞復式背斜展布。

3.2 基性、超基性巖

3.2.1 基性巖

早期識別出的輝長巖、輝綠巖主要呈脈狀產出，輝長巖沿東北部喬爾天山斷裂分布，圍巖以白堊系為主；輝綠巖多產于中西部團結峰短軸背斜的神仙灣組中。隨著地質工作程度的提高，逐步識別出興山南輝綠玢巖，含2～9%的黑云母、3%左右的金屬礦物，斜長石斑晶長徑可達15mm，面積0.63km2；勝利河輝綠-輝長巖，輝綠巖位于巖體接觸帶，面積0.5km2；奇普恰普山口輝綠-輝長巖，輝綠巖位于巖體接觸帶，面積0.3km2；魚尾山巖體，位于河尾灘西南，由粗粒輝長巖和中粒輝長巖組成，中粒輝長巖侵位于巖體南東部，普通輝石、斜長石粒徑介于3～7mm之間，含8%的黑云母、1%的角閃石和5%的金屬礦物，面積1.65km2；風口溝巖體，出現角閃輝石巖、橄欖輝長巖、角閃輝長巖、輝石閃長巖等，面積2km2。此外，團結峰與河尾灘之間約9個成群分布的基性巖，巖性包括含橄欖石中-細粒輝長巖、蝕變輝長巖、輝綠巖、輝綠玢巖，輝長巖中含角閃石、黑云母，或橄欖石、黑云母，面積最大2.75km2，魏永峰等認為屬構造混雜巖帶性質的巖塊。

3.2.2 超基性巖

最早的超基性巖由李咸陽等發現，位于小紅山附近的黑山峰，描述了灰黑色橄欖單輝巖和灰黑色弱蛇紋石化輝石巖，橄欖單輝巖由47%的橄欖石（47%）和單斜輝石（53%）組成，粒徑分別為2.8～0.4和1.4～0.2mm，名稱應為輝石橄欖巖或輝橄巖；輝石巖由90%的普通輝石（粒徑1.6～0.3mm）、9%的斜長石（粒徑1.2～0.4mm）及黑云母、角閃石組成，粒徑分別為2.8～0.4 和1.4～0.2mm，名稱應為含斜長石輝石巖。輝橄巖巖石化學分析結果為SiO2：39.45%、MgO：26.12%、TiO2：1.69%、P2O5：0.04%。超基性巖分布在長約2km、寬數十米至數百米范圍內，因將其視為蛇綠混雜巖的組成部分，準確位置沒有在相應圖件上表達。

魏永峰等（2016）在描述八一達板-化石山“構造混雜巖”中的超基性巖類時，對灰黑色橄欖輝石巖進行了描述，巖石由蛇紋石橄欖石（20%）、局部綠泥石化普通輝石（54%）和絹云母化斜長石（22%）組成，礦物粒度小于2.0mm，從礦物組成來看，巖石定名應為橄欖輝長巖。巖石化學分析結果為SiO2：41.44%、MgO：26.4%、TiO2：0.53%、P2O5：0.05%。位于河尾灘東北，風口溝巖體西南，與風口溝巖體處于同一構造部位。高峰等從八一達板-化石山“構造混雜巖”中識別出的風口溝巖體，其中的角閃輝石巖由輝石（65%）、角閃石（25%）和斜長石（10%）組成，準確定名應為含斜長石角閃輝石巖。

3.2.3 風口溝巖體

風口溝巖體是區內已知工作程度相對較高、巖相分異明顯且存在多個巖相的巖體，位于河尾灘北偏東12km處的神仙灣組西南緣，走向北西-南東，與侏羅系龍山組灰巖呈侵入接觸關系。巖體邊部發育同期輝綠巖及輝長巖脈，脈體走向與巖體一致，主要巖性為輝石巖、橄欖輝長巖和輝綠巖，其次為角閃輝長巖、輝綠玢巖、輝石閃長巖。橄欖輝長巖中的橄欖石粒徑0.30～1.56mm，蛇紋石、綠泥石化化較強；單斜輝石粒徑1.55～9.80mm，纖閃石化、綠泥石化、綠簾石化；斜長石為拉長石，粒徑1.50～3.50mm，鈉黝簾石化、絹云母化較強。

輝長巖SiO2含量45.07～45.79%，Fe2O3含量8.87～9.34%，MgO含量6.88%～7.49%，TiO2含量1.10～1.20%，P2O5含量0.23～0.25%。巖石富集輕稀土元素，且輕、重稀土分異強烈，稀土元素總量∑REE介于135.8×10-6～161.9×10-6，LREE/HREE 為7.39～7.83，（La/Yb）N為9.03～10.46；正銪異常明顯，δEu 介于1.2～2.5之間，平均為1.7。Zr/Y-Zr圖解，所有樣品落在板內玄武巖區域，Ta/Hf-Th/Hf 圖解所有樣品落在大陸拉張帶或初始裂谷玄武巖區。

3.2.4 特征指標

整理前人硅酸鹽分析數據，并計算Mg 和m/f。2件分屬不同巖體的超基性巖樣品的SiO2含量分別為39.45%和41.44%；19 件基性巖樣品的SiO2含量為43.7～49.11%，平均46.28%。TiO2含量在0.53～2.51之間變化，除興山巖體及其東部以脈巖形式產出的輝長巖共4 件樣品外，其余17 件樣品，包括黑山峰、勝利河、奇普恰普山口和風口溝等巖體均小于2%；21件樣品的P2O5含量為0.04～0.43%，平均0.22%。2 件超基性巖樣品的Mg分別是77.41和83.22，19件基性巖樣品的Mg為44.85～64.20，其平均值56.66。2件超基性巖樣品m/f分別是3.38和4.48，19件基性巖樣品的m/f為0.80～1.76，平均值1.32。

3.3 礦化巖體的發現

圖3 岔路口地區強蝕變輝石巖中黃銅礦顯微照片

2019 年，屈李華等在進行鉛鋅礦選區野外調查時，在Hs-68異常中意外發現的超基性巖，經新疆礦產實驗研究所王玉山鑒定，巖石類型有全蝕變橄欖巖、細粒輝橄巖、中細粒輝石巖、細粒輝石巖、滑石蛇紋石化超基性巖、輝石角閃石巖、角閃石巖等。橄欖石全部蛇紋石化，個別滑石化，未見橄欖石殘留；輝石半自形粒狀、柱狀，粒徑0.1～5mm，透閃石、綠泥石及蛇紋石化、方解石化；描述的角閃石有兩種，原生角閃石和次生角閃石，都是自形-半自形粒狀、柱狀，粒徑0.2～2mm之間，角閃石蝕變弱，可見綠泥石化。如果次生角閃石主要是原生的，則巖性更復雜，因為有的薄片蛇紋石74%、角閃石20%定名為全蝕變橄欖巖的情況。鑒定出的金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦，未見鉻鐵礦，除鈦鐵礦半自形-他形粒狀外，其它金屬礦物均呈它形粒狀分布于透明礦物間。金屬礦物中出現銅鎳硫化物礦床黃銅礦+鎳黃鐵礦+磁黃鐵礦的典型組合。

4 討論

李咸陽等（2008）最早論及研究區銅鎳找礦問題，提出了黑山峰北和冬瓜山兩個銅鉻鎳鈷找礦靶區。接著周軍等（2013）在開展岔路口地區地球化學找礦潛力評價時，對銅鎳找礦給予了進一步關注，提出了黑山峰、興山I號和興山Ⅱ號三個銅(鎳)靶區，并結合超基性巖的存在進行了簡要論證。魏周政等提出的克孜勒吉勒鎳鉻找礦靶區指的就是興山一帶，高峰等（2019）再提銅鎳找礦，認為尖山-小紅山銅鉛鋅成礦遠景區具有形成與基性巖有關銅鎳礦的潛力，并建議加大在火山區尋找與基性巖有關的銅鎳礦產。究竟是什么原因促使大家一致關注銅鎳找礦而又未提供基礎性依據呢？李咸陽等將黑山峰首次發現的輝橄巖、含斜長石輝石巖視為蛇綠混雜巖組成的同時，還劃定了黑山峰北（實際就是黑山峰）銅鉻鎳鈷找礦靶區，且不矛盾。筆者分析，一個重要因素是該區出現了鉻、鎳等元素的超常規、規模性富集，使在這一地區能接觸到化探成果的地質找礦人員無法忽視這種相關元素的共同富集。

Cr、Ni、Co 是強相容元素，地球各層圈中地幔巖含量最高，有幔型（或幔源）元素之稱；各類巖漿巖中的含量極不均勻，超基性巖含量最高，向酸性巖迅速降低，依據其含量可以判斷巖漿巖的基性程度，也稱基性度元素。以Cr 為例，超基性巖中平均含量2000×10-6，基性巖中平均含量200×10-6，兩者相差10倍。這種高達一個數量級的顯著差異，使利用單一指標判斷研究對象是否是、或存在超基性巖成為可能。任燕等Cr 在基性巖中平均值的兩倍，即400×10-6，篩選土壤化探基性度元素組合異常進行野外驗證，快速發現了9個超基性巖體。研究區由水系沉積物測量圈定的Cr 連續富集區面積493km2，平均值321×10-6，是基性巖平均值的1.61 倍，如果考慮到水系沉積物的稀釋作用導致元素含量衰減因素，水系樣321×10-6的意義不會低于土壤樣400×10-6。研究區異常平均值大于400×10-6的鉻異常有33 個，最大值大于400×10-6的鉻異常有44 個。前述25 個具備Cu-Cr-Ni-Co 完整組合的綜合異常，Cr 異常最大值均大于400×10-6，平均值只有已發現超基性巖的Hs-68，其Cr平均值小于400×10-6。因此，以Cr≥400×10-6為評判指標，研究區繼續發現更多超基性巖的前景是樂觀的。Cr、Ni、Co一定強度的富集也可存在于基性火山巖中，研究區已呈現這類信息，魏永峰等（2016）采自八一達板-化石山“構造混雜巖”中的蝕變玄武巖、枕狀玄武巖、橄欖玄武巖，其Cr 含量分別為616×10-6、578×10-6和520×10-6，其對應的SiO2含量卻是32.83%、36.65%和37.25%，侏羅紀玄武質熔巖及其火山碎屑巖與之類似，其中有CaO 明顯高的因素，實際還可能與該區未知特定地質背景有關，李咸陽等（2008）在西鄰區就發現有待進一步工作證實的超鐵鎂質熔巖、強蝕變基性超基性角礫凝灰巖。總體而言，研究區Cr、Ni、Co 超常規富集推斷屬超基性巖和高Cr、高Ni玄武巖質火山巖共同控制。

研究區已發現以基性巖為主的基性、超基性巖體，種種證據表明與地層成侵入接觸，處于魏永峰等（2016）認為是“構造混雜巖”或蛇綠巖殘片中基性巖塊的基性巖，已被高峰等（2019）證明是基性巖體或基性-超基性巖體，前者有勝利河、奇普恰普山口、獨山西巖體、團結峰南巖體，后者有風口溝巖體。勝利河巖體與圍巖港灣狀侵入接觸，邊部輝綠巖細脈切割圍巖層理，局部地段輝長巖中可見圍巖捕擄體，由中心至邊部礦物顆粒由中粗粒變為中細粒，巖性由輝長巖變漸變為輝綠巖。巖體面積在0.3～2.75km2之間，是典型小巖體。風口溝巖體已識別出含斜長石角閃輝石巖、橄欖輝長巖、角閃輝長巖、輝綠巖、輝綠玢巖和輝石閃長巖，顯示分異巖體特征，黑山峰與岔路口東南的礦化巖體也類似。超基性巖中含水礦物角閃石普遍出現，個別出現黑云母：黑山峰含斜長石輝石巖中出現角閃石和黑云母，黑云母含量可達1%，具褐紅-淺黃多色性，不排除是金云母；風口溝巖體角閃石含量可達25%，出現角閃輝長巖和含斜長石角閃輝石巖；Hs-68 異常中發現的超基性巖，角閃石含量最高可達83%，與蛇紋石并存。2件超基性巖樣品的Mg值，與東天山成礦帶中段含礦巖體超基性巖樣品（79.88～82.13）相當，顯示與地幔橄欖巖平衡的原生巖漿特征；19 件基性巖樣品的Mg 值，明顯低于東天山成礦帶中段含礦巖體基性巖樣品（51.51～78.01），顯示巖漿演化程度較高。2 件超基性巖的m/f 值在2～6.5 之間，19 件基性巖的m/f 值介于0.5～2之間，按吳利仁（1963）的劃分方案，均屬對應的鐵質超基性巖或鐵質基性巖。21 件超基性、基性巖巖樣品的P2O5含量均小于1%，TiO2含量除興山巖體及其東部以脈巖形式產出的輝長巖4 件樣品外均小于2%，這兩個指標符合姜常義寄主巖漿硫化物礦床的巖體特征。以風口溝巖體為代表，包括興山北、勝利河、奇普恰普山口及團結峰與河尾灘之間的多個巖體，16 件基性巖樣品的∑REE 為135.8～184.42×10-6，（La/Yb）N介于1.34～11.22 之間，δEu 多在1.2～2.5之間，輕、重稀土分異明顯，明顯的正銪異常和右傾斜的輕稀土富集型形式，一致的稀土特征和密切的空間關系，表明這些巖石類型是同源巖漿分離結晶和堆晶的結果，右傾斜的輕稀土富集型模式為全球范圍內大多數含銅鎳礦巖體所共有。因此，從已掌握的資料及礦化超基性巖的發現來看，研究區基性、超基性巖具備含礦巖體特征，銅鎳找礦應成為今后一個重要的關注方向。

5 結論

（1）岔路口地區以Cr 為代表的Cr、Ni、Co 等多元素富集區，以Cr 高強度富集及圍繞二疊系神仙灣組構成的河岔口復式（短軸）背斜構成環型帶狀為特色，這一樣式推測由大陸深部熱驅動形成局部隆起有關。

（2）Cu-Cr-Ni-Co 組合是與基性-超基性巖密切相關的銅鎳硫化物礦床地球化學異常的典型組合，Hs-68 異常銅鎳礦化巖體的發現，展示了研究區25個同類異常可能的找礦前景。

（3）研究區以Cr為代表的鐵族元素超常規富集，直接控制因素推斷為超基性巖和高Cr玄武巖質火山巖，富集范圍遠超已知超基性巖、高Cr 火山巖，預示有批量發現這兩種類型巖石的潛力。

（4）區內已知基性、超基性巖，巖相分異特征以風口溝巖體最為明確，均屬有利于銅鎳成礦的鐵質基性、超基性巖小巖體，初步研究顯示這些巖體具備含礦巖體的基本特征，岔路口地區是新疆一個新的銅鎳找礦潛力區。