钴镍为我国紧缺战略资源，消耗量位居世界第一，对外依存度分别达95%和 85%，已危及国家资源安全。岩浆型钴镍矿是我国当前可供开发的最主要钴镍矿床类型。全球绝大多数岩浆型钴镍硫化物矿床主要产于克拉通边缘，而我国近年来新发现的岩浆型钴镍矿床或新增资源量大多位于造山带内, 与基性-超基性岩体密切相关。我国岩浆型钴镍矿赋存于小岩体中，矿体规模小，产状复杂，探测难度大，现有的探测技术发展水平落后于急速增长的资源需求，囿于深埋小岩体难以探测、含碳岩层干扰严重的现状，钴镍资源缺乏有效的精细高效探测手段。
为了解决上述问题，中国科学院地质与地球物理研究所薛国强、周楠楠等人与青海省第三地质勘查院张爱奎等合作，以东昆仑造山带的夏日哈木矿床为例，系统分析岩浆型钴镍矿床物性特征，将岩浆型钴镍矿床中的成矿小岩体和矿体划定为探测目标，建立有效的勘查技术体系。由于基性-超基性岩体相对于围岩具有更高的密度和磁化率，采用重力、磁法圈定小岩体在地面的投影位置；借助人工源电磁测深和激电中梯等方法区分低阻、高极化的含矿超基性岩体与不含矿岩体；相关成果为开展我国乃至全球其他岩浆型钴镍矿床的精细探测提供了技术方案和应用范例。
首先开展了夏日哈木矿集区的四个岩体（图1）物性测试。
图1 夏日哈木超基性岩体分布
表1 夏日哈木矿床典型岩矿石的物性特征
| 岩石名称 |
样品数量（件） |
剩磁强度（10-3A/m） |
电阻率（m） |
极化率（%） |
| 石英岩 |
12 |
7 |
2104 |
2.141 |
| 辉长岩 |
40 |
72 |
2021 |
3.391 |
| 辉石岩 |
24 |
595 |
3072 |
2.25 |
| 辉石橄榄岩 |
6 |
60 |
4434 |
3.627 |
| 橄榄岩 |
9 |
13440 |
834 |
2.89 |
| 弱镍黄铁矿化辉石岩 |
6 |
51 |
1579 |
2.146 |
| 弱镍黄铁矿化蚀变辉石岩 |
6 |
1840 |
4651 |
4.906 |
| 镍黄铁矿化辉石岩 |
9 |
3924 |
667 |
20.875 |
| 镍黄铁矿化蚀变橄榄岩 |
23 |
80581 |
205 |
59.808 |
注：镍黄铁矿化辉石岩和镍黄铁矿化蚀变橄榄岩代表含矿岩体，弱镍黄铁矿化代表岩体含矿性较差，不含矿的岩体直接用辉石岩或者橄榄岩表示。
（1）剩磁强度：镍黄铁矿化辉石岩的剩磁强度达到3924 mA/m， 而弱矿化和不含矿的辉石岩只有1840和595 mA/m；镍黄铁矿化蚀变橄榄岩的剩磁强度达到80581 mA/m，而不含矿的橄榄岩只有13440 mA/m。矿化岩体相较于弱矿化及不含矿的辉石岩和橄榄岩具有更高的剩磁强度。
（2）极化率：镍黄铁矿化辉石岩、橄榄岩相较于弱矿化及不含矿的辉石岩和橄榄岩具有更高的极化率，矿化的岩体极化率达到20%以上，而不含矿和弱矿化的岩体普遍小于5%，极化率相差近一个数量级。
（3）电阻率：矿化的辉石岩、橄榄岩电阻率小于700 ohm.m，而不含矿和弱矿化的岩体达到1000 ohm.m以上，甚至几千，矿化岩体的电阻率远低于不含矿的岩体。
辉石岩和橄榄岩是可能含矿的岩体，辉长岩基本上不含矿，含矿的辉石岩和橄榄岩相较于不含矿的辉石岩和橄榄岩也有明显的高磁、高极化和低阻的特征，这种物性差异为开展磁法、激电和人工源电磁方法探测成矿岩体提供了物性依据。由于I号岩体富含镍黄铁矿化蚀变橄榄岩，剩磁强度大（80581），电阻率小于700 ohm.m，极化率达到20%以上，选择 I号岩体进行探测。在测区进行了地面磁法、激电中梯、人工源电磁法等工作，获得了野外观测数据。以I号岩体为例对方法的有效性进行分析，探测结果（图2）得到钻孔验证。
图2 典型测线综合地球物理探测结果
此外，薛国强、周楠楠还与唐冬梅等合作，在中亚造山带喀拉通克岩浆型铜镍钴矿床开展探测示范研究。与其他同类型矿床相比，碳质层在喀拉通克普遍发育，碳质层中的还原性碳可能参与矿床的形成。因此，将成矿岩体、碳质层和矿体划定为探测目标。在测定岩浆型铜镍钴矿床中矿体和围岩物性特征的基础上，采用重磁方法圈定喀拉通克高重、高磁成矿岩体的地表投影位置，金属矿地震勘探方法圈定成矿岩体顶底界面和赋存深度；针对碳质层的低阻和高极化特征，基于新发展的电性源短偏移距瞬变电磁法（Short-offset grounded-wire transient electromagnetic method，SOTEM）对碳质层激电效应更敏感的优势，实现对碳质层电性信息的提取与利用；利用成矿岩体和碳质层空间分布关系以及矿体与岩体的相对赋存位置，综合分析浸染状矿体的埋深和形状；最后，利用人工源频率电磁法确定了5km以浅的岩浆通道。通过实测数据分析和钻探验证，为进一步寻找造山带中同类型铜镍钴矿床提供了技术支撑。
研究成果发表于勘探地球物理学领域国际学术期刊Geophysics和国内岩石学期刊《岩石学报》上。研究受国家重点研发计划“战略性矿产资源开发利用”重点专项（2022YFC29035）、国家自然科学基金项目（42010306, 41874162）、中国科学院青促会项目（2020-070）共同资助。
1.Xue G Q, Zhou N N, Su B X, et al. Geophysical exploration strategy for Cu-Ni-Co deposits in China: A review[J]. Geophysics, 2023. DOI: 10.1190/geophysics 2023-0034.1.
2.Zhou N N, Wei X H, Zhang S. Imaging of a shallow magma conduit system based on a high-power frequency-domain controlled-source electromagnetic survey[J]. Geophysics, 2023, 88(2): B47-B54. DOI: 10.1190/geo2022-0399.1.
3.薛国强，周楠楠，唐冬梅．岩浆型铜镍硫化物矿床综合地球物理勘查技术——以新疆疆喀拉通克为例[J]．岩石学报，2023, 39(4): 1117-1124. DOI: 10.18654/1000-0569/2023.04.11.
