中國(guó)關(guān)鍵金屬鈷鎳成礦規(guī)律與高效勘查技術(shù)

502 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來(lái)源：張照偉，李文淵，豐成友，王輝，王亞磊，武軍杰，李德賢，呂新彪，朱伯鵬，惠博，劉會(huì)文

2024-06-13 17:03:38

中國(guó)鈷-鎳成礦規(guī)律與高效勘查技術(shù)

張照偉1，李文淵1，豐成友2，王輝3，王亞磊1，武軍杰4，李德賢5，呂新彪6，朱伯鵬7，惠博8，劉會(huì)文9*

1 自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心

2中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所

3長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院

4中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所

5鎳鈷資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金川集團(tuán)股份有限公司

6中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查研究院

7新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)

8中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所

9青海省核工業(yè)局

作者簡(jiǎn)介：張照偉，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事巖漿銅鎳鈷硫化物礦床成礦理論研究與礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作.

*通訊作者：劉會(huì)文，高級(jí)工程師，主要從事巖漿作用成礦理論與找礦方向調(diào)查工作.

導(dǎo)讀：

鈷、鎳是全球戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)，中國(guó)超過(guò)90%的鈷、鎳原材料依賴進(jìn)口。中國(guó)具有多種含鈷礦床類型，近年又有新類型鈷礦發(fā)現(xiàn)，找礦前景很大。如何才能快速發(fā)現(xiàn)鈷鎳礦床呢?張照偉博士等認(rèn)為目前不同類型礦床中鈷-鎳發(fā)育特征、賦存狀態(tài)、富集機(jī)制與成礦潛力尚不明確，缺少針對(duì)性的找礦模型與高效的勘查技術(shù)方法，極大地制約了鈷-鎳資源的找礦突破，需要研究鈷-鎳成礦規(guī)律，創(chuàng)新高效勘查技術(shù)。

為此，張照偉等擬通過(guò)對(duì)鈷-鎳元素超常富集機(jī)理與成礦規(guī)律及勘查技術(shù)的研究，解決大陸聚-散過(guò)程中多圈層相互作用與鈷-鎳超常富集機(jī)理的重大科學(xué)問(wèn)題和空-地-井高精度重磁電震物探數(shù)據(jù)采集、處理與多參數(shù)聯(lián)合正反演解譯的關(guān)鍵技術(shù)難題，旨在揭示鈷-鎳礦產(chǎn)資源成礦潛力和找礦新靶區(qū)，支撐服務(wù)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)找礦行動(dòng)。本文較全面展示了鈷-鎳成礦作用與成礦規(guī)律最新研究成果，提出了鈷-鎳礦床高效勘查技術(shù)思路。

內(nèi)容提綱

0 引言

1 鈷-鎳成礦類型與地質(zhì)分布

1.1 鈷-鎳主要成礦類型

1.2 中國(guó)鈷-鎳資源地質(zhì)分布規(guī)律

2 鈷-鎳成礦作用與成礦規(guī)律

2.1 沉積型鈷-銅礦床成礦作用

2.2 巖漿型硫化物和氧化物礦床成礦作用

2.3 紅土型鎳-鈷礦床成礦作用

2.4 巖漿熱液型鈷-銅礦床成礦作用

2.5 鈷-鎳成礦規(guī)律與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

3 鈷-鎳礦床高效勘查技術(shù)

3.1 沉積型鈷-銅礦床勘查技術(shù)

3.2 巖漿型硫化物和氧化物礦床勘查技術(shù)

3.3 紅土型鎳-鈷礦床勘查技術(shù)

3.4 巖漿熱液型鈷-銅礦床勘查技術(shù)

3.5 勘查技術(shù)創(chuàng)新與勘查模型

4 結(jié)語(yǔ)

0 引言

鈷、鎳作為全球性戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電子通訊、航空航天及高端裝備制造等領(lǐng)域。全球鈷資源主要來(lái)自現(xiàn)代海底鈷礦和大陸鈷礦。現(xiàn)代海底鐵錳結(jié)核蘊(yùn)含巨大的鈷資源(>80%)但受限于當(dāng)前技術(shù)條件而無(wú)法開(kāi)采。在大陸鈷礦資源中沉積層控型銅鈷礦約占60%、銅鎳硫化物礦床中的鈷約占23%、紅土型鎳鈷礦占15%、其他熱液含鈷礦床僅占2%。隨著新興產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展與低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)全球?qū)︹?、鎳金屬的需求增長(zhǎng)迅猛且前景廣闊。擁有豐富鈷、鎳礦產(chǎn)資源的國(guó)家不僅具有定價(jià)權(quán)也提升了國(guó)家資源戰(zhàn)略安全等級(jí)。中國(guó)目前是全球第一大鈷、鎳金屬消費(fèi)國(guó)，然而超過(guò)90%的鈷、鎳資源依賴進(jìn)口，后備資源嚴(yán)重不足。特別對(duì)于鈷資源，長(zhǎng)期以來(lái)主要源自加工銅、鎳等金屬礦產(chǎn)回收的副產(chǎn)品。巖漿銅鎳硫化物礦床中賦存大量的鈷、鎳資源，因其冶煉簡(jiǎn)單、成本低而成為鈷、鎳金屬來(lái)源的主要礦床類型。該類礦床一般多發(fā)育于穩(wěn)定陸塊邊緣裂谷系統(tǒng)，或與大火成巖省巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，是深部地幔上涌硫化物不混溶作用的成礦表現(xiàn)。對(duì)于鈷礦專門性的研究、勘查投入較少，導(dǎo)致存在基礎(chǔ)研究薄弱、資源家底不清、全球市場(chǎng)控制力不足等諸多因素，加之在本次新冠肺炎疫情中暴露出供應(yīng)鏈和運(yùn)輸安全等問(wèn)題，使得中國(guó)鈷、鎳資源形勢(shì)更為嚴(yán)峻，國(guó)家安全戰(zhàn)略受到嚴(yán)重威脅和挑戰(zhàn)。

目前，中國(guó)可利用的鈷、鎳礦床類型相對(duì)單一，主要為巖漿型鎳-銅(-鈷)硫化物礦床。近幾年，相繼發(fā)現(xiàn)了沉積-變沉積巖容礦型鈷礦、紅土型鎳-鈷礦及巖漿熱液型鈷礦;此外，在部分矽卡巖型、VMS型、IOCG型等礦床中也伴生有工業(yè)意義的鈷資源，顯示出較好的成礦條件和找礦潛力。盡管上述不同類型鈷、鎳礦床在中國(guó)均有產(chǎn)出，但鈷、鎳富集機(jī)理與成礦模式、成礦規(guī)律與找礦潛力、勘查技術(shù)與找礦模型尚不清楚，嚴(yán)重制約了鈷、鎳資源找礦新發(fā)現(xiàn)，亟待解決。筆者遵循地球系統(tǒng)科學(xué)和成礦系統(tǒng)科學(xué)融合發(fā)展，探索大陸聚-散過(guò)程中多圈層相互作用與鈷、鎳超常富集機(jī)理，通過(guò)空-地-井現(xiàn)代勘查技術(shù)和多元信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)深度挖掘，精細(xì)構(gòu)建中國(guó)不同類型鈷-鎳礦床成礦模式，并揭示成礦規(guī)律，建立勘查技術(shù)找礦模型，摸清鈷-鎳資源潛力的家底，優(yōu)選找礦新靶區(qū)，有力助推鈷-鎳成礦潛力的全面、科學(xué)評(píng)價(jià)和高效找礦勘查，提高鈷、鎳資源的自給能力，為低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代新興產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供重要資源保障。

1 鈷-鎳成礦類型與地質(zhì)分布

1.1 鈷-鎳主要成礦類型

鈷、鎳屬于典型的幔源型元素，在地殼中極為分散。鈷、鎳元素從地幔源區(qū)發(fā)生大規(guī)模運(yùn)移、分異和重新分配，進(jìn)而到地殼淺部富集成礦，經(jīng)歷了多期次超常富集過(guò)程，這一過(guò)程往往與大陸聚-散過(guò)程中多圈層相互作用密切相關(guān)。鈷-鎳礦床類型多樣，最主要的是沉積型、巖漿型、紅土型及巖漿熱液型。

沉積-變沉積巖容礦型鈷礦包括典型沉積巖容礦層控銅-鈷礦床(亦稱砂巖型或“SSC”型，如中非銅-鈷礦帶)和變沉積巖容礦層控銅-鈷礦(美國(guó)Ida-ho鈷礦帶、中國(guó)遼吉裂谷帶);此外，在少部分MVT型礦床、黑色頁(yè)巖容礦型礦床中也伴有工業(yè)意義的鈷。該類鈷礦是目前全球鈷最重要的來(lái)源，所含鈷資源超過(guò)全球陸地鈷資源的41%。典型沉積巖容礦層控銅-鈷礦床主要呈層狀或似層狀產(chǎn)于沉積盆地碎屑巖或碳酸鹽巖中，發(fā)育底部氧化相的紅層、上部還原性海相沉積“二元結(jié)構(gòu)”的裂谷盆地是礦床形成的有利地質(zhì)條件，盡管存在爭(zhēng)議，但目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為成礦作用至少部分始于成巖階段晚期)，主期成礦與盆地鹵水的演化有關(guān);而變沉積巖容礦鈷礦大多賦存在元古代(或古生代)裂谷環(huán)境的變形變質(zhì)碎屑巖中，一般缺少前者必要的紅層，礦床的形成可能與大陸聚合-裂解導(dǎo)致的多期次沉積-變質(zhì)變形-巖漿流體改造過(guò)程有關(guān)。

巖漿型鎳-銅(-鈷)硫化物礦床(約占全球鎳資源量40%、鈷資源量的15%)多數(shù)產(chǎn)于地幔柱相關(guān)的裂谷環(huán)境(俄羅斯Noril'sk、甘肅金川)或造山帶碰撞后伸展環(huán)境(青海夏日哈木);鈷富集成礦既與地幔熔融程度和母巖漿Co含量有關(guān)，也與Co在硅酸鹽熔體和硫化物熔體之間、單硫化物固溶體和硫化物熔體之間的分配系數(shù)密切相關(guān)，也可能受到巖漿期后熱液過(guò)程的改造。除巖漿型硫化物含有Co、Ni之外，巖漿型氧化物也含有一定比例的Co、Ni，如釩鈦磁鐵礦中。

紅土型鎳-鈷礦床(約占全球鎳資源量的60%、鈷資源量的36%)主要來(lái)自熱帶-亞熱帶地區(qū)富含Co、Ni基性-超基性巖的風(fēng)化，其成礦依賴于熱帶氣候環(huán)境、穩(wěn)定的大地構(gòu)造背景、純橄欖巖母巖及剪切構(gòu)造帶等多種因素的耦合成礦作用。巖漿熱液型估礦床常與基性-超基性巖具有密切的空間關(guān)系，多受斷裂和裂隙構(gòu)造控制，形成脈狀礦體。該類礦床一般品位較高，規(guī)模相對(duì)較小，常具有Ag-Ni-Co-As-Bi元素組合特征;此外，在部分矽卡巖型、VMS型、IOCG型等礦床中也伴有工業(yè)意義的鈷資源。

從全球鈷-鎳資源工業(yè)產(chǎn)量來(lái)看，沉積-變沉積巖容礦型鈷工業(yè)產(chǎn)量占比高達(dá)63%，紅土型和巖漿型分別占比20%和14%(圖1a);在全球鎳資源工業(yè)產(chǎn)量中，紅土型占比高達(dá)70%，巖漿型30%(圖1b)因此，鈷的工業(yè)來(lái)源重點(diǎn)是沉積-變沉積巖容礦型，鎳的工業(yè)來(lái)源重點(diǎn)是紅土型;具體到中國(guó)的鈷-鎳成礦類型，沉積-變沉積巖容礦型是重點(diǎn)要攻克的類型，解決鈷超常富集機(jī)理和成礦潛力;其次，就是巖漿型鈷-鎳礦床的高效勘查技術(shù)，加大深部找礦，增加資源儲(chǔ)量。而中國(guó)紅土型鎳-鈷礦床類型由于所處地理位置和成礦條件不夠優(yōu)越，不能成為鈷-鎳資源的重點(diǎn)成礦類型。

圖1 全球鈷(a)-鎳(b)資源工業(yè)產(chǎn)量餅圖(USGS，2019)

1.2中國(guó)鈷-鎳資源地質(zhì)分布規(guī)律

在中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的鈷礦產(chǎn)地約150余處，主要分布在青海、甘肅、云南、吉林、江西、湖南、新疆和海南等省份(圖2)。含鈷礦床類型較多，主要包括巖漿型、沉積-變沉積巖容礦型、紅土型、VMS型、矽卡巖型、熱液脈型及IOCG型等。但獨(dú)立或以鈷為主的工業(yè)礦床十分稀缺，鈷主要作為伴生組分產(chǎn)于銅、鎳等礦床中。中國(guó)鎳礦資源主要產(chǎn)于華北克拉通西南緣及北緣、龍首山-柴達(dá)木克拉通周緣、塔里木克拉通東北緣、揚(yáng)子克拉通西緣等重點(diǎn)區(qū)帶(圖3)。目前，巖漿銅鎳硫化物礦床是中國(guó)鎳礦最主要的來(lái)源。

圖2 中國(guó)鈷地球化學(xué)及鈷資源分布圖

圖3 中國(guó)鎳地球化學(xué)及鎳資源分布圖

沉積型鈷銅礦床多發(fā)育在遼東-吉南、西南三江、東昆侖、中條山和欽杭東段成礦帶，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型沉積-變沉積巖容礦鈷礦，分別以大橫路、白秧坪、駝路溝、篦子溝、七寶山鈷銅礦床為典型代表(圖4)，顯示出較好的成礦潛力和找礦前景。

圖4 中國(guó)鈷-鎳礦床地質(zhì)分布規(guī)律略圖

巖漿型鈷-鎳礦床：主要是銅鎳(鈷)硫化物礦床，多分布在華北克拉通西南緣及北緣、龍首山-柴達(dá)木克拉通周緣、塔里木克拉通東北緣及揚(yáng)子克拉通西緣等重點(diǎn)地區(qū)。從成礦時(shí)代看，中國(guó)巖漿銅鎳(鈷)硫化物礦床主要集中在新元古代早期(1000?800Ma)，以金川礦床為代表;早古生代晚期—晚古生代早期(390?430Ma)以夏日哈木礦床為代表;晚古生代晚期(295?250Ma)以黃山、黃山東、圖拉爾根、喀拉通克等礦床為代表(圖4)。除此之外，巖漿型氧化物釩鈦磁鐵礦礦床中也蘊(yùn)含著豐富的鈷-鎳資源，主要分布在攀西裂谷帶中以攀枝花、紅格、太和、白馬等超大型釩鈦磁鐵礦礦床為典型代表(圖4)。

紅土型鎳-鈷礦床：該成礦類型由于受氣候條件等因素制約，主要發(fā)育在中國(guó)云南墨江-綠春、保山成礦帶內(nèi)，以金廠、邦滇寨紅土型鎳-鈷礦床為典型代表(圖4)。對(duì)巖漿熱液型鈷銅多金屬礦床找礦勘查在新疆北部取得新進(jìn)展，少量深部鉆探驗(yàn)證已獲得鈷金屬量超過(guò)1萬(wàn)t，以阿勒泰成礦帶蘊(yùn)都卡拉礦床為典型代表(圖4)。

2 鈷鎳成礦作用與成礦規(guī)律

2.1 沉積型鈷-銅礦床成礦作用

沉積型鈷-銅礦床主要集中發(fā)育在中非裂谷帶的贊比亞-剛果(金)境內(nèi)，中非鈷銅成礦帶蘊(yùn)含超過(guò)1000萬(wàn)t鈷資源量，占全球大陸型鈷資源的70%以上。贊比亞成礦帶是中非鈷銅成礦帶的重要組成部分，鈷資源集中在銅帶省的幾個(gè)主要礦床中，謙比希礦床就是典型代表)。贊比亞成礦帶沉積型鈷礦床整體上具有明顯構(gòu)造控礦特征，礦體常常發(fā)育在復(fù)向斜的兩翼;受造山運(yùn)動(dòng)影響，中非成礦帶自新元古代晚期起受到區(qū)域上北東—南西向的持續(xù)擠壓，成礦作用與區(qū)域上第二期變形作用聯(lián)系緊密，礦體常常發(fā)育在該變形產(chǎn)生的褶皺樞紐及相應(yīng)的二級(jí)、三級(jí)褶皺中，尤其是同造山期及后造山期形成的熱液脈體;Co元素高度富集。此外，由于具有高滲透性，便于熱液流體的匯聚，最新研究發(fā)現(xiàn)，含Co沉積地層曾經(jīng)釋放了Co，是鈷成礦的礦源層。礦化也發(fā)育在與基底隆起區(qū)域相鄰的斷層交匯部位，這些構(gòu)造發(fā)育部位，鈷礦體往往也比較發(fā)育。鈷礦化與造山作用密切相關(guān)，造山期中-高溫變質(zhì)熱液使得Co、Cu金屬元素再富集，并以含礦熱液脈狀形式在區(qū)域上產(chǎn)出。

沉積-變沉積巖容礦型鈷礦是中國(guó)極具潛力的重要鈷礦床類型，在中國(guó)多個(gè)區(qū)域均有發(fā)現(xiàn)，但發(fā)育特征不明、成礦潛力不清。沉積巖容礦富鈷礦床中Co富集成礦與物質(zhì)源區(qū)、沉積成巖環(huán)境、盆地流體演化過(guò)程密切相關(guān)，同時(shí)礦床形成之后可能會(huì)受到區(qū)域變質(zhì)、變形作用或巖漿-熱液作用的改造，從而掩蓋礦床的一些原生特征。最新研究山西中條山鈷礦進(jìn)一步揭示了Co的釋放、遷移與富集成礦離不開(kāi)強(qiáng)氧化性高溫高鹽流體。Co作為親鐵元素，在地幔中含量相對(duì)較高，而在地殼中極為分散。沉積巖-變沉積巖容礦型鈷的物質(zhì)來(lái)源和驅(qū)動(dòng)機(jī)制是重點(diǎn)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.2 巖漿型硫化物和氧化物礦床成礦作用

巖漿銅鎳(鈷)硫化物礦床多數(shù)位于克拉通邊緣，通常被認(rèn)為是由于克拉通邊緣地殼較薄造成的。在地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)力較為集中，容易形成超殼巖石圈斷裂，有利于幔源巖漿上升、就位及地殼物質(zhì)混染作用的發(fā)生。另外，Pirajnoetal.(2015)認(rèn)為大型巖漿銅鎳(鈷)硫化物礦床的形成和地幔柱在巖石圈地幔底部的疊加作用密切相關(guān)。賦礦的鎂鐵-超鎂鐵巖體多為多巖相的復(fù)式巖體，該類巖體由多種巖相構(gòu)成，但堆晶結(jié)構(gòu)和堆晶層理不發(fā)育;在大多數(shù)情況下，構(gòu)成巖體的巖相主要包括輝長(zhǎng)巖相(暗色輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、淡色輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖)、蘇長(zhǎng)巖相、輝石巖相和橄欖巖相;各種巖相相對(duì)集中產(chǎn)出，構(gòu)成巖相帶，巖相帶之間為侵入接觸關(guān)系，而且具有相對(duì)固定的侵位順序：輝長(zhǎng)巖相f蘇長(zhǎng)巖相f輝石巖相f橄欖巖相;輝長(zhǎng)巖相總是侵位在先，橄欖巖相總是最后侵位，礦漿繼橄欖巖相侵位之后貫入。海綿隕鐵狀礦石主要賦存在橄欖巖相中，浸染狀礦石主要賦存在蘇長(zhǎng)巖相和輝石巖相中。若橄欖巖相侵位與礦漿貫入的時(shí)差小，則礦漿往往貫入到橄欖巖相內(nèi)部或其附近;若二者的時(shí)差大，塊狀礦石的賦存部位受構(gòu)造裂隙控制，而與巖相帶無(wú)關(guān)。

中國(guó)巖漿銅鎳(鈷)硫化物礦床母巖漿性質(zhì)主要為高鎂拉斑玄武巖和苦橄巖，如金川、黃山、圖拉爾根等礦床原生巖漿均為高鎂拉斑玄武巖;坡一等礦床的原生巖漿為苦橄巖;最近也有一些研究認(rèn)為夏日哈木銅鎳礦的原生巖漿為玻安巖。原生巖漿中MgO的含量往往與巖漿源區(qū)的部分熔融程度密切相關(guān);除此之外，源區(qū)的溫度-壓力也是重要因素。通常情況下，較高的部分熔融程度會(huì)導(dǎo)致MgO含量較高，從而可以形成Ni品位較高的礦床。Ni在橄欖石中是相容元素，橄欖石的大量分離結(jié)晶將明顯導(dǎo)致巖漿中Ni含量的降低。因此，巖漿演化過(guò)程中硫化物飽和熔離的早晚以及R-factor等因素同樣影響硫化物中的Ni含量。與世界范圍內(nèi)銅鎳礦床相比，中國(guó)典型銅鎳礦床的Ni品位明顯偏低，如金川巨型礦床Ni平均品位為1.08%，夏日哈木超大型鎳礦鎳平均品位為0.68%，黃山東礦床平均品位為0.52%，黃山銅鎳礦平均品位為0.42%，這可能也與其部分熔融程度較低有關(guān)。

巖漿型氧化物釩鈦磁鐵礦礦床中的鈷-鎳資源，主要是伴生元素，重點(diǎn)在于綜合利用。攀西裂谷帶釩鈦磁鐵礦資源極為豐富，其中Co、Ni、Cu伴生組分儲(chǔ)量規(guī)模極大;Co、Ni元素通常較為集中賦存于金屬硫化物中，硫化物種類繁多，包括少量砷化物和銻化物在內(nèi)共計(jì)33種，主要硫化物包括磁黃鐵礦、黃鐵礦、含鈷鎳磁黃鐵礦、含鈷鎳黃鐵礦、硫鈷鎳鐵礦等。不同種類礦物量差別很大，其中磁黃鐵礦和黃鐵礦的合量占硫化物總量90%以上。Co主要賦存在金屬硫化物中，以白馬釩鈦磁鐵礦礦床為例，硫鈷粗精礦Co品位為0.35%、S品位為35.91%。工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，硫鈷粗精礦中Co的分布率分別為：含鈷鎳黃鐵礦中為74.63%，硫鈷鎳鐵礦中為10.84%，磁黃鐵礦中1250%，黃鐵礦和黃銅礦中分別均為0.08%;另有1.87%的Co分布于鐵鈦氧化礦物和硅酸鹽脈石礦物中。攀西裂谷帶釩鈦磁鐵礦遠(yuǎn)景儲(chǔ)量高達(dá)100億t，其不僅是鐵礦的重要補(bǔ)充，且是鉻、釩、鈦資源的主要載體，是鋼鐵、釩鈦等多種金屬的重要原料;而且伴生資源量可觀的硫化物、鉑族元素、稀土元素和稀散元素等，四大礦區(qū)鈷金屬資源量90萬(wàn)t(鈷金屬量)、鎳70萬(wàn)t(鎳金屬量)，具有極高的綜合利用價(jià)值。

2.3 紅土型謀-鈷礦床成礦作用

在活動(dòng)大陸邊緣或穩(wěn)定的克拉通環(huán)境下，超鎂鐵質(zhì)巖石經(jīng)歷長(zhǎng)期(約1Ma)且強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，可導(dǎo)致Ni、C。等元素在風(fēng)化殼中富集，形成紅土型鎳鈷礦。目前世界上已知的紅土型鎳鈷礦多位于南北緯26°以內(nèi)的亞熱帶-熱帶地區(qū)。中國(guó)僅有約1/4區(qū)域位于南北緯26°以內(nèi)，因此紅土型鎳鈷礦數(shù)量不多，目前僅在海南和云南地區(qū)有一些發(fā)現(xiàn)，代表性礦床如云南元江-墨江鎳鈷礦(由二輝橄欖巖及純橄巖風(fēng)化而成，Co品位為0.03%?0.04%，鈷金屬量為?4000t)、海南文昌蓬萊(由橄欖玄武巖風(fēng)化形成，Co品位為0.03%，鈷金屬量約為8000t)及安定居丁鈷土礦(由橄欖玄武巖風(fēng)化形成，C。品位為1.63%，鈷金屬量為1.4萬(wàn)t)，兩個(gè)伴生Co的鎳礦體可能具有一定的潛力。

2.4 巖漿熱液型鈷-銅礦床成礦作用

巖漿熱液型鈷-銅礦床賦礦地層多為基性-中基性火山巖、火山碎屑巖及火山碎屑沉積巖，主要巖性為玄武巖、凝灰?guī)r，局部夾少量含角礫凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、玄武質(zhì)沉凝灰?guī)r等。與區(qū)域性大斷裂及次級(jí)斷裂關(guān)系密切，這為巖漿熱液流體上涌提供了空間和條件。侵入巖主要是閃長(zhǎng)巖，與礦化關(guān)系最為密切，鈷銅礦化主要賦存于閃長(zhǎng)巖內(nèi)外接觸帶中。閃長(zhǎng)巖主要侵位于中基性火山巖中，多呈不規(guī)則巖株、巖枝、巖脈狀，部分地段與地層斷層接觸，受斷裂控制的影響，表現(xiàn)為較強(qiáng)的碎裂巖化。

礦區(qū)巖石熱液蝕變十分發(fā)育且種類多，主要為硅化、碳酸鹽化、黏土化、綠泥石化、綠簾石化、高嶺石化、絹云母化和蛇紋石化等，其中硅化與成礦關(guān)系最為密切。各蝕變帶的礦化特征也有明顯差異，蝕變類型和強(qiáng)弱明顯受閃長(zhǎng)巖侵入體控制，在巖體內(nèi)部及近巖體處蝕變強(qiáng)烈，遠(yuǎn)離接觸帶蝕變逐漸減弱甚至消失。銅-鈷礦區(qū)礦化受閃長(zhǎng)巖-玄武巖接觸帶和構(gòu)造破碎帶控制，礦化主要分布于內(nèi)外接觸帶與構(gòu)造破碎帶中;礦化類型為浸染狀、細(xì)脈-浸染狀、細(xì)脈狀、團(tuán)斑狀、稠密浸染狀及塊狀等;成礦元素主要為Co、Cu、Au。進(jìn)一步表明，上述特征都是與閃長(zhǎng)巖有關(guān)的熱液脈狀礦床的典型特征，局部與構(gòu)造熱液活動(dòng)有關(guān)。

2.5鈷-鎳成礦規(guī)律與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

2.5.1鈷-鎳成礦認(rèn)識(shí)

鑒于中國(guó)含鈷-鎳礦床主要成礦類型和地質(zhì)分布的特點(diǎn)，除沉積型之外，其他3個(gè)主要鈷-鎳成礦類型與鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖密切相關(guān)。此類含鈷礦床成因受多種因素控制，包括母巖漿的Co含量、Co在硅酸鹽熔體和硫化物熔體之間與在單硫化物固溶體(MSS)和硫化物熔體之間的分配系數(shù)、后期熱液活動(dòng)對(duì)礦石的改造程度以及風(fēng)化作用等。通常認(rèn)為，在地幔部分熔融過(guò)程中Co和Ni的地球化學(xué)行為相似，幔源熔體的Co含量主要受上地幔硅酸鹽礦物、硫化物以及氧化物等控制。在等壓熔融條件下，地幔高程度部分熔融產(chǎn)生的熔體具有較高的Ni和Co含量;但是，地幔部分熔融受源區(qū)成分和熱力學(xué)狀態(tài)、熔融類型和機(jī)制、溫壓條件，以及揮發(fā)分含量等眾多因素的控制;不僅如此，溫度、壓力、含水量和地幔熱力學(xué)狀態(tài)等因素對(duì)幔源巖漿Co含量也有一定影響。

銅鎳硫化物礦床中Co的富集與硫化物熔體的熔離作用有關(guān)。硫化物熔體的Co含量一方面與R-factor有關(guān)，另一方面也受其在硫化物與硅酸鹽熔體之間的分配系數(shù)控制。研究表明，巖漿中可能同時(shí)存在Co2+和Co3+，Co在MSS與硫化物熔體間的分配系數(shù)略大于1)，表明其在硫化物熔體分異過(guò)程中只是略傾向于富集在MSS中;但是，在大多數(shù)銅鎳硫化物礦石中，從MSS結(jié)晶的鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦或黃鐵礦Co含量一般很高，而從中間態(tài)硫化物固溶體(ISS)結(jié)晶的黃銅礦Co含量則很低，說(shuō)明分配系數(shù)可能不是控制不同硫化物Co含量的唯一因素。

熱液中Co的地球化學(xué)行為受流體性質(zhì)、溫度和鹽度等多種因素影響。已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱液中Co主要以氯絡(luò)合物形式遷移，銅鎳硫化物礦床晚期或后期熱液活動(dòng)可造成Co的活化和進(jìn)一步富集。例如，銅鎳硫化物礦石原生橄欖石和輝石中的Co一般很難選冶，但橄欖石經(jīng)蛇紋石化后可釋放Co，如果其進(jìn)入后期熱液硫化物晶格，則可提升礦石的Co品位。

風(fēng)化過(guò)程中，超鎂鐵質(zhì)巖中的Si、Mg、Cr、Ca和Na等元素被地下水淋濾，而分散在橄欖石、輝石和硫化物中的Co則通過(guò)蝕變作用被釋放并通過(guò)吸附或離子交換賦存在鐵氧化物(褐鐵礦、針鐵礦和赤鐵礦)錳氧化物、綠泥石、利蛇紋石、鎳蛇紋石、高嶺石和蒙脫石等風(fēng)化成因礦物中，這是形成紅土型鎳-鈷礦的關(guān)鍵。按照富Ni礦物的不同，紅土型鎳鈷礦可進(jìn)一步區(qū)分為富水鎂硅酸鹽型、黏土型、和氧化物型3種。其中，黏土型及氧化物型的Co品位可達(dá)0.3%，而富水鎂硅酸鹽型的Co品位相對(duì)較低。值得注意的是，紅土型鎳鈷礦的Co品位還與超鎂鐵質(zhì)巖的類型、地下水及水位、斷裂和剪切構(gòu)造作用及地形有關(guān)。

2.5.2 關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

對(duì)以上4種成礦類型的認(rèn)識(shí)，初步揭示了鈷-鎳成礦機(jī)理和超常富集規(guī)律，但制約找礦新突破的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題仍未得到解決，是限制中國(guó)鈷-鎳資源擴(kuò)量增儲(chǔ)的關(guān)鍵。

大陸聚-散與鈷-鎳成礦的時(shí)空耦合關(guān)系。Co、Ni屬典型的幔源元素，在地殼中極為分散;Co、Ni元素從地幔源區(qū)發(fā)生大規(guī)模運(yùn)移、分異和重新分配，進(jìn)而到地殼淺部富集成礦，經(jīng)歷了多期次的超常富集過(guò)程，這一過(guò)程往往與大陸聚-散過(guò)程中多圈層相互作用密切相關(guān)。中國(guó)鈷-鎳礦床產(chǎn)于不同構(gòu)造單元中，成礦類型多樣且成礦時(shí)代涵蓋元古代—新生代。因此，查明不同類型鈷-鎳礦床的成礦地質(zhì)構(gòu)造背景與關(guān)鍵控制因素，探討大陸聚-散過(guò)程中殼幔相互作用與鈷-鎳成礦的時(shí)空耦合關(guān)系，對(duì)深入認(rèn)識(shí)鈷-鎳礦床時(shí)空分布與發(fā)育規(guī)律、構(gòu)建成礦模型奠定創(chuàng)新基礎(chǔ)和解決關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的知識(shí)積蓄。

沉積-變沉積巖容礦鈷的物質(zhì)來(lái)源及超常富集機(jī)理。富鈷礦床的形成大多與基性-超基性巖有著直接或間接的成因聯(lián)系。對(duì)于典型的沉積巖容礦型銅-鈷礦床(“SSC”型)，國(guó)際主流觀點(diǎn)認(rèn)為銅來(lái)源于盆地流體對(duì)紅層或下伏基底巖石的淋濾，而對(duì)鈷的來(lái)源一直缺少針對(duì)性研究;此外，由于富鈷沉積巖容礦礦床多數(shù)形成于元古代，礦床形成時(shí)或形成之后普遍經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)、變形作用和巖漿-熱液作用的疊加與改造，鈷礦的形成很可能經(jīng)歷了多期次、多階段的富集作用過(guò)程。因此，不同產(chǎn)出背景下的沉積-變沉積巖容礦鈷的物質(zhì)來(lái)源、以及主導(dǎo)Co元素超常富集成礦的機(jī)理是該鈷-鎳成礦類型的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，亟待解決。

巖漿源區(qū)及其巖漿演化對(duì)巖漿型鈷-鎳富集成礦的制約。巖漿型鈷(-鎳)礦床提供了全球約15%的鈷和40%的鎳金屬量，該類型礦床大多產(chǎn)于地幔柱相關(guān)的裂谷環(huán)境(金川)或造山帶碰撞后伸展環(huán)境(夏日哈木)。巖漿型礦床被認(rèn)為形成于液相硫化物相和基性或超基性巖漿的不混溶作用;巖漿型礦床中Co的富集與地幔的部分熔融程度或母巖漿的Co含量有關(guān)，還受到Co在硅酸鹽熔體和硫化物熔體之間、單硫化物固溶體(MSS)和硫化物熔體之間的分配系數(shù)和巖漿后期熱液活動(dòng)改造等的影響。目前，對(duì)幔源巖漿演化過(guò)程中溫度、壓力、含水量、氧逸度和地幔熱力學(xué)狀態(tài)等多種因素對(duì)Co地球化學(xué)行為的影響認(rèn)識(shí)仍十分有限，Co在巖漿型礦床中的富集成礦的關(guān)鍵控制因素亦亟待查明。

3 鈷鎳礦床高效勘查技術(shù)

隨著找礦勘查工作的持續(xù)推進(jìn)，找到礦的難度越來(lái)越大。當(dāng)今時(shí)代的找礦工作重點(diǎn)是攻深找盲，要么是已知礦床的深邊部，要么就是覆蓋區(qū)的盲礦體;高效的勘查技術(shù)則顯得尤為重要，天-空-地一體化的深部探測(cè)可能會(huì)把找礦變成現(xiàn)實(shí)，不同的礦床類型，勘查技術(shù)方法組合的有效性也不盡相同。

3.1 沉積型鈷-銅礦床勘查技術(shù)

中國(guó)沉積-變沉積巖容礦型鈷礦在遼吉帶、西南三江帶、東昆侖南帶、欽杭帶及中條山帶等都有發(fā)現(xiàn)(圖4);通過(guò)快速查明富Co沉積盆地的時(shí)空結(jié)構(gòu)與演化歷史，解析關(guān)鍵賦礦層位的沉積環(huán)境、物質(zhì)來(lái)源及構(gòu)造變形-變質(zhì)-巖漿作用的疊加改造過(guò)程，進(jìn)一步闡明中國(guó)代表性沉積-變沉積巖容礦型鈷礦的發(fā)育特征和形成的有利地質(zhì)條件，揭示形成的構(gòu)造背景與關(guān)鍵控礦因素;系統(tǒng)精細(xì)剖析沉積成巖階段、成巖晚期(之后)盆地流體活動(dòng)及構(gòu)造變形、變質(zhì)作用或巖漿-熱液作用疊加過(guò)程中可能發(fā)生的Co富集與改造作用，查明成礦物理化學(xué)條件及其演化過(guò)程，確定成礦物質(zhì)來(lái)源，揭示Co的超常富集機(jī)制，建立成礦模式。

基于典型礦床的成礦模式，利用中-高分辨率、多-高光譜遙感影像，建立賦礦層位及其特征巖性的解譯標(biāo)志及提取方法;基于VNIR-SWIR光譜分析技術(shù)研究賦礦層位的三維空間分布特征，確定勘查評(píng)價(jià)的光譜指示標(biāo)志;利用多比例尺無(wú)人機(jī)航磁、大功率三分量高溫超導(dǎo)瞬變電磁測(cè)量、綜合測(cè)井等地球物理數(shù)據(jù)，結(jié)合原生暈、次生暈地球化學(xué)分析，構(gòu)建賦礦層位物化探異常組合特征;以關(guān)鍵賦礦層位的綜合找礦標(biāo)志信息提取為重點(diǎn)，形成高效勘查技術(shù)體系;利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)，有效識(shí)別、量化并融合重點(diǎn)成礦區(qū)帶物探、化探和遙感異常，對(duì)重點(diǎn)研究區(qū)帶鈷成礦潛力進(jìn)行定量評(píng)估;優(yōu)選找礦遠(yuǎn)景區(qū)，基于高效勘查技術(shù)方法開(kāi)展大比例尺綜合找礦預(yù)測(cè)，確定有利找礦靶區(qū);結(jié)合小口徑多分支定向鉆探驗(yàn)證，完善勘查技術(shù)體系，綜合建立勘查示范基地。

3.2 巖漿型硫化物和氧化物礦床勘查技術(shù)

巖漿型銅鎳鈷硫化物礦床主要發(fā)育在中國(guó)西北地區(qū)，以龍首山的金川超大型礦床、東昆侖北帶的夏日哈木超大型礦床，以及東天山-北山成礦帶的黃山、圖拉爾根等大型礦床為典型代表(圖4);礦床成因多為深部熔離-巖漿貫入型模式。可進(jìn)一步查明成礦地質(zhì)構(gòu)造背景、賦礦巖體特征(分布規(guī)律、巖石組合、礦物組成、巖石地球化學(xué)特征、同位素組成、地球物理及地球化學(xué)特征參數(shù))、礦體特征、礦石特征、礦化蝕變特征等方面的異同，揭示巖漿源區(qū)性質(zhì);結(jié)合Co元素賦存狀態(tài)和富集成礦機(jī)制，構(gòu)建以金川、夏日哈木等鈷-鎳礦床為代表的三維礦體模型，總結(jié)成礦規(guī)律、控礦因素和找礦標(biāo)志。

“空-地-井”三維鈷-鎳高效勘查技術(shù)和勘查示范。典型礦床深部強(qiáng)干擾條件下礦體定位預(yù)測(cè)及勘查示范，系統(tǒng)搜集梳理以往各時(shí)期物化探資料，首先初步評(píng)價(jià)各種勘查技術(shù)方法的有效性;充分利用礦區(qū)已有重、磁資料，結(jié)合金川集團(tuán)股份有限公司在金川礦床深部找礦正在實(shí)施的鉆探工程，進(jìn)一步開(kāi)展鉆孔綜合測(cè)井、高溫超導(dǎo)井中三分量磁測(cè)、地-井TEM和鉆孔原生暈測(cè)量，探測(cè)鉆孔孔旁及孔底周圍一定范圍內(nèi)可能存在的盲礦體;總結(jié)有支護(hù)充填體、強(qiáng)礦場(chǎng)、高地應(yīng)力等干擾因素影響的礦床深部勘查技術(shù)組合。

復(fù)雜地形隱伏巖體定位預(yù)測(cè)及勘查示范：充分利用已有區(qū)域地物化遙資料，在龍首山-北山帶和東昆侖北帶初步圈定找礦有利區(qū);在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用無(wú)人機(jī)航磁技術(shù)開(kāi)展大比例尺磁法測(cè)量、多源電磁測(cè)深、高溫超導(dǎo)地面瞬變電磁測(cè)量、激電中梯和巖石/土壤熱磁組分地球化學(xué)測(cè)量，逐步縮小找礦靶區(qū)。

攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦不同類型、不同層位和不同品級(jí)的礦石普遍分布有硫化物。硫化物的礦物量在不同礦區(qū)不同層位礦石的差別很大。攀枝花礦區(qū)硫化物富集，全區(qū)硫化物含量為8.72%?0.05%，其中，白馬礦區(qū)為2.59%?0.4%，太和礦區(qū)為4.03%?0.34%，紅格礦區(qū)為7.15%?0.13%。原礦硫化物中含Co量一般大于0.3%;原礦硫化物中含Ni量一般大于0.1%;四大礦區(qū)相比較，紅格礦區(qū)Ni含量最高，太和礦區(qū)Ni含量最低。硫化物中Cu的含量一般大于0.1%，與Ni含量高低同步。進(jìn)一步加大對(duì)Co、Ni元素賦存狀態(tài)和分離富集工藝研究力度，提高鈷-鎳資源綜合利用效率?？赏ㄟ^(guò)礦物加工及選礦手段，將金屬硫化物進(jìn)一步富集，獲得硫精礦，在硫精礦的基礎(chǔ)上開(kāi)展相關(guān)研究工作。采用X射線衍射分析、電子探針、掃描電鏡、透射電鏡及AMICS礦物全自動(dòng)定量分析等手段，查明Co、Ni的載體礦物類型、含量、粒度分布特征，以及載體礦物中Co、Ni元素的含量及其他組分含量;綜合所有礦物參數(shù)數(shù)據(jù)研究Co、Ni賦存狀態(tài)，為Co、Ni資源綜合評(píng)價(jià)提供支撐。

3.3 紅土型鎳-鈷礦床勘查技術(shù)

紅土型鎳-鈷礦床的有效勘查，清楚該類型的成礦地質(zhì)特征可增強(qiáng)勘查技術(shù)的針對(duì)性及有效性，分析鈷-鎳時(shí)空分布規(guī)律，綜合地物化遙資料，建立紅土型鎳-鈷礦床的成礦模式。綜合地質(zhì)信息法進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè)，在成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，充分考慮地層、構(gòu)造、巖體、物化遙等與成礦的關(guān)系，通過(guò)預(yù)測(cè)要素疊加分析來(lái)圈定最小預(yù)測(cè)區(qū)，并運(yùn)用地質(zhì)體積法等不同的儲(chǔ)量估算方法計(jì)算潛在資源量。

紅土型鎳-鈷礦中Co賦存狀態(tài)的認(rèn)識(shí)，可結(jié)合工藝礦物學(xué)研究，開(kāi)展鈷-鎳高效分離機(jī)理分析，綜合評(píng)估鈷資源的利用潛力;進(jìn)一步明確鈷-鎳綜合利用載體對(duì)象，厘清鈷-鎳等親硫元素聚散機(jī)制和富集規(guī)律，確定鈷-鎳的理論分離指標(biāo);研發(fā)綠色高效的分離提取技術(shù)，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，綜合評(píng)估典型礦床鈷資源的利用潛力。

3.4 巖漿熱液型鈷-銅礦床勘查技術(shù)

巖漿熱液型鈷-銅礦床礦區(qū)，除中基性火山巖及侵入巖、圍巖蝕變的地質(zhì)特征外，地球物理、地球化學(xué)也表現(xiàn)了比較明顯的異常特征。物性參數(shù)表明，礦區(qū)巖(礦)石物性參數(shù)有明顯差異，含礦巖石具中低極化、中-高阻特點(diǎn)，圍巖具低極化、相對(duì)高阻的特點(diǎn)，而蛇紋石化橄欖巖則為高極化、低阻特征。一般具有Au-Cu-As-Mo-Sb-Pb-Co-Zn-Sn的地球化學(xué)綜合異常，其中Au、Cu、Co、As異常套合較好，面積大，與礦體產(chǎn)出部位基本對(duì)應(yīng)。

該類型礦床的勘查技術(shù)方法首先考慮土壤地球化學(xué)，針對(duì)土壤地球化學(xué)主要成礦元素(Au、Cu、Co.As)異常濃集中心，尋找地表礦化蝕變帶，初步確定礦化類型、強(qiáng)度及范圍;其次，基于地表孔雀石、褐鐵礦、黃鐵礦、輝銅礦和綠簾石化、綠泥石化、硅化、高嶺土化礦化蝕變特點(diǎn)，開(kāi)展地質(zhì)專項(xiàng)填圖，初步確定礦化蝕變帶形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀及其與地層、巖體和構(gòu)造的相互關(guān)系，查明賦礦巖石類型;輔以探槽的系統(tǒng)揭露，詳細(xì)確定地表礦體及礦化體的數(shù)量、形狀、規(guī)模、產(chǎn)狀和品位變化等特征;再次，對(duì)地表礦化蝕變帶開(kāi)展地面物探電法剖面測(cè)量，圈定物探激電異常(η≥1.8%，ρ≥1000Ω·m)，并結(jié)合化探、地表地質(zhì)填圖、工程施工等成果對(duì)物探異常進(jìn)行優(yōu)選;重點(diǎn)關(guān)注寬緩的激電異常，可能是深部隱伏富礦體的表現(xiàn);最后，針對(duì)激電異常及地表礦化情況開(kāi)展激電測(cè)深，查明異常與礦化的關(guān)系，大致確定異常形態(tài)、強(qiáng)度、埋深，為鉆探施工提供依據(jù)并精準(zhǔn)定位。鉆探驗(yàn)證結(jié)果表明，針對(duì)該類型的物探異常特征取得較好的找礦效果，表明激電測(cè)深異常對(duì)礦化體在300m以上的空間分布位置、產(chǎn)狀有較明顯的反映，特別是對(duì)隱伏礦頂板的埋深判斷準(zhǔn)確。

3.5 勘查技術(shù)創(chuàng)新與勘查模型

3.5.1鈷-鎳礦床勘查技術(shù)創(chuàng)新

鈷-鎳資源擴(kuò)量增儲(chǔ)要重點(diǎn)關(guān)注2個(gè)方面：一是勘查找礦發(fā)現(xiàn)新礦床，二是已有含鈷礦床的綜合利用，研究賦存狀態(tài)和規(guī)律。鈷-鎳礦床的高效勘查與礦產(chǎn)預(yù)測(cè)多元信息深度挖掘技術(shù)，焦點(diǎn)是勘查找礦發(fā)現(xiàn)鈷-鎳新礦床，形成新的礦產(chǎn)資源基地。從“新技術(shù)”、“低成本”和“快驗(yàn)證”3個(gè)方面開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)工作。其中，“新技術(shù)”主要體現(xiàn)在空-地-井重磁電探測(cè)技術(shù)、高光譜高分辨率遙感技術(shù)、超痕量元素(PGE)分析技術(shù)、小口徑大斜度多分支定向鉆探技術(shù)及現(xiàn)代數(shù)據(jù)科學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)等在不同鈷(-鎳)礦床找礦勘查工作中的聯(lián)合應(yīng)用;“低成本”主要體現(xiàn)在充分借助已經(jīng)完成的各種中小比例尺地物化遙數(shù)據(jù)、成礦規(guī)律和模型研究資料，利用多元信息深度挖掘技術(shù)，建立找礦預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行鈷(-鎳)資源定量評(píng)估，快速圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū);“快驗(yàn)證”體現(xiàn)在充分利用不同鈷(-鎳)成礦模型和成礦規(guī)律的研究成果，有針對(duì)性地獲取大比例尺地物化遙數(shù)據(jù)，研發(fā)有效的數(shù)據(jù)提取技術(shù)，結(jié)合便攜式數(shù)據(jù)采集設(shè)備(ASD光譜儀、便攜式X射線熒光分析儀、便攜式磁化率儀等)及智能化模塊化地球化學(xué)快速取樣鉆探技術(shù)等，進(jìn)行快速野外采樣和驗(yàn)證。

含Co、Ni礦物結(jié)構(gòu)和組成及賦存狀態(tài)研究測(cè)試分析技術(shù)，可利用X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、電子探針、激光剝蝕等離子質(zhì)譜儀等常規(guī)的礦物學(xué)研究手段，準(zhǔn)確表征Co、Ni的嵌布特征及與其他礦物的共生關(guān)系;并結(jié)合TESCAN全自動(dòng)礦物分析系統(tǒng)(TIMA)、微區(qū)X射線熒光光譜儀(p-XRF)、工藝礦物參數(shù)自動(dòng)定量分析(MLA)、透射電鏡(TEM)、納米離子探針(Nano-SIMS)、高分辨率透射電鏡(HRTEM)等高精尖微區(qū)分析技術(shù)，精細(xì)查明鈷-鎳礦石中各礦物粒度、顯微結(jié)構(gòu)、微區(qū)組分、元素分布和晶體結(jié)構(gòu)等特征，從微觀上表征Co、Ni元素在礦物晶體結(jié)構(gòu)中的位置和賦存狀態(tài)。

3.5.2 綜合找礦勘查模型

基于Co、Ni金屬元素超常富集機(jī)理和成礦過(guò)程及控礦因素和找礦標(biāo)志的認(rèn)識(shí)，綜合創(chuàng)建找礦勘查模型，可有效引領(lǐng)找礦新突破。在地質(zhì)勘查方面，對(duì)東昆侖夏日哈木超大型巖漿銅鎳鈷硫化物礦床做了大量的探索和實(shí)踐，并取得一定的認(rèn)識(shí)和進(jìn)展，在地球物理勘查技術(shù)有效性試驗(yàn)方面獲得突破。綜合地質(zhì)特征(構(gòu)造、時(shí)代、巖體、圍巖、礦物特征、風(fēng)化蝕變)、地球物理、地球化學(xué)和鉆探工程等創(chuàng)建的找礦勘查模型(圖5)，使找礦勘查更具實(shí)踐性和高效性。應(yīng)用于東昆侖石頭坑德鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體獲得找礦新進(jìn)展。

東昆侖地區(qū)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床綜合信息勘查模型圖

圖5 東昆侖地區(qū)巖漿銅鎳鈷硫化物礦床綜合信息勘查模型圖

鈷礦一直是銅鎳礦的副產(chǎn)品，目前沒(méi)有專門針對(duì)鈷鎳礦的勘查方法，還不成體系。針對(duì)巖漿型鈷鎳硫化物礦床研究較多，現(xiàn)有的勘查方法一般是用地面重磁來(lái)圈定巖體，再圍繞巖體開(kāi)展常規(guī)地球物理方法開(kāi)展探測(cè)。這種常規(guī)工作方法效率低，探測(cè)深度淺，分辨力低，已不能滿足目前深部找礦需求。未來(lái)可創(chuàng)新建立針對(duì)礦體定位的空-地-井的勘查技術(shù)體系。在該體系中，以航空半航空電磁方法快速圈定巖體，調(diào)查盆地結(jié)構(gòu)或含礦巖系，再利用大深度高分辨電磁法精細(xì)探測(cè)巖體及深邊部礦體，或含礦地層，在實(shí)施鉆探后，開(kāi)展井中物探和綜合測(cè)井，進(jìn)一步確定礦體位置和空間形態(tài)。該體系創(chuàng)新的獨(dú)到之處在于：在空中，通過(guò)無(wú)人機(jī)航磁和半航空瞬變電磁快速掃面;在地面160kw超大功率可控源電磁法和10kw高溫超導(dǎo)瞬變電磁，大功率，大深度，高分辨;井中瞬變電磁和井中三分量磁測(cè)，在深部探邊摸底，準(zhǔn)確定位;多分支鉆探，一孔多支，多方向控制礦體。

采用針對(duì)不同鈷-鎳礦床類型空-地-井、點(diǎn)-線-面協(xié)同高效的勘查技術(shù)方法組合。沉積-變沉積巖容礦型，通過(guò)無(wú)人機(jī)航磁掃面快速識(shí)別沉積盆地結(jié)構(gòu)與賦礦巖系+大深度地面電磁法剖面精細(xì)探測(cè)含礦層位(160kw超大功率可控源電磁、10kw高溫超導(dǎo)瞬變電磁)，應(yīng)用小口徑大斜度多分支定向鉆探精確控制礦體展布(一基多孔);巖漿硫化物型，在深切割地形復(fù)雜地區(qū)通過(guò)半航空瞬變電磁掃面快速識(shí)別隱伏小巖體，針對(duì)金川等礦場(chǎng)強(qiáng)干擾條件采用地-井TEM瞬變電磁探測(cè)深邊部盲礦體;巖漿熱液型，應(yīng)用航空、半航空電/磁法快速識(shí)別中基性火山巖及控礦構(gòu)造，多參數(shù)物探剖面圈定鈷多金屬礦體;紅土型，無(wú)人機(jī)航磁掃面+10kw高溫超導(dǎo)瞬變電磁精測(cè)剖面快速圈定含礦地質(zhì)體。

4 結(jié)語(yǔ)

鈷-鎳作為中國(guó)戰(zhàn)略性稀缺金屬，極度匱乏的資源現(xiàn)狀存在巨大安全隱患，進(jìn)一步開(kāi)展鈷-鎳找礦勘查并加強(qiáng)成礦元素賦存狀態(tài)系統(tǒng)研究，對(duì)于提升資源儲(chǔ)量和回收率都顯得尤為重要。中國(guó)本身缺乏對(duì)沉積-變沉積巖容礦鈷礦的超常富集機(jī)制和規(guī)律性的研究，匯聚板塊邊緣的巖漿銅鎳鈷硫化物礦床中鈷金屬量尚未查明，仍然缺乏針對(duì)性的詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查，以獲得鈷金屬量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

Co和Ni在鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖和相關(guān)礦床不同礦物相中的賦存狀態(tài)存在顯著差異。無(wú)論是否能發(fā)現(xiàn)新的含礦巖體，加強(qiáng)成礦元素賦存狀態(tài)的系統(tǒng)研究都十分必要。

聚焦Co、Ni元素超常富集機(jī)理與成礦規(guī)律、高效勘查技術(shù)研究應(yīng)成為未來(lái)亟待重點(diǎn)關(guān)注的方向。秉持“查明資源分布-揭示成礦規(guī)律-建立成礦模式-挖掘高效技術(shù)-評(píng)估成礦潛力-找礦勘查示范”全鏈條的研發(fā)理念，重點(diǎn)查明鈷-鎳物質(zhì)來(lái)源、賦存狀態(tài)，認(rèn)識(shí)超常富集機(jī)理;揭示鈷-鎳主要類型礦床成礦特征、時(shí)空分布規(guī)律，形成成礦模式;建立4種鈷-鎳成礦類型的找礦模型和高效勘查技術(shù)體系，同時(shí)建立中國(guó)鈷-鎳資源多元信息數(shù)據(jù)庫(kù)，定量評(píng)估資源潛力;在此基礎(chǔ)上，圈定找礦新靶區(qū)、實(shí)施鉆探驗(yàn)證，提交鈷-鎳找礦勘查示范基地。

同時(shí)，在成礦理論和勘查技術(shù)上實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新，驅(qū)動(dòng)鈷-鎳礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)和供應(yīng)保障能力。聚焦大陸聚-散對(duì)沉積-變沉積巖容礦鈷活化、遷移與超常富集過(guò)程的制約研究，深化鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿源區(qū)性質(zhì)對(duì)巖漿型鈷-鎳富集成礦的控制作用認(rèn)識(shí)，基于現(xiàn)代高精微區(qū)原位分析技術(shù)所開(kāi)展的鈷-鎳賦存狀態(tài)及富集機(jī)理探索，都是鈷-鎳成礦理論上關(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)。

關(guān)于沉積巖或變沉積巖容礦富鈷礦床的高效勘查技術(shù)體系一直以來(lái)缺乏針對(duì)性的研究，大型巖漿型鈷-鎳硫化物礦床在強(qiáng)干擾因素影響下深部勘查技術(shù)體系亟需完善，這都需要勘查技術(shù)方法組合創(chuàng)新，解決制約找礦突破中的關(guān)鍵技術(shù)難題。創(chuàng)建高效鈷-鎳資源潛力評(píng)估及靶區(qū)預(yù)測(cè)多元信息深度挖掘技術(shù)方法，加強(qiáng)空-地-井高精度重磁電物探數(shù)據(jù)采集、處理與多參數(shù)聯(lián)合正反演解譯，探索應(yīng)用小口徑大斜度多分支定向鉆探技術(shù)。這些勘查技術(shù)上的創(chuàng)新點(diǎn)及方法組合創(chuàng)新勢(shì)必驅(qū)動(dòng)高效勘查技術(shù)的發(fā)展，極大促進(jìn)找礦勘查效果并取得實(shí)質(zhì)性找礦新突破，支撐保障中國(guó)鈷-鎳急缺戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的安全供應(yīng)能力。

致謝：本文是在申請(qǐng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“十四五”重點(diǎn)專項(xiàng)“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用”2021年指南項(xiàng)目之“鈷-鎳成礦規(guī)律與高效勘查技術(shù)”的過(guò)程中形成的;期間，得到了各研發(fā)合作單位的大力支持，得到中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心計(jì)文化研究員的框架構(gòu)建及研究思路的啟發(fā);自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員共同參與編寫(xiě)及插圖繪制;論文評(píng)審專家及《西北地質(zhì)》編輯部呂鵬瑞高級(jí)工程師給予了很好的建議和具體修改意見(jiàn);在此一致深表感謝。

原文來(lái)源：西北地質(zhì)，第55卷第2期. 2022年5月(總224期)

聲明：

“中國(guó)關(guān)鍵金屬鈷鎳成礦規(guī)律與高效勘查技術(shù)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。

我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)