摘要
镍是中国关键战略性金属，广泛应用于不锈钢、新能源电池等重要领域。近些年镍资源需求持续增长，资源保障压力日益突出。中国镍资源主要分布在西北地区，中东部相对匮乏，亟须开拓新的找矿区域。本文以安徽歙县伏川—北岸地区为研究区，基于高精度地球物理勘查数据，结合区域地质与岩石地球化学分析，系统识别出该区存在隐伏的含镍超基性岩体。研究结果表明，伏川岩体向东南延伸趋势显著，镍元素含量普遍高于背景值，显示良好的镍富集条件。磁法与瞬变电磁法联合剖面揭示深部存在低阻—高磁综合异常，进一步指示隐伏岩体的存在。综合认为，伏川—北岸地区具有良好的岩浆型镍矿成矿地质条件与资源潜力，建议进一步加强深部勘查工作，以实现该区镍矿找矿新突破。
Abstract
Nickel is a crucial strategic metal resource in China, extensively used in stainless steel, alloy manufacturing, new energy batteries, and other fields. It plays an irreplaceable role in safeguarding national resource security and supporting high-tech industrial development. In recent years, the rapid growth of the new energy vehicle industry has continuously increased the demand for nickel resources, highlighting the pressure on resource supply assurance. China's nickel resources are primarily distributed in the northwestern region, while central and eastern areas are relatively resource-deficient, making it urgent to conduct exploration in new regions. This study focuses on the Fuchuan-Beian area in Shexian County, Anhui Province. Utilizing high-precision geophysical exploration data combined with regional geological background and petrochemical analysis, it systematically identifies and infers the presence of concealed nickel-bearing ultramafic rock bodies in this area. Results indicate a clear southeastward extension trend of the Fuchuan rock body, with nickel content generally exceeding background values, demonstrating favorable nickel enrichment conditions. Integrated magnetic and transient electromagnetic (TEM) profiles further reveal low-resistivity and high-magnetic anomalies at depth, indicating the presence of concealed rock masses. Comprehensive analysis suggests that the Fuchuan-Beian area possesses favorable geological conditions and resource potential for magmatic nickel deposit formation. It is recommended to intensify deep exploration and engineering verification in this area to achieve new breakthroughs in nickel prospecting.
Keywords
0 引言
镍作为一种关键的工业金属，因其优异的耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能以及良好的铁磁性和可塑性，被誉为“工业维生素”。其在传统工业领域如不锈钢、合金结构钢、高镍合金等方面应用广泛，是航空、航天、军工、船舶、车辆制造等行业不可或缺的基础材料。近年来，随着全球能源结构转型和绿色低碳发展战略的推进，新能源汽车产业迅速崛起，镍在电池材料中的地位日益突出。镍氢电池、镍镉电池、镍锰电池以及MHX-Ni等新型蓄电池，尤其是混合动力汽车中广泛使用的镍氢电池，对高纯度镍资源的需求持续增长，使得镍的战略地位进一步提升（王岩等，2020；刘金龙等，2023）。
全球镍资源储量总体丰富，但分布极不均衡，世界级岩浆型镍矿床主要集中于加拿大、澳大利亚、南非、俄罗斯等国。中国镍资源虽有一定储量，但空间分布高度集中，主要分布在西北地区的金川、夏日哈木等地（刘金龙等，2023；李文渊等， 2026），中东部地区资源禀赋较差，资源自给能力不足。从成因类型来看，镍矿床主要分为风化壳型和岩浆型两大类（Naldrett，1989，2004；Horan et al.， 1995；Pirajno，2000；Arndt et al.，2003；张照伟等， 2016；李文渊，2022），其中岩浆型镍矿与镁铁质— 超镁铁质的基性—超基性岩密切相关，通常形成于构造活动带中的深部岩浆上涌过程，成矿潜力巨大。中国东部地区构造演化复杂，岩浆活动频繁，具备形成岩浆型镍矿的地质背景。歙县伏川地区已发现规模较大的超基性岩露头，属于伏川蛇绿岩套的组成部分（邢凤鸣，1990；黄思访，2021；刘婷， 2021），其东南方向的北岸地区在航磁异常图上显示为显著的高磁异常带，推测为隐伏超基性岩体的反映。前期地质调查与钻探工程已初步证实该区存在与超基性岩相关的矿化现象，显示出良好的找矿前景（安徽省地质矿产勘查局322地质队，1975①； 安徽省地质调查院，2025②）。
为系统评价该区镍资源潜力，本研究在伏川— 北岸地区开展了系统的地球物理勘查与岩石地球化学采样工作，通过磁法、瞬变电磁法（TEM）等综合物探手段，结合岩石地球化学剖面数据，旨在识别隐伏岩体空间展布特征，分析镍元素富集规律，评估深部成矿潜力。本文在综合已有地质成果的基础上，重点探讨该区超基性岩体的延伸趋势、地球物理响应特征及其与镍成矿的关联性，以期为该区下一步镍矿勘查部署提供科学依据。
1 研究区地质概况
1.1 区域地质背景
研究区位于华南板块北缘、江南古陆东段，属于扬子陆块与华夏陆块的交接部位，经纬度坐标为：东经118°32'~118°35'；北纬29°52'~29°56'，行政区划隶属安徽省黄山市歙县（图1）。该区经历了多期次、多阶段的构造-岩浆-成矿作用，地质构造背景复杂，成矿条件优越。区域上以新元古代基底岩系广泛发育为特征，主要由新元古代西村岩组、昌前组、青白口系周家村组及井潭组组成。西村岩组主要为一套浅变质碎屑岩系，岩性包括千枚岩、板岩及变质砂岩；昌前组则以中酸性火山岩及火山碎屑岩为主，局部夹硅质岩；周家村组与井潭组则以浅海相碎屑岩-碳酸盐岩组合为特征，反映了新元古代该区处于活动大陆边缘的构造环境。
震旦系—奥陶系地层主要分布于研究区西北侧的“绩溪盆地”及江南古陆东南缘，以碳酸盐岩和碎屑岩为主，代表了稳定的浅海相沉积环境。中生代以来，受太平洋板块俯冲作用影响，区内发生强烈的陆内造山与断陷活动，形成了歙县—绩溪一带的中生代“红层盆地”，沉积了一套以陆相碎屑岩为主的红色岩系，并伴随有中酸性岩浆侵入，反映了区域构造体制由古特提斯构造域向太平洋构造域的转换（周新民等，1989；丁炳华等，2008；Zhang et al.，2013；Shu et al.，2019）。
图1歙县伏川—北岸地区地质图
1.2 构造特征
区域构造格局以北东向为主导，以三阳—大阜韧性剪切带为核心构造单元。该剪切带宽度达数公里，延伸稳定，总体走向NE，是区内控制岩浆侵位与成矿作用的重要构造。剪切带内发育强烈的糜棱岩化作用，岩石类型以千糜岩、糜棱岩为主，具明显的塑性流变构造，如矿物定向排列、S-C组构等，反映了深层次构造变形的特征。该剪切带形成于新元古代末—早古生代初的碰撞造山阶段，并在印支期—燕山期多次活化，对后期岩浆活动与成矿流体运移起到了重要的通道与就位控制作用。此外，区内还发育一系列北西向、近东西向的次级断裂，与主剪切带共同构成了复杂的构造网络，为深部岩浆上涌与成矿元素活化富集提供了有利空间（周新民等，1989； 丁炳华等，2008；Zhang et al.，2013；Shu et al.，2019）。
1.3 岩浆活动与岩体特征
区域岩浆活动具有多期次、多类型的特点，早期以新元古代基性—超基性岩侵入为主，伴随有强烈的海底火山喷发，形成了著名的“伏川蛇绿岩套”，代表了古洋壳残片，是江南造山带中段重要的岩石构造单元。其中伏川岩体出露长 5 km，宽 0.2～0.4 km，面积约 2 km2，是岩带中规模最大的超镁铁质岩体，主要岩性为方辉橄榄岩，都已片理化、蛇纹岩化，自上而下的岩层如表1所示。
表1伏川地区岩石组合序列
注：数据据安徽省地质调查院（2024）。
从下往上由 3 个基本岩性单元组成，下部为蛇纹岩化超镁铁质岩，厚200 m。中部为辉长岩层，厚度 48 m。上覆火山岩组合，总厚度 442 m。其中上覆火山岩组合的下部以基性细碧岩（含枕状熔岩） 为主，夹有千枚岩夹层（深海沉积物），向上过渡为细碧—角斑质，成分向酸性方向演化。与典型铜镍硫化物矿床底部纯橄、二辉橄榄、方辉橄榄超基性岩带，中部橄榄辉石岩、辉石岩带、上部苏长、辉长、橄长基性岩带，顶部辉长伟晶岩带分带规律一致 （汤中立，1990；毛景文等，2002；潘彤等，2017）。
岩石呈褐黑色—墨绿色，具斑状结构、网状结构及交代假象结构，块状构造。矿物组成以橄榄石 （约 75%）、辉石（约 24%）为主，含少量铬尖晶石、磁铁矿等不透明矿物（约 1%）。岩石地球化学分析结果显示，伏川辉橄岩中 SiO2含量为 46.06%，TiO2为 0.02%，Al2O3 为 1.63%，Fe2O3 为 1.47%，FeO 为 6.07%，MgO 高达 38.30%，MnO 为 0.11%，CaO 为 0.28%，Na2O 为 0.05%，K2O 为 0.0%，P2O5 为 0.02%。岩石铝饱和指数 A/NKC 值为 2.67，属铝过饱和类型；铁镁比值m/f为10.48，属镁质超镁铁岩范畴。铂族元素配分模式显示其具有典型亏损地幔岩特征，暗示其来源于高度部分熔融的地幔源区。岩体普遍经历后期热液蚀变，发生蛇纹石化为镍等成矿元素的活化与再富集提供了有利条件（周新民等， 1989；丁炳华等，2008；刘婷，2021，刘婷等，2021）。
1.4 地球物理与地球化学异常特征
1∶5万航磁测量结果显示（图2），伏川—北岸地区存在显著的磁力高异常，异常形态规整、梯度变化明显，与隐伏超基性岩体空间分布高度吻合。其中，伏川地区航磁异常走向约 45°，表现为负背景场中突出的高强度正异常，零值线闭合范围长约 5.5 km，宽 1~2 km，ΔT 极大值为 500 nT，极小值为-500 nT，曲线形态呈典型单峰型，反映岩体产状较陡、磁性均匀。北岸地区异常呈NE50°走向，长约4 km，宽 0.5~1 km，形态近似椭圆，ΔT 极大值为 100 nT，曲线南东翼缓、北西翼陡，暗示岩体可能向东南侧伏（安徽省地质矿产勘查局322地质队，1975①）。
地球化学方面，根据安徽省镍元素地球化学图，北岸—伏塘坑一带发育大面积、高强度的镍元素异常，总面积约 386.57 km2。异常区内镍含量最高达 409×10-6，平均值为 46.2×10-6，标准差 44.9× 10-6，变异系数0.97，显示元素分布不均匀、局部富集特征显著。异常具清晰浓度分带，发育内-中-外三带结构，空间形态呈不规则面状展布，与航磁异常在空间上高度套合，共同指示该区深部存在与超基性岩相关的镍矿化体（安徽省地质调查院，2025②）。
综上所述，研究区在区域构造位置、地层组合、岩浆演化和物化探异常等方面均显示出良好的镍成矿潜力，为下一步深部找矿勘查提供了重要依据。
2 物化探工作研究
为深入查明伏川地区含镍蛇纹岩的地表矿化特征，系统揭示镍元素在岩体中的分布规律及其变化趋势，进而对研究区内镍元素的富集机制与异常特征进行综合评估，本研究采用了岩石地球化学剖面测量与地球物理勘探相结合的方法，开展了系统的野外调查与室内分析工作（杨庆华等，2010；张姚等，2014；胡尊平等，2023；郭文波等，2025；张平， 2025）。
图2歙县伏川—北岸地区航磁、Ni化学异常分布图
在研究区内，共布设两条岩石地球化学剖面 （DP1、DP2），剖面线方向依据区域地质构造走向及前期勘查成果进行合理设计，以期最大限度地控制矿化变异方向。采样点间距统一设定为20 m，以确保数据的连续性与代表性。共计采集 37 件岩石样品，样品类型涵盖蛇纹石化辉橄岩、辉长岩、粉砂质千枚岩及花岗闪长岩等，所有样品均进行编号、定位、描述并妥善包装，送交实验室进行光谱分析，以获取镍等关键元素的含量数据。采样点空间分布如图2所示，为后续元素分布规律研究提供数据基础。
为进一步验证区内航磁异常的地质成因，探索伏川岩体的深部延伸情况及其与周边构造的关系，本次研究在伏川东南侧北岸地区布设了一条综合地球物理剖面（L1），采用磁法测量与瞬变电磁法 （TEM）联合进行探测。磁法测量点距设置为 40 m，旨在捕捉浅—中深部磁性体的响应特征；瞬变电磁法点距为 80 m，主要用于探测中—深部电性结构。 TEM 工作采用大定源回线装置，发射线圈规模为 300 m×600 m，使用加拿大凤凰公司生产的 V8 多功能电法仪进行数据采集。发射系统由 T4 发射机负责，其电力由8块12 V蓄电瓶组提供，确保了野外工作的持续供电能力。发射频率设定为8.33 Hz，该频率在探测深度与分辨率之间取得了良好平衡，有利于识别不同深度的电性界面与异常体。
所有野外物探工作均严格按照相关规范执行，进行了日变改正、高程改正等数据处理，以消除干扰因素，确保原始数据的质量与可靠性。通过岩石地球化学与地球物理方法的联合应用，构建了地表至深部、元素至物性的研究框架，为伏川地区镍矿化研究与深部找矿预测提供支撑。
3 研究结果
3.1 岩石地球化学特征
通过对两条岩石地球化学剖面（DP1、DP2）所采集的37件样品进行系统的光谱分析，获得了镍元素的含量数据。分析结果显示伏川超基性岩体中的辉橄岩样品镍含量普遍高于 0.2%，最高值达到 0.28%（图3）。尽管该数值尚未达到硅酸盐镍工业开采的边界品位要求，但显著高于区域围岩的背景值，表明研究区超基性岩体存在普遍的镍元素预富集现象。尤为重要的是，镍含量在辉橄岩中分布相对均匀，未出现急剧的局部贫化或特高异常，暗示了镍元素在岩体中原生富集的特征，可能与其母岩的性质及后期的蚀变过程有关。这种均匀且高于背景的镍分布模式，为进一步研究该区镍的成矿潜力和富集机制提供了重要的地球化学依据。
图3伏川地区化探剖面图
3.2 地球物理异常特征与地质解释
对 L1 综合剖面获得的磁法与瞬变电磁法数据进行了精细处理与综合解译，揭示了研究区浅部至深部的地球物理场特征及其地质含义（图4）。
3.2.1 电性结构特征
瞬变电磁法（TEM）数据反演结果显示，剖面浅部普遍呈现低阻特征，经与地表地质调查资料对比，该低阻层主要对应于洪琴组粉砂岩的电性响应。在测点 12 附近，电性结构发生明显变化：自该点向东南方向，浅部电阻率由低转高，这一变化与岩性由洪琴组粉砂岩转变为昌前组千枚岩的地质界线基本吻合，反映了不同岩性地层在电性上的差异。
值得注意的是，在测点 5~测点 12区段，从浅部至深部，电阻率普遍低于剖面其他区段，形成一个连续的低阻异常带。结合地质资料分析，该区段内测点9附近发育有一条断层，且地表有河流流经，水文地质条件活跃。据此推断，该低阻异常很可能是由断层带内裂隙发育、富含地下水共同引起的电性响应。已知验证钻孔ZK2位于测点10附近，该钻孔揭露了超基性岩矿体的存在，岩性为斜辉橄岩，暗绿黑色，块状似斑晶结构由橄榄石和斜方辉石组成，Ni 含量为 0.23%，岩体向西北方向有一定延伸。对比 TEM 反演结果，该超基性岩体在深部（标高-200 m 以下）的形态与发育特征，与低阻区的空间展布具有较好的吻合度。
3.2.2 磁异常特征
磁法测量结果在 L1 剖面上呈现出清晰的磁异常变化。特别是在400~1000 m对应的区段，磁测曲线表现出显著的高值异常。超基性岩通常因含有磁铁矿等磁性矿物而呈现较强的磁性（表2），该磁异常特征与TEM推测的超基性岩体位置高度一致，有力地佐证了深部存在超基性岩体的推断。
表2研究区岩石物性参数
3.3 综合地质模型
综合岩石地球化学、瞬变电磁法与磁法测量结果，可以构建伏川地区L1剖面的综合地质模型：
浅部地层结构：浅部低阻主要对应洪琴组粉砂岩，向东南逐渐过渡为电阻率相对较高的昌前组千枚岩；深部超基性岩体：在测点 5至 12区段深部（标高-200 m以下），持续存在的低阻异常，结合该处显著的正磁异常以及 ZK2钻孔的实见矿体证据，共同指示了伏川超基性岩体（以斜辉橄岩为主）向深部的延伸。该岩体是镍元素富集的母岩，其电性特征可能受到岩体本身成分、蚀变程度以及可能伴生的金属硫化物含量的影响。
镍元素富集意义：地球化学分析表明该超基性岩体具有镍富集背景。地球物理异常则圈定了岩体的空间位置与深部形态，为理解镍的分布提供了构造与岩性格架。浅部断层-含水系统可能与深部流体活动有关，其对镍的活化、迁移与再富集过程可能产生重要影响，是后续成矿机理研究需要关注的重点。
综上所述，本研究中物化探工作不仅查明了伏川地区地表镍元素的富集趋势，还通过地球物理手段揭示了控制岩体分布的关键构造，并初步推断出深部超基性岩体的存在与大致形态。
图4北岸地区磁法-TEM剖面地质解释图
4 结论
（1）伏川超基性岩体向东南北岸方向延伸趋势明显，本次综合地球物理勘查进一步确认了该延伸特征。
（2）伏川岩体中镍含量普遍高于背景值，且在测线400~1000 m段存在低阻—高磁综合异常，指示深部可能发育隐伏岩体，具备镍富集成矿条件。
（3）伏川—北岸一带具有良好的镍成矿地质条件与资源潜力，建议加大勘查力度并实施深部验证，以推动找矿突破。
注释
① 安徽省地质矿产勘查局 332 地质队 .1975. 安徽省歙县伏川铬铁矿详查补充报告[R].
② 安徽省地质调查院.2025. 安徽省镍矿资源调查评价[R].