楊立功，劉繼順，尹利君，劉衛(wèi)明，3，劉文恒

（1.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙410083；2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙410083；3.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州341000）

青海省都蘭縣白石崖礦田是柴達(dá)木盆地東緣矽卡巖型鐵多金屬成礦區(qū)的重要組成單元，礦田中的各礦床主要沿下拉木松雜巖體西側(cè)分布，賦存于晚三疊紀(jì)～早侏羅紀(jì)中酸性火山－侵入雜巖與石炭系碳酸鹽巖－碎屑巖地層的接觸部位?？氐V構(gòu)造按巖漿活動形式分為：侵入巖接觸帶、火山巖接觸帶＋斷裂＋爆破角礫巖筒和火山機(jī)構(gòu)＋中央巖株［2］三種，特別是后兩種控礦模式最具代表性的M18和M20礦床的資源量，占據(jù)了查明資源的70%以上［1］，顯示了火山－侵入巖漿活動對礦床控制的重要作用。然而，強(qiáng)烈的剝蝕夷平化作用，導(dǎo)致山間谷地充滿了第四系洪積物和風(fēng)成沙，嚴(yán)重的影響了對火山巖及火山機(jī)構(gòu)的直接觀察。為此，根據(jù)該區(qū)火山巖、巖漿巖和地層的地球物理特征，進(jìn)行了物探面積性高精度磁測和剖面性Eh4高頻大地電磁測深測量。依照地球物理數(shù)據(jù)的多級處理和反演結(jié)果，按區(qū)內(nèi)巖漿的活動規(guī)律，確定了火山－侵入巖漿活動機(jī)構(gòu)及其產(chǎn)出巖石的空間分布狀況，在指導(dǎo)深部隱伏礦體的勘探工作中，取得了良好的效果。

1 火成巖地質(zhì)特征

研究區(qū)處于柴達(dá)木地塊東南緣，鄂拉山隆起帶西側(cè)，系秦祁昆侖三大構(gòu)造體系的匯合處的三疊紀(jì)鄂拉山火山－巖漿弧弧前增生楔［4］部位。所發(fā)育的印支晚期～燕山早期的侵入巖及晚三疊紀(jì)的火山巖是西秦嶺地塊向柴達(dá)木地塊下俯沖，發(fā)生陸內(nèi)碰撞，形成深成殼源重熔巖漿，在短期強(qiáng)烈擠壓的陸內(nèi)造山作用下，形成深成侵入體侵位于同期噴發(fā)巖之中的巖漿?。◣В?］。

1.1 火成巖分布特征

1.1.1 區(qū)域分布特征

鄂拉山巖漿弧總體上呈北北西向分布，連接柴北緣、東昆侖和西秦嶺三個構(gòu)造體系。東側(cè)以晚三疊世鄂拉山組陸相火山巖為主，西側(cè)以廣泛發(fā)育與火山活動同期的深成侵入巖為特征。巖漿侵位和火山巖分布受地表淺層斷裂制約，北段沿柴北緣東西EW向斷裂分布，在大海灘、查查香卡等地發(fā)育有大規(guī)模的侵入體和火山巖；南段則受NW、NNW向構(gòu)造控制，沿哇洪山－柯柯賽－英德爾斷裂系分布，在下拉木松、哈拉郭勒發(fā)育有大型侵入雜巖體和大量的中酸性火山巖，并伴隨有鐵多金屬礦床產(chǎn)出。研究區(qū)中的火山巖及巖漿巖便是受NW、NNW向構(gòu)造控制的巖漿活動產(chǎn)物，屬鄂拉山巖漿?。驴沦愋蛄校吕舅蓡卧?。

1.1.2 研究區(qū)分布特征

研究區(qū)位于北西－南東向的白石崖背斜核部東側(cè)。南西側(cè)出露印支晚期～燕山早期的中酸性－酸性侵入巖和三疊紀(jì)鄂拉山組中酸性－酸性火山巖，自南東向北西，侵入巖出露逐漸消失，在北西段僅在覆蓋區(qū)中見有少量火山巖；北東側(cè)主要出露以厚層狀大理巖為主，生物碎屑灰?guī)r次之的石炭紀(jì)白石崖組沉積巖地層，自南東向北西，逐漸被第四紀(jì)砂土層所掩埋。

1.2 巖漿活動規(guī)律

帶內(nèi)巖漿活動為印支晚期～燕山早期，侵入巖和火山巖均有發(fā)育。早期以侵入為主，總體上受北西向和北北西向區(qū)域斷裂控制，各單元巖體具有同心環(huán)狀特點(diǎn)，發(fā)育以長英質(zhì)為主的中酸性巖體，主要為石英閃長巖、花崗閃長巖和二長花崗巖，規(guī)模從巖基、巖株至巖脈不等；中期則以強(qiáng)烈的陸相裂隙－－中心式火山噴發(fā)為主，發(fā)育安山質(zhì)、英安質(zhì)和流紋質(zhì)系列的火山角礫巖、集塊巖和熔巖等；晚期巖漿活動明顯減弱，由火山噴發(fā)－噴溢向淺成－超淺成侵入轉(zhuǎn)變，巖性也由中酸性轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?，并沿NW和NNW向斷裂帶發(fā)生花崗質(zhì)巖株侵入，形成的火山巖為流紋巖，脈巖為二長花崗巖、石英正長巖和鉀長花崗巖。

1.3 火成巖巖石學(xué)特征

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為灰白色－灰紅色中?；◢忛W長巖和肉紅色中細(xì)粒二長花崗巖。其中，灰白色－灰紅色中?；◢忛W長巖為中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主礦物斜長石、鉀長石、石英、角閃石和黑云母，副礦物為磁鐵礦、褐簾石、磷灰石、榍石和鋯石。肉紅色中細(xì)粒二長花崗巖為中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主礦物為斜長石、鉀長石、石英和黑云母，副礦物為磷灰石、鋯石和褐簾石。

火山巖以英安質(zhì)和流紋質(zhì)火山巖為主，發(fā)育英安質(zhì)含火山集塊角礫巖、英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰熔巖、英安巖和流紋巖，多為凝灰角礫熔巖結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，所見的碎屑主要為長英質(zhì)晶屑、巖屑、玻屑，填隙物或膠結(jié)物通常由火山灰、熔巖和隱晶－微粒質(zhì)的長英質(zhì)物質(zhì)組成，各巖類、巖相間界線清楚。

1.4 巖石化學(xué)與地球化學(xué)特征

巖石化學(xué)參數(shù)及CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算表明：印支期柯柯賽序列侵入巖為高鉀、鋁過飽和、鈣堿性中酸性巖漿巖；區(qū)內(nèi)三疊紀(jì)火山巖的巖石化學(xué)特征同樣顯示出：其為高鉀、富鋁的鈣堿性安山巖－流紋巖火山巖系列。根據(jù)二者產(chǎn)出時間及巖石化學(xué)特征可以認(rèn)為侵入巖與火山巖均屬于同一巖漿活動的產(chǎn)物，為地殼重熔型同源巖漿演化的產(chǎn)物。

微量元素分析結(jié)果表明：與世界同類巖性相比，這套中酸性巖漿巖富集Cu、Pb、Sn、Co、Ni、Cr等親鐵親硫元素，強(qiáng)不相容元素Rb、Th相對虧損，Ba輕度富集，Ta、Nb、Ce、Sm、Hf、Y、Yb虧損。反映出巖漿演化過程中結(jié)晶分異，使得巖體早期富集親鐵元素，晚期富集親石元素［2］，預(yù)示了早中期巖漿活動具有良好鐵多金屬礦物的成礦條件［5］。

2 火山巖的地球物理特征

表1為工作區(qū)數(shù)年巖礦石及地下水測定的感應(yīng)磁化率和電阻率的統(tǒng)計(jì)整理結(jié)果［6－7］，反映了區(qū)內(nèi)巖礦石及相關(guān)環(huán)境物質(zhì)的電、磁特征。

表1 研究區(qū)內(nèi)巖礦石及地下水的物性參數(shù)測定一覽表

2.1 巖石磁性特征

1）沉積巖系灰?guī)r、砂巖、大理巖無磁性。

2）中酸性火山巖系為微磁－弱磁。其中，流紋質(zhì)的巖石磁性低于100×10－64πSI，顯示微磁性；英安質(zhì)巖石磁性為184～525×10－64πSI，屬弱磁性。當(dāng)火山巖其大面積出露時，可產(chǎn)生到數(shù)－數(shù)十納特的弱磁異常。

3）中酸性侵入巖的磁性，為微磁－弱磁。鉀長花崗巖磁性為120×10－64πSI；花崗閃長巖磁性相對偏高，為467×10－64πSI，可產(chǎn)生數(shù)十到上百納特（nT）的磁異常。

4）磁鐵礦石和鐵多金屬礦石為強(qiáng)磁性，平均磁化率為55738～67832×10－64πSI，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁異常，當(dāng)其于地表，規(guī)模較大時，可產(chǎn)生上萬納特的異常。

5）經(jīng)蝕變和風(fēng)化后的英安質(zhì)構(gòu)造碎裂巖，無磁性。

6）區(qū)內(nèi)感／剩磁比Q大于5，可忽略剩磁作用［1］。

總體上講，各巖石磁性的強(qiáng)弱與巖石中鐵磁礦物的含量成正比，感磁的大小反應(yīng)了鐵磁性礦物在巖石中的體積含量。巖礦石磁性特征表明，巖漿活動產(chǎn)生的侵入巖和火山巖相對沉積巖系可產(chǎn)生弱磁異常，其中，中酸性巖石磁性又略強(qiáng)于酸性巖石；區(qū)內(nèi)的鐵及鐵多金屬礦體則可產(chǎn)生強(qiáng)度較大的磁異常。

2.2 巖石電阻率特征

1）巖漿活動產(chǎn)生的中酸性侵入巖和火山巖，電阻率較高，多在7000～9000Ω·M，僅結(jié)構(gòu)松散的火山集塊巖相對偏低，為4688Ω·M。

2）沉積巖系中的大理巖與石英砂巖，電阻率較高，分別為6573Ω·M和9061Ω·M；而生物灰?guī)r則較低，為1967Ω·Μ。

3）磁鐵礦和鐵多金屬礦礦石電阻率最低，僅為57Ω·Μ和399Ω·Μ。

4）與構(gòu)造環(huán)境有關(guān)的碎裂巖和地下水電阻率較低，分別為67Ω·Μ和944Ω·Μ。

電阻率的變化反應(yīng)了巖石電阻率與其中導(dǎo)電性礦物含量和含水度成反比的關(guān)系，同時反應(yīng)了區(qū)內(nèi)地下水為中高鹽堿度的特征。

綜合上述，巖石及地下水物性的來看：①金屬礦體具有（高磁，低阻）；②中酸性侵入巖具有（微磁－－弱磁，高阻）；③火山巖具有（微磁—弱磁，中高阻）；④沉積巖（無磁）；⑤富水構(gòu)造環(huán)境為（無磁，低阻），這為本區(qū)利用磁法和電法工作確定巖礦石及構(gòu)造分布奠定了地球物理基礎(chǔ)。

3 地球物理異常分布及解釋

3.1 磁法平面異常分布及解釋

由研究區(qū)垂直化極磁異常的平面分布圖知：在測區(qū)北東部Ⅰ區(qū)，三疊紀(jì)火山巖與石炭紀(jì)大理巖的接觸帶上，獲得了兩個走向NW的異常區(qū)（Ⅰ－1和Ⅰ－2），共計(jì)6片強(qiáng)磁異常。異常與淺部已知隱伏矽卡巖型磁鐵礦體對應(yīng)較好，為礦體感應(yīng)磁場的反映；在測區(qū)南西部Ⅱ區(qū)，三疊紀(jì)火山巖分布區(qū)，獲得了多處以低值為中心，總體走向NW的封閉低緩磁異常，經(jīng)向上延拓后，異常消失，反映了火山巖磁性物質(zhì)多集中于近地表淺部。

基于區(qū)內(nèi)成礦與火山—巖漿活動有關(guān)，為了解其深部分布，對磁法化極數(shù)據(jù)使用了小波多尺度分解變換，將異常分解到多尺度空間中，獲取其不同尺度、深度磁場的空間分布［8］。在圖1小波多尺度分解的差分細(xì)節(jié)中可以看出，隨著分解階數(shù)的增高，在研究區(qū)A、B處，出現(xiàn)了兩個形態(tài)分別為環(huán)狀和橢圓狀的低值負(fù)磁異常中心。

圖1 小波多尺度分解差分平面等值線圖

按區(qū)內(nèi)巖漿活動早期中酸性巖漿侵入，中期噴發(fā)，晚期噴溢和酸性巖漿侵入的特點(diǎn)，依據(jù)各巖性磁性參數(shù)推定：閉合負(fù)磁異常由火山活動機(jī)構(gòu)引起。結(jié)合垂向二導(dǎo)和小波對角線細(xì)節(jié)影像分析［9］，獲得了圖2中火山機(jī)構(gòu)的平面空間位置A、B和控制巖漿分布的NW向構(gòu)造F。

3.2 剖面地球電、磁異常分布及解釋

由于存在強(qiáng)磁性鐵多金屬礦體，因此在磁性體反演中，使用了強(qiáng)磁異常擬合和剩余異常擬合的二級反演。在反演斷面中，兩條剖面自南西向北東具有相同的物性結(jié)構(gòu)特征：①磁性體在水平方向上，按弱磁—無磁（或微磁）—弱磁—強(qiáng)磁—無磁分布；在垂直方向上，深部強(qiáng)磁體消失；②電性在水平方向上，剖面中部存在一處低阻帶，在垂直方向上深部電阻率逐漸變高。

圖2 火山機(jī)構(gòu)平面分布圖

綜合考慮巖礦石及地下水的物性參數(shù)，按照巖漿活動活動規(guī)律和區(qū)內(nèi)巖石分布情況推測：弱磁體為中酸性火山巖所致；無磁（微磁）體為酸性巖漿巖和沉積巖所致；高磁體為含多金屬的磁鐵礦體所致；大規(guī)模的低阻體為火山巖＋富水火山構(gòu)造所致，小規(guī)模的低阻由鐵多金屬礦體所致；中高阻則反映了區(qū)內(nèi)完整巖石的電性特征。從而推定了火山活動機(jī)構(gòu)及巖礦石的斷面分布狀況（圖3）。

圖3 火山機(jī)構(gòu)空間分布地質(zhì)剖面圖

為突出反應(yīng)界面電性變化情況，抑制層狀低阻疊加干擾，對電性剖面數(shù)據(jù)使用了Laplace二導(dǎo)［10］和Salter行偵變換，較為準(zhǔn)確的獲得了地電斷面。

經(jīng)驗(yàn)證，在A區(qū)剖面的D段見到了英安巖，E、F點(diǎn)見鐵多金屬礦體，在G點(diǎn)見到了花崗閃長巖；在B剖面的D段見到了流紋質(zhì)火山碎屑熔巖，E段見到了英安巖，F(xiàn)點(diǎn)見到了花崗閃長巖。

3.3 地球物理異常形成機(jī)理

巖漿活動早期，在其冷凝過程中，其中磁鐵礦的溫度，從其居里溫度以上降至居里以下時，在地磁場的作用下，礦物中形成磁疇，并呈定向排列，產(chǎn)生宏觀磁性。所形成的磁場強(qiáng)度與磁鐵礦的含量成正比，分散在巖漿巖中時，形成了弱磁性；在成礦作用下富集于接觸帶時，形成強(qiáng)磁性鐵礦體。

同時，以長英為主的成巖物質(zhì)，在高溫高壓的封閉成巖環(huán)境下，形成了結(jié)構(gòu)緊密的高電阻率巖體。從而產(chǎn)生了早期的弱磁、高阻花崗閃長巖。

巖漿活動中期，強(qiáng)烈噴發(fā)的作用，使得中酸性巖漿噴至地表，巖漿冷凝固結(jié)后形成弱磁性的英安巖。由于此時形成的巖石出露地表，其壓力溫度較低，形成的巖石較為松散，密度低，在飽和水狀態(tài)下，電阻率低于同類侵入巖。

巖漿活動晚期，巖漿逐漸由溢流相轉(zhuǎn)為侵入相，形成晚期的中心巖株結(jié)構(gòu)，同時由于巖漿分異作用，巖石中鐵磁性礦物逐漸減少，形成火山通道中的無磁（微磁）的流紋巖和未噴發(fā)的花崗斑巖，同時電阻率也隨硅質(zhì)的升高和鐵磁性物質(zhì)的減少而升高。與此同時，由于巖漿期后熱液沿火山機(jī)構(gòu)的蝕變活動，對火山通道中的巖石產(chǎn)生了退磁作用使得火山通道形成了無磁區(qū)。

巖漿活動結(jié)束后，對磁性礦物的表生氧化作用，也對火山機(jī)構(gòu)中的巖石起到了退磁。

整個巖漿活動中，巖漿侵入時的膨脹擠壓和冷凝時的固結(jié)收縮，使得巖漿活動通道和邊緣產(chǎn)生了一個構(gòu)造邊，活動結(jié)束后，在地下水充盈的情況下，其電阻率主要由地下水電阻率決定［11］，形成低阻。

因此，在整個巖漿活動結(jié)束后，于火山通道上形成了縱向發(fā)育可達(dá)到1000m的以低磁、低阻為主要地球物理特征的管狀火山熔巖區(qū)；同時，在火山活動通道底部形成了以微磁、高阻為主要地球物理特征的冠狀中心巖株。形成如圖4所示的理想空間地質(zhì)——地球物理模型。

4 結(jié)論

研究區(qū)火山－侵入雜巖是鄂拉山巖漿?。芸驴沦愋蛄校芟吕舅芍辛６L花崗巖單元的組成部分，印支～燕山期巖漿活動后，隨著青藏高原的整體抬升，區(qū)內(nèi)形成的火山－巖漿環(huán)境基本無重大改變。因此，本次研究所確定的線性串珠狀負(fù)磁閉合異常的平面垂直磁場特征和淺部低磁、低阻，深部低磁、高阻的柱狀電、磁綜合剖面特征，反映了區(qū)內(nèi)巖漿活動產(chǎn)生的火山巖和火山機(jī)構(gòu)的空間分布特征及地球物理特征。所形成的理想地質(zhì)——地球物理模型具有一定的代表性，可用于研究本區(qū)及鄰區(qū)的巖漿活動機(jī)構(gòu)的空間分布狀況，指導(dǎo)區(qū)內(nèi)的成礦地質(zhì)背景研究和找礦勘探，并為本區(qū)填制火山——巖漿巖的三維立體圖奠定基礎(chǔ)。

另外，鑒于該區(qū)侵入巖及火山巖磁性為弱磁性，產(chǎn)生的異常幅度較小，同時，區(qū)內(nèi)存在有強(qiáng)磁性的鐵多金屬礦體。因此，在資料整理過程中，弱信息的提取、分辨是整個數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵，宜采用異常分離、小波分析和求導(dǎo)的處理方案［12］，避免弱信息提取過程中傳遞誤差的放大，以及不適定問題的產(chǎn)生。

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