張昆， 嚴(yán)加永， 呂慶田， 趙金花

1 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部成礦作用和資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 1000372 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京 1000293 中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所， 河北廊坊 065000

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寧蕪火山巖盆地及鄰區(qū)上地殼電性結(jié)構(gòu)研究

張昆1,2， 嚴(yán)加永1， 呂慶田3， 趙金花1

1 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部成礦作用和資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 1000372 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京 1000293 中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所， 河北廊坊 065000

為了較全面、客觀地認(rèn)識寧蕪礦集區(qū)上地殼電性結(jié)構(gòu)，研究“玢巖鐵礦”成礦規(guī)律與深部地球物理、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系，為探索深部“第二找礦空間”提供物性參數(shù)，我們完成了6條寬頻大地電磁測深剖面.通過分析各剖面電性成像結(jié)果，討論了“長江斷裂帶”與礦集區(qū)成礦的關(guān)系，并且認(rèn)為圍巖、巖漿及其上侵通道是區(qū)內(nèi)礦床的控礦因素.此外，結(jié)合姑山鐵礦床的位置以及鐵礦床成礦規(guī)律判斷寧蕪火山巖盆地南部低阻條帶為礦集區(qū)姑山火山-巖漿旋回的巖漿（導(dǎo)礦）通道，而盆地東部鄰區(qū)的傾斜“疊瓦狀”電性特征說明該區(qū)在經(jīng)歷了印支期褶皺構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后發(fā)育了逆沖推覆構(gòu)造.

寧蕪火山巖盆地； 寬頻大地電磁測深； 上地殼； 電性結(jié)構(gòu)

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源消耗量日益增加，資源儲備漸顯不足，加大國內(nèi)資源勘探開發(fā)，提高國內(nèi)礦產(chǎn)資源的保障程度成為當(dāng)務(wù)之急（楊振威，2013）.因此，勘探開發(fā)深部礦產(chǎn)資源，具有十分重要的意義.而向深部追蹤地表已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的控礦構(gòu)造，探討成礦深部控制條件是開展深部找礦的突破口（Milkereit and Green,1992;Weckmann et al.,2007;Malehmir et al.,2009）.

美國的COCORP計(jì)劃運(yùn)用多道地震反射剖面探測大陸巖石圈結(jié)構(gòu)，確定了阿帕拉契亞造山帶大規(guī)模推覆構(gòu)造，進(jìn)而在落基山逆沖斷層下發(fā)現(xiàn)一系列油氣田（Jones and Craven,1990; Wen and Unsworth,2006）.加拿大實(shí)施的Lithoprobe探測計(jì)劃（Milkereit and Green, 1992）中薩德伯里的高分辨率反射地震剖面發(fā)現(xiàn)火成雜巖體底深10 km、推斷出控礦部位、圈定了深部礦體，顯示出銅、鎳礦化與火成雜巖體的密切關(guān)系（King,1996）.澳大利亞“玻璃地球”計(jì)劃開展了成礦帶地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)探測，通過大地電磁測深在奧林匹克壩礦區(qū)及其邊界完成的工作，結(jié)合人工源地震層析成像結(jié)果分析認(rèn)為低阻帶是深至殼內(nèi)的深斷裂, 為含礦熱液的運(yùn)移通道，該發(fā)現(xiàn)為深部找礦工作指明了方向.中國的SinoProbe計(jì)劃運(yùn)用深反射地震和大地電磁測深等勘探方法探測了大陸巖石圈結(jié)構(gòu)，其中通過廬樅礦集區(qū)的地球物理資料，發(fā)現(xiàn)礦集區(qū)由“兩坳一隆”構(gòu)成，存在“三橫六豎”的斷裂系統(tǒng)，并且為深部巖漿活動(dòng)的主要通道，提出綜合運(yùn)用反射地震、大地電磁等方法可以更好地進(jìn)行復(fù)雜地區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究（呂慶田等，2014）.國內(nèi)外相關(guān)研究表明，地球物理勘探方法是研究礦區(qū)深部結(jié)構(gòu)和控礦因素、開展深部找礦的重要技術(shù)手段.

在經(jīng)歷了燕山期強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿-成礦活動(dòng)后，長江中下游成礦帶（寧蕪研究項(xiàng)目編寫組, 1978；董樹文等，2007）形成于揚(yáng)子塊體的北緣、華北和揚(yáng)子塊體的邊界處（張昆等，2014）.成礦帶包含的寧鎮(zhèn)、寧蕪、銅陵、廬樅、安慶—貴池、九瑞、鄂東南7個(gè)礦集區(qū)具有相似的地質(zhì)構(gòu)造背景，因此，常印佛等提出長江中下游成礦帶深部可能存在第二成礦帶（常印佛等，1991），深部找礦潛力巨大，2013年初廬江小包莊鐵礦普查單孔于1300～1800 m中見500 m厚鐵礦，證明了深部找礦的廣闊前景.

寧蕪盆地為坳陷型礦集區(qū)（翟裕生等，1992；蔣其勝等，2008），發(fā)現(xiàn)各類鐵礦床30多處，大型礦床有梅山鐵礦、凹山鐵礦、姑山鐵礦等鐵礦床（常印佛等，1991；杜建國和馬曉紅，2011；杜建國和常丹燕，2011）.寧蕪研究項(xiàng)目小組通過對寧蕪礦集區(qū)鐵礦床地質(zhì)特征、成礦流體特征系統(tǒng)研究，提出了“玢巖鐵礦”理論，建立了成礦模式（寧蕪研究項(xiàng)目編寫組, 1978）.20世紀(jì)90年代以來，地質(zhì)工作者對寧蕪礦集區(qū)及與成礦有關(guān)的巖漿巖和礦床開展了地球化學(xué)、巖石學(xué)、成礦年代學(xué)和成礦大地構(gòu)造背景研究，取得了重大進(jìn)展，但應(yīng)用地球物理方法對礦集區(qū)深部結(jié)構(gòu)的探測工作開展的較少（楊振威，2013）.

為了了解寧蕪礦集區(qū)的深部物性結(jié)構(gòu)，研究“玢巖鐵礦”成礦規(guī)律與深部地球物理、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系，為探索深部“第二找礦空間”提供重要的物性參數(shù)，我們在寧蕪礦集區(qū)及鄰區(qū)開展了地球物理勘探工作，進(jìn)行了大地電磁測深實(shí)驗(yàn)，并得到了上地殼（0～10 km）深度范圍內(nèi)的電性結(jié)構(gòu).

2 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集使用加拿大鳳凰公司的V5-2000大地電磁測深系統(tǒng)，共有6套儀器同時(shí)采集.為獲得更為豐富的地電信息，每個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集時(shí)長不少于18 h.采集頻段為320～0.001 Hz，點(diǎn)距400～800 m，共使用測點(diǎn)280個(gè).為獲取野外高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，在采集時(shí)采用了必要的措施，部分實(shí)際測點(diǎn)坐標(biāo)偏離了設(shè)計(jì)坐標(biāo).

2.1 剖面部署

馬鞍山和繁昌地區(qū)大地電磁測深數(shù)據(jù)采集工作始于2011年3月中旬，至2012年5月底結(jié)束，共布設(shè)6條大地電磁剖面，測區(qū)主要位于安徽省境內(nèi)，如圖1所示.在寧-蕪盆地中部由北西向東南布置全椒—祿口剖面線（1線），橫跨全椒縣、石楊鎮(zhèn)、江寧鎮(zhèn)南部，直至祿口以北；由南西向北東布置姑山—江寧剖面線（2線），位于石橋鎮(zhèn)西側(cè)姑山（使用時(shí)測點(diǎn)有刪減）；由北西向東南布置試刀山—石臼湖剖面線（3線），橫跨巢湖市北部試刀山、長江以及當(dāng)涂縣南部，直至石臼湖南（使用時(shí)測點(diǎn)有刪減）；由北西向東南布置三山—許鎮(zhèn)剖面線（4線），橫跨蕪湖市南部地區(qū)（使用時(shí)測點(diǎn)有刪減）；由北西向東南布置向陽鎮(zhèn)—烏溪鎮(zhèn)剖面線（5線），橫跨蕪湖市北部地區(qū)（使用時(shí)測點(diǎn)有刪減）；由北東向南西布置鳳凰山—石橋鎮(zhèn)剖面線（6線），縱穿銅陵市西側(cè)鳳凰山、茗山山區(qū)和繁昌縣，延伸至石橋鎮(zhèn)西（各剖面線數(shù)據(jù)在進(jìn)行反演時(shí)測點(diǎn)有刪減）（張昆等，2014）.

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量與典型曲線

衡量MT數(shù)據(jù)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)有兩條，即數(shù)據(jù)誤差和測深曲線的連續(xù)性.按照此標(biāo)準(zhǔn)挑選實(shí)際使用數(shù)據(jù)，視電阻率方差和阻抗相位方差小于20%的（頻點(diǎn)）數(shù)據(jù)，同時(shí)視電阻率和阻抗相位隨頻率變化的規(guī)律性明確、曲線形態(tài)清晰（魏文博等，2009）的（測點(diǎn)）數(shù)據(jù)予以使用.使用的典型數(shù)據(jù)曲線如圖2所示，基本滿足曲線連續(xù)性要求，數(shù)據(jù)測點(diǎn)位置如圖1所示.此外，所用數(shù)據(jù)經(jīng)過去噪處理（刪除不連續(xù)或者誤差較大的飛點(diǎn)），視電阻率絕對誤差（絕對誤差：極值與平均值差的絕對值）小于0.06 Ωm，阻抗相位絕對誤差小于0.7°，參數(shù)-頻率曲線出現(xiàn)間斷.

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖（張昆等，2014）

圖2 典型MT測點(diǎn)曲線示意圖

3 數(shù)據(jù)處理和反演

本次大地電磁測深的目標(biāo)為反映上地殼（0～10 km）范圍內(nèi)電性結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理和解釋流程包括傅里葉變換、互（遠(yuǎn)）參考計(jì)算、功率譜挑選、視參數(shù)的計(jì)算與遴選、電性主軸分析、靜位移校正和反演等.

3.1 互參考

大地電磁觀測信號中的噪聲包含相關(guān)噪聲和不相關(guān)噪聲.利用多組數(shù)據(jù)的頻譜統(tǒng)計(jì)值可以抑制不相關(guān)噪聲，但對相關(guān)噪聲的抑制并不明顯，互（遠(yuǎn)）參考處理是一種消除局部相關(guān)噪聲的有效方法.通過同一天內(nèi)同時(shí)測量的、電磁干擾相對較弱的同測區(qū)測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行互參考處理后，數(shù)據(jù)質(zhì)量有進(jìn)一步提高.圖3為未經(jīng)互參考處理（a）和經(jīng)過處理后（b）的視電阻率和相位曲線的對比圖.

3.2 功率譜挑選

大地電磁測深各個(gè)頻點(diǎn)的視電阻率和阻抗相位數(shù)據(jù)是利用多組功率譜的統(tǒng)計(jì)平均值得到，由于野外數(shù)據(jù)采集時(shí)間長，部分時(shí)段的功率譜可能受到強(qiáng)噪聲干擾，從而影響頻點(diǎn)的響應(yīng)值，進(jìn)而使視電阻率和相位曲線發(fā)生畸變（楊振威，2013）.數(shù)據(jù)處理時(shí)，對參加統(tǒng)計(jì)計(jì)算的功率譜進(jìn)行挑選，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量.圖4為未經(jīng)功率譜挑選和經(jīng)過挑選處理對比圖.

圖3 互參考效果對比圖：紅色為TE模式曲線，綠色為TM模式曲線（楊振威，2013）

圖4 功率譜挑選效果對比圖：紅色為TE模式曲線，綠色為TM模式曲線（楊振威，2013）

3.3 擬合去噪及靜位移校正

野外采集數(shù)據(jù)經(jīng)過前期處理得到視電阻率和阻抗相位后，需要進(jìn)行飛點(diǎn)去除和靜位移校正處理.圖5所示視電阻率和阻抗相位曲線為本次使用的原始數(shù)據(jù)（未經(jīng)去噪和靜校正等處理）示例（如圖5a所示），雖然低頻出現(xiàn)個(gè)別飛點(diǎn)，并且兩種模式的視電阻率曲線出現(xiàn)微弱的分離現(xiàn)象，但曲線整體上較為平滑，屬于較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，通過擬合去噪（張昆，2012）和首支重合與空間濾波聯(lián)合靜位移校正（張昆和嚴(yán)加永，2012）處理一并消除飛點(diǎn)和靜位移現(xiàn)象（如圖5b所示）.

3.4 電性主軸分析

選擇野外采集的大地電磁數(shù)據(jù)全部頻點(diǎn)進(jìn)行主軸分析，高頻部分如圖6所示，低頻部分如圖7所示.通過電性主軸可以定性判斷剖面的區(qū)域構(gòu)造走向.

圖6—7是根據(jù)阻抗張量分解得出的測線地下導(dǎo)電介質(zhì)電性主軸方位分布.可以看出1線電性主軸方向主要為30°～60°（北東-南西向）和120°～150°（北西-南東向）；2線中頻電性主軸方向主要為30°～45°（北東-南西向）和120°～135°（北西-南東向）；3線西部區(qū)域地下介質(zhì)相互正交的兩個(gè)電性主軸方位大約為60°（北東東-南西西向）和150°（北北西-南南東向），而在東部區(qū)域大約為30°～60°（北東-南西向）和120°～150°（北西-南東向）；4線全頻電性主軸方向主要為15°～45°（北東-南西向）和105°～135°（北西-南東向）；5線全頻電性主軸主方向?yàn)?0°（北東-南西向）和150°（北西-南東向）；6線全頻電性主軸方向由東北起點(diǎn)至西南終點(diǎn)由80°（近東-西向）和170°（近北-南向）過渡到0°（近北-南向）和90°（近東-西向）轉(zhuǎn)而又向80°（近東-西向）和170°（近北-南向）過渡.

圖5 數(shù)據(jù)處理效果對比（張昆等，2014）

圖6 測區(qū)高頻（100～1 Hz）電性主軸方向（張昆等，2014）

圖7 測區(qū)低頻（1～0.01 Hz）電性主軸方向（張昆等，2014）

區(qū)域存在三個(gè)主要斷裂系統(tǒng)：北東-北北東向、近北西向和近東西向斷裂（寧蕪研究項(xiàng)目編寫組，1978；翁世劼和黃海，1983；林剛和許德如，2010；張昆等，2014）.因此，2線和6線主要用于研究北西向和近東西向構(gòu)造分布，1、3、4、5線主要用于研究北東向構(gòu)造分布.把坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到電性主軸方位上，并定義構(gòu)造走向?yàn)閄軸，進(jìn)行MT數(shù)據(jù)方向轉(zhuǎn)換.此時(shí)，可以計(jì)算出該方向角兩個(gè)模式的視電阻率和阻抗相位的頻率響應(yīng).其中，XY模式即為電場平行極化（TE）模式，YX為磁場平行極化（TM）模式.

3.5 數(shù)據(jù)反演

電磁資料的反演和解釋是工作中的最重要的組成部分.反演的目的就是將所觀測的電磁場資料轉(zhuǎn)換成電性結(jié)構(gòu)模型，解決地質(zhì)任務(wù).當(dāng)前，大地電磁測深數(shù)據(jù)的反演計(jì)算主要使用一維和二維反演方法，很多二維反演方法已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，國內(nèi)外對實(shí)測大地電磁資料進(jìn)行二維反演常用的方法有：Constable等提出的奧克姆反演法（OCCAM）（DeGroot-Hedlin and Constable, 1990），用線性化高斯-牛頓方法得到約束函數(shù)的最小值；Smith等提出的快速松弛反演法（RRI）（Smith and Booker, 1991），用計(jì)算近似靈敏度矩陣來搜索約束函數(shù)的最小值；Siripunvaraporn和Egbert在OCCAM算法的基礎(chǔ)上，提出了REBOCC（Siripunvaraporn and Egbert, 2000）法，將數(shù)值計(jì)算從模型域轉(zhuǎn)化為數(shù)值域，提高了計(jì)算效率；Rodi和Mackie提出的非線性共軛梯度方法（NLCG）（Rodi and Mackie, 2001）避免了雅可比矩陣和海森矩陣的計(jì)算，具有較快的反演速度和良好的擬合精度的特點(diǎn).對MT資料進(jìn)行去噪和靜位移校正等處理后，采用上述四種反演方法進(jìn)行計(jì)算，綜合考慮反演擬合差、模型光滑度以及地質(zhì)資料等因素，最終選擇NLCG法在所得到的電阻率模型基礎(chǔ)上不斷修改初始模型和反演參數(shù)，通過反復(fù)試驗(yàn)得到最終的解釋結(jié)果.

圖8 2線（a）、3線（b）反演擬合差示意圖

反演使用TM模式數(shù)據(jù)，初始模型為帶地形的均勻半空間，背景電阻率值為100 Ωm.剖分網(wǎng)格，網(wǎng)格橫向邊界長度大于測線10倍，縱向深度大于目標(biāo)深度10倍.正則化因子設(shè)為10～15（1、3、6線為15；2、4、5線為10），值越大則模型越趨于光滑.圖8為TM模式數(shù)據(jù)反演擬合差示意圖，圖9為3線反演響應(yīng)與數(shù)據(jù)對比圖，最終1至6線反演擬合差分別為3.21、5.37、3.71、2.96、3.88、4.95，可見數(shù)據(jù)擬合情況較為理想.

圖9是采用非線性共軛梯度法對L3線TM模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行寬頻二維反演（深度10 km剖面）的擬合結(jié)果.由上而下依次為TM模式實(shí)測視電阻率擬斷面、實(shí)測阻抗相位擬斷面、TM模式反演模型理論計(jì)算視電阻率擬斷面和阻抗相位擬斷面.比較實(shí)測和理論計(jì)算的資料，可以看出兩者十分相似，單個(gè)數(shù)據(jù)擬合最大均方根誤差（擬合差，RMS）小于±5，全部測點(diǎn)的平均RMS小于2.5.但反演響應(yīng)與數(shù)據(jù)仍存在一定的差異，視電阻率剖面中距起點(diǎn)約40～60 km處的反演響應(yīng)表現(xiàn)出低頻高阻異常，約為300～400 Ωm（實(shí)測數(shù)據(jù)相對低，約為100～200 Ωm），而相位剖面中距起點(diǎn)約0～20 km處的反演響應(yīng)表現(xiàn)出低頻高相位異常，大于50°（實(shí)測數(shù)據(jù)相對低，約為20°），反演著重于擬合高頻數(shù)據(jù)（>0.01 Hz）是造成這種結(jié)果的主要原因.其他測線的單點(diǎn)最大反演擬合差均小于±5.

4 區(qū)域巖石電阻率性質(zhì)

寧蕪火山巖盆地及臨區(qū)地層電阻率性質(zhì)如表1所示.碎屑巖、砂巖、頁巖以及次生石英巖等地層電阻率值較低；火山巖、灰?guī)r電阻率值較高，但是受破碎構(gòu)造影響，其變化范圍較大；侵入巖處于強(qiáng)壓環(huán)境，內(nèi)部致密，因此電阻率較高（張昆等，2014）.

5 剖面電性結(jié)構(gòu)

圖10—15是采用非線性共軛梯度法（NLCG）對所有MT測線TM模式二維反演模型，剖面揭示了-10 km以淺的地下電性結(jié)構(gòu).圖中橫軸表示測線，縱軸表示測深，等值線值是電阻率值取對數(shù)，剖面顏色從藍(lán)、綠到黃、紅表示電阻率由高到低變化.

5.1 全椒—祿口剖面（1線）

1線TM模式反演模型如圖10所示，從全椒到祿口，上地殼電性結(jié)構(gòu)具有橫向分塊的特征，剖面-10 km以淺（上地殼）存在3組低阻條帶和3個(gè)高阻塊體，低阻條帶分別位于剖面9～17 km、45～51 km和108～112 km，產(chǎn)狀近直立，電阻率不大于10 Ωm，向下延伸超過-10 km.高阻塊體分別位于剖面20～40 km、52～80 km、90～100 km，頂界埋深淺，底界向下延伸超過-5 km，電阻率大于1000 Ωm.

圖10 1線大地電磁TM模式二維反演剖面

圖11 2線大地電磁TM模式二維反演剖面

圖12 3線大地電磁TM模式二維反演剖面

圖13 4線大地電磁TM模式二維反演剖面

圖14 5線大地電磁TM模式二維反演剖面

圖15 6線大地電磁TM模式二維反演剖面

表1 下?lián)P子地區(qū)殼-幔電性層及電性特征（陳滬生等，1999；張昆等，2014）

1線近垂直穿過滁河斷裂、長江和揚(yáng)子地臺，由電阻率的高低分布特征可以清楚地看出電性構(gòu)造單元與地質(zhì)構(gòu)造單元有較好的對應(yīng)關(guān)系：全椒盆地表現(xiàn)為低電阻率區(qū)、馬鞍山成礦帶表現(xiàn)為高電阻率區(qū).幾個(gè)主要的已知斷裂也很好地對應(yīng)低阻條帶部位，如滁河斷裂（G1）、長江斷裂（G2）、茅山斷裂（G3）.根據(jù)梁峰等（2014）發(fā)表的長江以東地區(qū)地震資料解釋結(jié)果（梁峰等，2014），長江斷裂（G2）和茅山斷裂（G3）的位置和深度與地震結(jié)果基本相符，但地震資料顯示長江斷裂的傾向?yàn)楸蔽飨?，傾角近垂直，而MT結(jié)果傾向?yàn)槟蠔|，傾角近垂直；MT結(jié)果中推測的茅山斷裂為地震資料推測的方山—南陵斷裂的一部分.

全椒盆地淺部為白堊紀(jì)和志留紀(jì)，地層以泥巖、沙巖為主，厚度達(dá)2000～3000 m不等，由于泥沙巖孔隙度大，電性特征表現(xiàn)為低電阻率，在20～100 Ωm之間變化；深部以高阻體為主，電阻率超過1000 Ωm.

馬鞍山隆起帶（寧蕪礦集區(qū)）：地層沿橫縱向變化較大，巖礦石導(dǎo)電性差異明顯，總體表現(xiàn)為高電阻率特征，在1000～10000 Ωm之間變化.

5.2 姑山—江寧剖面（2線）

圖11為2線TM模式反演模型，剖面電性結(jié)構(gòu)相對簡單，具有橫向分塊的電性結(jié)構(gòu)特征.剖面從南到北，整體上呈現(xiàn)低-高-低的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).剖面南段姑山附近有一傾向南、向上延伸至淺部的低阻帶，電阻率值約30 Ωm左右，深部5～8 km出現(xiàn)低阻異常體；剖面中部小丹陽附近存在略向南傾的高阻體，電阻率值由淺至深逐漸增大，向深部（-10 km以下）延伸，內(nèi)部涵括低阻體（剖面34～42 km、深度0～3 km）和傾斜低阻條帶（剖面17～26 km、深度4～10 km）.剖面北端江寧區(qū)附近存在淺部低阻區(qū)域（剖面45～50 km，深度0～2 km），電阻率值約為20～200 Ωm，江寧區(qū)存在深部低阻條帶，產(chǎn)狀近于直立.

測線橫跨寧蕪火山巖盆地，出露的地層包括新生代的第四系，中生代的白堊系、侏羅系、三疊系沉積砂巖和頁巖.馬鞍山地區(qū)（寧蕪礦集區(qū)）花崗巖主要產(chǎn)于中段，南起青山、四合山，北至施山，東迄南山、陶村、圍屏山，西達(dá)寧蕪鐵路沿線，在地面有出露，呈小型巖體產(chǎn)出，在深部連成一片，總體呈橄欖形，南北向長度可達(dá)35 km，花崗巖體頂界南北較低，中間較高，中段輝長閃長玢巖體常見被花崗巖類侵入和吞蝕變現(xiàn)象（寧蕪研究項(xiàng)目編寫組, 1978）.小丹陽及以南區(qū)域發(fā)現(xiàn)傾斜低阻條帶，可能與小丹陽深斷裂有關(guān).但由中段高阻體是侵入巖體的電性顯示，巖體與下伏三疊、石炭等高阻地層不能區(qū)分，因此發(fā)育厚度不能確定.

根據(jù)梁鋒等（2014）發(fā)表的長江以東地區(qū)地震資料解釋結(jié)果（梁鋒等，2014），護(hù)河斷裂（G1）和盆中斷裂（G2）的位置、深度和傾向與地震結(jié)果基本相符，推測的小丹陽深斷裂與地震解釋結(jié)果中的基底斷裂對應(yīng)一致.

總體來看，寧蕪礦集區(qū)南部姑山附近存在略向南傾的高導(dǎo)體向下延伸且逐漸增大，推測是深斷裂，姑山礦田的形成可能與該深斷裂有關(guān).礦集區(qū)北部梅山礦田的控制因素可能與南部低阻體相同.

5.3 試刀山—當(dāng)涂剖面（3線）

3線TM模式反演電阻率模型如圖12所示，剖面西段和中段存在拱形深部高阻異常體，電阻率值超過1000 Ωm，剖面東段存在深部大范圍的塊狀高阻異常體，電阻率大于8000 Ωm.剖面中段和東段存多條低阻條帶，發(fā)育深度大，向深部延伸至-10 km，傾角很大，電阻率值小于10 Ωm.沿剖面可以劃分出多個(gè)電性低阻條帶，分別推測為斷裂帶（G1-G5），產(chǎn)狀近直立，發(fā)育深度大.根據(jù)梁鋒等（2014）發(fā)表的長江以東地區(qū)地震資料解釋結(jié)果（梁鋒等，2014），當(dāng)涂斷裂（G5）的位置、傾向和深度與地震結(jié)果中推測的白象山—姑山斷裂對應(yīng)一致（由于地震剖面長度限制，解釋結(jié)果中只包含此斷裂）.剖面中段和東段地殼淺表存在大范圍低阻覆蓋層，電阻率在10～100 Ωm之間.

測線橫跨巢湖沖褶體、長江和寧蕪火山巖盆地南部，出露的地層包括新生代的第四系，中生代的侏羅系、三疊系和古生代各時(shí)期地層，西部主要以沉積泥巖、砂巖、頁巖和灰?guī)r為主，東部主要為第四系沉積層和三疊系-侏羅系的海相碳酸鹽巖沉積.西側(cè)古生代地層的背斜褶皺構(gòu)造明顯，屬于區(qū)域半湯復(fù)背斜的次級褶皺（李三忠等，2009）.東側(cè)三疊系和侏羅紀(jì)為背斜褶皺構(gòu)造，分布于寧蕪盆地邊緣，出露面積較少.

測線基本可以以G2和G4為界分為三段，即巢湖沖褶體段、長江段和寧蕪盆地段.巢湖沖褶體：剖面0～22 km處的拱形深部高阻體（電阻率大于200 Ωm）推測為寒武-三疊系的碳酸鹽巖，其上覆（G1右側(cè)）東側(cè)淺部高阻體為寒武、奧陶系灰?guī)r，高阻體兩側(cè)的淺部低阻覆蓋層（深度小于5 km，電阻率20～100 Ωm）推測為志留、二疊、三疊系的頁巖和砂巖.電性結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為拱形結(jié)構(gòu)，與該區(qū)背斜褶皺構(gòu)造對應(yīng)一致.長江段：剖面在32～39 km、51～55 km處的深部高阻體（電阻率大于200 Ωm）推測為三疊系的碳酸鹽巖，高阻體的淺部低阻覆蓋層（深度小于5 km，電阻率10～100 Ωm）推測為三疊、侏羅、白堊系的頁巖、砂巖和新生代沉積地層，高阻體中間及兩側(cè)深部低阻條帶（深度大于5 km）推測為深斷裂帶.寧蕪盆地：剖面62～80 km處的高阻體（電阻率大于8000 Ωm）推測為白堊系的巖漿巖以及早期（三疊系、石炭系）灰?guī)r和白云巖，巖體與地層不能區(qū)分，地表未出露，高阻體內(nèi)夾有低阻條帶（深度大于5 km，電阻率20 Ωm）推測為巖漿巖內(nèi)部斷裂帶（巖漿通道）；剖面88～98 km處的高阻體（電阻率300～2000 Ωm）推測為三疊系及早期的灰?guī)r和膏鹽地層；兩高阻體間的深部低阻條帶（深度大于10 km）為貫穿寧蕪盆地東側(cè)的隱伏深斷裂帶.

綜合以上分析，巢湖及其東部地區(qū)主要為沉積地層經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后的電性分布；長江東側(cè)的寧蕪火山巖盆地主要表現(xiàn)為高阻特征，是巖漿巖的典型反映，并且其內(nèi)部和東側(cè)的低阻斷裂帶反映明顯.

5.4 三山—許鎮(zhèn)（4線剖面）

4線TM模式反演模型如圖13所示，測線所經(jīng)區(qū)域地層多為第四系覆蓋，剖面電性結(jié)構(gòu)也較簡單，具有淺部低阻、深部高阻的層狀電性結(jié)構(gòu)特征.剖面淺部呈低阻，電阻率不大于100 Ωm，剖面西段低阻區(qū)域發(fā)育深度較淺，東段低阻區(qū)域底界發(fā)育深度大于-4000 m；電阻率值大于1000 Ωm；深部高阻體呈“鞍”狀，剖面西段高阻體上界埋深較小，大于-2000 m，東段高阻體上界較深，大于-4000 m.

剖面15～35 km淺部低阻體層狀電性特征明顯，由左至右，厚度逐漸加大，至南陵縣附近，厚度約為5 km，推測是宣南盆地的電性反映，剖面15 km處存在一電性梯度帶，深度由西向東逐漸增大，傾向東，向下延伸超過10 km，推測為斷裂構(gòu)造（G），其將宣南盆地和寧蕪盆地分隔.

測線主體位于長江西側(cè)（MT剖面），出露的地層主要為第四系覆蓋層，西部南側(cè)出露有白堊系花崗巖和花崗閃長巖，南北兩側(cè)出露小面積三疊、二疊系的頁巖和砂巖；測線以東出露白堊、侏羅和志留系沉積砂巖.

測線基本可以以G為界分為兩段，即巖漿巖段和沉積巖段.巖漿巖段：剖面0～15 km處的深部高阻體（電阻率大于200 Ωm，綠色和藍(lán)色）推測為白堊系的巖漿巖和早期（三疊系、石炭系）灰?guī)r和白云巖，巖體與地層不能區(qū)分，其上覆低阻層（電阻率小于100 Ωm）推測為白堊系的砂巖.沉積巖段：剖面22～30 km處的深部高阻體（電阻率大于200 Ωm，綠色和藍(lán)色，深度大于4 km）推測為三疊系灰?guī)r，其上覆低阻層（電阻率小于100 Ωm）推測為白堊、侏羅、三疊系的砂巖和頁巖.

5.5 向陽鎮(zhèn)—烏溪鎮(zhèn)剖面（5線）

圖14為5線平面位置及TM模式反演模型，測線地表多為第四系地層覆蓋，剖面電性結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，高低阻分塊（帶）明顯，剖面淺表電阻率值整體偏低，以中部高阻體為界，剖面西段和東段電性結(jié)構(gòu)較相似，具有很強(qiáng)的可比性.

剖面西段電阻率值整體較高，大于300 Ωm，長江附近存在電性低阻條帶，其兩側(cè)電阻率值較高，局部大于1000 Ωm，深部存在西傾低阻體，電阻率值小于50 Ωm，發(fā)育深度大，向上延伸至淺部.剖面中部發(fā)育高阻體，近于直立，上隆至淺部，電阻率值大于1000 Ωm，該高阻體東側(cè)有一條帶狀低阻體，傾向南東.剖面東段淺部存在一塊狀低阻區(qū)域，底界-4 km左右，深部為傾斜狀次高阻層，電阻率200～600 Ωm.

剖面中的3個(gè)電性梯度帶，推測為斷裂帶的電性反映：G1為長江斷裂存在的電性證據(jù)；G2為火山巖盆地南段深斷裂；G3為方山—小丹陽斷裂的電性反映.

測線跨過長江和寧蕪火山巖盆地南部，向東延伸至烏溪鎮(zhèn)，出露的地層主要為新生代第四系沉積.測線北側(cè)出露小面積侏羅系和三疊系頁巖和砂巖.

測線基本可以以G2和G3為界分為三段，即長江段、寧蕪盆地段和沉積地層段，長江段與沉積地層段電性結(jié)構(gòu)十分相似，推測為受巖漿活動(dòng)影響的同一套沉積地層.長江段：剖面0～15 km處的深部高阻層（電阻率大于200 Ωm）推測為石炭-三疊系灰?guī)r，其上覆淺部低阻層為侏羅、白堊系砂巖和第四系沉積層.寧蕪盆地段：剖面17～27 km處的深部高阻層（電阻率200～8000 Ωm）推測為白堊系巖漿巖和早期（三疊系、石炭系）灰?guī)r和白云巖，巖體與地層不能區(qū)分，其上覆淺部低阻層為白堊系砂巖和第四系沉積層，其西側(cè)與長江段東側(cè)的深部低阻條帶（G2）推測為長江深斷裂，并向西延伸至下地殼，成為巖漿上侵的通道.沉積地層段：剖面33～51 km處的高阻層（電阻率大于200 Ωm）推測為石炭-三疊系灰?guī)r，其上覆淺部低阻層為侏羅、白堊系砂巖（石臼湖盆地）和第四系沉積層，其西側(cè)與寧蕪盆地段東側(cè)的深部低阻條帶（G3）為隱伏深斷裂，并向東延伸至下地殼，成為巖漿上侵的通道.

5.6 鳳凰山—石橋鎮(zhèn)剖面（6線）

6線TM模式反演模型如圖15所示，剖面電性結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，沿剖面方向上地殼電性結(jié)構(gòu)具有橫向分塊的特點(diǎn)，剖面北段（剖面0～40 km）以高阻體為主，電阻率值大于1000 Ωm.剖面20 km處存在一近直立低阻體，底界深度在7 km左右，向上延伸至約2 km，電阻率小于100 Ωm.剖面30 km處低阻體較小，發(fā)育深度淺，底界約2 km.剖面中段繁昌附近（剖面45 km處）出現(xiàn)塊狀低阻體，底界約8 km，向南上延至地表，電阻率小于50 Ωm.剖面60～70 km處低阻體較大，南北向長度近10 km，發(fā)育深度也較深，底界深度達(dá)10 km，向上延伸至近地表.剖面90 km處發(fā)育“月牙形”似層狀低阻體，深度在-3000 m左右，與2、3線不同的是，低阻體發(fā)育深度相對較淺，主要分布在上地殼，未向下延伸至中下地殼.

測線沿長江以東穿過蕪湖、繁昌盆地和銅陵，出露的地層主要為新生代第四系沉積，白堊系巖漿巖，白堊系、三疊系和二疊系沉積的砂巖和頁巖.測線南側(cè)出露大面積花崗巖.

測線基本可以以G4為界分為兩段，即巖漿巖段和沉積巖段.巖漿巖段：剖面0～65 km處的深部高阻體（電阻率200～10000 Ωm）推測為白堊系的巖漿巖和早期（三疊系、石炭系）灰?guī)r和白云巖，巖體與地層不能區(qū)分，其上覆低阻層（電阻率小于100 Ωm）推測為白堊系的砂巖和頁巖，其中G1推測為隱伏的深斷裂，為巖漿活動(dòng)提供了通道.沉積巖段：剖面66～92 km處的深部高阻體（電阻率大于200 Ωm，深度大于2 km）推測為三疊系灰?guī)r，其上覆低阻層（電阻率小于100 Ωm）推測為白堊、侏羅、二疊、三疊系的砂巖和頁巖，推測鐘鳴斷裂和銅陵隆起之間存在一個(gè)范圍約為10 km的沉積盆地，厚度約8 km.

一般認(rèn)為，火山巖具有中阻的電性特征，繁昌地下1～3 km的次高阻體是繁昌盆地火山巖的電性反映，其兩側(cè)的電性梯度帶可能是繁昌火山巖盆地邊界，盆地南北寬近8 km.

鐘鳴附近存在傾向南的巨型低阻體，南北向?qū)挾瘸^10 km，地質(zhì)上已知的鐘鳴—南陵和銅陵—戴家匯斷裂也由此穿過，兩條斷裂可能同屬一條斷裂帶（G4）.

整體來看，沿剖面存在多個(gè)電性梯度帶，是上地殼一系列斷裂構(gòu)造的電性反映，顯示銅陵—繁昌—蕪湖一線剖面發(fā)育多組斷裂帶（G1、G2、G3、G4），表明銅陵—蕪湖上地殼受南北向構(gòu)造應(yīng)力場強(qiáng)烈擠壓而形成的復(fù)雜構(gòu)造變形.

6 討論

6.1 斷裂帶與礦集區(qū)成礦的關(guān)系

由圖16（b、c）可見，馬鞍山中南部地區(qū)出現(xiàn)了多處近垂直的低阻體，主要分為近北西和南東傾向、近南北走向的深大主異常帶（延伸>10 km）和北東-南西走向的次級異常帶.在前人工作成果（唐永成等，1998；陳滬生等，1999）的基礎(chǔ)上，根據(jù)大地電磁測深電阻率模型推測圖16中G1-G9、G11、G21、G31、G41、G51、G61、G71是區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)背景下的斷裂帶，在地質(zhì)圖中推測了斷裂的延伸范圍，推測斷裂帶的形成與當(dāng)時(shí)殼幔物質(zhì)的狀態(tài)可能有很大聯(lián)系.

由圖16可知，G1-G9、G51、G61為大地電磁測深剖面反映出的測區(qū)主要斷裂帶，斷裂帶的深度范圍相對較大，延伸達(dá)到上地殼深度.G2和G3位于長江西側(cè)，為隱伏斷層，頂部埋深相對較大，推測為該區(qū)早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的深斷裂，為后期的巖將活動(dòng)提供了通道，是后期淺表構(gòu)造發(fā)育的產(chǎn)生條件之一， G4和G5位于長江東側(cè)的寧蕪火山巖盆地內(nèi)，很可能向北延伸至寧蕪火山巖盆地東北部，向南分別與G7和G8連接，是后期巖漿活動(dòng)的通道.

圖16 馬鞍山及鄰區(qū)斷裂帶推斷示意圖

張昆等（2014）根據(jù)寧蕪礦集區(qū)65 km的MT二維反演結(jié)果（張昆等，2014）和地?zé)豳Y料（馬振東和單光祥，1997；唐永成等，1998；陳滬生和張永鴻，1999），推測下地殼-上地幔存在的深部低阻層為與含水流體有關(guān)的局部“熔融層”或“含水剪切帶”.此外，根據(jù)前人工作成果（唐永成等，1998；陳滬生和張永鴻，1999；張昆等，2014）發(fā)現(xiàn)莫霍面呈波狀，且深度相對較淺，推測該地區(qū)為上地幔隆起區(qū).因此，區(qū)域內(nèi)深大斷裂帶很可能與上地幔隆起有關(guān)，并且影響著沿江地區(qū)火山巖盆地的形成.

長江斷裂帶以及沿江斷裂帶與其所在的次級構(gòu)造單元相匹配，形成了次級成礦帶（沿江成礦帶），該區(qū)域巖漿-成礦活動(dòng)十分廣泛.燕山期強(qiáng)烈塊斷變動(dòng)時(shí)期斷陷塊段中的火山活動(dòng)是主要金屬礦床的主要控制因素之一，斷裂帶與上覆侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的沉積巖形成的套疊關(guān)系，造成了復(fù)雜網(wǎng)格狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造的相互切割，并且為巖漿提供了有力的通道，為成巖、成礦作用提供了必要條件，導(dǎo)致源于深部的巖漿沿深斷裂上侵，在基底構(gòu)造層和巖性層的拆離帶形成了多層次巖漿房，并向蓋層淺部斷裂與其他方向斷裂交匯（G4，G5），形成了侵入接觸構(gòu)造系統(tǒng)的雛形.在引起圍巖熱變質(zhì)作用的同時(shí)，蝕變帶、礦化帶、成礦帶開始發(fā)育.

6.2 控礦因素與構(gòu)造過程分析

馬鞍山—繁昌地區(qū)大型礦床分布由圖17a所示，其中位于1線和3線附近的大小礦床主要分布在火山巖盆地內(nèi)部及邊界.由圖17b和17d可見，礦床與地下高阻體比鄰，位于高阻體的正上方，并且以深斷裂帶為界；由圖17c和圖17e可見，大型礦床分別位于巖漿巖侵入體（淺火山侵入體）頂部與圍巖的接觸帶附近.

因此，圍巖、巖漿及其上侵通道是區(qū)內(nèi)礦床的控礦因素.推測白堊紀(jì)的大規(guī)模巖漿活動(dòng)是成礦的必要條件之一，而巖漿活動(dòng)的通道則是該時(shí)期由于區(qū)域拉張應(yīng)力條件產(chǎn)生的深斷裂帶（G4，G5），儲集在殼幔邊界的巖漿（趙文津，2008）通過深斷裂帶侵入到上地殼，隨后通過與基地?cái)嗔呀磺泻蛷?fù)合的淺部斷裂系統(tǒng)侵入到地殼淺表，與圍巖相互作用成礦.其中上地幔隆起是幔源巖漿富集、運(yùn)移的動(dòng)力（趙文津，2008），三疊紀(jì)以前的褶皺構(gòu)造是后期斷裂構(gòu)造大規(guī)模發(fā)育的基礎(chǔ)，白堊紀(jì)的拉張應(yīng)力是淺部交錯(cuò)斷裂系統(tǒng)發(fā)育的條件，深部巖漿通道推測為G4-G5、G61、G71.

圖17 馬鞍山及鄰區(qū)礦點(diǎn)、地質(zhì)剖面示意圖

通過控礦因素的推斷，我們認(rèn)為一個(gè)較為合理的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程是：晚三疊紀(jì)以前的沉積地層在擠壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生大規(guī)模褶皺構(gòu)造；在晚三疊紀(jì)-晚侏羅紀(jì)，構(gòu)造應(yīng)力在巢湖沖褶體達(dá)到平衡，于是出現(xiàn)了一個(gè)平衡的擠壓支撐點(diǎn)（如圖18b所示）（張昆等，2014），而在這一區(qū)域下地殼底部和上地幔內(nèi)的強(qiáng)烈擠壓作用下，在地殼深部生成一些高壓、超高壓礦物，隨著物質(zhì)上侵進(jìn)入地殼（趙文津，2008），此時(shí)上地幔已經(jīng)開始向上隆起，隨即產(chǎn)生局部熔融（與深部地下水有關(guān)）；在白堊紀(jì)太平洋板塊向揚(yáng)子板塊俯沖過程中，從深部上來的基性巖漿儲集在研究區(qū)的殼幔邊界處，與地殼物質(zhì)作用形成高鉀鈣堿性巖漿和含礦溶液（趙文津，2008），巖漿和含礦溶液的“流通性”較好，以本期發(fā)育或發(fā)展形成的深大斷裂帶（受控于板塊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的拉張應(yīng)力和上地幔隆起）為通道，進(jìn)入地殼上層和淺表，與圍巖發(fā)生作用而成礦（如圖18c所示）.

6.3 火山巖盆地東側(cè)的逆沖推覆

由圖19可見，3線剖面85～100 km處的中深部（2～7 km）和5線剖面35～50 km處電性結(jié)構(gòu)特征呈傾斜“疊瓦狀”分布，分別以3線剖面83 km和5線剖面30 km處深斷裂為界與寧蕪火山巖盆地分開，傾斜地層由西向東分別為高-低-高阻電性特征，推測為區(qū)內(nèi)石炭-二疊-三疊系地層.該區(qū)受印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，在擠壓應(yīng)力背景下，三疊系之前的地層褶皺構(gòu)造十分發(fā)育，形成大規(guī)模背斜、向斜構(gòu)造.而由深部電性結(jié)構(gòu)特征分析，該區(qū)在褶皺構(gòu)造發(fā)育晚期，同樣是在擠壓應(yīng)力作用下，于背斜構(gòu)造東翼發(fā)育了逆沖推覆構(gòu)造，使沉積地層發(fā)生順層錯(cuò)斷，并最終形成“疊瓦狀”分布，在經(jīng)歷了該區(qū)西側(cè)白堊系巖漿活動(dòng)以及該區(qū)內(nèi)部的侏羅-第四系構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及地層沉積之后形成了目前的電性分布結(jié)構(gòu).

6.4 火山巖盆地內(nèi)部的巖漿通道

馬鞍山（寧蕪火山巖盆地）東南部地下電性結(jié)構(gòu)如圖19所示，3線剖面約75 km處對應(yīng)地表姑山鐵礦床（鐘-姑背斜東翼）.礦體位于輝石閃長玢巖與三疊系砂頁巖與白堊系姑山組火山巖接觸部位.根據(jù)稀土組成模式和火山巖的物質(zhì)含量表明（劉湘培等，1988；唐永成等，1998），原始巖漿可能來源于上地幔，并且在巖漿演化過程中發(fā)生了強(qiáng)烈的分異作用.

由圖19可見，3線剖面72～77 km處的條狀低阻體的存在（推測的深斷裂G5）驗(yàn)證了幔源巖漿上侵成巖的可能性，是深部巖漿通道之一，屬于白堊系大規(guī)模巖漿活動(dòng)形成的破碎帶，與姑山火山-巖漿旋回有直接關(guān)系.由電性分布關(guān)系推測，白堊系早期的巖漿活動(dòng)改變了寧蕪盆地南部的地下構(gòu)造，上侵-噴發(fā)形成的巖漿巖和火山巖與該區(qū)深部石炭-三疊系高阻灰?guī)r一并形成了低阻體兩側(cè)的及淺部的高阻巖塊，而后期的巖漿以G5破碎斷裂帶為通道，改造了高阻巖塊，形成了姑山火山-巖漿旋回和姑山鐵礦床.6.5 “多層樓”成礦規(guī)律的深部地球物理證據(jù)從區(qū)域分布看,長江中下游成礦帶的礦床主要集中分布于三個(gè)層位,表現(xiàn)出典型的層控“多層樓”成礦規(guī)律（劉湘培等, 1988; 劉湘培,1989;常印佛等,1991） .這三個(gè)主要控礦層位分別是泥盆系五通組至石炭系黃龍組灰?guī)r（常印佛等,1991） ，屬于隆起類礦集區(qū)（常印佛和劉學(xué)圭，1983；常印佛等，1991）；三疊系中、下統(tǒng)鹽層（常印佛等,1991），屬于隆坳過渡帶類礦集區(qū)（翟裕生等，1992；蔣其勝等，2008）；白堊系火山巖地層（樓亞兒和杜楊松，2006；范裕等，2008；周濤發(fā)等， 2011）屬于坳陷類礦集區(qū)（翟裕生等，1992；蔣其勝等，2008）.

圖18 構(gòu)造應(yīng)力推斷圖（b和c引自張昆等，2014）

圖19 巖漿通道和逆沖推覆構(gòu)造示意圖

測區(qū)屬于上述第三類坳陷區(qū)火山巖系控礦，礦體深度一般小于500m（林剛和許德如，2010）.前人工作成果認(rèn)為每一類礦集區(qū)的深部都存在巨大的找礦潛力（常印佛等,1991;呂慶田等,2007），那么按照成礦“缺位”預(yù)測的原則（呂慶田等，2007）,在第三類礦集區(qū)（寧蕪） 之下應(yīng)該存在第二類礦集區(qū)（鄂東南式）.目前在寧蕪礦集區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于黃馬青組下部及青龍群灰?guī)r與輝長閃長巖接觸帶中的礦床（鄂東南式） ,如寧蕪盆地的鳳凰山等鐵礦（常印佛等,1991）.

在此基礎(chǔ)上林剛和許德如（2010）提出了“豐”字型成礦模式，中間的“豎”代表巖漿通道,出頭部分為火山機(jī)構(gòu);上面一“橫”為火山巖與基底地層的界面,中間一“橫”為黃馬青組與周沖村組（膏鹽層） 的界面,下面一“橫”為泥盆系與石炭系的界面（林剛和許德如，2010），而中間和下面一“橫”深度大于500 m.

此外，以往的研究認(rèn)為地表成群出露的小巖體可能是深部大巖體頂面的突起部分或分支，大巖體可能為總體產(chǎn)狀比較平緩的似層狀地質(zhì)體，靠近巖漿通道的巖體厚度可能不止800 m（寧蕪研究項(xiàng)目編寫組，1978），位于白堊系火山巖和基地地層之間的巖體侵入深度達(dá)到3 km（林剛等，2010）.

測區(qū)內(nèi)寧蕪段發(fā)現(xiàn)的地下高阻異常體及其內(nèi)部的低阻條帶（圖17b和d、圖19）為上述推測提供了地球物理（通過大地電磁測深得到的電性結(jié)果）證據(jù).因?yàn)閷幨徟璧厥窃趯幨徠骄徬蛐保ㄎ鲀A單斜）背景下，受斷裂和巖漿活動(dòng)控制形成的.地層傾角較小、比較平緩，石炭、二疊、三疊系均有較厚的砂、頁巖沉積地層發(fā)育，在深度不超過2 km（林剛和許德如，2010）的富水地區(qū)應(yīng)表現(xiàn)為低阻特征，而反演電阻率模型中寧蕪盆地地下未出現(xiàn)低阻層，因此本文認(rèn)為高阻異常體即為深部大巖體，其電阻率值（大于10000 Ωm）遠(yuǎn)大于同測線其他區(qū)域的灰?guī)r（大于100 Ωm）沉積地層，而內(nèi)部低阻條帶為火山巖盆地內(nèi)部的巖漿通道，是“豐”字一“豎”向上地殼深部的延伸.

因此，這一深部大巖體很可能在深度0.5～2 km范圍內(nèi)與三疊高鹽層和泥盆-石碳系灰?guī)r等控礦地層相互作用，形成礦體，埋藏于火山巖系控礦地層之下.

但值得注意的是，由圖10和12中剖面80 km處的深部高阻異常體電阻率值的變化（減?。┡袛?，高阻異常體的延伸深度不一定大于10 km，其深部很可能是變質(zhì)巖基底或者高壓應(yīng)力狀態(tài)下的沉積地層表現(xiàn)出的高阻異常.

7 結(jié)論

通過馬鞍山地區(qū)大地電磁測深數(shù)據(jù)的處理和解釋，取得了以下結(jié)論和認(rèn)識：

（1） 寧蕪盆地地下深部的高阻異常體和內(nèi)部低阻條帶為“多層樓”成礦規(guī)律提供了深部巖漿來源和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程的電性證據(jù).

（2） 通過數(shù)據(jù)處理和多種反演方法試驗(yàn)，選擇NLCG方法的TM模式反演結(jié)果作為六條測線最終的電阻率模型解釋對象，對所有六條MT剖面進(jìn)行了地球物理解釋和地質(zhì)解譯.發(fā)現(xiàn)穿過1線的滁河斷裂和長江斷裂具有明顯的低阻電性特征，馬鞍山隆起呈現(xiàn)高阻的電性特征；2線剖面電性結(jié)構(gòu)相對簡單，以火山巖和深部三疊系灰?guī)r表現(xiàn)出的高阻特征為主；3線電性結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推測多條近直立的低阻條帶為斷裂帶，認(rèn)為剖面東段的低阻體與2線南端的低阻體是同一異常體的電性反映；4線剖面具有層狀的電性結(jié)構(gòu)特征；5線電性結(jié)構(gòu)以中斷火山巖盆地為界，呈對稱層狀分布；6線電性結(jié)構(gòu)復(fù)雜，蕪湖附近電阻率整體偏高，繁昌盆地深部存在團(tuán)塊狀低阻體.

（3） 討論了“長江斷裂帶”與礦集區(qū)成礦的關(guān)系，認(rèn)為長江深大斷裂帶不僅存在，而且是多條深、淺斷裂帶的組合，并影響著沿江地區(qū)火山巖盆地的形成.長江斷裂帶與其所在的次級構(gòu)造單元相匹配，與上覆沉積巖形成的套疊關(guān)系，為巖漿提供了有力的通道，并與蓋層淺部斷裂交匯，形成了侵入接觸構(gòu)造系統(tǒng).

（4） 依據(jù)MT電阻率模型和地質(zhì)剖面推測圍巖、巖漿及其上侵通道是區(qū)內(nèi)礦床的控礦因素:白堊紀(jì)的大規(guī)模巖漿活動(dòng)是成礦的必要條件之一，該時(shí)期發(fā)育的深斷裂帶是巖漿活動(dòng)的通道.此外，通過控礦因素的推斷，推測了馬鞍山—繁昌地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程.

（5） 由測區(qū)寧蕪火山巖盆地南部深部低阻條帶的電性特征、姑山鐵礦床的位置以及鐵礦床成礦規(guī)律判斷該低阻條帶為礦集區(qū)姑山火山-巖漿旋回的巖漿（導(dǎo)礦）通道；由測區(qū)東南部（寧蕪火山巖盆地以東）傾斜“疊瓦狀”分布的電性特征分析，該區(qū)在經(jīng)歷了印支期褶皺構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后發(fā)育了逆沖推覆構(gòu)造.

（6） 寧蕪盆地地下深部的高阻異常體和內(nèi)部低阻條帶為“多層樓”成礦規(guī)律提供了深部巖漿來源和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程的電性證據(jù).

致謝 感謝項(xiàng)目組成員在野外和室內(nèi)工作中做出的巨大貢獻(xiàn)，感謝楊震威博士所做的前期工作，感謝評審專家對文本給予的建議和幫助.

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（本文編輯 胡素芳）

The study of upper crust electrical structure in Ningwu and adjacent area

ZHANG Kun1,2, YAN Jia-Yong1, Lü Qing-Tian3, ZHAO Jin-Hua1

1InstituteofMineralResourcesChineseAcademyofGeologicalSciences,MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,Beijing100037,China2InstitudeofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China3InstituteofGeophysicalandGeochemicalExplorationAcademyofGeologicalSciences,LangfangHebei065000,China

In order to understand the deep electrical structure of upper crust more comprehensively and objectively in Ningwu ore district, and study the corresponding relationship between metallogenic regularity of “Porphyrite iron ore” and geophysics and geology structure, and provide physical parameters for the exploration of deep “second prospecting space”, we completed 6 broadband magnetotelluric profiles in Ningwu ore district and its southern region.Data of 280 stations were used in the process, inversion and interpretation. Several new technology improved by us were used in data process such as data fitting denoise and joint static shift correction methods. Then we find that the main structural direction is northeast and northwest by the analysis of strike direction, so the inversion models of line 1, 3, 4, 5 reflect the NE-trending structure, and models of line 2 and 6 reflect NW.Then we discuss the relationship of “Yangtze River Fault” and ore-forming.We consider that Yangtze River Fault belt is existed and combined by several deep and shallow faults. The surrounding rock, magma and intrusion channels are the controlling factors in the region deposit,and the tectonic movement process of Ma'anshan-Fanchang area is deduced by their relationship reflected in inversion models. We estimate that the low resistivity band in south Ningwu basin was the magma channel for Gushan volcano-magmatic cycle combining with the location and metallogenic regularity of Gushan iron ore. The inclined “imbricated” structure shows that thrust nappe structure was developed after the fold tectonic movement in Indosinian. And the high resistivity anomaly bodies and low resistivity layers in deep underground of Ningwu Basin are the electrical evidence for the “Multi story building” metallogenic regularity theory.

Ningwu volcanic basins； Broadband magnetotelluric sounding; Upper crust； Electrical structure

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“寧蕪礦集區(qū)深部控礦結(jié)構(gòu)3D探測與深部勘查技術(shù)集成與示范（2011BAB04B01）”（2011-2015），國家深部探測專項(xiàng)第三項(xiàng)目（SinoProb-03），山東三山島北東淺海區(qū)深部礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查（12120114053301）（2014-2015），地質(zhì)礦產(chǎn)勘查標(biāo)準(zhǔn)的研制與修訂——制定《深部礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查技術(shù)要求（試行）項(xiàng)目聯(lián)合資助.

張昆，博士，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，從事綜合地球物理勘探工作和電磁法理論算法研究工作. E-mail：zhangkun1010@163.com

10.6038/cjg20151214.

10.6038/cjg20151214

P313,P631

2015-05-16，2015-11-14收修定稿

張昆， 嚴(yán)加永， 呂慶田等. 2015. 寧蕪火山巖盆地及鄰區(qū)上地殼電性結(jié)構(gòu)研究.地球物理學(xué)報(bào)，58（12）:4505-4521,

Zhang K, Yan J Y, Lü Q T, et al. 2015. The study of upper crust electrical structure in Ningwu and adjacent area.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）,58（12）:4505-4521,doi:10.6038/cjg20151214.