欒川礦集區(qū)重力場(chǎng)特征及斷裂構(gòu)造研究

孫建英

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065)

摘要：在已知地質(zhì)背景下，對(duì)欒川礦集區(qū)的重力異常進(jìn)行分析討論，綜合布格重力異常、剩余重力異常、重力水平總梯度等圖件對(duì)研究區(qū)的斷裂進(jìn)行劃分；對(duì)研究區(qū)的所選剖面進(jìn)行重力擬合計(jì)算，進(jìn)一步推測(cè)出隱伏巖體的縱向分布特征.

關(guān)鍵詞：欒川礦集區(qū)；布格重力異常；斷裂

中圖分類號(hào)：TE352文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-5564(2015)03-0114-04

收稿日期：2015-04-23

作者簡(jiǎn)介：程茂勇(1972—),男,安徽滁州人,滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育部講師,碩士,主要從事體育教學(xué)與訓(xùn)練研究.

StudyontheGravityFieldCharacteristicandtheFractureStructureinLuanchuanOre-concentratedArea

SUNJian-ying

(SchoolofEarthSciencesandEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’an710065,China)

Abstract：In this paper, gravity anomaly in Luanchuan ore-concentrated area was analyzed and discussed under the known geological background, and the fracture of study-area were divided based on maps of bouguer gravity anomaly, residual gravity anomaly and gravity horizontal gradient and so on. Gravity fitting calculation of selected sections in study-area were carried out and longitudinal distribution characteristic of concealed rock bodies was speculated in further.

Keywords：Luanchuanore-concentratedarea;bouguergravityanomaly;fracture

欒川地區(qū)位于東秦嶺核心成礦區(qū)域，是重要的多金屬礦產(chǎn)地.該區(qū)內(nèi)有包括南泥湖、三道莊、上房在內(nèi)的三個(gè)超大型鉬多金屬礦床，若干大中小型鉛鋅礦，在欒川北部的馬超營(yíng)斷裂帶，還分布有不同規(guī)模的金礦.揚(yáng)子板塊和華北板塊在晚三疊紀(jì)末完成陸陸碰撞，東秦嶺地區(qū)進(jìn)入陸內(nèi)造山演化階段，形成區(qū)域上北西—近東西向基本構(gòu)造格架.晚中生代地殼旋轉(zhuǎn)作用，是地殼淺部形成北(北)東向構(gòu)造的原因，構(gòu)成區(qū)域上北西向構(gòu)造為主，疊加次級(jí)北(東)向格子狀構(gòu)造格局.含鉬花崗質(zhì)巖漿沿?cái)嗔呀粎R處侵位，形成區(qū)域上眾多中酸性斑巖體和鉬多金屬斑巖和矽卡巖成礦系統(tǒng).礦集區(qū)范圍內(nèi)，構(gòu)造裂隙產(chǎn)狀主體與地層方向一致，沿北(西)西向展布；局部與熱液活動(dòng)密切相關(guān)的裂隙沿北(北)東向展布于張性裂隙脈中[1].

1地質(zhì)背景

欒川礦集區(qū)位于欒川縣西北部，面積約1 160km2(圖1).北部為近東西向馬超營(yíng)斷裂帶、南部北西向欒川斷裂帶和東部合峪二長(zhǎng)花崗巖基圍限的三角地帶.初露地層北東緣為太古宇太華巖群雜巖及上覆中元古界熊耳群，南側(cè)為下古生界陶灣群，主要為中部中元古界官道口群和新元古界欒川群.官道口群自上而下劃分為龍家園組、巡檢司組、杜關(guān)組、馮家灣組和白術(shù)溝組.欒川群自下而上劃分為三川組、南泥湖組、煤窯溝組、大紅口組和魚庫(kù)組.官道口群、欒川群和上覆陶灣群代表一套含火山物質(zhì)并以富鎂、多硅、多碳為特征的裂谷海盆地沉積，地層中碳質(zhì)成分自上而下逐漸升高，反映鹽度較高、封閉—半封閉的滯流還原環(huán)境.區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺極其發(fā)育.馬超營(yíng)斷裂與欒川斷裂之間的北西—北西西向逆斷層密集展布，斷面向北陡傾或見(jiàn)于地層間的平緩產(chǎn)狀.北西—北西西向逆沖斷層與其間的牽引褶皺共同構(gòu)成了由北向南的推覆構(gòu)造體系.北北東、北東向斷層亦較發(fā)育，于礦集區(qū)中部成群成帶展布[2-7].

圖1　欒川礦集區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2重力場(chǎng)特征

通過(guò)對(duì)已有1∶20萬(wàn)重力資料的收集整理，編制了研究區(qū)的布格異常圖，可以看出研究區(qū)內(nèi)布格異常等值線走向宏觀成北東向展布，場(chǎng)值變化梯度大，在-110-5m/s2～-140×10-5m/s2之間，具有明顯的分區(qū)性.重力場(chǎng)具有南低北高的基本特征.區(qū)內(nèi)北西西向重力異常梯級(jí)帶、扭曲帶縱橫交錯(cuò)，局部異常較為發(fā)育，呈范圍不等、形狀不同、高低相間的分布特征，主要有四個(gè)高值異常和三個(gè)低值異常，這些異常在剩余重力異常圖上更為突出(圖2、圖3).特別是魚庫(kù)—甕峪街低值異常受控于北西西向和北北東向兩組重力異常梯級(jí)帶，東西兩側(cè)為北北東向重力異常梯級(jí)帶，使該異常呈北北東走向，形成一個(gè)口朝南半封閉的重力低值異常，在上延不同高度重力異常圖上，隨著上延高度增加，其異常逐漸向南南西衰減，和南部陶灣低值異常合為一體；受北西向重力異常梯級(jí)帶、扭曲帶作用使該異常呈南陡北緩的特征，該異常在局部異常圖上形成兩個(gè)異常中心，南部和布格重力異?；疽恢?，北部中心位于甕峪街以北.

圖2　欒川礦集區(qū)布格重力異常圖

圖3　欒川礦集區(qū)剩余布格重力異常圖

3斷裂構(gòu)造

構(gòu)造活動(dòng)是內(nèi)生礦床形成的重要因素之一，對(duì)成礦控制具有多樣性.一方面構(gòu)造裂隙作為地質(zhì)流體通道，為成礦物質(zhì)運(yùn)移、聚集、賦存提供有利條件；同吋，區(qū)域性構(gòu)造可能成礦物質(zhì)選擇、抬升、改造及對(duì)巖漿活動(dòng)控制等諸方面，從而對(duì)礦床空間分布起著間接控制作用.如欒川斷裂附近主要形成鉬、鉛、鋅、銀等多金屬礦床，馬超營(yíng)斷裂帶附近及外圍主要形成金、鉛、鋅、鉬、螢石等多金屬或非金屬礦床.說(shuō)明斷裂在一定程度上控制礦床賦存及定位.

為了提取重力場(chǎng)反映的斷裂構(gòu)造信息，對(duì)布格重力異常進(jìn)行水平總梯度的計(jì)算，重力水平總梯度是提取斷裂異常信息的一種方法，對(duì)重力梯級(jí)帶具有放大作用，還可提高斷層識(shí)別的分辨率.利用重力水平總梯度異常圖能較準(zhǔn)確地識(shí)別斷裂，可大致確定斷裂位置、走向，為研究斷裂構(gòu)造提供可靠依據(jù)(圖4).

根據(jù)重力水平總梯度特征，可劃分出北西西向和北北東向兩組斷裂.北西西向斷裂規(guī)模較大，推測(cè)出4條斷裂，其南、北斷裂分別是欒川和馬超營(yíng)大斷裂帶的反映，與實(shí)測(cè)斷裂基本吻合；北北東向斷裂次之,推測(cè)出4條斷裂.

圖4　欒川礦集區(qū)重力水平總梯度異常與斷裂疊加圖

3.1北西—北西西向斷裂

3.1.1馬超營(yíng)斷裂

馬超營(yíng)斷裂帶，位于豫西欒川逆沖推覆構(gòu)造北部，熊耳山結(jié)晶基底夸隆狀隆起南側(cè)，區(qū)域上稱為馬超營(yíng)—盤河斷裂.斷裂帶分布有龍家園組構(gòu)造巖塊及燕山早期巖體(脈)，單個(gè)斷裂破碎帶寬度約數(shù)十米至數(shù)百米，向北陡傾或直立，但斷裂帶之間往往有完整未破碎的弱應(yīng)變域，因此并不構(gòu)成連續(xù)的破碎帶，總寬度可達(dá)4km.這一斷層帶曾經(jīng)開采銀鉛鋅礦且留下長(zhǎng)達(dá)十余千米的成礦帶，近年來(lái)該帶又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大量金礦點(diǎn)，在區(qū)域礦產(chǎn)研究方面具有重要意義.

3.1.2竹園溝斷裂

官道口群與欒川群大致邊界.沿此斷層官道口群逆沖于欒川群之上.斷層前緣向北呈陡至中等傾斜，近斷層上盤白云石大理巖中出現(xiàn)較寬的片理化帶，斷層由前緣向北斷面產(chǎn)狀迅速變緩而成為名副其實(shí)的犁式斷層.

3.1.3黃背嶺斷裂

前緣向北陡傾，往深部產(chǎn)狀迅速變緩的典型犁式斷層.許志琴(1988)稱其為北緣韌性推覆剪切帶(NDT)，東秦嶺北緣重要的推覆剪切帶，具有典型的推覆構(gòu)造特征.

3.1.4欒川斷裂

欒川斷裂帶南側(cè)主要出露中元古代寬坪群，一些地段還呈現(xiàn)出密集的重力梯度陡變帶.斷裂帶北側(cè)出露熊耳群、官道口群、欒川群和陶灣群等，北側(cè)航磁顯示為平緩的正、負(fù)異常區(qū)(燕長(zhǎng)海，2004，2009).總體NWW向展布，欒川斷裂被認(rèn)為是劃分華北陸塊南緣與北秦嶺構(gòu)造帶之間的主干斷裂.

3.2北東—北北東向斷裂

北(北)東向構(gòu)造帶疊加在近東西向構(gòu)造帶中，主要表現(xiàn)為斷續(xù)延伸或雁行狀排列的斷裂構(gòu)造帶.

黃背嶺—南泥湖—馬圈斷裂密集帶，斷裂帶長(zhǎng)度小于20km，寬度約10km.由一系列大致平行的斷裂組成.各條斷裂長(zhǎng)度一般小于3km.走向20°～30°，南東傾向?yàn)橹?，傾角70°～80°，有3期構(gòu)造活動(dòng)特點(diǎn).

石寶溝—青和堂斷裂密集帶.常表現(xiàn)為小型北北東—東向高角度正斷層，其長(zhǎng)度多小于5km，破碎帶內(nèi)以構(gòu)造角礫巖為主，單個(gè)破碎帶寬度一般不超5km，常截切北西向構(gòu)造并與之正交或大角度斜交，應(yīng)與推覆、逆沖構(gòu)造為同一應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)物，處推覆(逆沖)活動(dòng)晚期地殼近南北向縮短至一定程度發(fā)生縱向張裂結(jié)果，區(qū)域上熱液成因的構(gòu)造裂隙主要呈北東向展布，可能與此相關(guān).

4剖面擬合

具體方法是采用RGIS中二度半體人機(jī)交互聯(lián)作重磁正演擬合，用二度半體模型模擬地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，將模型引起的重力理論異常與實(shí)測(cè)重力異常作比較，通過(guò)逐步修改地質(zhì)—數(shù)學(xué)模型，使理論異常與實(shí)測(cè)異常擬合來(lái)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到反演地下地質(zhì)體的幾何形態(tài)及確定物性參數(shù)的目的.

剖面計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)重力場(chǎng)的變化特征分析制約重力場(chǎng)變化的主導(dǎo)因素，并結(jié)合對(duì)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)比較合理的地質(zhì)初始模型，達(dá)到定性解釋的目的.其次建立定量計(jì)算的地質(zhì)—地球物理模型，通過(guò)重力場(chǎng)的正演擬合計(jì)算，反復(fù)修改地質(zhì)—地球物理模型，完成對(duì)該研究區(qū)的定量解釋.

此次在研究區(qū)所選剖面地理位置為從陶灣至李崗村，長(zhǎng)度為52.5km(圖5).

由剖面擬合結(jié)果結(jié)合重力異?？赏茢圄~庫(kù)—冷水一帶隱伏深度在0～800m，并且從南到北逐漸加深；對(duì)應(yīng)于北部布格重力高值異常埋深在1km～1.5km，是一個(gè)次一級(jí)的巖體淺埋區(qū)，并且可以進(jìn)一步推測(cè)魚庫(kù)—甕峪街隱伏巖體在南部和老君山巖體在深部同根，北部和花崗巖體銜接，覆蓋層厚度達(dá)1.5km～3km.喬家溝、馬超營(yíng)、重渡、赤土店—陶灣高值異常均為漂浮在酸性巖漿巖之上的中—新元古界高密度地層塊體引起.

圖5　欒川礦集區(qū)剖面擬合圖

5結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)的布格重力異常具有南低北高的基本特征.區(qū)內(nèi)北西西向重力異常梯級(jí)帶、扭曲帶縱橫交錯(cuò)，局部異常較為發(fā)育，呈范圍不等、形狀不同、高低相間的分布特征.

(2)研究區(qū)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，根據(jù)礦集區(qū)的布格重力異常和重力水平總梯度劃分出了北西西向和北北東向兩組斷裂帶，其中北西西向斷裂帶分別是馬超營(yíng)斷裂、竹園溝斷裂、黃背嶺斷裂、欒川斷裂；北東東向斷裂帶分別是黃背嶺—南泥湖—馬圈斷裂密集帶和石寶溝—青和堂斷裂密集帶.

(3)對(duì)所選取的剖面進(jìn)行擬合，計(jì)算結(jié)果與布格重力異常較吻合，推測(cè)出了沿剖面走向的隱伏體及其覆蓋層的縱向分布特征.

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[責(zé)任編輯仲圓]

Vol.18No.3Jul.2015