段瑞鋒，袁炳強，馮旭亮，強洋洋，段奔奔，邢錦程，劉磊

(1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710065； 2. 陜西省油氣成藏地質(zhì)學重點實驗室，陜西 西安 710065； 3.陜西地礦物化探隊有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

池溝地區(qū)位于陜西省山陽縣城西25 km處，面積約14.3 km2，屬于柞水—山陽鐵鉛鋅銀多金屬礦集區(qū)。前人對該區(qū)的地質(zhì)背景、礦床特征、成礦條件和找礦方向等進行了諸多研究，取得了不少成果[1]。20世紀90年代至今，多家單位在池溝銅鉬礦區(qū)斷續(xù)輪番評價，但所獲礦石品位較低，加之礦體埋深較大，當時認為無工業(yè)開采價值[1-4]。

近年來通過物探方法尋找到隱伏礦體不乏成功案例，表明物探方法對于深部找礦意義重大[5-8]。2000年以來西北有色七一三總隊有限公司陸續(xù)在池溝礦權(quán)區(qū)開展了激電、中梯及CSAMT等物探勘查工作，取得了一定認識，但關(guān)于池溝巖體分布、控巖控礦斷裂構(gòu)造、巖體接觸帶等信息未全面厘清。2018～2019年，陜西地礦物化探隊有限公司受西北有色七一三總隊有限公司委托在池溝地區(qū)開展1∶5萬高精度重力、高精度磁測和1∶1萬激電中梯、激電測深、AMT測量，旨在厘清池溝隱伏—半隱伏巖體分布、控巖控礦斷裂構(gòu)造、巖體接觸帶等信息，尋找成礦有利靶區(qū)為施鉆布孔工作提供可靠物探資料。筆者通過對池溝地區(qū)重、磁、電資料的綜合分析研究，圈定了隱伏巖體分布范圍，劃分了區(qū)內(nèi)主要部位的斷裂構(gòu)造體系、巖體接觸帶，并分析預測了有利找礦部位，總結(jié)分析了池溝斑巖型銅礦物探勘查思路。

1 地質(zhì)概況

池溝地區(qū)位于南秦嶺禮縣—柞水華力西褶皺帶東段南緣，紅巖寺—黑山街復式向斜構(gòu)造南翼，北距華北板塊與揚子板塊的板塊縫合線(商—丹斷裂)約20 km，南距具有多期活動性的鳳鎮(zhèn)—山陽斷裂約3.5 km(圖1)[9-13]。

Ⅰ—華北板塊；Ⅱ—揚子板塊；Ⅲ—秦嶺褶皺系；Ⅲ1—北秦嶺加里東褶皺帶；Ⅲ2—南秦嶺禮縣-柞水華力西褶皺帶；Ⅲ3—南秦嶺印支褶皺帶；Ⅲ4—北大巴山加里東褶皺帶；Ⅳ—松藩-甘孜褶皺系；Ⅴ—徽成拗陷；Ⅵ—南陽拗陷； F1—商南-丹鳳斷裂；F2—鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂；F3—石泉-安康斷裂；1—一級構(gòu)造單元界線；2—二級構(gòu)造單元界線；3—斷裂帶；4—池溝地區(qū)Ⅰ—North China plate；Ⅱ—Yangtze plate；Ⅲ—Qinling fold system；Ⅲ1—Caledonian fold belt of North Qinling；Ⅲ2—Lixian-Zhashui Variscan fold belt in South Qinling；Ⅲ3—South Qinling Indosinian fold belt；Ⅲ4—Beidabashan Caledonian fold belt；Ⅳ—Songfan-Ganzi fold system; Ⅴ—Huicheng depression；Ⅵ—Nanyang depression；F1—Shangnan-Danfeng fault；F2—Fengzhen-Shanyang fault；F3—Shiquan-Ankang fault ；1—primary structural unit boundary；2—secondary tectonic unit boundary；3—fracture band；4—Chigou area圖1 池溝地區(qū)大地構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location map of Chigou area

研究區(qū)出露地層為中泥盆統(tǒng)池溝組(D2c)，與下部的牛耳川組(D2n)及上部的青石埡組(D2q)呈整合接觸關(guān)系。地層近EW向展布，傾向N—NNE，傾角40°～85°。巖性主要為細砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖、鈣質(zhì)板巖，上部夾泥灰?guī)r，在巖體侵入地段普遍發(fā)生角巖化，局部碳酸鹽巖具矽卡巖化，遭受了后期的中—淺變質(zhì)作用和與巖體有關(guān)的熱接觸變質(zhì)作用，總體為一套淺變質(zhì)的細碎屑巖—黏土巖—碳酸鹽巖組合，從下往上，碎屑成分減少，碳酸鹽成分增加，韻律層較發(fā)育(圖2)[14-15]。

圖2 池溝地區(qū)地質(zhì)Fig.2 Geological map of Chigou area

池溝地區(qū)花崗斑巖小巖體發(fā)育，在地表構(gòu)成NE向串珠狀分布的巖體群。巖體均侵位于泥盆系池溝組地層中，與其呈鋸齒狀侵入或斷層接觸關(guān)系。其中Ⅰ號巖體為二長花崗斑巖體，偏酸性且?guī)r石斑狀結(jié)構(gòu)特征明顯，地表形態(tài)呈近EW向的橢圓狀，空間上總體呈一北傾的陡立的巖株，與成礦關(guān)系最為密切。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為鉀長石、斜長石、黑云母、角閃石,基質(zhì)為石英、鉀長石、斜長石[16-23]。

2 地球物理特征

2.1 物性特征

2.1.1 密度特征

測定的不同巖、礦石標本密度特征統(tǒng)計見表1。研究區(qū)地層密度平均值為2.75×103kg/m3，其中黃銅礦化碎裂狀石英角巖密度最大，平均值為3.01×103kg/m3，蝕變、破碎帶中巖石密度值為2.62×103kg/m3。石英閃長玢巖體密度值為2.65×103kg/m3，黑云母二長花崗巖體密度值為2.58×103kg/m3。密度最低的為黃銅礦化黑云母二長花崗巖，具弱風化，密度值僅為2.50×103kg/m3。地層巖石密度比蝕變、破碎帶和巖體密度高出(0.10～0.17)×103kg/m3，巖體表現(xiàn)為低密度特征。另外，由于碎裂狀石英角巖具強黃鐵礦化，其與非礦化巖體間具有明顯的密度差異外，其他各類礦化地層巖石與非礦化巖體間均無明顯密度差異。

表1 池溝地區(qū)巖、礦石密度統(tǒng)計

2.1.2 磁性特征

研究區(qū)巖礦石磁化率測定統(tǒng)計結(jié)果見表2。地表巖體(中細粒石英閃長巖)、深部礦化圍巖(透輝石角巖、黑云母角巖)磁化率明顯高于圍巖(透輝石角巖、黑云母角巖)和其他地質(zhì)體；深部鉆孔所見透輝石角巖、黑云母角巖中磁黃鐵礦發(fā)育，其磁化率值遠大于地表露頭，說明磁黃鐵礦是在成巖過程中形成的。研究區(qū)巖石磁化率值約在(9.55～9 426.75)×4π×10-6SI之間，以Ⅱ號巖體石英閃長巖磁性最強，磁化率均值為6 481.60×4π×10-6SI，角礫巖和粉砂質(zhì)板巖磁性相對最小，磁化率均值為15.92×4π×10-6SI；強風化的蝕變透輝石角巖磁性較透輝石角巖明顯增加，其磁性(磁化率均值為1 480.89×4π×10-6SI)是弱蝕變透輝石角巖和未風化的透輝石角巖(磁化率均值為63.91×4π×10-6SI)的10～20倍。由此可見，含礦巖體、礦化地質(zhì)體的磁化率參數(shù)與圍巖具有明顯差異。

表2 池溝地區(qū)巖、礦石磁化率統(tǒng)計

2.1.3 電性特征

池溝地區(qū)巖、礦石電性參數(shù)測定統(tǒng)計結(jié)果見表3。地表巖體(石英閃長巖)電阻率明顯高于圍巖(透輝石角巖、黑云母角巖)。研究區(qū)巖石極化率值約在0.79%～2.61%，電阻率值約在208.85～3 052.56 Ω·m；蝕變透輝石角巖的極化率最大，均值為2.61%，而未風化的透輝石角巖極化率均值較其他巖性最小，均值為0.79%，二者相差約3倍；未風化透輝石角巖的電阻率均值是工區(qū)測定巖石電阻率均值中最大的，為3 052.56 Ω·m，強風化泥化蝕變透輝石角巖電阻率均值為工區(qū)最小，為208.85 Ω·m，未風化透輝石角巖的電阻率均值大致為蝕變透輝石角巖的15倍。由此可見，含礦巖體、礦化地質(zhì)體的電性參數(shù)與圍巖具有明顯差異，其特征表現(xiàn)為低阻—高極化等電阻率特征，說明本區(qū)具備實施激電和AMT測量的物性條件。

表3 池溝地區(qū)巖、礦石電性參數(shù)統(tǒng)計

2.2 重磁異常特征

2.2.1 重力場特征

研究區(qū)布格重力異常整體呈NW向展布，沿測區(qū)NW向?qū)蔷€一分為二，總體呈“一低一高”展布，東北部重力高，西南部重力低，而西南部重力低中夾有一帶狀重力高異常區(qū)(圖3)。

圖3 布格重力異常等值線Fig.3 Contour map of bouguer gravity anomaly

1)池溝寨—白沙溝重力高異常區(qū)。位于測區(qū)東北部池溝寨—白沙溝一帶，異常值在(-137～-134)×10-5m/s2，分析為地層引起的重力正異常顯示。

2)雞冠溝重力高異常區(qū)。位于測區(qū)雞冠溝一帶，異常值一般在(-137～-136)×10-5m/s2，分析為深部地層引起的重力正異常顯示。

3)四方灘—西方峪重力低異常區(qū)。位于測區(qū)西南部四方灘—西方峪一帶，異常值在(-139～-137)×10-5m/s2，分析為隱伏巖體引起的負異常顯示。

2.2.2 磁異常特征

區(qū)內(nèi)小巖體發(fā)育，在地表構(gòu)成NE向串珠狀分布的巖體群。由研究區(qū)化極磁ΔT異常(圖4)可以看出：Ⅰ、Ⅱ號隱伏巖體整體呈現(xiàn)低磁特征；研究區(qū)高磁異常主要出現(xiàn)在研究區(qū)東部，EN向異常展布與地表出露石英閃長巖小巖體群位置對應吻合。在池溝出露的Ⅰ號二長花崗巖體周圍邊界處有中—高阻呈現(xiàn)半圓展布，揭示了Ⅰ號隱伏巖體與圍巖的接觸邊界。巖體侵入邊界受斷裂構(gòu)造及地層控制，重力異常顯示為清晰正負異常梯級帶，為巖體與圍巖地層內(nèi)外接觸帶。巖體與圍巖接觸帶附近存在有不同程度圍巖蝕變發(fā)育，尤其圍繞池溝巖體蝕變具有空間分帶性，自斑巖體向外，蝕變類型依次為鉀化—絹英巖化—矽卡巖、青磐巖化或角巖化，具有斑巖銅(鉬)礦床圍巖蝕變特征。以往工作在各蝕變帶中均發(fā)現(xiàn)有銅鉬礦化，尤其是在絹英巖化帶、鉀化帶中發(fā)現(xiàn)了較好的銅礦體。蝕變礦化及交代矽卡巖化產(chǎn)生含礦巖體具有中高磁性特點。

圖4 化極后磁ΔT異常與解釋推斷疊合Fig.4 Superposition diagram of after depolarization magnetic ΔT anomaly and interpretation inference

2.3 電法異常特征

2.3.1 激電異常特征

1) 激電中梯掃面。在前期重磁面積成果資料以及激電剖面測量成果資料的綜合推斷下劃定兩個重點靶區(qū)：Ⅰ號巖體西側(cè)雞冠溝和Ⅰ號巖體北側(cè)池溝。在該區(qū)開展了激電中梯掃面工作，目標異常區(qū)呈低阻高極化特征(見圖5和圖6)，位于F1和F2斷裂之間，分為兩段異常區(qū)，Ⅰ號巖體西側(cè)雞冠溝段呈NW向走向，北側(cè)池溝段呈近EW向走向，核心區(qū)域視極化率異常峰值大于9%，峰值為14%，視電阻率值小于1 200 Ω·m，兩段異常在Ⅰ號巖體西側(cè)池溝口處交匯呈半圓形。

圖5 激電中梯視電阻率異常Fig.5 Apparent resistivity anomaly map of IP intermediate gradient

圖6 激電中梯視極化率異常Fig.6 Apparent polarizability anomaly map of IP intermediate gradient

測區(qū)內(nèi)視電阻率低值0～550 Ω·m分布范圍較大，低阻異常分布明顯，在西北角、東北角和西部、西南位置處存在視電阻率高值(1 950 Ω·m以上，最大可達 3 900 Ω·m)區(qū)。測區(qū)內(nèi)視極化率以6%為異常的下限值，視極化率異常呈串珠狀分布，其異常大小分布具有明顯的界限，其低值(0%～6%)區(qū)分布范圍較大，位于測區(qū)的南部、西部地區(qū)；高值(9%～14%)區(qū)位于測區(qū)的中部和南部；測區(qū)中部屬于低阻高極化特征。由此可以推斷出該地區(qū)有異常體的存在。根據(jù)測區(qū)的地質(zhì)資料、鉆孔資料推測該地區(qū)有礦體(銅、鉬等金屬礦體)存在。

2) 激電測深剖面。針對雞冠溝激電中梯平面低阻高極化異常帶進行了激電測深和AMT測深工作，剖面位置見圖7，進而剖析該異?？v向電性特征，從激電測深獲取成 果來看異常位置與激電中梯掃面顯示異常相吻合，異常幅值也是吻合的，呈“低阻高極化”特征(圖8、圖9)。

圖7 激電測深、AMT剖面位置Fig.7 IP sounding and AMT profile location map

圖8 雞冠溝激電測深視電阻率擬斷面Fig.8 Apparent resistivity pseudosection of IP sounding in Jiguangou

圖9 雞冠溝激電測深視極化率擬斷面Fig.9 Apparent polarizability pseudosection of IP sounding in Jiguangou

2.3.2 AMT異常特征

由于激電測深視電阻率反演誤差較大，該方法視電阻率求取本身存在不定性，且探測深度較淺，故激電測深主要參考成果為視極化率異常。 為了深度剖析異常區(qū)深部地質(zhì)體電性特征，橫穿主異常區(qū)Ⅰ號巖體西側(cè)雞冠溝、Ⅰ號巖體北側(cè)池溝實施了音頻大地電磁測深(AMT)。其電阻率反演等值線斷面圖(圖10)清晰地顯示了沿剖面0～1 500 m深度范圍內(nèi)的電性變化特征，600 m以淺的電性層細節(jié)信息反映豐富，600 m～1 500 m段的電性不均勻?qū)臃从趁黠@。

圖10 AMT剖面反演等值線Fig.10 AMT profile inversion contour map

3 綜合分析與找礦預測

3.1 斷裂與隱伏巖體特征

研究區(qū)斷裂劃分和隱伏巖體的平面范圍圈定主要基于重力成果數(shù)據(jù)，利用垂向一階導數(shù)、水平總梯度等場源邊界識別技術(shù)，對重力異常進行處理研究，參考地表地質(zhì)、鉆孔和電法資料，綜合確定斷裂分布與隱伏侵入巖體的平面范圍(圖11)。

圖11 重力水平總梯度與解釋推斷疊合Fig.11 Superposition diagram of gravity anomaly level total gradient and interpretation inference

本區(qū)控制巖體侵入的兩條主要斷裂(F1、F2)均呈EW向展布，其在地表有出露。與地表出露位置相比，重力異常顯示斷裂深部位置偏北，說明兩條斷裂均向北傾。Ⅰ號隱伏巖體為測區(qū)主巖體，而巖基位于F1、F2之間，推測巖漿向上侵入地層的過程是沿著這兩條斷裂進行的，并分別在上覆淺層沿F1向北延伸侵入和沿F2向南侵入。這兩組主斷裂控制著侵入巖的侵入范圍和侵入通道。

次級斷裂4條(F3～F5)，其中F3、F4呈近SN向展布，F(xiàn)5呈近NW向展布，F(xiàn)3和F4斷裂使F1和F2兩條斷裂發(fā)生了錯斷扭動。這些次級斷裂控制了地層分布及侵入巖的末端侵入范圍，形成巖株、巖枝、巖瘤等侵入產(chǎn)狀。

區(qū)內(nèi)推斷劃定隱伏巖體兩處，Ⅰ號隱伏巖體位于池溝和楊池溝區(qū)域，為研究區(qū)主隱伏巖體，范圍內(nèi)有二長花崗巖出露；Ⅱ號隱伏巖體位于雞冠溝西側(cè)區(qū)域，為研究區(qū)次級隱伏巖體。推測Ⅰ、Ⅱ號隱伏巖體受F3、F4斷裂控制出現(xiàn)東西分布不連通。

3.2 重、磁、電綜合剖面解釋

3.2.1 P1剖面解釋成果

由P1剖面綜合解釋圖(圖12)可以看出，主異常段位于雞冠溝，位于點號25～45之間，激電異常呈現(xiàn)“低阻高極化”特征，重力顯示次級重力高值異常，無明顯磁異常反映，AMT二維反演剖面顯示低阻異常帶，西側(cè)有零星異常規(guī)模小的低阻異常，位于F3、F4斷裂帶，主異常東側(cè)500 m以淺分布有不同規(guī)模低阻異常。該處低阻異常推斷為礦化所致，F(xiàn)3、F4為有利賦礦構(gòu)造及巖體圍巖接觸帶，電阻率高值帶推測為侵入巖顯示，受F4斷裂控制。推測F3、F4處為接觸帶和斷裂構(gòu)造位置，在該處推斷主找礦有利區(qū)2處(Ⅰ、Ⅱ)，次級3處(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)。鉆孔ZK15-1揭示：34～142 m局部可見黃鐵礦化、弱黃銅礦化，偶見極少量輝鉬礦化；142～183 m局部可見較強蝕變黃鐵礦化、弱黃銅礦化、極少量輝鉬礦化；183.34～188.34 m 見銅礦石，黃鐵礦蝕變強烈，黃鐵礦呈浸染狀、塊狀分布，伴生細粒、小團粒狀黃銅礦；210.33～212.85 m見銅礦石，黃鐵礦蝕變強烈，黃鐵礦呈稠密侵染狀、塊狀分布，伴生細粒、小團粒狀黃銅礦。鉆孔ZK101揭示：129～246 m輝鉬礦化黑云母角巖，在130 m處見約2.3 m厚的鉬礦體；246～460 m輝鉬礦化、黃銅礦化黑云母二長花崗巖，含鉬礦體薄層較多。鉆孔ZK201揭示： 181.3～347.5 m黑云母二長花崗巖局部可見銅礦體、鉬礦體；389～460 m局部可見銅礦體、鉬礦體。

圖12 P1剖面綜合解釋推斷Fig.12 Comprehensive interpretation and inference map of profile P1

3.2.2 P2剖面解釋成果

由P2剖面綜合解釋圖(圖13)可以看出，主異常段位Ⅰ號出露巖體南北兩側(cè)F1、F2附近，激電異常呈現(xiàn)“低阻高極化”特征，重力顯示次級重力低值異常，無明顯磁力異常反映，AMT二維反演剖面顯示低阻異常帶，北側(cè)有零星異常規(guī)模小的低阻異常，主異常上部淺層延伸有低阻異常。該處低阻異常推斷為礦化所致，F(xiàn)1、F2為有利賦礦構(gòu)造及巖體圍巖接觸帶，電阻率高值帶推測為侵入巖顯示，F(xiàn)1推斷為巖漿上侵通斷充填，F(xiàn)2斷裂控制巖體向北上侵。推測F1、F2處為接觸帶和斷裂構(gòu)造位置，在該處推斷主找礦有利區(qū)兩處(Ⅰ、Ⅱ)，次級一處(Ⅲ)。鉆孔ZK201揭示： 181.3～347 m可見銅礦體及少量鉬礦體；372.1～459.1 m局部可見銅礦體、鉬礦體。鉆孔ZK202揭示：7.91～200.47 m見鉬礦體及少量銅礦體；259.44～303.31 m見少量鉬礦體。鉆孔ZK401揭示：19.57～32 m局部見黃鐵礦、磁黃鐵礦體；343.70～347.13 m、355～362.5 m見薄膜狀黃鐵礦黃鐵礦及少量細粒狀、小團塊狀黃銅礦，邊部見零星輝鉬礦；437.83～472.93 m見黃鐵礦體。鉆孔ZK402揭示：22.54～69.19 m見黃鐵礦化、磁鐵礦化、弱黃銅礦；275.95～280.35 m見磁黃鐵礦化體呈不規(guī)則脈狀發(fā)育；417～524 m見銅礦(化)體呈小團粒狀、細粒星散狀不均勻分布。

圖13 P2剖面綜合解釋推斷Fig.13 Comprehensive interpretation and inference map of profile P2

3.3 找礦有利區(qū)預測

通過重力及AMT成果數(shù)據(jù)反演繪制出隱伏巖體頂面埋深(圖14)，可見隱伏巖體深部巖基中心地表投影位置在池溝和楊池溝中間段，巖漿從深部向上侵到較淺地層呈錐形，深部向WN向有延伸，巖體北側(cè)傾角大陡立狀，南側(cè)傾角較小延伸較緩。

圖14 找礦有利區(qū)與巖體頂面埋深疊合Fig.14 Superimposed map of favorable prospecting area and top buried depth of rock mass

基于本次重、磁、電成果資料，綜合分析得出巖體與圍巖接觸帶和斷裂構(gòu)造是有利賦礦構(gòu)造部位，池溝隱伏巖體西側(cè)受F3、F4斷裂控制，巖體北側(cè)受F2控制，同時處于巖體與圍巖接觸帶和斷裂構(gòu)造部位，綜合物探異常顯示良好，結(jié)合地質(zhì)資料分析推測巖體西側(cè)雞冠溝為硫鐵礦成礦有利區(qū)，北側(cè)池溝為銅礦主找礦有利區(qū)，南側(cè)楊池溝次之，東側(cè)、南側(cè)需要進一步追索探測。

4 結(jié)語

1) 綜合分析了研究區(qū)物性、重磁電異常特征，通過對重磁資料進行垂向一階導數(shù)、水平總梯度等場源邊界識別技術(shù)處理研究，劃定了控巖控礦斷裂構(gòu)造、找出巖漿主侵通道，確定了與成礦關(guān)系密切的隱伏巖體侵入范圍，圈定隱伏—半隱伏巖體，確定了Ⅰ號隱伏巖體為研究區(qū)主隱伏巖體。通過激電中梯掃面、激電測深和AMT測深劃定了巖體接觸帶“低阻高極化”異常分布位置。結(jié)合研究區(qū)已有地質(zhì)、鉆孔等資料，厘清了隱伏巖體、巖體接觸帶、礦化體的地球物理場特征，指出巖體與地層接觸帶為主成礦部位，預測了找礦有利區(qū)，經(jīng)鉆孔驗證獲得找礦突破，研究結(jié)果對該區(qū)進一步銅鉬礦勘探有重要借鑒意義。

2) 通過研究，總結(jié)出池溝斑巖型銅礦物探勘查思路。首先，通過大比例尺高精度重磁測量圈定隱伏巖體范圍，劃分巖體與圍巖接觸帶和控巖斷裂構(gòu)造；其次，通過激電中梯掃面摸排接觸帶平面“低阻高極化”異常分布區(qū)域；最后通過激電測深、AMT測深確定異常深部走向分布范圍，對重點區(qū)進行鉆孔驗證。該勘查思路流程對其他礦區(qū)深部找礦具有重要參考價值。