引用本文
刘椿, 任明君. 皖南屯溪地区重磁异常特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2015,39(1): 35-40.
LIU Chun, REN Ming-Jun. Gravity and magnetic anomalies and ore-prospecting orientation in Tunxi area,Anhui Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(1): 35-40.  
Doi:10.11720/wtyht.2015.1.06
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皖南屯溪地区重磁异常特征及找矿方向
刘椿, 任明君
安徽省地质矿产勘查局332地质队,安徽 黄山 245000

作者简介: 刘椿(1973-),男,工程师,安徽安庆人,主要从事地球物理勘探工作。

收稿日期: 2013-12-16
基金: 中国地质调查局项目(12120114028501); 安徽省公益性地质调查项目(1212-g-9)
摘要

利用屯溪地区重磁、地质和矿产资料,阐述了屯溪地区航磁、重力异常特征,并结合物性特征,分析了航磁、重力异常的地质成因及其对地质构造和矿产的反映。屯溪地区重磁异常特征十分清晰,反映了屯溪盆地地基底、盖层和侵入岩分布规律,标明屯溪盆地是古生代基底,这一认识大大扩展了屯溪地区找矿空间,说明在红层盆地古生代基底中有寻找朱溪式超大型矽卡岩钨铜矿床的可能性。

关键词: 屯溪盆地; 航磁异常; 重力异常; 古生界基底
中图分类号:P631.2 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)01-0035-06
Gravity and magnetic anomalies and ore-prospecting orientation in Tunxi area,Anhui Province
LIU Chun, REN Ming-Jun
No. 332 Geological Party, Anhui Bureau of Geology and Mineral Resources,Huangshan 245000,China
Abstract

Based on gravity and magnetic, geological and mineral resources data, this paper described characteristics of aeromagnetic and gravity anomalies in Tunxi area and, in combination with physical characters, analyzed geological factors responsible for the aeromagnetic and gravity anomalies and their reflections for geological structure and mineral resources. Gravity and magnetic anomalies are very clear in Tunxi area, which reflect the distribution regularity of basement, capping bed and intrusive rocks. It is held that Tunxi basin is a Paleozoic basement and hence the prospecting space can be considerably enlarged. It is also considered that Zhuxi type superlarge skarn tungsten-copper deposits are likely to be found in the Paleozoic basement of the red bed basin.

Keyword: Tunxi basin; aeromagnetic anomaly; gravity anomaly; Paleozoic basement

皖南地区位于安徽省高坦断裂以东、周王断裂以南, 在江南造山带的北东端, 岩浆活动频繁, 地表情况复杂, 多年来矿产勘探一直没有重大进展。通过地质工作者的艰辛努力, 近几年发现了东源等几处大型矿产, 推翻了皖南无大型金属矿产的论点, 在皖南掀起了新一轮找矿热潮。现在已发现的矿种主要是钨矿, 受国家政策的制约, 开发难度较大。为加快安徽皖南金及多金属矿找矿工作的突破, 安徽省国土厅颁布了《皖南地区找矿突破指导意见》, 对皖南找矿工作给予肯定的同时, 指出立足皖南地区成矿地质条件, 需重点加强成矿带的基础性工作和资料的综合整理, 物化探数据集成, 加强综合研究, 争取在矿种上有新的突破, 主攻矿种为金、银、铅锌、铜、钨钼等, 实现在金矿上找矿取得成绩, 在多金属找矿上扩大找矿成果。

屯溪盆地位于皖南中心位置, 先后经历过多次较大规模的重磁勘查工作。1970年, 为寻找煤和岩盐, 在屯溪盆地进行了830 km2的1: 25 000重力测量, 20世纪八九十年代先后进行1: 20万重力测量和1: 5万航空磁测工作。研究发现屯溪盆地的航磁异常以NE和EW向为主, 重力异常与航磁异常套合很好, 表现为NE向重力高、磁力低的椭圆形异常, 受当时客观环境的制约, 重力解释认为屯溪盆地重力高是前震旦系溪口群引起, 磁法解释认为屯溪盆地磁力低是挤压破碎带引起, 没有将重磁异常很好地结合起来, 与地表大面积出露的中生界红层不协调。近年来, 屯溪盆地的地质勘查不断取得进展, 为重新研究屯溪盆地重磁异常特征提供了重要资料。由于大型推覆构造的影响, 屯溪红层盆地大部分被中新元古界所覆盖, 其原始地质面貌已被破坏, 本次研究尝试利用该区的地球物理场特征来还原它的本来面目, 从而推断皖南地区的找矿方向。

1 地质概况

皖南地区属于华南地层大区的扬子地层区, 江南地层分区, 古生界和中新元古界地层广泛发育。基底沉积主要为前南华系的浅变质岩系, 为碎屑岩沉积; 盖层主要为南华系— 上三叠统的海相盖层和下三叠统— 白垩系的陆相盖层(图1)。

前南华系发育巨厚的含火山碎屑的浅变质岩系, 以历口群、溪口群为代表, 主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩, 经不同程度变质后形成板岩、千枚岩、千糜岩。屯溪红层盆地的分布可分为三部分, 祁门— 三阳大断裂以北变质程度较浅, 以砂岩、板岩为主; 西南部以北东向五城— 伏川断裂为界, 变质程度比北部略深, 受推覆挤压作用变形很强, 岩石较为破碎, 其岩性主要为砂岩、板岩、千枚岩; 东南部主要分布青白口系火山岩。

图1 研究区地质概况

海相盖层以缺失下、中泥盆统沉积为界, 分为上、下两个部分, 下部南华系形成休宁组碎屑岩、雷公坞组砾岩、杂砾岩等。震旦系蓝田组为页岩、泥灰岩、灰岩和白云岩, 皮园村组以硅质岩为主。古生界寒武系主要为一套海相含炭硅质泥岩、泥灰岩和灰岩, 奥陶系在江南深断裂以南, 以页岩为主, 志留系基本上为海相碎屑岩, 泥盆系为陆相碎屑岩沉积。上部海相(晚古生代)盖层石炭系— 二叠系船山组分布于江西景德镇、婺源, 安徽休宁等地, 岩性主要为碳酸盐岩, 其中下石炭统为陆相含煤碎屑岩。陆相盖层主要分布于研究区中部的休宁— 屯溪中生代盆地, 早白垩世有大规模的火山爆发和岩浆侵入, 形成含火山岩的休宁— 屯溪— 歙县中生代红层盆地。

侵入岩形成于新元古代和晚中生代两个阶段, 新元古宙侵入岩屯溪盆地南北均有分布:早期主要是许村岩体、歙县岩体, 主要为花岗闪长岩, 大致沿屯溪盆地北部祁门— 三阳坑断裂北侧分布, 晚期主要是灵山、莲花山、白际等复式岩体, 为花岗岩, 沿屯溪盆地南侧分布。侏罗纪第一阶段花岗闪长斑岩主要沿祁门— 三阳坑断裂分布, 多以小岩株产出, 第二阶段岩体为花岗闪长岩, 从石台— 宁国呈大型花岗岩岩基产出, 主要有城安、黟县、太平、榔桥、旌德、仙霞岩体, 它们受近东西向和北东向断裂控制。白垩纪主要为花岗岩, 如黄山岩体、伏岭岩体等, 它们受北东向深大断裂控制。火山岩也分新元古界和中生界两个阶段:新元古界火山岩包括周家村组火山岩夹层以及井潭组、铺岭组中的火山岩, 周家村组火山岩呈夹层产出, 属于中酸性火山岩, 井潭组火山岩为一套中酸性、中性和基性的堆积火山岩, 铺岭组火山岩由玄武岩、安山质凝灰岩等组成; 中生界火山岩主要分布在屯溪盆地之中, 包括石岭组、石岭组黄尖组, 岩性变化较大, 从基性玄武岩到酸性流纹岩都有。

屯溪盆地发育北东向的大型推覆构造带, 从北向南, 由三个规模较大的推覆剪切带组成:岩塘— 歙县— 伏川推覆构造带, 五城— 屯溪— 雄村— 呈村降推覆构造带, 小阜营— 小溪— 邵濂推覆构造带。在这三个推覆剪切带内, 次一级的叠瓦状推覆构造十分发育, 休宁, 流塘黄龙组、船山组受构造挤压出露地表。

2 区域岩(矿)石物性特征

地球物理场是岩石物性差异和空间赋存状态的综合反映, 对目标区进行地质特征和岩石物性分析是重磁异常解释的基础。为了进行重磁联合解释, 结合最新地质、物探资料, 从前南华系基底、下部海相盖层、上部海相盖层、陆相盖层和侵入岩等五个方面进行简要分析(表1)。

2.1 前南华系基底

前震旦系地层整体表现为弱磁性特征, 仅局部砂岩中含有磁铁矿能引起小范围磁异常, 规模不大。酸性火山岩一般磁性较弱, 不会引起磁异常, 但中基性火山岩一般有一定磁性, 顺地层走向呈条带状分布, 但一般由于规模较小, 在区域航磁图上没有明显反映。

前震旦系地层以砂岩、板岩、千枚岩为主, 变质程度较低, 岩石密度较大, 一般为2.74 g/cm3, 但受推覆构造影响, 岩石一般有较强变形, 密度值下降, 常见值为2.65 g/cm3, 在前震旦系地层分布区未引起区域重力异常。

表1 屯溪盆地岩(矿)石物性参数统计
2.2 下部海相盖层

震旦系— 泥盆系地层主要为含炭质泥岩、灰岩, 属于无磁或弱磁性岩石。该层密度值较低, 一般在2.43~2.69 g/cm3, 其中在震旦系蓝田组和寒武系荷塘组分布很广的炭质板岩密度值最低, 为2.43 g/cm3, 与前震旦系基底相比密度较低, 主要表现为重力低、磁力低。

2.3 上部海相盖层

上部海相盖层主要为碳酸盐— 碎屑岩建造, 属典型的弱磁性岩石, 该层平均密度值为2.7 g/cm3, 表现为重力高、磁力低。因此古生界海相盖层的航磁负异常与重力正异常有负相关性。

近年发现的赣东北朱溪矿床就发育在江南中新元古界基底之上, 古生界黄龙组和船山组灰岩中, 主矿带主要分布在黄龙组与中新元古界基底的接触面附近, 矿化蚀变主要发育在黄龙组灰岩和花岗斑岩接触带上, 浅部为铜或铜锌矿, 中部为铜钨矿, 深部为钨矿。该矿床的形成明显受北东向断裂构造的控制, 北东向的塔前— 赋春早中生代断裂带从北向南逆冲推覆在含矿的盆地岩层之上, 对含矿岩层起到了保护作用。

2.4 陆相盖层

皖南地区陆相盖相主要为一套含火山物质的中生代红色砂岩, 其中, 上侏罗系石岭组为中酸性火山岩, 生要分布在屯溪盆地中, 在1: 5万航磁异常图上表现为串珠状磁异常。第四系地层仅分布在现代河流两岸, 分布范围小, 厚度一般在10 m左右, 对区域重磁无影响。

陆相盖层岩石中砂岩密度一般为2.51 g/cm3, 砾岩为2.6 g/cm3, 火山岩为2.4 g/cm3, 整体密度较低, 主要表现为重力低。

由以上可以看出:各地层间具有较明显的物性差异, 超基性、基性岩浆岩能引起重力高和磁力高, 中生界地层为重力低、磁力低。由于构造运动, 同时代地层出现横向不连续, 或者不同时代岩层在横向上相互接触时, 均会出现横向差异, 导致地球物理场的横向变化; 同时, 当岩浆活动导致侵入岩(或火山岩)侵入到不同时代岩层中时, 同样由于横向物性的差异会导致地球物理场的变化, 因而该地区具备利用重磁资料进行研究的条件。

3 重磁异常特征及地质成因

屯溪盆地在航磁和重力场上反映十分清晰, 表现为重力高、磁力低, 与地表所反映的中生界红色砂岩层不相符, 表明屯溪盆地基底为一套低磁、高密度地层。

3.1 重磁异常特征

在布格重力异常图上(图2), 屯溪盆地重力异常特征表现为重力高, 形态与航磁异常特征相似, 分为东西两部分, 西部为北西走向, 东部为北东走向, 其两侧为重力低值区, 反映燕山期酸性岩浆活动。中生界砂岩和古生界灰岩密度差达到0.18 g/cm3, 根据熊绍柏等华南上地壳速度分布与基底、盖层构造研究资料认为, 其元古界基底最大埋深达5 km, 进行重力反演得出其中生界红层沉积厚度在1.6 km, 古生界灰岩沉积厚度达到3 km, 具有良好的找矿空间。屯溪盆地重力梯度带反映了深大断裂, 主要有北部祁门— 三阳大断裂、西部五城断裂和南部北际断裂。

图2 皖浙赣相邻地区平均布格重力异常

为了便于将重力与航磁资料进行对比, 对航磁数据进行了化极处理(图3), 屯溪盆地在航磁△ T化极图上十分清晰, 北面以祁门三阳大断裂为界, 西部到五城断裂, 南部到白际断裂, 均以密集梯度带连接高磁异常区。航磁异常分为三部分, 以黄山市为中心的屯溪盆地负磁异常区, 西部呈北西向延伸, 过黄山市转为北东向, 表现为大片平缓负磁异常区。屯溪盆地两侧表现为高磁异常区, 北部反映为石台— 宁国花岗岩岩基, 磁力高主要为燕山中期花岗闪长岩所引起, 近东西走向; 南部为皖浙赣隐伏岩浆岩带, 走向北东。

图3 屯溪盆地航磁△ T化极异常

祁门— 三阳大断裂是一条大规模的走滑断裂, 历史上曾发生多期活动, 沿断裂分布有中元古界西村岩组, 是一套海相火山沉积岩系, 蛇绿岩套是本组的主要组成部分, 岩性为深灰绿色基性、超基性岩, 灰绿色的绿泥片岩, 绿泥绢云千枚岩, 细碧岩, 糜棱岩化角斑岩, 石英角斑岩, 深灰色绢云板岩, 硅质板岩等。该组中下部发育有该时代形成的海底硫化(铜 )矿床。北际断裂是一条隐伏断裂, 主要表现为重力密集梯度带, 走向北东, 上被多期推覆体所掩盖, 在屯溪— 温州地学断面上反映为高角度逆断层, 其控制了屯溪地区推覆构造的发育。五城断裂呈北西走向, 控制了屯溪中生代盆地西部展布方向, 其上多被推覆体所覆盖。

3.2 地质成因

屯溪盆地地表出露中生界红层, 中新元古界地层以低角度推覆在中生界红层之上, 沿祁门三阳大断裂分布有石炭系— 二叠系灰岩。在这些地层中, 中生界红层表现出低磁、低密度的物性特征; 中新元古界地层受挤压推覆作用, 岩石破碎变形, 形成低磁、低密度的物性特征; 分布在祁门三阳大断裂的超基性、基性岩浆岩, 反映为高磁、高密度; 燕山期花岗岩为低磁、低密度, 燕山期花岗闪长岩具有较强磁性和较低密度。这些地层均不会引起重力高、磁力低的异常形态, 从物性表上可以看出, 主要是古生界灰岩具有高密度、低磁性的物性特征。

综上所述, 屯溪盆地两侧高磁、低重力异常主要由燕山期花岗闪长岩所引起, 中部重力高、磁力低异常不是由地表出露较多的中新元古界和中生界红层引起, 更可能是由古生界地层所引起。古生代沉积被后期中生界红层所覆盖, 但在部分地区成串珠状沿祁门三阳断续分布, 红层底部砾岩和断层角砾岩中所发现的灰岩角砾, 其物质来源均为红层底部的古生界地层。

4 成矿预测
4.1 主要矿床类型

4.1.1 斑岩型矿床

东源斑岩型钨钼矿床位于屯溪盆地西北部, 矿床位于东源岩体内, 是在燕山期花岗岩体中找到的大型斑岩型钨钼矿床, 估算的资源量结果为:WO3约14万t, 共伴生Mo约1万t, 伴生Ag约200 t, 伴生S约140万t。此外, 在东源岩体北东部岩体内接触带以及江家岩体中, 发现斑岩型钼矿体。

斑岩型钨钼矿床的重磁异常特征为高磁、低重力异常。在1: 50 000航磁图上(图4), 显示出西源、江家、东源三个异常组成的“ 品” 字形航磁异常, 与出露的岩体位置相对应, 其背景为石台— 宁国大规模花岗岩岩基形成的东西向区域航磁异常区, 东源异常为区域异常区中的局部小异常。

图4 东源航磁异常

4.1.2 韧性剪切带型矿床

休宁金矿位于屯溪盆地西南部, 处于白际断裂与五城断裂交汇处, 位于重磁异常梯度带上, 在重磁异常图上反映为从屯溪盆地重力高、磁力低过渡为皖浙赣重力低、磁力高。矿区出露的地层较为简单, 北西侧为障公山复理石地体的变质细碎屑岩系, 南东侧为白际岭岛弧地体的火山碎屑岩系, 由一系列的强变形带, 即韧性剪切带、韧脆性断裂带和弱变形块体组成, 具多期次活动特征。该带北西侧边界断裂为璜茅— 五城— 屯溪韧性剪切带, 亦为火山岛弧地体与西部复理石地体的拼贴边界。按变形强弱可划分出4个强剪切中心和5个弱应变断块。矿体基本上沿灵山岩体与围岩接触带两侧呈狭长带状北东向斜列分布, 矿体大小不一, 成群成带出现, 形态复杂, 一般呈脉状、透镜状分布。矿石类型主要有石英脉型、含炭千糜岩型、糜棱岩型。

4.1.3 矽卡岩型矿床

三宝铅锌矿位于屯溪盆地西部, 处于祁门— 三宝断裂带西段, 位于东西向石台— 宁国重磁异常带南侧重磁异常梯度带上, 表现为从石台— 宁国重力低、磁力高过渡为屯溪盆地重力高、磁力低。矿区出露震旦— 奥陶系地层, 矽卡岩型矿化主要发育于花岗闪长斑岩与兰田组的接触带部位。区内汪家园向斜北翼的外婆形— 四宝一带, 兰田组矿化层位多达3~5层, 且较稳定, 矿体多呈似层状产出, 已知最大矿体长400 m, 沿倾向延伸660 m, 平均厚度5.21 m, Pb和Zn平均品位大于5%, 伴生Ag, 矿体产状110° ~130° ∠27° ~62° 。矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、自然银、碲银矿、含银硫铋铅矿、硫锑铅矿、黄铜矿、磁黄铁矿、赤铁矿、毒砂等, 脉石矿物有方解石、绿泥石、石榴石、透闪石、透辉石、石英、绢云母、绿帘石等。围岩蚀变主要为矽卡岩化、碳酸盐化。

4.1.4 块状硫化物型矿床

黄土岭铜矿位于屯溪盆地北部, 祁门— 三阳断裂带中段, 在屯溪盆地北部重磁异常梯度带转折处, 梯度带走向由北西带转为北东。矿区铜矿体及矿化带都产在细碧岩内, 矿(化)体、围岩为蚀变细碧岩, 关系甚为密切, 细碧岩中普遍发育黄铁矿, 呈细粒浸染状分布在岩石中, 细碧岩中铜丰度较高(0.005%~0.015%), 从硫同位素δ 34S及δ 32S/δ 34S值分析, 其区间很窄, 在基性岩范围内。本区的细碧岩为铜矿提供了重要的物质来源。

图5 屯溪盆地盖层和基底模型及找矿模式

本区的围岩蚀变较强, 主要有绿泥石化、绿帘石化、透闪— 阳起石化、硅化、碳酸盐化等, 铜矿化与黄铁矿化、硅化、绿泥石化关系密切。该矿床类型为黄铁矿、黄铜矿型铜矿床, 氧化带发育, 矿石矿物中的金属硫化物几乎全部氧化为褐铁矿, 并见有少量的孔雀石等, 形成条带状分布的铁帽, 铜平均品位为2.24%。

4.2 找矿模式及找矿方向

通过对区内重磁异常特征分析及其与成矿关系研究, 建立屯溪地区找矿模式(图5), 找矿方向主要集中于4个异常区。

(1)石台— 宁国重力高磁力低异常区:主要矿床类型是与燕山期酸性浅成侵入岩有关的斑岩型矿床, 其重磁异常特征为强磁异常区中的局部弱小异常, 主要矿种为钨、钼、锡、金等。

(2)皖浙赣重力高磁力低异常区:其重磁异常特征与石台— 宁国重力高磁力低异常区相似, 主要矿床类型是与燕山期酸性浅成侵入岩有关的斑岩型矿床, 其重磁异常特征为强磁异常区中的局部弱小异常, 主要矿种为钨、钼、锡、金等。

(3)祁门— 三阳重磁异常梯度带:主要矿种为与中元古西村岩组海相火山岩有关的块状硫化物矿床, 其重磁异常特征为密集梯度带, 主攻矿种为铜、金等。

(4)白际重磁异常梯度带:主要矿种为与韧性剪切带有关的韧性剪切带型矿床, 其重磁异常特征为重力高磁力低, 主要矿种为金。

(5)屯溪重力高磁力低异常区:主要矿床类型为矽卡岩矿床, 其重磁异常特征为重力高, 低磁背景中的局部磁力高及主要矿种为铜、铅、锌等。

5 结论与建议

屯溪地区地层复杂, 构造活动频繁。笔者通过分析重磁场总结了本区区域地质构造特征, 认为本区重磁异常场与区域成矿关系紧密相连, 提出了本区的找矿模式和找矿方向。

(1)通过对屯溪地区重磁异常分析, 本区燕山期岩浆活动剧烈, 认为本区找矿潜力大, 具有形成多矿种的成矿条件。

(2)本区重力低、磁力高异常区主要反映了燕山期酸性岩浆活动, 在石台— 宁国和皖浙赣区域异常区内可以针对局部弱小磁异常寻找斑岩型矿床。

(3)屯溪地区重磁梯度带反映了深大断裂, 与祁门— 三阳断裂相关的中元古界西村岩组, 主要岩石组合为一套海相火山— 沉积岩系, 具有寻找块状硫化物铜金矿床的潜力; 在白际大型逆冲断层上盘逆冲推覆体中, 可寻找韧性剪切带型金矿。

(4)通过对屯溪盆地重磁异常特征和物性分析, 认为其重力高、磁力低是由红层盆地的古生界基底引起, 大大扩展了本区的找矿空间, 利用其区域低磁背景中的高磁异常可寻找朱溪式大型矽卡岩型矿床。

The authors have declared that no competing interests exist.

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