金堆城钼矿集区及邻区重磁场特征
[许文强1 
, 袁炳强1 , 张波2 ]
, 袁炳强引用本文
许文强, 袁炳强, 张波. 金堆城钼矿集区及邻区重磁场特征[J]. 物探与化探, 2015,39(3): 496-502.
XU Wen-Qiang, YUAN Bing-Qiang, ZHANG Bo. A study of gravity and magnetic field features in the Jinduicheng Mo ore concentration area and its adjacent areas[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(3): 496-502.
Doi:10.11720/wtyht.2015.3.10
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XU Wen-Qiang, YUAN Bing-Qiang, ZHANG Bo. A study of gravity and magnetic field features in the Jinduicheng Mo ore concentration area and its adjacent areas[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(3): 496-502.
Doi:10.11720/wtyht.2015.3.10
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《物探与化探》编辑部
金堆城钼矿集区及邻区重磁场特征
作者简介: 许文强(1990-),男,陕西省华县人,西安石油大学在读硕士研究生。E-mail:18292179927@163.com
摘要
通过对东秦岭金堆城钼矿集区及邻区已有重、磁测量资料系统整理和研究,并结合地质、钻井等前人研究成果,对研究区的重、磁资料进行了处理,推断了研究区的断裂构造,分析了重、磁局部异常与已知钼矿点的分布特征,进而探讨了研究区的成矿有利区。研究结果表明,研究区主要断裂可以分为近东西向、北东向和北西向3组,近东西向和北东向两组断裂构造的交切点控制了岩浆岩体的空间侵位,并且控制了研究区钼矿点(床)的产出位置;钼矿(床)点分布在重力低异常区、重力局部低异常向高异常过渡的舌状伸出部位和化极后局部正负磁异常的边界上,并且与负磁异常相关;根据地质构造和已知钼矿点在局部重、磁异常中的反映,结合化探异常和断裂控矿特点,圈定了4个找矿有利区。
关键词:
金堆城地区; 重磁场特征; 断裂构造; 成矿远景区
中图分类号:P631.2
文献标志码:A
文章编号:1000-8918(2015)03-0496-07
A study of gravity and magnetic field features in the Jinduicheng Mo ore concentration area and its adjacent areas
Abstract
In this paper, the authors systematically studied the gravity and magnetic data obtained from the study area in combination with geology and drilling results. Gravity and magnetic field was processed, fault structures was inferred, the distributional features of residual gravity and magnetic anomalies with ore spots were analyzed, and the favorable areas for Mo prospecting was discussed. The results show that the main faults of the study area can be divided into 3 groups: nearly EW-trending faults, NE-trending faults and NW-trending faults. The intersectional points of the EW-trending fault with the NE-trending fault not only controlled the emplacement space of the magmatites but also governed the location of the Mo-bearing bed. Mo-bearing beds are distributed in low gravity anomaly, the tongue-shaped part where low residual gravity anomalies grade into high residual gravity anomalies, and the boundaries of the positive and negative aeromagnetic anomalies, associated with negative magnetic anomalies in the study area. Based on geological structure and the features of residual gravity and magnetic anomalies with ore spots, combined with geochemical anomalies and features of ore-controlling fractures, the authors delineated four favorable ore-prospecting areas.
Keyword:
Jinduicheng area; features of gravitional and magnetic field; fault structure; prospecting
金堆城钼矿集区及邻区是我国重要的大型钼矿区, 是金、钼、铅等多金属矿产的重要产地, 也是秦岭成矿带地质研究、资源勘查的主要工区之一。研究区位于东秦岭钼矿带西缘, 矿床类型有斑岩型和碳酸盐岩型。该矿区内分布着一系列花岗岩岩体, 其岩基分布于矿区的西北部, 与该区的钼、金、铁等矿产的生成有密切的关系。前人主要对该区区域成矿背景、赋矿地层分布规律、构造分带特征及构造演化、深源浅成花岗岩对成矿的作用、矿石中铅同位素的组成特征等进行了探讨[1], 取得了一系列重要成果。但是对研究区地球物理资料研究相对较少, 据掌握的资料, 目前研究区仅有少量磁法和电法工作[1, 2], 且研究程度相对较低。为此, 在前人研究的基础上, 利用1∶ 10万重力资料和1∶ 20万航磁资料, 结合地质、钻井和化探资料, 对研究区的重、磁异常特征及其地质意义进行分析, 推断了研究区的构造体系, 分析了重、磁局部异常与已知矿点(床)的分布特征, 并据此预测该区成矿有利带。研究结果可为下一步矿产详查提供借鉴。
1 研究背景
1.1 地质背景
研究区位于华北克拉通南缘与东秦岭造山带接触带, 华北南缘构造带的南侧, 介于铁炉子— 三要断裂与华山山前大断裂之间, 其板块构造环境相当于后弧岩浆带位置。区内出露地层主要为太古界、元古界和早古生界, 中生界和新生界地层零星分布。太古界太华群(Art)片麻岩和混合岩为一套高级变质岩, 构成基底构造层, 出露于研究区北部; 中元古界熊耳群(Pt2x)火山岩, 分布于研究区的中部和西南部; 中元古界管道口群高山河组(Pt2g)为滨海— 浅海相碎屑岩及镁质碳酸岩盐, 岩性主要为泥砂质板岩、石英岩、泥岩, 高山河组不整合覆盖于熊耳群之上[1, 2, 3, 4]。矿体主要赋存于熊耳群变细碧岩中, 少量存在高山河组地层(图1)。
 | 图1 研究区地质构造略图(据陕西省1∶ 50万地质图, 略有简化) |
受板块边缘深大断裂和秦岭造山带长期活动的影响, 研究区构造形态复杂, 断裂、褶皱发育。区内总体区域构造线呈近东西和北东向展布, 断裂构造主要为近东西向、北东向和北西向三组, 近东西向断裂和北西向断裂交汇往往控制花岗斑岩和钼矿床的分布。断裂构造具明显的控岩控矿特点, 沿部分大断裂见有Au、Mo、Cu等多金属矿化现象。综合化探异常强度高、规模大, 岩石密度、磁性物理特征明显。
研究区经历多期岩浆活动, 从阜平期、熊耳期、晋宁期、加里东期以及印支-燕山期均有不同程度的岩浆活动, 不同地质年代形成的赋矿围岩的岩石密度、磁性特征不同。区内钼矿床的形成与燕山期中酸性岩浆活动密切相关, 燕山期形成的深源浅成花岗岩小岩体是区内大中型钼矿床形成的必要条件; 其次, 多期次构造活动及不同方向的构造叠加为区内钼矿的富集提供了导矿及容矿空间[1]。区内岩浆岩出露广泛, 主要为辉绿岩、老牛山花岗岩和金
堆城含矿钾长斑岩。元古宙花岗岩和花岗伟晶岩出露于矿区的东北部, 呈东西向带状分布。
1.2 地球物理背景
由于岩浆侵入和火山活动强弱在研究区不同区域差异大, 部分岩石产生变质作用, 研究区不同区域有不同的密度和磁性特征。对收集到的研究区密度、磁性资料进行了系统整理(表1和表2)。
 | 表1 秦岭地区岩浆岩密度、磁化率[7] |
| 表2 秦岭造山带岩浆岩物性特征一览[5] |
由岩石物性统计结果可知:研究区印支期形成的岩浆岩磁性最低, 燕山期次之, 加里东期最高; 岩浆岩一般从酸性到基性密度增加, 磁性亦逐渐增大, 呈正相关。区内岩石磁性不均匀, 中酸性及酸性花岗岩多属于弱磁性或无磁性, 但在特定条件下, 由于后期热液作用或富含磁性矿物在无磁性花岗岩接触部位形成具有磁性的矽卡岩带[6]。
通常, 钼矿石赋存在这些矽卡岩带内, 钼矿石为较弱磁性或无磁, 近况蚀变围岩为微磁性, 碎裂、糜棱岩磁性强于蚀变岩且变化范围较大, 其余各类岩石磁性较强[4], 可产生环状“ 磁壳” 异常。因此, 上述密度和磁性参数的变化特征为利用重磁场寻找钼等多金属矿带提供了物性依据。
2 重、磁场特征
2.1 重力场特征
通过对已有1∶ 10万重力资料的收集整理, 编制了研究区的布格重力异常图(图2), 可以看出研究区内布格重力异常等值线走向总体呈北东向展布, 场值变化大, 在(-92~-150)× 10-5 m/s2之间, 具有明显的分区性。重力场具有“ 东北高西南低、中间高南北低、自北向南异常值高、低相间排列” 的基本特征, 据此可以认为该区基底由西南向北东呈凹、凸分布。研究区重力异常自南向北可分为:景村重力低值区(Ⅰ )、大荆— 石门重力高值区(Ⅱ )、铁铜沟— 金堆城重力低值区(Ⅲ )、瓜坡— 潼关重力高值区(Ⅳ )。重力高值区与重力低值区之间重力梯级带发育。
根据图1及有关资料, 研究区内景村重力低值区中— 新生界低密度地层发育; 大荆— 石门重力高值区, 地表多太古界太华群、中元古界熊耳群基底出露, 基底隆起形成石门复背斜; 铁铜沟— 金堆城重力低值区发育中元古界— 早古生界低密度地层, 组成金堆城陆缘拗陷带, 区内有百花岭复向斜; 瓜坡— 潼关重力高值区发育元古界太华群以及酸性、中酸性岩浆岩。
 | 图2 研究区布格重力异常 |
2.2 磁场特征
通过对已有1∶ 20万航磁资料的收集整理, 并对其进行化极处理(地磁偏角:-2.959° , 地磁倾角:51.505° ), 得到研究区航磁Δ T化极异常图(图3)。可以看出, 航磁Δ T化极异常亦具有明显的分区性, 其等值线总体为近东西走向, 局部有北东向和南北向。对比图3与图2可以看出, 正、负磁异常过渡带与重力梯级带大体吻合。磁场值的变化分布主要与岩浆活动、断裂活动和磁性地质体的分布及埋深有关。
根据航磁Δ T化极异常的走向、强度等特征, 研究区可圈定6个磁异常区:①商洛— 永丰负异常区:近南北向, 异常强度一般为-20~-100 nT, 有东西两个异常圈闭, 向北成舌状延伸。这些负异常与该区发育的中— 新生界有关。②景村正异常区:近北东向, 异常强度一般为80~200 nT, 向西南侧逐渐降低, 异常可能是地表发育的宽坪群中— 基性火山岩的反映。③洛源— 石门正异常区:主要由3个异常圈闭组成, 呈串珠状, 走向北东东和北西向。洛源一带为北东向, 异常强度为40~120 nT, 异常为熊耳群中— 基性火山岩的反映。④西坪— 黄龙负异常区:主要由3个异常圈闭组成, 近东西向及北西西向分布, 强度一般为-80~-20 nT, 这类负异常主要是寒武系和震旦系的反映, 在低背景上出现的局部正异常可能是花岗闪长岩小岩体及铁矿的反映。⑤秦岭北部正异常区:由两个异常圈闭组成, 走向北东及近东西向, 航磁异常强度一般为60~160 nT。该区太古界太华群和中上元古界熊耳群地层出露于地表, 从而引起正异常带。⑥北部负异常带:由两个异常圈闭组成, 走向北东及近东西向, 航磁异常强度一般为-240~-40 nT, 这些负异常与新生代沉积有关, 主要是新生代地层的反映。
 | 图3 研究区航磁Δ T化极异常 |
3 断裂构造
断裂构造的发生使得断裂两侧的空间位置发生变化或出现破碎带而使地层密度、磁性等物性在空间上的分布产生不均匀性, 这种明显的物性不均匀性使重、磁异常产生明显变化。为了提取重、磁场反映的断裂构造信息, 对重、磁场分别进行了总水平导数计算, 同时结合布格重力异常、航磁Δ T化极异常及局部异常等图件, 分析其上反映的各种明显变化特征和线性构造信息, 进而推断出了研究区的断裂构造体系(图4)。
如图4所示, 此次共推断出26条断裂, 这些断裂按走向可划分为近东西向(包括东西、北北东、北西西)、北东向和北西向3组。由断裂的空间分布特征可以看出, 近东西向断裂发育较早, 而北东、北西向较晚, 其表现是近东西向断裂被北东和北西向断裂切断而发生移位。区内近东西向断裂之间以近等距离平行排列, 多为区域性大断裂, 一般延伸距离长, 断距大, 构成主要构造单元的边界, 控制岩浆岩带的空间展布, 并且与北东、北西向形成斜交或正交, 是研究区主要断裂。北东和北西向断裂将基底切割成块, 形成断陷、断隆和台拱、台凹, 是研究区次要断裂。断裂的复杂性说明该区构造活动剧烈, 且经历了多期构造活动。
 | 图4 重力总水平导数异常与断裂叠加 |
三条主要断裂F1、F2、F3的特征如下。
F1断裂(华山西缘— 山前断裂)位于蓝田— 华县— 潼关一带, 由汤峪呈北东向至华县折回东西向, 于孟塬至潼关附近隐伏于新生代地层之下。该断裂形成于燕山运动以前, 生成大量近东西向逆冲断裂带。新生代以来, 受印度板块和欧亚板块发生碰撞产生的应力场影响, 先前的秦岭北缘逆冲断裂带发生构造反转, 由逆冲运动转为正断运动, 并在华县附近走向向西南产生折转, 形成现今小秦岭构造带与渭河盆地之间的边界断裂。沿断裂有燕山末期花岗岩侵入, 并有温泉沿断裂带出露。该断裂在布格重力异常图上反映为一重力梯级带, 其北侧为重力低, 南侧为重力高, 在重力总水平导数图上为较明显的极大值异常连线。该断裂不仅是主要构造单元的分界, 而且控制了岩浆岩带的空间展布, 华山地区大片的花岗岩也与该断裂活动有关。
F2断裂(铁炉子— 三要断裂)为一近东西向断裂带, 断面北倾, 横贯研究区南部, 构成研究区南部边界, 是一条区域性深大控(导)岩(矿)断裂。该断裂最早形成于加里东运动时期, 在海西— 印支运动时期复活, 燕山运动早期表现为压性断裂[8]。燕山运动晚期及喜玛拉雅运动以来, 新构造活动十分强烈。断裂向西延伸入渭河盆地后被巨厚的第四纪地层覆盖, 在研究区西侧重力异常特征不明显; 向东经铁炉子、三要终止于卢氏盆地南, 东侧有明显的重力异常特征。该断裂在布格重力异常图上反映为等值线同行扭曲部位, 在地质图上表现为华雄陆缘带与北秦岭造山带的分界线。
F3断裂(金堆城断裂), 该断裂现今为断面南东倾的正断层, 走向为北东向, 斜贯研究区西部东坪— 金堆城一带, 具多期次、多时代特点。主活动期在海西— 印支期, 表现为右行走滑— 斜冲推覆构造[3]。该断裂带旁侧有多种伴生构造, 沿断裂两侧有很多矿点, 是一条控岩控矿断裂。该断裂在布格重力异常图上反映为等值线梯级过渡带和同行扭曲部位, 在重力总水平导数图上为较明显的极大值异常连线。在剩余重力异常平面图(图5)上, 金堆城为北东向重力低, 对应熊耳群、长城系一蓟县系及新生代断陷, 金堆城断裂为金堆城北东向重力低的东南边界。此推断结果与前人研究成果不一致, 前人推断的金堆城断裂位于金堆城西北侧, 笔者根据重、磁资料综合推断的金堆城断裂位于金堆城东南侧。
4 局部异常和矿点分布特征
通过对研究区重、磁资料的处理及收集到的钼矿点(床)资料, 得到了剩余重、磁异常与钼矿点(床)叠加图(图5), 可以看出, 局部重力异常的发育特征反映了研究区北东向和近东西向构造发育特征。研究区的剩余重力异常有3个特点:①重力高、重力低的平面形态为长条状, 北东向长, 南西向短; ②由南向北重力低、重力高成带相间分布; ③北东向金堆城重力低夹在两个重力高之间, 形成一个“ 凹” 型。另外, 从图5可以发现, 大部分重力剩余异常与磁力剩余异常平面位置和形态对应较好, 不同之处在于, 部分地区发育重力高的范围磁异常不发育或发育磁力高地区重力异常不发育。这种现象说明:①研究区磁性体发育, 基底岩性不均匀, 基底可能发育有强磁性岩体; ②部分局部重、磁异常为同源异常, 即高重磁异常为高密度和高磁性的岩石引起; ③部分局部重、磁异常为异源异常, 即引起局部重、磁异常为不同岩石岩性引起。
 | 图5 剩余重、磁力异常与矿点分布叠合 |
岩石物性特征和重、磁异常特征表明, 钼矿的形成多与岩浆侵入相关。钼矿床及钼矿(化)点与燕山期酸性— 中酸性岩体具有明显的成因联系, 如金堆城钼矿床, 而燕山期酸性— 中酸性岩体相对密度较小、磁性较弱或无磁, 在高背景值的条件下可形成局部重力低值异常和局部航磁低值异常。受岩浆活动影响, 区域性隆、坳构造和深(大)断裂带控制了岩体(群)及矿床的分布范围; 不同方向断裂的构造复合控制了成矿岩体和钼矿床的定位[9]。
根据已知钼矿点(床), 结合局部航磁异常和剩余重力异常不难看出, 研究区内已知钼矿点(床)分布在重力低异常区、局部重力低异常向重力高过渡的舌状伸出部位和正、负航磁异常的边界部位, 并且与负磁异常相关。结合研究区化探异常和区域地质等资料进行分析(图1), 发现已知钼矿点(床)分布在研究区化探异常发育区内。通过图4可以看出, 近东西向和北东向两组断裂构造的交切点控制了岩浆岩体的空间侵位, 并且控制了研究区钼矿点(床)的产出位置。已知的钼矿床主要分布于金堆城深大断裂内或断裂两侧1~10 km范围内, 如金堆城、黄龙铺、石家湾等。
5 钼等多金属矿有利区预测
研究区位于陕西小秦岭锐角三角地导矿断裂的上盘, 构造活动性质较下盘强烈, 受到区域上多期次构造运动影响, 形成近EW向和NE向构造岩浆活动隆起带[10]。根据地质资料和前人研究成果可知, 钼等多金属矿床产于花岗斑岩体的接触带、岩体内部和围岩。区内岩体接触带和围岩受构造影响, 造成的构造空间多、岩浆上涌, 有利于矿液的上升和充填, 在岩体接触带和围岩周围形成矿化、围岩蚀变和热液蚀变。壳幔相互作用流体沿这些部位上升在地壳浅部发生成岩成矿作用, 而这些岩体侵位多数出露地表, 出露面积较小, 少数隐伏于地下, 向深部逐渐增大, 以浅成— 超浅成的中酸性小型斑岩体为主。
由前述地质背景及其重磁场特征分析认为, 研究区有以下4个钼等多金属有利区(图6)。
 | 图6 钼等多金属矿有利区预测 |
华阳川有利区(Ⅰ ):位于厚镇— 瓜坡— 潼关一带局部重力高与局部磁异常高值带内, 构造和岩浆活动发育。带内岩浆活动表现形式为火山建造, 主要为中基性、基性和超基性岩石, 组成太华群的一部分。晋宁期的花岗岩、混合花岗岩及花岗质混合岩类构成了太华群变质核杂岩主体。高磁、高重组合异常特征清晰地反映出整个岩带的分布(图5)。局部磁力高南东侧主要由侵入的磁铁矿化多金属的矽卡岩带引起, 并且在华阳川附近有黑云母花岗斑岩出露, 这套岩层的产出为钼多金属矿成矿奠定了重要的地质前提。因此在该带的南东侧寻找钼等多金属矿床非常有利。
金堆城地幔坳陷区(Ⅱ ):位于金堆城局部重力低值带与局部磁力高低相间区, 由于燕山期受断裂活动影响, 在该区岩体的接触带、岩体内部和围岩形成大量岩浆岩体, 大部分呈椭圆形或不规则状岩体、岩枝或岩脉。在金堆城断裂附近, 重力低与部分磁力低相对应, 出现以岩体为中心的等轴状重力低和环形负磁异常, 推测为多期次地壳重熔型酸性、中酸性花岗岩体的固有特征反映, 主要有老牛山黑云二长花岗岩、金堆城花岗斑岩、石家湾黑云母花岗斑岩、角鹿岔黑云母花岗岩体。该带东部低磁、低重组合异常特征清晰地反映出岩体的分布, 推测为隐伏花岗岩体的具体反映。该异常区已出露多个钼等多金属矿点(床), 成矿与燕山期岩体关系密切, 具有较好的钼成矿前景。
黑龙口— 保安— 石坡有利区(Ⅲ ):黑龙口— 保安— 石坡局部重力高值与局部磁力高低相间区。由于受多期次活动影响, 该区有不同性质的岩浆岩上涌侵入, 分化成不同形状的小岩浆体。高重高磁异常组合梯度陡, 强度大, 形态规整, 推测多为出露的或浅部的基性— 超基性岩体所引起。钼多金属矿化与岩体的侵入密切相关, 推测局部磁力高低相间区可能是这些不同性质的岩浆岩侵入引起。根据成矿背景及矿化线索, 部分高磁异常是在特定条件下, 岩体富含磁铁矿等磁性矿物或由于后期热液作用在无磁性花岗岩接触部位形成具有磁性的矽卡岩带引起。因此, 在该区寻找斑岩型铜钼多金属矿床有很大勘探潜力。
景村有利区(Ⅳ ):洛南— 景村局部重力低与局部磁异常高低相间区。该区处于秦岭造山带, 受铁炉子— 三要断裂影响, 构造活动剧烈, 期次多, 有不同性质的岩浆岩上涌侵入, 中部发育镁质碳酸盐岩。高磁、低重异常组合规模大, 形态规整, 推测为酸性花岗岩因接触变质或后期的岩浆作用产生磁性矿物。低磁、低重异常组合梯度陡, 规模小, 形态不规整, 推测该区新近系、古近系覆盖区域可能发育有隐伏岩体。这套岩层的岩体与钼多金属矿化密切相关, 因此该区具有良好的钼成矿前景。
6 结论
(1)研究区发育的断裂可以分为3组:近东西向(包括东西、北北东、北西西)、北东向(包括北北东)和北西向。近东西向断裂构成研究区主要构造单元的边界、控制岩浆岩的空间分布, 近东西向和北东向两组断裂构造的交切点控制了岩浆岩体的空间侵位, 并且控制了研究区钼矿点(床)的产出位置。
(2)研究区内已知钼矿点分布在重力低异常区、重力低局部异常向重力高过渡的舌状伸出部位和正、负化极磁力异常的边界上, 并且与负磁异常相关。
(3)研究区有4个找矿有利区:分别为华阳川有利区、金堆城地幔坳陷区、黑龙— 保安— 石坡有利区以及景村有利区。
The authors have declared that no competing interests exist.
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