调查区位于青藏高原东北缘,地势总体上南东高北西低,属于祁连造山带与西秦岭造山带接合部,古特提斯构造域北侧,祁连造山带与西秦岭造山带以宗务隆山—尖扎—宝鸡断裂为界^[1,2]。随着人们对青藏高原隆升机制研究的深入, 也有大量学者研究循化盆地的构造演化过程, 并通过盆地的发育来探讨其对青藏高原新生代增生过程^[3,4,5,6,7]。调查区内地层物质组成和地壳结构复杂,中北部属于祁连造山带化隆古老地块,东北部属于拉脊山构造带向东延展的部分,南部则属于西秦岭西段北缘同德—泽库早印支期构造带的一部分。调查区早古生代与晚古生代—早中生代经历了复杂、多期的构造—岩浆—沉积作用,为多种金属成矿作用提供了有利的背景条件及成矿环境,成矿作用具有多期、多矿种和多类型的特点。U、Cu为主元素的化探异常明显,成矿地质条件优越,是汞、砷、铜、金、镍、钴的成矿远景区。

高精度磁法测量具有操作简便、物理意义明确、施工条件要求低及经济成本低等优势,在区域地质调查和探查有利成矿带等方面已经成了一种不可或缺的手段^{[8,9,10,11,12,13,14,15,16]}。此次,为了查明调查区的磁场特征,筛选有望找矿的磁异常,实施1∶5万地面高磁测量,并对磁异常进行地质解释和异常评价,给出该地区的重点成矿区。

区域上,循化地区大致以文都大寺—贺龙堡一线为界,划分为两个地层分区,东北部为祁连地层分区,化隆地层小区,西南部为西秦岭地层分区,兴海—同仁地层小区。调查区地层分区属于秦祁昆地层区南祁连山小区和宗务隆山—泽库分区^[17,18],以发育新太古界—古元古界化隆岩群、上寒武系六道沟组、石炭—二叠系甘家组、下中三叠统隆务河群、下白垩统河口组、上新统临夏组和第四系为主^[19,20](图1)。

区内古老变质基底在测区出露较少,仅分布于孟达天池—水磨沟及卡时大地区。在水磨沟一带,太古—古元古界化隆岩群的变质地层可以划分为两套填图单位:南部为一套斜长角闪(片)岩夹变粒岩及黑云石英片岩组合,区域地层对比应属于化隆岩群;北侧为一套浅变质火山岩,岩石类型为变中酸性火山岩夹变玄武岩,经区域地层对比应归属于上寒武统六道沟组。

火山岩地层主要集中在白庄幅北侧水磨沟—大墩峡一带,化隆岩群中识别出一套中酸性火山岩、基性火山岩组合。该套火山岩变质级别较低,原岩特征仍较好保留,野外易于识别。该套火山岩组合归属于区域上寒武统六道沟组。

沉积地层在工作区出露面积较大,主要分布在道帏幅和白庄幅起台沟以西地区。出露的沉积地层由老至新依次为石炭—二叠系甘家组、中下三叠统隆务河组、下白垩统河口组、新近系临夏组及第四系不同成因类型松散堆积物。

调查区岩浆活动比较强烈,经历了自古元古代—新生代多期不同构造层次与变形体制的构造变形,记录了祁连造山带与西秦岭造山带印支期最终拼合碰撞的历史,主要出露于祁连岩浆岩带与西秦岭北缘岩浆岩带。中北部属于祁连造山带化隆古陆块,发育有早古生代牙木寺闪长质片麻岩(变质侵入体)、早古生代积石山中基性杂岩体、雷积山花岗岩体。南部属于西秦岭西段北缘同德—泽库早印支期造山亚带或构造带的一部分^[8],其间NWW向的宗务隆—天水断裂逆冲断裂(测区称之为“达力加山垭口断裂”)分隔了北侧的化隆地块化隆岩群变质地层和南侧的西秦岭北缘下中三叠统隆务河组沉积地层。

为了研究调查区岩(矿)石磁性特征,对出露的岩(矿)石进行了标本采集。共采集各类典型磁标本391块。其中砂岩分布的区域最广,数量最多,其次为闪长岩、花岗闪长岩、斜长角闪岩。

标本测定选用两台GSM-19T质子磁力仪,选取“高斯第二位置”进行标本磁性测定,每块标本测定26组数据。工区岩(矿)石标本磁化率及剩余磁化强度的测定统计结果见表1。

对于磁化率的变化,最大者是辉绿岩,达1 863.41×4π×10^-5SI,其次是辉长闪长岩和辉石岩。对于剩余磁化强度Mr,最大者是辉长闪长岩,达1 528.57×10^-3A/m,其次是辉长岩、闪长岩,最小的是砾岩(14.11×10^-3A/m)。大理岩、花岗岩、粉砂质板岩、灰岩、砾岩、石英砂岩的平均磁化率和剩余磁化强度均很低,可视为无磁性或弱磁性介质。变玄武岩、变英安岩、花岗闪长岩、花岗伟晶岩、斜长角闪岩可视为中磁性介质。辉绿岩、辉长(闪长)岩、辉石岩、石英闪长岩等侵入岩体则为强磁性介质。调查区内岩石磁性差异明显,表明高精度磁测具备了区域地质矿产调查的地球物理前提。

根据区域地质构造情况,布置1∶5万磁测810 km²、75条测线,测线方位为NE30°,线距500 m,点距100 m。仪器采用加拿大GEM公司生产的GSM-19T质子磁力仪。

通过地面高精度磁法测量获得地磁场总场强度T,处理采用中国地质调查局发展研究中心的RGIS2012软件,经日变改正、正常场改正和基点改正后得到工作区测点的磁异常ΔT,并绘制出磁异常ΔT平面等值线及综合推断解释图,如图2所示。

测区磁异常形态特征的分区性明显,磁异常强度与区域地层和构造有着密切的关系,以北西向线性磁异常梯级带为界,北边沿起台沟—白庄—道帷—贺隆堡—起台堡一线为宽缓的负异常区,发育一些局部孤立磁异常,幅度约-350~-50 nT,异常形态总体呈北西向条带状;东北部广大地区表现为比较密集正异常和部分正负相间的梯级带,形态呈串珠状,走向多呈北西向,磁场强度峰值变化达-500~+1 900 nT。西南部的古夷一带表现为近圆形的由正负异常体构成的磁异常区域,磁场强度峰值变化达-500~+650 nT。宁巴村—比隆—宁巴沟—古夷卡一代有一北西向展布的低缓正磁异常区,磁场强度峰值变化0~+1 500 nT。渣子沟—达里加垭口存在一规模较小的正异常区,最大异常幅度达+1 100 nT。测区最南部为大面积分布的低缓的正负异常区,表现为东西向水平展布,磁场强度峰值变化-150~+100 nT。

磁异常在平面上呈带状或块状分布,延伸方向与地层和岩浆岩展布及区域构造线方向一致。大部分地区磁异常值幅值较低,几处磁力高值异常区与超基性—基性侵入岩有关。本区铜矿石标本表现为强磁性,磁化率的变化范围很大,理论上应能引起一定规模的磁异常,但铜矿化体往往因规模小、埋深大等因素,不易引起足够规模的磁异常。从成矿规律方面,测区内金属矿产与火山岩侵入岩的发育程度关系密切,1∶5万地面磁测发现的磁异常群(如划分的4个磁性火山岩体),可作为地质找矿工作的间接指示。

综合磁异常平面特征分析,在本区存在6个磁异常区域、8个局部磁异常体,幅值变化范围-1 000~+1 950 nT。测区内中古生代积石山、雷积山侵入岩分布范围内,磁场强度高;早中生代古夷侵入岩体也引起一定规模的局部等轴状磁异常;金属矿体、矿化蚀变带的磁性特征与围岩的磁性特征有所差别,能引起一定的弱异常,但不能作为单独判定致矿的依据。

地磁异常平面等值线图上,主要以不同特征磁场区的分界线,磁异常的梯度带、密集带,串珠状、带状或雁行状排列的异常带,在化极后的异常极值附近或水平导数零线附近位置,线性异常带,磁场分布性质的突变带,包括异常走向的突变带(错动)、异常强度和宽度发生突然变化等特征进行断裂(带)划分。据此,划分出一组由含磁性岩矿石控制的断裂,走向为NW50°,是宗务隆—天水断裂逆冲断裂(本区称之为达里加垭口基底大断裂F₁)^{[ 3]}的综合表现。另外还划分了位于C4、C5异常区之间的北东向走滑断层F₂和宗务隆—天水断裂逆冲北缘断裂F₃。

致矿异常或在已知矿体上的异常为甲类异常,进一步有新矿体的发现或在已知矿体上扩大了储量远景的为甲1类;反映了已知矿床,在矿床发现和评价中未起显著作用的异常为甲2类。对找矿和解决其他地质问题有意义的异常为乙类异常。反映了已知矿化、矿点的为乙1类;反映了基性—超基性岩的为乙2类;反映了某一特定地质体,据以对地质问题做出了某种程度的推断解释的异常为乙3类。由于工作程度不够或其他原因,尚难以解释的性质不明的异常为丙类。

根据以上分类原则,结合本区磁异常的特征和成因,将磁异常进行分类,划分乙1类异常2个(C1-2、C1-3),乙2类异常2个(C3和C5),乙3类异常4个(C1-1、C2、C4和C6)^{[ 4]}。其中,C2异常区地表出露下古生界化隆群变质岩体,岩石类型为辉石岩、辉长岩、闪长岩,主体为基性—中基性岩,推断由地表浅源的岩体引起。C4异常区的北部负异常区地表出露第四系及新近系物质,南部的弱正异常区地表出露三叠系中下统砂岩、砾岩,磁性总体很低,推断由花岗岩脉所引起。C5异常区地表出露印支期侵入岩,岩体为达里加岩体,包括浅肉红色中细粒块状二长花岗岩。该异常南北两侧地表均出露为三叠系中下统的隆务河组板岩夹中厚层砂岩,磁性很低,而断裂带北侧则为加里东期的花岗岩侵入岩,磁性很高。异常体南北两侧的岩体差异很大,岩性差异表明,该磁异常主要是埋深较浅的局部花岗岩岩体引起。C6异常区地表出露大面积的早中生代的达里加二长花岗岩和似斑状二长花岗岩,属于西秦岭西段北缘构造带,断裂构造和褶皱构造较为发育。中下三叠统隆务河群是本异常区地层的主体,为一套典型的大陆斜坡深水沉积组合,推断主要是由区内的二长花岗岩体、钾长岩体所引起。

针对乙1类C1-3异常,NE向布设剖面PM15,长度10.68 km,方位角30°,贯穿了C1-3磁异常的主体部分。图3为PM15号1∶1万地质综合剖面反演结果。异常曲线总体可分为两段异常:第一段在660~940点之间,幅值在-600~1 600 nT之间,异常总体为正异常,零值异常是临夏组泥岩及砂砾岩沉积和第四系覆盖区的反映,呈锯齿状跳跃变化的高值异常为雷积山花岗岩侵入岩体所导致。第二段在940~1 168点之间,为幅值在-780~680 nT之间的正负异常。结合地质资料,推测为花岗岩侵入岩体引起。

针对乙2类C3磁异常,正南北向布设剖面PM12,长度8.16 km,贯穿了C3磁异常的主体部分。图4为PM12号1∶1万地质综合剖面反演结果,磁异常曲线总体可分为两段:第一段290~510点,幅值在-800~1 200 nT之间,异常总体为正异常。第二段510~820点,为幅值在-800~600 nT之间的正负异常,且以负异常为主。结合地质资料,主要为高磁化率和剩余磁化强度的花岗闪长岩、石英闪长岩和辉长闪长岩等基性或超基性高磁性岩体,推测为印支期早中生代古夷岩侵入岩体引起。

成矿远景区是以1∶5万地质资料为基础,以本次工作获得的1∶5万物探异常、异常查证结果为主要依据,结合区域成矿规律和成矿条件进行划分。

调查区经历了多期的构造—岩浆—沉积及成矿作用,为区内矿床的形成提供了良好的地质条件。成矿作用具有多期、多矿种和多类型的特点。多期次表现为加里东期及印支期均有成矿作用的发生。根据已知的矿点,调查区及邻区富含有色金属矿产,产出矿床类型丰富多样,规模不尽相同,且在各构造单元内分布不均一,具有集中成带分布的特点。岩浆熔离型矿床主要集中分布于南祁连化隆地区,接触交代矽卡岩型矿床主要大量分布于西秦岭西段北缘印支构造带内,斑岩—矽卡岩型矿床仅分布于西秦岭西段北缘印支构造带。另外,在区内及邻区还有一些放射性铀矿、稀有元素矿产和非金属矿床,均系花岗伟晶岩型矿床,但矿化规模小,矿石品位低,系一般矿(化)点。

根据不同构造单元的成矿地质条件、地球物理磁场异常和地球化学异常,对比已知矿产的异常特征,划分出2个找矿远景区(见图2),其特征如下:

4.2.1 积石山—五台山—聂木隆洼地区找矿远景区

位于白庄幅东部的积石山、五台山和道帏幅东北侧的聂木隆洼一带,呈北西向展布,向东及北部未封闭,区内面积约168.9 km²。区内磁异常区C1的3个局部磁异常区C1-1、C1-2、C1-3在大地构造位置上均处于南祁连化隆微地块,夹持于拉脊山构造带和西秦岭造山带之间,受过强烈的构造运动,岩浆活动频繁,发育有一条楔形基性—超基性岩带。C1磁异常区属于加里东期造山带,经历了前寒武纪古陆形成、早古生代裂谷—俯冲—碰撞造山、华力西—印支早期后造山和中—新生代叠复造山等 4个重要旋回。空间分布于祁连造山带一致,是古亚洲成矿域与特提斯成矿域交汇而成的秦祁昆成矿域的重要组成部分。

C1磁异常区地表出露为加里东早期的闪长岩侵入岩和花岗岩侵入岩,主要岩石为积石山超基性深灰色粒块状辉长岩和灰色—深灰色细粒块状闪长岩、钾长闪长岩体等中基性岩体;雷积山花岗岩体,包括花岗闪长岩、二长花岗岩、似斑状二长花岗岩及少量钾长花岗岩。为全区最大正磁异常区,该类岩体中有多数黄铁矿、黄铜矿、铅锌及赤铁矿化点,矿物含量变化较大,表现为岩体成分、结构构造不均匀,为一重点成矿异常带。

结合地球化学和地质年代测定,该成矿带表现出与俯冲相关的地球化学特征,岩体均属于钙碱性系列。化隆微地块内成矿作用的发生与俯冲阶段产生的弧岩浆作用相关,可能是岩浆遭受俯冲物质的交代作用而表现出的弧岩浆岩的特征。化隆微地块处于俯冲后的碰撞造山阶段,且于此过程中形成基性—超基性含矿岩浆,在主碰撞期后的局部伸展薄弱部位上侵形成了化隆基性—超基性岩带。

4.2.2 古夷地区找矿远景区

位于道帏幅西北部古夷—采石场一带,面积约38.6 km²。区内C3磁异常侵位于甘家组和隆务河组沉积地层中,平面形态呈椭圆状。区内岩浆活动强烈,地表出露印支期早中生代侵入岩,岩体为古夷岩体,包括花岗闪长岩、石英闪长岩及辉长闪长岩,岩体呈岩枝产出,产于岗察复式岩体中,其中闪长岩类与铜、金矿体的形成关系密切。区内岩脉发育,分布于岩体和围岩的接触带附近,岩体内部亦有少量分布,时间上晚于岩体。以中性为主,主要有闪长岩、闪长玢岩、石英碳酸盐脉。

矿区内围岩蚀变强烈,主要发育有矽卡岩化、硅化及碳酸盐化。早期以矽卡岩化为主,形成石榴石、透辉石、绿泥石、绿帘石等矽卡岩矿物,矽卡岩产生在岩体与灰岩的接触带,此阶段矿化较弱。后期热液灌入岩体及围岩中的构造裂隙中,发育有石英脉、石英—方解石脉,对接触带形成的矽卡岩进行交代蚀变,主要为硅化、碳酸盐化,与矿化密切。区内化探异常显示Au、As、Ag、Pb、Pb、Sb、W,其中Au、As异常面积较大,且异常套合较好。

根据上述高磁异常、地球化学元素特征、围岩特征、矿体产出特征、矿石矿物成分、围岩蚀变及矿化类型,综合判断,该矿床应属接触交代矽卡岩型矿床。

综上分析,磁异常在平面上的延伸方向与地层和岩浆岩展布及区域构造线方向一致。磁力高值异常区与超基性—基性侵入岩有关。从成矿规律方面,测区内金属矿产与火山岩侵入岩的发育程度关系密切,1∶5万地面磁测发现的磁异常群,可作为地质找矿工作的间接指示。结合地质资料可以看出,测区的地质背景较为简单,磁异常集中,异常源明确。测区的磁异常主要分布于东北部和中部,其中,东北部的C1磁异常带主要是由加里东期的闪长岩侵入岩,主要岩石为积石山超基性辉长岩和闪长岩、雷积山花岗岩体。该类岩体中有多数黄铁矿、黄铜矿、铅锌及赤铁矿化点。另外C3磁异常区以古夷岩闪长岩体为主,围岩角岩化蚀变明显,多金属元素的分布面积较大,套合关系较好。因此,推断C1、C3为重点成矿异常带。下一步可针对重点成矿异常部署激电和槽探,验证异常分布规模。