重磁資料在厚覆蓋區(qū)隱伏巖體勘查中的應(yīng)用
——以西賈莊金多金屬礦外圍地區(qū)推測(cè)隱伏巖體為例

黃寄洲，盛勇，張磊，李仁和

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽合肥230022）

0 前言

蚌埠隆起地處安徽北部，華北克拉通東南緣。其與我國(guó)著名的黃金產(chǎn)地膠東金礦區(qū)分別位于郯廬斷裂帶西、東兩側(cè)，二者具有相同的變質(zhì)基底地層和同時(shí)代的巖漿作用[1]。近年來(lái)，在蚌埠隆起東段相繼發(fā)現(xiàn)了大鞏山金礦、榮渡金礦、江山金礦、五河金礦等多個(gè)金礦床，充分表明與膠東金礦區(qū)具有相似成礦背景的蚌埠隆起具有很大的找礦空間[2～3]。相對(duì)于蚌埠隆起東段，具有相同地質(zhì)背景的西段因第四系覆蓋層厚(平均約400m)，無(wú)地層與巖體出露，找礦難度大，過(guò)去一直沒(méi)有取得大的突破。然而近年在蒙城縣發(fā)現(xiàn)的西賈莊金多金屬礦填補(bǔ)了該區(qū)找(金)礦的空白，證實(shí)了蚌埠隆起西段同樣具備較好的找礦潛力。

西賈莊金多金屬礦共發(fā)現(xiàn)23 個(gè)金礦體、21 個(gè)鉛鋅礦體及多個(gè)其他多金屬礦體，礦體大多賦存于中酸性巖體中，少部分賦存于巖體與圍巖的接觸帶中。研究表明，西賈莊金多金屬礦床為巖漿熱液成因，成礦與中酸性巖體及構(gòu)造關(guān)系密切[4～5]。因此，在當(dāng)前構(gòu)造條件下，尋找中酸性巖體對(duì)本區(qū)勘查金多金屬礦具有重要意義。本文利用已有重磁資料，結(jié)合已揭露的中酸性巖體的重磁異常特征，圍繞西賈莊金多金屬礦外圍地區(qū)，開(kāi)展隱伏中酸性巖體的推測(cè)工作，為該區(qū)金多金屬礦的勘查方向提供了重要的地球物理依據(jù)。

圖1 研究區(qū)基巖地質(zhì)圖Figure 1. Geological map of bedrocks in the exploration area

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北陸塊南緣、蚌埠復(fù)背斜西南部(蚌埠隆起西段)的蒙城縣西賈莊地區(qū)，南與淮南陷褶斷帶相接觸。全區(qū)為第四系覆蓋區(qū)，第四系厚度300～500m，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，平均海拔25m 左右。區(qū)內(nèi)隱伏地層以太古界五河群為主，西賈莊金多金屬礦區(qū)的鉆孔僅揭露了五河群下亞群西堌堆組、莊子里組，推測(cè)東北部可能存在古近系，西南角局部可能存在二疊系(圖1)。在孫店、付樓地區(qū)的鉆孔均揭露了巖體，其中孫店地區(qū)以中酸性巖體為主(花崗閃長(zhǎng)斑巖)，付樓地區(qū)以基性巖(輝綠巖)為主。根據(jù)以往物探解譯成果，推測(cè)研究區(qū)發(fā)育有近東西向的懷遠(yuǎn)斷裂(中部)、北西西向的劉府深斷裂(西南角)以及北北東向的蒙城斷裂。

2 地球物理特征

2.1 巖(礦)石物性特征

根據(jù)表1[6～8]：第四系、古近系均為低密度，中酸性巖體為中等密度，酸性巖體為中低密度，五河群變質(zhì)巖密度較大，磁鐵礦密度最高。五河群由于其規(guī)模大，是引起區(qū)域重力異常的主要因素，其隆凹能形成明顯的高、低重力異常。當(dāng)鐵礦體達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，能形成局部高重力異常。當(dāng)圍巖為五河群時(shí)，酸性、中酸性巖體能引起局部低重力異常，但第四系局部增厚(五河群局部凹陷)也能形成局部低重力異常，故如何區(qū)分巖體或第四系引起的重力低異常是尋找?guī)r體的關(guān)鍵。

表1 巖(礦)石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1. Statistics of physical parameters of rocks(ores)

沉積巖無(wú)磁性，酸性巖體為弱磁性，中酸性巖體具有較強(qiáng)的磁性，五河群磁性變化比較大，磁鐵礦磁性最強(qiáng)?？梢?jiàn)，磁鐵礦能引起強(qiáng)磁異常。五河群通常具有一定磁性，當(dāng)局部隆起時(shí)，能引起一定幅值的局部磁異常；當(dāng)暗色礦物局部集中時(shí)，強(qiáng)度更大。當(dāng)中酸性巖體賦存在磁性相對(duì)較弱的五河群圍巖中時(shí)，能引起一定幅值的高磁異常；當(dāng)賦存于磁性較強(qiáng)的五河群圍巖中時(shí)，能引起一定幅值的低磁異常。

綜上，第四系、古近系總體表現(xiàn)為無(wú)磁、低密度特征，酸性、中酸性巖體表現(xiàn)為低—中等磁性、中低密度特征，磁鐵礦總體表現(xiàn)為高磁、高密度特征，而變質(zhì)基底總體表現(xiàn)為中等磁性(局部高磁)、中高密度特征。因此，當(dāng)五河群磁性不太強(qiáng)時(shí)，中低值磁異常、低重力異常是本區(qū)尋找中酸性巖體的有利異常組合；當(dāng)五河群磁性較強(qiáng)時(shí)，低磁、低重力是本區(qū)尋找中酸性巖體的有利異常組合，但是此時(shí)，第四系也可能引起低磁、低重力異常，需慎重區(qū)分。

2.2 重力異常特征

重力異常（圖2）整體呈北西西走向，中南部的高值異常帶沿蔣胡村—西賈莊—張莊分布，南北兩側(cè)為密集的梯度帶，分別反映了背斜構(gòu)造的核部與翼部。高值異常帶上存在多處高、低值局部異常，其中孫店西部的局部重力高經(jīng)鉆孔驗(yàn)證主要由基底局部隆起所致，同時(shí)疊加有磁鐵礦的影響，而孫店及東側(cè)的局部重力低(等值線扭曲)由中酸性巖體引起。可見(jiàn)，僅就重力異常而言，本區(qū)高值局部異常主要與基底的局部隆起有關(guān)，而低值局部異常則可能由中低密度的中酸性巖體或基底的局部凹陷所致。

圖2 布格重力異常圖Figure 2. Bouguer gravity anomaly map

2.3 地磁異常特征

磁化極異常（圖3）大致呈北西西走向，表現(xiàn)為多個(gè)局部異常疊加于同一背景場(chǎng)上。根據(jù)孫店地區(qū)的鉆孔資料，在深部幾乎全部見(jiàn)到花崗閃長(zhǎng)斑巖，表明背景場(chǎng)就是由深部的中酸性巖體所致。后期物性資料表明本區(qū)五河群基底整體磁性不太強(qiáng)，只有當(dāng)暗色礦物集中時(shí)才表現(xiàn)為強(qiáng)磁異常。區(qū)內(nèi)共存在蔣胡村、西賈莊、孫店、付樓四處磁異常。孫店異常經(jīng)ZK01等鉆孔驗(yàn)證，整體由變質(zhì)基底的暗色礦物局部集中所致，異常南端的局部高磁異常則主要由磁鐵礦所致。付樓磁異常經(jīng)鉆孔ZK03驗(yàn)證，主要由基性巖體(輝綠巖)所引起。蔣胡村、西賈莊磁異常幅值較付樓磁異常低，最高幅值約60nT，規(guī)模較大，為低緩異常，可能為巖體的反映，也可能與變質(zhì)基底局部隆起有關(guān)。

圖3 地磁化極異常圖Figure 3. Geomagnetic reduced-to-pole anomaly map

3 綜合分析

采用切割法分別求取了重、磁剩余異常。重力剩余異常較好地分離出了由變質(zhì)基底局部隆凹或高低密度體產(chǎn)生的高、低異常，而磁異常則較好地分離了由深部巖體引起的背景場(chǎng)的影響。根據(jù)圖4，區(qū)內(nèi)共有4處綜合異常，其中孫店異常整體表現(xiàn)為重磁同高，鉆孔已驗(yàn)證整體為變質(zhì)基底的反映，該異常東南側(cè)孫店地區(qū)(鉆孔ZK01東側(cè))重低、磁高部分與已揭露的中酸性巖體范圍完全吻合，表明中酸性巖體在該區(qū)總體表現(xiàn)為重低、磁高的特征。付樓異常表現(xiàn)為重梯(低)、磁高的特征，該處磁異常經(jīng)鉆孔ZK03 驗(yàn)證主要為輝綠巖所致，而重力梯度帶或重低則主要與第四系局部增厚有關(guān)。綜上所述，結(jié)合物性分析結(jié)果，該區(qū)重磁同高異常通常為變質(zhì)基底或磁鐵礦的反映，重梯(低)、磁高可能與中基性、中酸性巖體有關(guān)，而中酸性巖體表現(xiàn)為明顯的重低、磁高特征，故重低、磁高綜合異常為本區(qū)尋找中酸性巖體的重要標(biāo)志。

蔣胡村異常特征與付樓異常相似，均表現(xiàn)為磁異常分布于重力高值異常帶的北側(cè)梯度帶上，磁剩余異常主要分布于重力剩余異常梯度帶上，但磁異常幅值較付樓異常低，最高不到70nT，表明其磁化率可能比輝綠巖的磁化率要低，異常寬緩，以10nT等值線圈閉異常，面積約4km2，為典型的低緩磁異常，推測(cè)其可能為中酸性巖體的反映。西賈莊異常特征表現(xiàn)為局部磁異常分布于北西西向重力高值帶的局部重力低上，以磁剩余異常10nT 等值線圈閉異常，面積約1.2km2，其剩余異常表現(xiàn)為明顯的磁高、重低特征，與孫店中酸性巖體反映的重磁異常特征一致，根據(jù)從已知到未知的原則，推測(cè)為中酸性巖體的反映。

圖4 重力、地磁（化極）剩余異常圖Figure 4. Residual anomalies of gravity and geomagnetic(reduced-to-pole) map

表2 2.5D重磁反演參數(shù)一覽表Table 2. List of 2.5D gravity and magnetic inversion parameters

圖5 0線2.5D重磁反演剖面圖Figure 5. Line 0 2.5D gravity and magnetic inversion profile

4 2.5D重磁聯(lián)合反演

為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)推測(cè)的中酸性巖體的空間賦存形態(tài)，分別沿0線、1線、2線圖切了重磁剖面。首先以已有鉆孔資料為約束，選擇相應(yīng)的參數(shù)(表2)對(duì)0線進(jìn)行了2.5D 重磁反演，結(jié)果表明所選擇的參數(shù)是合理的，且隱伏巖體在地磁背景場(chǎng)邊緣以層狀的形式存在(圖5)。然后用表2 中的參數(shù)分別對(duì)1 線、2 線進(jìn)行反演，結(jié)果再次表明本區(qū)地磁背景場(chǎng)由深部隱伏中酸性巖體(閃長(zhǎng)巖)所致。巖體在異常西南端以層狀的形式存在，厚度不一，東北方向巖體埋深與厚度均加大，推測(cè)東北部存在巖基，該巖基在垂向上延伸至2km 以下。蔣胡村、西賈莊兩處局部磁異常由隱伏中酸性巖體局部增厚所致，其中隱伏巖體在蔣胡村頂面埋深約480m，厚度約340m(圖6)；隱伏巖體在西賈莊頂面埋深約495m，厚度約400m(圖7)，兩處巖體均與東北方向的巖基相連。

圖6 1線2.5D重磁反演剖面圖Figure 6. Line 1 2.5D gravity and magnetic inversion profile

圖7 2線2.5D重磁反演剖面圖Figure 7. Line 2 2.5D gravity and magnetic inversion profile

5 結(jié)論

(1)本文對(duì)研究區(qū)重磁異常特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，總結(jié)了已揭露的中酸性巖體重低、磁高的重磁異常特征。基于已有地質(zhì)與物性資料，從已知到未知，推測(cè)了蔣胡村、西賈莊兩處隱伏中酸性巖體。通過(guò)以已有鉆孔資料為約束對(duì)0線進(jìn)行反演，驗(yàn)證了參數(shù)的合理性，然后通過(guò)對(duì)1 線、2 線進(jìn)行2.5D 重磁反演，了解到隱伏巖體在西南端以層狀的形式存在。推測(cè)東北部可能存在巖基，而蔣胡村、西賈莊局部磁異常則主要與巖體局部增厚有關(guān)。

(2)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行2.5D 重磁反演，是了解目標(biāo)體空間分布形態(tài)的一種重要手段。

(3)西賈莊金多金屬礦體大多賦存于中酸性巖體中，少部分賦存于巖體與圍巖接觸帶中。推測(cè)的蔣胡村巖體、西賈莊巖體與已揭露的孫店巖體均位于背斜核部，且共同位于由局部磁異常組成的近東西向的磁異常帶上，亦共同位于推測(cè)的懷遠(yuǎn)斷裂帶上，具有相同的地質(zhì)、地球物理背景；同時(shí)兩處隱伏中酸性巖體埋藏較淺，具有一定的規(guī)模。對(duì)比西賈莊金多金屬礦床的賦礦條件，認(rèn)為在蔣胡村、西賈莊兩處隱伏巖體及其與圍巖的接觸帶上具有較好的找礦前景，可作為下一步尋找類似西賈莊金多金屬礦床的靶區(qū)。