繁昌—马鞍山地区重磁异常特征及找矿远景分析

郭信，兰学毅，严加永，郭冬

（1.安徽省勘查技术院， 安徽合肥 230031； 2.中国地质科学院， 北京 100037）

0 引言

繁昌—马鞍山地区以铁矿化规模大、品位高、铁矿床密集闻名，也是我国研究较早，集中研究程度高的地区[1]。区内大小矿床达30多处，矿化点十多个，且矿床和矿化点基本围绕火山喷发—侵入中心出现[2]。推断繁昌-马鞍山地区主要构造、隐伏岩体形态、控矿地层的空间展布是未来实现区内深部找矿突破的方向。本文基于1∶5万重力调查成果，结合地质、1∶5万航磁、化探等资料，从综合物探角度建立了本区构造格架，推断了5km以浅深度的构造、岩体、地层、断裂的空间形态，圈定了找矿远景区。

1 地质特征

研究区为大面积第四系覆盖，北部年陡—向山镇可见白垩系、侏罗系、三叠系呈北北东向展布，南部荻港镇—火龙岗处可见三叠系、二叠系、志留系呈北东东走向，火龙岗地区弯转为北东走向。研究区北部宁芜盆地内褶皱主要包括北北东走向的宁芜向斜、钟姑背斜和盆地东缘脊状背斜；南部繁昌火山岩盆地内褶皱主要包括北东东走向的滨江复向斜、寨山背斜、桃冲向斜、红花尖背斜。宁芜火山岩盆地区域岩浆活动强烈，以中基性岩浆活动为特点，繁昌火山岩盆地则主要发育酸—中酸性侵入岩体。

图1 繁昌—马鞍山地区地质略图Figure 1.Geological map of the Fanchang-Ma’anshan area

2 岩石物性特征

本次工作在充分研究区内地表、钻孔物性资料的基础上，参考邻区的物性资料，经过认真地分析、对比、归纳，总结出本区物性参数值的基本特征：

（1）沉积岩类岩(矿)石密度的一般特征是：新生界沉积岩具较低密度值，其中表层浮土最低，平均密度值为1.83g/cm3；次为海陆相碎屑岩及火山岩，平均密度值约为2.47g/cm3；灰岩密度较大，平均密度大于2.70g/cm3。岩浆岩密度一般在2.65g/cm3左右变化。酸性花岗岩类密度较小，中基性岩体密度值相应偏大，喷发岩的密度值明显小于同类侵入岩。

（2）岩石随深度增加其密度也会相应增加。闪长玢岩密度在0～400m变化明显，平均值在2.6g/cm3上下，密度随深度稳定上升；700～900m闪长玢岩密度基本稳定在2.66g/cm3。200～300m细砂岩密度随深度逐渐增大，300m之后密度基本稳定在2.66g/cm3。说明本区地质体密度随深度基本呈对数形态变化，深度大于400m之后基本稳定。

（3）沉积岩类具无磁、弱磁性。火山岩类总体磁性中强，但变化范围大，剩磁也强，往往引起跳跃突变的异常。酸性-中性侵入岩类具中强磁性，一般而言，中性岩类强于酸性岩类，如闪长岩类强于花岗岩类。基性-超基性岩类具强磁性，如辉石岩类。含铁金属类矿石，磁性非常强，如磁铁矿、磁黄铁矿等。相对于岩体，矿体一般体积小，往往形成突出的局部异常。

3 研究区重磁场特征

布格重力异常整体表现出四周低中间高的特征，等值线走向以北东走向为主，北北东向次之，研究区存在数条明显的重力异常梯级带。这些重力梯级带梯度高、延伸大，为研究区内深大断裂的反映。重力布格异常具有明显的分区特征，按重力布格异常空间展布特征及其相关性，可将研究区重力场划分为五大区块：研究区西北侧北东走向重力低值带，西南角重力低值区，中间北东走向重力高值带，东南角重力低值区，东北部重力低值区，构成了研究区内两低夹一高的总体重力场面貌特征。

在重力剩余异常图上，重力局部异常四周低中间高的整体格局不变，异常形态多样，封闭的正、负异常发育。研究区北部重力高值带为宁芜盆地总体反映，两侧为两条北北东走向条带状重力高，分别对应新桥-翠螺山背斜和关马隆起；中间高低相间条带状重力异常则为宁芜向斜、钟姑背斜等褶皱的反映；中部北北东向高低相间条带状重力异常分别为芜湖-峨桥背斜、竹山向斜、小淮山背斜的总体反映；南部重力异常整体为繁昌火山岩盆地反映，滨江复向斜、寨山背斜、桃冲向斜及红花山背斜分别对应区内不连续条带状重力异常，轴向自西向东由北东东弯转为北北东走向。

表1 繁昌—马鞍山地区物性层划分表Table 1.Division of physical-property strata in the Fanchang—Ma’anshan area

图2 繁昌—马鞍山地区重磁异常图Figure 2.Gravitational and magnetic anomalies in the Fanchang-Ma’anshan area

图3 繁昌—马鞍山地区剩余重力异常图Figure 3.Residual gravity anomaly map of the Fanchang-Ma’anshan area

本区化极后的航磁异常具有明显的分区特征。总体表现为西高东低的异常特征。磁异常的最大值在研究区北部大黄山，最大值为2500nT。最小值在研究区中部查湾处，最小值为-600nT。航磁异常变化较大，差值达3100nT。按航磁异常空间展布特征及其相关性，可将研究区航磁场划分为三大区块：研究区西北侧北东走向磁力高值区，东南侧磁力低值区，西南侧磁力高值区。重力高和重力低界线清晰，差异悬殊，构成了研究区内东低西高的总体磁场面貌特征（图2—图4）。

图4 重磁推断综合成果图Figure 4.Map of comprehensive results inferred by gravitational and magnetic anomalies

4 断裂推断

断裂构造分级主要是根据断裂规模和切割深度再结合地质进行划分。按走向主要分为北东、北北东向和北西、北北西向断裂，其中北东向6条，北北东向7条，多为纵向逆断层；北西向17条，北北西向3条，多为横向正断层。晚侏罗世早期，宁芜地区构造变动以北北东向断裂为主，组成宁芜断陷盆地，该组断裂是区内的主要断裂系统。

5 隐伏岩体推断

根据区内与岩体有关的剩余重力异常特征，结合已知出露的岩体，共推断了9处隐伏岩体，8处半隐伏岩体。主要应用了航磁化级垂向一阶导数的零值线来大致确定岩体的分布范围。确定隐伏、半隐伏岩体边界及性质为圈定潜火山岩体打下基础。安山质-碱性潜火山岩主要侵入火山岩系中，钟姑南段部分侵入基底地层，其分布主要受深部隐伏断裂控制，侵入较浅，其岩石组合及矿物成分与火山岩系类似，因此其密度一般较围岩差值较大，而其磁性则可能因为蚀变、矿化升高或降低，无论在航磁异常还是重力剩余异常图中都容易产生局部异常，因此在侵入岩的边界及断裂处是潜火山岩发育地区。

6 三维地质结构的建立

本次建模区域为繁昌—马鞍山地区，面积约3434km2，共设计17条剖面进行重磁二维半反演。剖面大致平行分布，间距5km，建模深度5km，基本上垂直本区构造线方向。采用基于先验信息约束的重磁三维交互反演建模技术[8]进行本区三维地质建模。

6.1 界面反演

图5是利用重力资料反演的宁芜地区三叠系顶板埋深图，总体上看，充分反映了本区盆地基底，即燕山运动早期形成的由前火山岩系地层组成的褶皱构造特征。马芜地区燕山运动早期褶皱构造为北东走向，其东西两侧为断陷区，西为沿江断陷，东为南陵断陷。在宁芜隆起区，隆起和凹陷北东走向，相间排列，有4个主要褶皱，自北而南依次为宁芜向斜、钟姑背斜、关马隆起和马桥凹陷。区内三叠系顶面起伏变化较大。

图5 推断三叠系顶面埋深图Figure 5.Map of Inferred buried depths of the top surfaces of the Triassic system

6.2 3D模型建立

建立3D模型首先进行2.5D反演，采用ModelVision软件，以地质剖面为初始模型，在物性约束的基础上，修改地质单元的形态，对17条剖面逐条进行交互反演；其次将获得的地球物理模型，按照物性与岩性的对应关系，再转化为具有岩性含义的地质模型；最后使用三维可视化软件进行显示，可以有针对性的选取与成矿有关的主要层位或岩体等单独显示（图6）。

7 找矿远景区圈定

7.1 典型矿床地质地球物理场特征

图6 三维地质模型立体图Figure 6.3D geological model

研究区重力高磁力高是寻找大中型矿床(田)最有利的局部异常组合。重力高异常主要由局部隆起引起，部分叠加有中基性岩体的重力效应，而磁力高反映的则主要是与成矿关系密切的酸—中基性岩体，而重、磁力高上多叠加有矿(化)体的物理场效应。因此，凡呈重力高磁力高的异常区块，均是我们首要的研究区块。另外，重力梯级带上发育的磁异常区块，地质结构与重力高磁力高异常区大同小异，只是岩体侵入部位多在隆起的翼部，或密度偏低的中酸性岩体的重力效应对重力高进行了改造，极易形成热液交代型矿床（表2）。

7.2 成矿远景区预测

研究区圈定8个找矿远景区，以护河镇远景区为例叙述如下：

护河镇铁矿找矿远景区位于龙山桥东侧12km处，护河镇东南，异常面积5.4km2，地形平坦，西南处7km为白象山矿区。该区为关马隆起西南端，区内大面积为第四系覆盖，区内岩浆岩无出露，该区东侧及西南侧分别有矿点1处。

远景区位于关马隆起北东向重力高值带西南端，北北东走向椭圆形重力高。推测第四系下为三叠系隆起，位于北北东走向构造和北西向断裂交汇处，成矿地质条件有利。

表2 典型矿床地质地球物理特征简表Table 2.Simple list of geological and geophysical characteristics of typical ore deposits

航磁异常为査湾—护河镇北东向强磁异常东南侧等值线扭曲位置，在航磁剩余异常图上表现为1个北北东向椭圆形局部磁力高的异常，经垂向一导变换后，该异常更加突出。磁异常形态与姑山铁矿区相似，都位于等值线扭曲部位，经过变换形成北北东向局部磁异常，强度比姑山铁矿区磁异常强度稍弱。磁异常位于隆起区东翼重力高值梯度带，其西侧5km青山处出露闪长玢岩。该隐伏磁性体属于中性或中基性岩浆岩体，其与三叠系碳酸盐围岩接触部位，是形成玢岩型铁矿的有利部位（图7）。

图7 护河镇地质、重磁异常剖析图Figure 7.Analysis of geological，gravitational and magnetic anomalies in Huhe Town

8 结论

本文基于1∶5万重力调查成果，结合地质、1∶5万航磁资料，从综合物探角度建立了本区构造格架和三维地质-地球物理模型；推断了三叠系顶面埋深；圈定了本区隐伏岩体；根据典型矿床综合物化探异常特征，圈定了区内成矿远景区，为下一步矿产资源预测提供了基础信息支撑。繁昌—马鞍山地区铁矿床与重、磁异常具有密切的对应关系，铁矿无一例外地处于剩余重力高值区，且有航磁异常与之对应；在北东向重力高值带、北西向重力梯级带交汇部位最为有利。