陕西凤太矿集区深部铅锌矿产资源潜力及地球物理找矿方向

王备战，王瑞廷，王宏宇，张革利，李青锋

(1.西安西北有色物化探总队有限公司，陕西 西安 710068；2.西北有色地质矿业集团有限公司，陕西 西安 710054；3.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054；4.宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西 宝鸡 721015)

0 引 言

陕西凤太矿集区地处全国重要成矿带——秦岭多金属-贵金属成矿带中部，成矿地质条件优越[1-2]，以往500 m以浅已累计查明铅锌资源量550×104t，金资源量120 t，属中国重要的铅锌金矿产基地之一。随着近20年的铅锌矿业开发及矿山产能的不断增加，铅锌资源消耗迅猛，区内大中型矿山保有储量加速下滑，大多已处于开采服务年限后期，即将面临资源枯竭的困境[3]。其中，八方山铅锌矿山仅够维持正常生产2～3年；银母寺铅锌矿山已进入回采阶段，矿山即将闭坑。由于凤太矿集区深部及外围勘查投入资金不足，传统勘查技术方法深部探矿效果不佳，所以接替资源匮乏，区内大多数矿山企业面临资源危机，探索适用方法开展深部找矿已迫在眉睫。

凤太矿集区成矿条件优越。《陕西省矿产资源潜力评价报告》预测凤太矿集区铅锌资源潜力为2 000×104t，预测800～2 000 m埋深铅锌资源潜力为(500～1 000)×104t[4]，显示在中深部存在巨大找矿潜力[5]。陕西凤太矿集区和甘肃西成矿集区具有相似的成矿背景和矿化特征，赋矿围岩同为西秦岭泥盆系沉积建造，矿体产出均受褶皱构造控制(大多数矿床的铅锌矿体受控于紧闭背斜的转折端及两翼，仅郭家沟铅锌矿体背斜形态上不是紧闭的且产状较宽缓)，铅锌矿化与强烈的硅化作用相伴生，主要铅锌矿体分布在泥盆系灰岩与千枚岩接触带且偏灰岩一侧[6-9]。近年来，郭家沟铅锌矿床的新发现在西成、凤太矿集区矿产勘查业界引起了轰动。郭家沟铅锌矿床地表普遍被新近系覆盖，在对洛坝铅锌矿区矿体赋存环境、控矿构造、赋存空间、含矿岩性的对比分析基础上，结合多轮激电测量、激电测深、音频大地电磁测深测量成果进行综合对比研究，选择成矿最有利地段开展钻探验证，见矿效果好，至此打开了这一隐伏矿床的神秘面纱。郭家沟铅锌矿床的发现以及凤太矿集区就矿找矿的工作经验，指示在已知矿床深部、走向上有已知含矿层位存在的地段以及已知隐伏控矿背斜是今后的主要找矿方向，而选用合适的物探方法是探测深部隐伏矿体的关键[10]。

凤太矿集区的地质找矿工作起源于20世纪50年代末，直至90年代，基本探明了区内所有大中型铅锌矿床[11]。此阶段采用的主要工作手段为地质剖面测量、物探、化探及钻探，勘查深度主要集中在500 m以浅的范围。物探方法主要包括自然电位测量、激电中梯测量、充电电位测量、井-地式充电、双频激电等，为发现和扩大矿体规模提供了重要帮助。深部找矿工作开始于21世纪初，主要采用的手段为综合研究、物探和深部钻探。采用的物探方法主要包括瞬变电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高频大地电磁测深(HMT)、广域电磁法(WFEM)、短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)、频谱激电(SIP)等[12-13]。上述方法是目前用于深部找矿的常用物探方法[14-17]，近年来在其他矿区取得了良好的找矿效果。比如，何继善系统总结了广域电磁法技术研究方面的进展以及在金矿、铁矿、多金属矿等深部找矿方面的成功应用[18]；薛国强等以陕西韩城某煤田奥灰富水区调查为例，说明了短偏移距瞬变电磁法测量在深部探测中的良好效果[19]。但上述方法在凤太矿集区的深部找矿工作存在以下问题：①以往区内开展的物探深部隐伏矿找矿以剖面性质为主，加之剖面线长度短，覆盖范围小且散，难以对全矿集区的找矿有利部位进行系统解剖。②以往隐伏矿找矿预测区大多分布在控矿背斜附近及其倾伏延伸部位，对大面积千枚岩覆盖区深部可能存在的次级背斜探索与研究不足，尚未布置过任何物探工作，限制了寻找隐伏矿的空间。③以往采用的瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深、高频大地电磁测深等物探方法的抗干扰能力差，难以采集到高质量数据，严重影响了物探解译推断成果。④物探人员解译推断水平参差不齐，难以获得理想的反演结果，且与地域地质结合不够紧密，导致解译结果出现一定的偏差或谬误；加上对物探异常的验证不够系统，物探人员完成任务后没有做到及时“回头看”，未结合地质验证成果对物探资料进行再分析、再解释、再利用，致使深部找矿工作中物探手段的效果不佳。

近年来，宝鸡西北有色七一七总队有限公司在二里河铅锌矿床深部、铅硐山—东塘子铅锌矿床西延、银硐梁矿床旁侧开展就矿找矿工作，取得了较为显著的成果[20]，已新增铅锌资源量90.16×104t。其中，二里河铅锌矿床在埋深1 000 m的位置发现了隐伏矿体，取得了第二找矿空间的突破；银硐梁矿床在旁侧千枚岩覆盖区埋深1 200 m的位置发现产于隐伏次级背斜的铅锌矿体。新的找矿成果证明凤太矿集区的第二找矿空间和与已知矿床平行的隐伏背斜具有较大的找矿潜力，为凤太矿集区深部找矿工作也指明了方向。

本文在总结以往物探工作不足的基础上，深入分析和解译了近几年广域电磁法和短偏移距瞬变电磁法在陕西凤太矿集区银母寺铅锌矿和二里河铅锌矿的深部找矿效果，并对21世纪初在杨家湾铜矿点深部开展的瞬变电磁法找矿成果进行了再认识；然后，在此基础上，通过分析矿集区铅锌矿床的空间分布特征，提出了凤太矿集区铅锌矿的地球物理找矿方向。

1 区域地质背景

1.1 地质概况

凤太矿集区是指位于陕西省凤县、太白县和留坝县交界处以泥盆系地层为主的铅锌金矿产集中分布区，以凤县和太白县行政管辖区域为主。矿集区范围西起凤县县城，东至周至县督都门，北起太白县上白云，南至留坝县江口镇。整体形状呈西窄东宽的楔形，东西长90 km，南北宽10～30 km，面积约2 000 km2。

凤太矿集区地处秦岭造山带秦岭微板块之南秦岭晚古生代裂陷带，北以商丹古缝合带与北秦岭叠瓦逆冲推覆构造带接壤，南为南秦岭南部晚古生代隆升带[12,21]。由于海西晚期—印支期华北板块与扬子板块强烈碰撞，秦岭微板块发生强烈的SN向对冲推覆造山作用；中生代又发生强烈陆内逆冲推覆和EW向隆升作用，形成十分发育的NWW向褶皱和断裂构造，并形成沿区域断裂广泛分布的印支期—燕山期中酸性侵入岩。矿集区总体构造为在裂陷沉积盆地、基底同生断裂基础上发育起来的对冲推覆菱形构造块体，受区域性深大断裂控制，由地垒、地堑、褶皱和断裂组合而成[22]。构造线多呈NWW向展布，局部亦有近EW向及NEE向构造。

区域内出露地层主要为泥盆系，为一套浅变质滨浅海相沉积碎屑岩，自下而上有中泥盆统大枫沟组中厚层-块状变长石石英杂砂岩、石英杂砂岩夹变质粉砂岩、薄层砂质灰岩，中泥盆统古道岭组深灰色中厚层-块状结晶灰岩、生物灰岩，上泥盆统星红铺组碳质千枚岩、钙质千枚岩、铁白云质千枚岩、绿泥石千枚岩、粉砂质千枚岩夹粉砂岩、薄层灰岩，上泥盆统九里坪组灰白色中厚层—厚层状变长石石英砂岩、中厚层—中薄层状变细砂岩、深灰色粉砂质板岩。中泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺千枚岩的过渡层含碳部位是矿集区铅锌矿床的主要赋矿层位[2,23-25]。

区域岩浆活动往往与构造活动在时间上紧密相随。岩浆岩从基性到酸性均有出露，以中酸性岩类为主，时代跨度亦较大[26]。岩浆岩按侵入时间可划分为晚元古代、早古生代、晚古生代及中生代侵入岩，以古、中生代的中酸性岩类最为发育；不同时期、不同成因、不同类型的花岗岩类十分发育，其形成和秦岭造山带的构造演化密切相关，具有其特定的成矿作用。

1.2 矿床特征

1.2.1 铅锌矿床

凤太矿集区内铅锌矿床以中部古岔河向斜核部为界[27]，分为南部和北部两个矿集区(图1)。北部矿集区位于八方山—银母寺一带，并沿控矿背斜核部形成3个铅锌矿带，分别为长沟—洞沟—柳树沟—水晶沟铅锌矿带、尖端山—八方山—二里河铅锌矿带和银母寺—大黑沟铅锌矿带；南部矿集区位于银硐梁—铅硐山一带。

图1 陕西凤太矿集区地质矿产简图

长沟—洞沟—柳树沟—水晶沟铅锌矿带中铅锌矿体受控于白杨沟—长沟—洞沟背斜。东段洞沟一带矿体产于古道岭组灰岩内部，受层间断裂控制；中西段矿体产于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带，受背斜构造与接触带控制。该矿带已发现长沟、银洞山、洞沟小型铅锌矿床3处，以及白杨沟、水晶沟、柳树沟等铅锌矿点3处。矿体规模一般走向延长小但倾向延深大，矿石品位高。东段洞沟一带铅锌矿点距离北侧花红树坪岩体较近，矿区内热蚀变特征明显，灰岩内大理岩化发育，局部发育热液蚀变重晶石岩。该矿带除铅锌矿外，在柳树沟亦发育金矿化并形成独立金矿体。该矿带累计获得铅锌储量约50×104t。

尖端山—八方山—二里河铅锌矿带已探明尖端山小型铅锌矿床及八方山、二里河大型铅锌矿床。矿床受控于尖端山—八方山背斜，矿体产于背斜鞍部古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带。西部尖端山一带矿体产于背斜翼部，鞍部矿体被剥蚀；中部八方山一带背斜鞍部矿体出露地表；二里河以东地区矿体产于背斜鞍部及两翼，且随控矿背斜向东倾伏而呈隐伏矿体，目前已控制矿体走向延长3 500 m，矿体最大埋深950 m，仍然向东持续倾斜延伸。该矿带累计探获铅锌储量超过150×104t。

银母寺—大黑沟铅锌矿带已探明银母寺中型铅锌矿床与大黑沟小型铅锌矿床。矿床受控于银母寺背斜，矿体产于背斜鞍部古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带，鞍部矿体被剥蚀，仅保留背斜翼部矿体。银母寺铅锌矿床矿体向东侧伏成为隐伏矿体，矿山企业探采成果证明矿体东延部分向东断续延伸；大黑沟铅锌矿床已圈出3条铅锌矿体，主要位于大黑沟背斜北翼的东倾伏部位。该矿带累计获得铅锌储量超过50×104t。

南部矿集区位于铅硐山—水柏沟复式背斜西段，已探明铅硐山、东塘子、银硐梁大型铅锌矿床3处，手搬崖、黑崖、峰崖中型铅锌矿床3处及谭家沟铅锌矿点1处。铅锌矿床受控于铅硐山—水柏沟复式背斜，复式背斜西倾伏端次级褶皱发育，次级背斜分别控制峰崖、银硐梁—手搬崖、铅硐山—东塘子3条次级铅锌矿带。铅锌矿体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及灰岩内部次级走向断裂内，矿带内铅锌矿体随控矿背斜倾伏而向西侧伏。目前已控制铅硐山—东塘子铅锌矿床矿体向西倾伏延长1 800 m，矿体最大埋深900 m，向西仍然持续倾斜延伸。铅硐山—水柏沟复式背斜西段铅锌矿床集中分布区累计获得铅锌储量约350×104t。

1.2.2 铜矿床

凤太矿集区内与铅锌关系密切的还有铜矿床，主要分为两类。一类是与铅锌共(伴)生，在铅锌矿床中局部地段形成独立铜矿体。如八方山大型铅锌矿床中与铅锌伴生的铜，并在矿床西段形成独立铜矿体。铜矿床与铅锌矿床于同一构造部位，成矿特征与控矿因素等均相同，获得铜资源量约2×104t。另一类是独立的铜矿化，主要产于铅硐山—水柏沟铅锌铜矿带东段。成矿特征、控矿因素与西段铅锌矿床相同，矿化蚀变产于背斜北翼古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带。此外，在太山庙—铜牌沟一带形成断续长约30 km的铜矿化带，已探明的只有九子沟铜矿床，其余均为矿点、矿化点，主要有太山庙、银厂沟、丁家庄、岩前山、铜牌沟等[28-29]。矿床(点)均受控于铅硐山—水柏沟复式背斜，矿体产于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带，赋矿岩性为硅化灰岩、铁碳酸岩，矿体规模小且延伸不稳定。凤太矿集区累计探获铜资源量约3.5×104t。

1.3 铅锌成矿规律及物探识别标志

1.3.1 产出特征

凤太矿集区铅锌矿床产于次级背斜鞍部及两翼延伸部位古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及其附近，自北向南分别由6个次级背斜构成6个铅锌矿带：①长沟—洞沟铅锌矿带，分布有白杨沟、长沟、银洞山、柳树沟、洞沟等小型铅锌矿床(点)；②尖端山—八方山—二里河铅锌多金属矿带，分布有八方山—二里河特大型铅锌矿床及尖端山小型铅锌矿床；③三角崖—甘沟铅锌矿带，分布有甘沟铜矿点；④银母寺—大黑沟铅锌矿带，分布有银母寺中型铅锌矿床、大黑沟小型铅锌矿床；⑤麻沟—铁炉湾铅锌矿带，发现产于星红铺组内部灰岩与千枚岩接触带的铅锌矿点，有待进一步深部找矿勘查；⑥铅硐山—水柏沟铅锌矿带，是区内规模最大、探明资源量最多的成矿带，已探明的大型铅锌矿床有铅硐山、东塘子、银硐梁，中型铅锌矿床有峰崖、手搬崖、黑崖，矿带东部发现有银厂沟、太山庙、九子沟、铜牌沟、岩前山等铜矿点。

控矿背斜往往沿轴部延伸方向倾伏，倾伏部矿体呈隐伏状保存完好，是寻找隐伏铅锌矿的有利构造部位。

1.3.2 矿体形态及其赋存特征

凤太矿集区铅锌矿床受NWW向的Ⅲ、Ⅳ级次级紧闭背斜控制。次级背斜严格控制着铅锌矿体的展布形态及产出规模，以鞍部矿体厚度最大，品位最富，倒转翼的矿体矿化强度与规模均大于正常翼。矿体在剖面上呈“八字形”(矿体露出地表)与“抛物线形”(矿体隐伏)，背斜倾伏部矿体保存完好，形成鞍状矿体，并且沿倾伏向往往有较大走向延伸。如八方山—二里河铅锌矿床目前控制长度大于3 000 m，铅硐山—东塘子铅锌矿床目前控制长度大于2 000 m。产于背斜翼部的矿体呈不规则脉状、透镜状，矿化强度较弱地段倾向延伸存在尖灭再现现象，表现为矿体中出现无矿地段。背斜翼部矿体主要产于北部长沟—洞沟—柳树沟—水晶沟铅锌矿带与中部银母寺—大黑沟铅锌矿带。

铅锌矿体主要赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及其附近。部分小规模铅锌矿(化)体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带且偏灰岩一侧，以及星红铺组底部薄层灰岩与千枚岩接触带，一般规模小、矿化弱。保存完好的控矿背斜鞍部构造虚脱部位及其特有的物理化学条件，为铅锌成矿提供了有利的矿体就位空间与良好的矿质沉淀环境，往往形成厚度大、品位高的矿体，控矿结构面产状沿倾向变化部位往往有厚大矿体产出。

铅锌矿化部位普遍发育方解石石英脉，脉体表现出多期次侵入特征，在空间上与矿体位置关系密切。矿体多分布于方解石石英脉附近或与脉体平行分布，厚大方解石和石英脉部位矿化减弱或消失，多表现为铅锌矿体-黄铁矿-方解石石英脉的空间分布特征。

1.3.3 控矿因素

(1)特定的岩性层控矿。矿体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带且偏灰岩一侧，即古道岭组顶部含矿岩性以硅化灰岩、含碳硅化灰岩、铁白云石化硅化灰岩为主，局部有少量硅化千枚岩。凤太矿集区内广泛发育古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带，成矿期不同地区、不同部位两组地层接触部位地质构造环境存在差异，易造成成矿流体在有利成矿部位上侵就位成矿，成矿过程中发生硅化、铁白云石化等蚀变，因而形成铅锌矿标志性赋矿岩层。

(2)背斜与断裂构造控矿。背斜控矿是矿集区铅锌成矿最为明显的特征。区内大、中、小型铅锌矿床及矿点均产于不同规模的背斜构造中，并且从北向南分布的不同级别6条背斜均含矿。矿体一般产于背斜鞍部及两翼延伸部位，鞍部矿体在核部灰岩保存完整的背斜倾伏部位完整保存，而鞍部被剥蚀地段则保留翼部矿体。

次级背斜核部及两翼古道岭组与星红铺组接触界面(物理-化学条件转换界面)是矿集区铅锌、铜矿体的主要赋存部位，以古道岭组灰岩为核部的背斜构造均产有铅锌、铜矿化。背斜构造对铅锌、铜矿化的控制作用表现在核部灰岩与翼部千枚岩接触部位(同时也是物理-化学条件转换部位)是深部含铅锌热液沉淀的有利场所，背斜鞍部构造虚脱部位更是含矿热液沉淀成矿的有利场所。此外，在背斜翼部两组岩性接触带产状变化部位也是成矿有利部位。铅锌成矿实际是受两组地层接触部位的层间构造控制，宏观上表现为背斜构造控制铅锌矿床的分布。

矿集区北部的白杨沟—长沟—洞沟复式背斜(Ⅱ级)控制白杨沟—洞沟铅锌矿带，中部的银母寺—大黑沟复式背斜(Ⅱ级)控制银母寺—大黑沟铅锌矿带，两背斜之间为孟家店—浑水沟复式向斜。南部铅硐山—水柏沟复式背斜(Ⅱ级)控制铅硐山—水柏沟铅锌铜矿带。

Ⅲ级褶皱往往直接控制矿床位置。控矿的Ⅲ级背斜主要有：①北部的白杨沟—洞沟背斜，控制白杨沟、长沟、洞沟、水晶沟、柳树沟等铅锌矿点；②中部的尖端山—八方山背斜，控制尖端山铅锌矿床、八方山—二里河特大型铅锌矿床的产出，其南侧三角崖—甘沟背斜鞍部产有铜矿体；③银母寺—大黑沟复式背斜的次级兴隆寺—水獭沟背斜，北翼古道岭组与星红铺组接触带产有铜矿与菱铁矿；④草凤垭—峰崖背斜，控制峰崖铅锌矿床；⑤银硐梁—手搬崖背斜，控制银硐梁、手搬崖、黑崖铅锌矿床；⑥铅硐山背斜，控制铅硐山、东塘子铅锌矿床。

从较大区域来看，凤太矿集区铅锌矿床的产出受区内NWW向断裂带控制，矿床、矿点产于断裂带旁侧，且多发育NE向与NW向断裂，不同级别断裂相互叠加为深部矿质上侵以及最终向就位场所运移提供了通道。因此，断裂发育地段往往也是矿床形成的有利部位。断裂控矿还表现在长沟—洞沟—柳树沟—水晶沟铅锌矿带东段洞沟一带矿体产于古道岭组灰岩内部，受控于走向断裂。此外，在矿集区已发现的大中型铅锌矿床古道岭组灰岩内部都产有与接触带主矿体平行的、受纵向断裂控制的矿体。这类矿体往往规模较小，沿走向、倾向具有尖灭再现以及平行产出的特征。

矿集区铅锌主要赋矿构造为古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带，富厚矿体通常产于两种岩性接触面的构造虚脱部位，即背斜鞍部与两翼延伸部位，且背斜倒转翼矿化强、矿体延伸大，矿体呈鞍状、层状等。赋矿构造的另一类型为古道岭组灰岩内的层间破碎带，该类型铅锌矿体多呈脉状产出，沿层间破碎带分布，矿石具热液矿床矿石结构构造特征。

1.3.4 物探识别标志

凤太矿集区铅锌矿体主要分布于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带附近。铅锌矿体虽然具有低阻高极化的电性特征，但由于规模小，深部矿体难以被直接探测。一般地，古道岭组灰岩呈高阻特征，而星红铺组千枚岩整体为中低阻，利用物探方法能够分辨深部高阻灰岩和中低阻千枚岩的分界线。根据凤太矿集区以往铅锌成矿规律，次级隐伏背斜或千枚岩与灰岩接触带的褶曲段是找矿最有利的地段。因此，可以根据物探异常推断的千枚岩与灰岩分界线的产状变化特征来识别可能的赋矿部位，从而达到间接找矿的目的。

2 物探方法在深部找矿中的应用

21世纪以来，随着浅部铅锌矿体勘查殆尽，凤太矿集区进入深部(隐伏)铅锌找矿阶段。笔者先后在铅硐山—东塘子、银硐梁、二里河、银母寺铅锌矿床及杨家湾铜矿点开展了瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深、高频大地电磁测深、短偏移距瞬变电磁法、广域电磁法等各种物探方法的深部找矿工作，并在部分地段取得了较好的找矿效果。本文选取矿集区内数个不同地段的物探找矿成果，通过总结不同地段物探的探测结果，结合铅锌矿的地质成矿规律，从物探角度论述凤太矿集区铅锌矿的找矿潜力。

2.1 广域电磁法在银母寺铅锌矿床深部找矿中的应用

银母寺铅锌矿床位于银母寺—大黑沟铅锌矿带，隶属陕西省凤县坪坎乡银母寺村管辖。矿区东西长3.9 km，南北宽0.7 km，面积约2.73 km2。矿山于1986年开始筹建，1990年投产，至今已经开采矿石量224.91×104t，金属量248 336 t。目前，矿山开采深度为600 m以浅(标高约800 m)。为扩大储量，开展了广域电磁法深部找矿，主要探测矿区0～800 m标高的找矿潜力(对应深度700～1 500 m)。

2.1.1 地质概况

银母寺铅锌矿床位于银母寺—大黑沟背斜东段之陈家湾—大地沟倒转地段北翼[30]，表现为单斜构造，地层倾向为190°～220°，倾角自西向东由缓变陡。矿区断层发育中等，共10条左右，主要是横向断层，其次是走向断层，斜向断层很少。这些均属成矿后断层，对矿体多有一定的破坏作用。

矿区内出露有闪长玢岩脉，厚为2～10 m，长为130～560 m，沿NE向横向断层贯入，大致呈平行排列，属燕山期产物。矿区内共分布8条闪长玢岩脉，一般间距200～350 m，个别间距小于50 m，均呈脉状产出，倾向为297°～325°，倾角为79°～88°。此外，还有零星的闪长玢岩脉沿少数走向断层或斜向断层贯入。岩脉均属成矿后产物，切割地层，横穿或斜穿矿体。

2.1.2 矿体特征

矿区内共发现两条铅锌矿带，分别是北矿带(主矿带)和南矿带。整个矿带从西往东有向东南侧伏的特征，目前控制的矿体深部尾端有逐渐出现方解石石英脉较为密集分布的现象[31]。

北矿带赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及其附近的层间断层带(片理化带)中，分布于215～46线之间，矿带东西长超过3 000 m，南北宽0～10 m，呈似层状，形态比较规则，产状与围岩基本一致，倾向为190°～212°，倾角为73°～81°。采矿范围内主要赋存有Ⅰ-6、Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-4、Ⅰ-5、Ⅱ-1、Ⅱ-2等矿体。矿体与上、下盘围岩界线清晰，呈波状弯曲接触，局部矿体有分枝插入灰岩中。矿体厚度在走向及倾向上有膨大或缩小现象，最大14 m，最小0 m，铅锌矿体品位变化较大，最高为28%。可采工业矿体不连续，呈多个向东侧伏的小矿体；单个矿体一般长几十米到200 m，倾向延深超过200 m，一般倾向延深大于走向延长。矿带总体向东侧伏，侧伏角约为15°；单个可采工业矿体倾向SE，倾伏角为60°～80°。

南矿带位于北矿带以南60～100 m处，赋存于古道岭组灰岩中的层间破碎带，与北矿带基本平行，且与地层产状一致。南矿带矿体矿化弱，规模小，零星分布，形态比较复杂。含矿岩性以硅化灰岩、硅化铁白云岩为主。南、北矿带有近SN向贯通性节理脉存在，脉内铅锌矿化较强，局部地段可采；南矿带矿化好的地段比北矿带矿体厚，矿石品位高。

2.1.3 地球物理特征

矿区以往开展过坑道电法物探，由于干扰大及全域空间的影响，找矿效果不明显。从测定的岩矿石电性参数统计结果(表1)来看，铅锌矿体和碳质生物碎屑灰岩的极化率最高(平均约为131.30‰)，细晶灰岩次之(平均约为37.20‰)，千枚岩最低(平均约为6.08‰)。从电阻率统计结果(表1)来看，碳质生物碎屑灰岩最低(平均约为4.5 Ω·m)，铅锌矿体次之(平均约为80.9 Ω·m)，千枚岩较高(平均大于1 700 Ω·m)，细晶灰岩最高(平均大于11 000 Ω·m)。

表1 银母寺铅锌矿区岩矿石电性参数统计结果

从电性特征来看，古道岭组灰岩呈现高阻特征，星红铺组千枚岩整体为中低阻，产于二者之间接触带附近的碳质生物碎屑灰岩和铅锌矿体均呈现低阻。在地层中穿插分布的闪长玢岩脉和方解石脉呈现中高阻。综合分析认为，利用电磁法能够分辨高阻灰岩和中低阻千枚岩的分界线，但是随着探测深度的增大，对于灰岩与千枚岩接触带的分辨率会有所降低，因此，判断深部灰岩与千枚岩接触带的位置及产状是物探成功的关键。根据凤太矿集区铅锌成矿规律，灰岩与千枚岩接触带发生褶曲的部位是找矿最有利的地段，广域电磁法可根据此特征圈出成矿有利部位，达到间接找矿的目的。当然，当矿体达到一定规模并与其外围的含碳地层形成较大范围的低阻异常时，电磁法测深结果也有可能发现矿体。

综上所述，银母寺铅锌矿床矿体与围岩电性特征存在明显差异。矿体显示低电阻率和高充电率特征，与上、下盘地层电性差异明显，是广域电磁法探查铅锌多金属矿赋存部位的有利地球物理前提。

2.1.4 应用效果

本次广域电磁法共施测8条剖面，剖面均垂直于矿带及构造分布，探测深度超过2 000 m。数据采集效果表明广域电磁仪完全能压制矿山的干扰信号，数据信噪比高，质量可靠，非常适合在开采矿山开展深部找矿工作。GY33线广域电磁法钻探验证结果见图2。

图2 银母寺铅锌矿区GY33线钻探验证剖面

经综合分析初步认为，银母寺铅锌矿区在标高550～950 m(对应深度为500～900 m，不同剖面标高略有不同)处密集分布有方解石石英脉，推测存在一个超过400 m的无矿段。深部出现的低阻异常大致位于标高50～700 m处(对应深度为750～1 400 m)，是找矿有利地段。建议矿山可在GY33线进行钻探验证。

经详细论证，银母寺矿山于2020年3月至7月对物探推测的成矿有利部位施工ZK3312(孔深493.27 m)、ZK3313(孔深为647.98 m)等2个钻孔进行验证，均在物探低阻异常范围内穿遇灰岩与千枚岩接触带，并在接触带上发现铜矿化体。其中，ZK3312钻孔见矿化体厚度2 m，ZK3313钻孔见矿化体厚度0.8 m。该含铜矿化体可能是引起低阻异常的原因之一。

从验证结果来看，物探推测的已知矿体深部存在超过400 m的无矿段，说明密集分布方解石石英脉这一结论是客观的。同时，由于没有发现铅锌矿体，深部为基底地层或者可能是隐伏岩体，说明深部找矿的可能性变小；理论上还存在隐伏岩体接触带是成矿有利部位，但是从区内铅锌矿与铜矿的分带特征来看(铅锌矿一般位于铜矿化的上部)，铅锌找矿空间几乎不存在。

2.2 瞬变电磁法在杨家湾铜矿点深部找矿中的应用

2.2.1 地质概况

杨家湾铜矿点出露九里坪组、星红铺组、古道岭组、大枫沟组地层，为一套浅变质碳酸盐岩泥质碎屑岩建造。该矿点位于银母寺背斜与古岔河向斜之间的次级背斜(杨家湾背斜)北倒转翼核部古道岭组灰岩与翼部星红铺组千枚岩接触带上。杨家湾背斜呈NWW向展布，北翼倒转，产状为(200°～215°)∠(35°～65°)，南翼正常，产状为215°∠(56°～73°)[32]。该矿点断层主要呈NWW向，沿古道岭组与星红铺组接触带发育，造成北部星红铺组底部及南部星红铺组第一、二岩性段缺失；此外，还有少量NE向断层，为成矿期后断层，对地层、矿体起破坏作用。区内仅见少量沿断层充填的闪长玢岩脉，岩浆岩不发育。

2.2.2 地球物理特征

杨家湾铜矿点与同区域内银母寺、大黑沟铅锌矿区的岩矿石电性特征相似，表现出较明显的电性差异，能产生较明显的视充电率、视电阻率异常。铅锌矿体具有低阻高极化特性，能引起高视充电率、低视电阻率异常；灰岩则会引起低视充电率、高视电阻率异常，而千枚岩则表现为背景异常。因此，可通过开展电法物探，发现深部灰岩与千枚岩接触带，圈定成矿有利部位，达到间接找矿的目的。

2.2.3 应用效果

21世纪初，为寻找隐伏铅锌矿，在杨家湾地区208线开展了瞬变电磁法测量工作。瞬变电磁法测量剖面成果显示，剖面南侧以高阻为主，北侧则呈现相对低阻(图3)。这较为清晰地划分出灰岩与千枚岩接触带，即高低阻梯级带位置。

图3 杨家湾铜矿点208线瞬变电磁法测量剖面

瞬变电磁法测量在208线共圈出2个低阻异常D3、D4。其中，D4低阻异常主体位于千枚岩一侧，推测为构造运动造成地层岩石破碎形成，不具备成矿地质条件；D3低阻异常位置较深，位于地表下700 m，沿高低阻梯级带分布，且位于接触带转折端下沿，推断为矿致异常，后经ZK20801钻孔验证，在异常部位的接触带上发现铜矿体。此钻孔验证部位对应地表为古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩接触带出露位置。地质含矿构造特征明确，钻孔验证见到铜矿体，无铅锌矿体。

2.3 短偏移距瞬变电磁法在二里河铅锌矿床深部找矿中的应用

2.3.1 地质概况

二里河铅锌矿区出露地层为古道岭组和星红铺组。褶皱构造为尖端山—八方山背斜(图4)。背斜轴向为105°～120°，北翼陡或向南倒转，倾角为75°～90°，南翼较缓，倾角为50°～70°。背斜向东、西两端倾伏，倾伏角为15°～30°[33-34]。矿区闪长玢岩脉较发育，受控于NE向断层，岩脉形态规整，并大致呈等间距分布。单个脉体长数百米，厚0.5～1.0 m，少量为5～6 m。

图4 八方山—二里河铅锌矿床地质简图

铅锌矿体严格受背斜控制，分布于鞍部及两翼的古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及附近。鞍部矿体富厚，北倒转翼矿化强度高，矿体延伸大，在隐伏段剖面上呈“抛物线形”，出露地表段呈“八字形”产出[35-36]。矿体随背斜构造向东倾伏，倾伏角为25°。该矿床共圈出大、小矿体41个，以Ⅱ-1矿体规模最大，矿体长为2 345 m(地表出露长度为650 m)，平均厚度为6.06 m(工程控制最大厚度为26.96 m)。背斜北翼矿体最大延深560 m，最小延深60 m，Pb平均品位为1.33%，Zn为6.06%，局部为铜矿体，Cu平均品位为0.807%。

矿体与围岩界线清晰，下盘为古道岭组细晶灰岩，上盘为星红铺组碳质千枚岩、铁白云质千枚岩。围岩蚀变不发育，蚀变范围狭窄，但与铅硐山铅锌矿区内的矿床围岩蚀变相比要明显更强烈。主要蚀变有硅化、碳酸盐化、黄铁矿化等。与矿化有关的蚀变仅限于矿体两侧十几厘米至几十厘米范围内，鞍部矿体的蚀变有时可达数米，但在矿化带内部蚀变很强烈，反映了后期热液活动的剧烈性和多期性[37]。矿床成矿时代为晚三叠世，属层控岩浆热液型。

2.3.2 地球物理特征

二里河铅锌矿区岩矿石电阻率差异明显，可分为两类(表2)。一类为高阻灰岩，平均电阻率为1 900～15 400 Ω·m；另一类为低阻千枚岩，平均电阻率为390～650 Ω·m。二者电阻率差异可达3倍甚至一个数量级以上。铅锌矿体为低电阻体，最大电阻率为212 Ω·m，平均电阻率为90 Ω·m，但当岩石含碳时，其电阻率明显降低。岩石充电率同电阻率一样，亦分为两类：一类为低充电率的千枚岩及灰岩，其充电率为0.3%～5.3%，平均值为1.1%～2.7%；另一类为高充电率的含碳生物灰岩和铅锌矿体，其充电率为3.9%～52.9%，平均值为12.7%～26.1%。

表2 二里河铅锌矿区岩矿石电性特征

二里河铅锌矿区的矿体赋存于灰岩与千枚岩接触带，灰岩、千枚岩与矿体电性特征差异明显，具备开展电法测量的物性前提。可通过物探来推断地质构造，经综合分析进一步确定控矿构造位置，达到间接找矿的目的。

2.3.3 应用效果

2016年，在二里河—八方山地区共施测短偏移距瞬变电磁法剖面7条，以探寻八方山—二里河铅锌矿床中是否还有未发现的、隐藏于浅部的铅锌矿(化)体，以及地面以下几百米至1 000 m左右的中深部是否存在铅锌矿体，为深部探矿工程布设提供依据。本文以161线、133线的反演结果为例说明短偏移距瞬变电磁法的探测效果。

161线位于二里河铅锌矿区以东，距离八方山背斜出露位置约1.7 km。离出露背斜越远，矿体埋深越大，已知矿体在161线处埋深约为500 m。161线探测目的是总结已知矿体的异常特征，为探寻已知含矿背斜旁侧的次级平行背斜提供依据，探测深度约为1 000 m。161线短偏移距瞬变电磁法探测成果(图5)显示：300 m以浅视电阻率整体较高；300 m以深视电阻率降低。这可能与矿区表层的灰岩和千枚岩相对稳定有关。已知矿体位于161线262～278点之间，标高约为1 300 m。此处视电阻率异常呈现两侧高、中间低的特征，与已知含矿背斜的形态基本一致，短偏移距瞬变电磁法对含矿背斜的反映是明显的。背斜呈现低阻特征，推测原因是其表层含碳质岩层和铅锌矿体。碳质岩层及铅锌矿体均呈现低电阻率特征，加上构造运动引起构成背斜的地层破碎，从而引起低阻异常。

图5 二里河铅锌矿区161线短偏移距瞬变电磁法探测剖面

133线位于二里河铅锌矿区以西，较161线距离八方山背斜出露位置更近，约1.0 km，已知矿体在此处埋深超过200 m。探测目的是寻找已知含矿背斜南侧是否存在次级平行背斜，为圈定成矿有利部位提供依据，探测深度约为1 000 m。133线短偏移距瞬变电磁法探测成果(图6)显示：300 m以浅视电阻率整体较高；300 m以深视电阻率降低。这与161线的探测成果相同。在165～180点之间，高程1 100～1 200 m附近存在相对于围岩的低阻异常，电阻率为100～130 Ω·m。异常特征与161线已知含矿背斜的异常特征一致，推测此为次级含矿背斜的位置，建议进行钻探验证。

图6 二里河铅锌矿区133线短偏移距瞬变电磁法探测剖面

根据短偏移瞬变电磁法7条测线的探测工作，推断尖端山—八方山—二里河背斜南侧与银母寺—大黑沟背斜之间的千枚岩覆盖区可能存在更次一级的隐伏背斜，是寻找铅锌矿潜力较好的地段[38]。

3 地球物理找矿方向

3.1 铅锌矿分布规律

根据凤太矿集区铅锌矿床的空间分布特征[39]，结合前述3个物探深部找矿实例以及航磁异常特征(图7)，可总结出以下铅锌矿的分布规律。

图7 凤太矿集区航磁异常特征

(1)以古岔河向斜为界，北侧的铅锌矿体大多位于背斜北翼，南侧的铅锌矿体大多位于背斜南翼。古岔河向斜北侧的铅锌矿床包括银母寺中型铅锌矿床、杨家湾铜矿点、八方山—二里河特大型铅锌矿床等，均符合这个规律。其中，银母寺铅锌矿体主要位于银母寺—大黑沟背斜的北倒转翼，杨家湾铜矿体位于杨家湾背斜北倒转翼，八方山—二里河铅锌矿体主要位于尖端山—八方山背斜的鞍部及北翼。古岔河向斜南侧的大型铅锌矿床有铅硐山、东塘子、银硐梁等，中型铅锌矿床有峰崖等，大多数符合这个规律。例如，铅硐山、东塘子、银硐梁铅锌矿体均位于铅硐山背斜的南翼；峰崖铅锌矿体例外，位于背斜的北翼。

(2)越靠近古岔河向斜南段，深部铅锌找矿的空间就越小。前述3个物探深部找矿实例距离古岔河向斜由近及远分别为杨家湾铜矿点、银母寺铅锌矿床、二里河铅锌矿床。杨家湾铜矿点浅部并未发现铅锌矿体，深部500 m以下第二找矿空间发现铜矿体，并非铅锌矿体；银母寺铅锌矿床500 m以浅为铅锌矿体，地表以下1 000 m左右发现含铜矿化体，同样未发现铅锌矿体；二里河铅锌矿床经钻探验证，在距离已知铅锌矿体的深部500 m左右新发现深层铅锌矿体，距离地表1 000 m左右，即在第二找矿空间取得了找矿突破。

矿集区内的独立铜矿化点主要产于古岔河向斜南侧的铅硐山—水柏沟背斜东段。成矿特征、控矿因素与西段铅锌矿相同，矿化蚀变体产于背斜北翼古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带。在太山庙—铜牌沟一带形成断续长30 km的铜矿化带。因此，在铅硐山—水柏沟背斜太山庙以南的背斜深部第二找矿空间寻找铅锌矿的可能性很小。分析形成此种规律的原因，可能与江口一带的隐伏磁性体有关。江口一带位于两大区域性断裂(酒奠梁断裂与白水江—留坝断裂)的交汇部位，西侧出露超基性岩并分布有楼房沟铬铁矿床，推测江口航磁异常与超基性岩的侵入有关，其分支M1、M2异常带沿酒奠梁断裂平行展布，可能对矿集区的铜矿化空间分布起到了控制作用。

3.2 找矿潜力较大的区域与找矿方向

凤太矿集区铅锌找矿潜力较大的区域主要分为两类，分别为已知铅锌矿床的深部第二找矿空间及成矿有利新区。

3.2.1 已知铅锌矿床的深部第二找矿空间

已知铅锌矿床的深部第二找矿空间主要包括：铅硐山—水柏沟背斜的西段(太山庙铜矿点西侧)，即铅硐山、东塘子、银硐梁铅锌矿床的深部，目前在东塘子铅锌矿床西延已取得重大找矿发现，新获矿体埋深距地表约1 000 m；尖端山—八方山背斜及其东、西部延伸部位，目前已在东部二里河铅锌矿床已知矿体深部发现第二层铅锌矿体，距地表深度约1 000 m，而西部尖端山铅锌矿床深部尚未取得找矿进展；银母寺—大黑沟背斜西段，目前仅在地表发现银洞子铅锌矿点，但深部存在寻找铅锌矿的有利空间。

3.2.2 成矿有利新区

近年来，银硐梁铅锌矿床旁侧千枚岩覆盖区埋深达1 200 m的位置产于隐伏次级背斜中铅锌矿体的发现，为区内隐伏次级背斜找矿指明了方向。成矿有利新区主要包括：铅硐山—水柏沟背斜西段两侧区域，主要寻找与主背斜平行的次级隐伏背斜，银硐梁铅锌矿床旁侧已取得了找矿突破；银母寺—大黑沟背斜西段两侧区域[40]；尖端山—八方山背斜(含隐伏段)两侧区域，二里河铅锌矿区133线短偏移距瞬变电磁法探测成果已发现次级背斜的存在，但尚未验证其含矿性。

3.3 物探方法的选择

以往采用的瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深、高频大地电磁测深等物探方法的抗干扰能力差，在凤太矿集区正在开采的、存在较大人为干扰的矿区难以采集到高质量数据，相对影响了物探解译推断成果[19,41-44]。笔者建议首选广域电磁法，该方法抗干扰能力强、分辨率高、探测深度大、数据采集效率高。同时，该方法在凤太矿集区银母寺铅锌矿深部找矿中首次引入，并取得了较好的应用效果[45-46]。

另外，针对以往物探方法覆盖范围小且不够系统的问题，建议采用物探长剖面测量，并尽可能在铅锌找矿潜力大的区域开展面积性工作，便于不同剖面之间的对比研究，以及对测区找矿潜力进行系统性、整体性评价，否则难以发现具有含矿潜力的更次一级隐伏灰岩背斜。例如，短偏移距瞬变电磁法用于二里河铅锌矿区深部找矿，因剖面长度足够，便于发现已知含矿背斜旁侧更次一级具有找矿潜力的隐伏背斜。

4 结 语

(1)陕西凤太矿集区铅锌矿体空间分布规律为：以古岔河向斜为界，北侧的铅锌矿体大多位于背斜北翼，南侧的铅锌矿体大多位于背斜南翼；越靠近古岔河向斜南段，深部铅锌找矿的空间就越小。

(2)凤太矿集区铅锌找矿潜力较大的区域主要分为两类。第一类为已知铅锌矿床的深部第二找矿空间，包括铅硐山、东塘子、银硐梁、二里河、尖端山及银洞子铅锌矿床深部；第二类为新的成矿有利区，即与主含矿背斜平行的次级隐伏背斜，包括铅硐山—水柏沟背斜西段两侧区域、银母寺—大黑沟背斜西段两侧区域、尖端山—八方山背斜(含隐伏段)两侧区域。

(3)凤太矿集区铅锌矿体主要赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带及其附近的层间断层带。古道岭组灰岩多呈高阻高极化特征，星红铺组千枚岩整体为中低阻低极化，铅锌矿体呈低阻高极化异常。铅锌矿体与围岩电性差异明显，具备开展地球物理探矿工作的条件。

(4)凤太矿集区内铅锌找矿物探方法技术的选择应该以抗干扰能力强、探测深度大的广域电磁法为首选方法。根据实际建议选用长剖面或面积性的广域电磁法开展深部找矿工作。

中国科学院地质与地球物理研究所薛国强研究员对本文的撰写提供了指导和帮助，在此表示衷心感谢！