综合地球物理勘探方法在安徽范水洼地区金矿找矿中的应用

王金鑫， 张嵩松， 赵文广， 张志

(1.安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031； 2.安徽省地质调查院，安徽 合肥 230001；3.安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽 合肥 230011)

0 引言

自20世纪60年代以来，在世界各地掀起微细浸染型金矿勘查开发的热潮，且至今不衰，该类型已成为三大主要类型金矿(砾岩型、绿岩型和微细浸染型)之一，备受世界各国的重视[1-3]。微细浸染型金矿是指金颗粒极其微细，并呈浸染状产出在震旦系—二叠系未变质或轻微变质的细碎屑岩—碳酸盐岩中的金矿床。综合成矿地质背景和含金建造的历史演化、大地构造背景，中国的金矿类型可以划分为花岗-绿岩建造中的金矿(花岗绿岩型)、沉积建造中的金矿(微细浸染型、变质碎屑岩中热液型)、火山岩型金矿(陆相、海相)、与岩浆侵入作用有关的金矿床(岩浆热液型)、砾岩型金矿、砂金矿和风化壳型金矿[4]。就安徽地区而言，金矿类型为岩浆热液型或沉积建造中的金矿，其中石英脉-蚀变岩型属于岩浆热液型金矿或变质碎屑岩中热液型金矿，主要分布在皖北蚌埠—凤阳、张八岭、宿松、北淮阳、宁国东南部、绩溪逍遥等地； 夕卡岩型属于岩浆热液型金矿，主要分布在沿江和淮北地区； 微细浸染型金矿属于沉积建造中的金矿，主要分布在江北滁州—沙溪一带以及江南过渡带中的青阳—泾县一带[3-5]。

范水洼地区是安徽省微细浸染型金矿的主要成矿远景区。区域上目前已发现金矿点、矿化点20余处，主要沿着马厂—大庙山—黄栗树—花山一带分布，形成NE—NNE向金矿化带。矿化类型有接触交代型和微细浸染型2种。这些不同类型的金(铜)矿床及矿(化)点，在空间上总体受地层、侵入岩、脉岩建造和断裂带的控制，反映出成矿作用与地质背景的有机联系性[6-9]。

本区以往重磁工作开展较少，仅开展过大比例尺地磁工作，结果显示本区处于微弱的地磁异常中，区内存在2条SN向磁异常带。重磁工作仅对地表进行初步解释，未对深部特征进行研究。该区地表地质工作程度较高，但勘查深度有限，所发现的金矿(化)体集中在地表或近地表。地表、近地表众多小的金矿点和矿化点是深部存在隐伏大中型金矿床的“皮肤与毛发”，是极好的深部矿化线索。目前该区夕卡岩型金铜矿的地质-地球物理-地球化学找矿模型已经较为完善[10-11]，而对微细浸染型金矿在研究其找矿方向上更侧重于控矿地质要素、水系沉积物地球化学、遥感解译、重磁局部面积异常等成果的归纳和总结[12-14]，在综合电磁方法的解释和推断方面的研究工作较为薄弱。本次工作在与范水洼矿区主要构造的垂直方向上布设了重磁、音频电磁测深(Audio Magnetotelluric Sounding Method,AMT)、可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio Mognetotelluric Sounding Method,CSAMT)和大功率激电测深工作[15-16]，结合该区的岩石物性结构和成矿地质特征以及控矿地质条件，解译了矿区深部构造地质特征，明确了找矿有利块段。

1 研究区概况

范水洼金矿区位于扬子板块与大别—张八岭造山带的过渡地带，滁巢前陆褶冲带的中带内(图1)，黄庙断裂带的东侧(下盘中)，NW向黄栗树—全椒断裂与黄庙断裂的交汇处。

1.古近系至上白垩统； 2.中、下侏罗统； 3.三叠系—震旦系； 4.新元古代张八岭岩群； 5.中元古代肥东岩群至古元古代岩阚集岩群； 6.新近纪玄武岩； 7.晚侏罗世至早白垩世火山岩； 8.燕山晚期花岗岩； 9.燕山晚期闪长岩； 10.断裂及编号； 11.韧性断层； 12.逆掩断层； 13.倒转背斜及倒转向斜； 14.翻卷褶皱； 15.飞来峰； 16.构造窗； 17.重磁电工作布设位置； 18.研究区位置； 19.断裂； HB.华北地块； DB.大别造山带； YZ.扬子地块； F1.嘉山—庐江深断裂； F2.黄栗树—庙集断裂； F3.滁河断裂； F4.张集—沙溪断裂

区内构造变形强烈，地层均卷入强烈的褶皱和冲断变形中，褶皱呈一系列轴面向北西倾，向南斜歪、倒转、平卧甚至翻卷的紧闭或叠加褶皱。断裂构造以低角度—中等角度逆冲断层为主，横断层次之，表现为一系列向NW倾的叠瓦状推覆断层，形成典型的冲褶断带。NE、NNE向韧脆性剪切构造带为区域控岩控矿断裂。构造变形对成矿控制作用明显，据不完全统计，本区目前已发现金矿点、矿化点20余处，主要沿着玉屏山—燕子山—大庙山—杨梅山—花山洼一带分布，形成NE、NNE向金矿化带(图2)。矿化类型有2种： ①接触交代型，矿体产于石英闪长岩、闪长玢岩脉与其围岩接触带，出现夕卡岩化、大理岩化等围岩蚀变； ②微细浸染型(似卡林型)，产于黄(栗树)—马(厂)断裂带的次级断裂破碎带内，矿(化)体主要受控于与主干断裂相平行或呈小角度斜交的低级别复合型断裂、角砾岩带或层间破碎带。带内岩石出现绢云母化、硅化、黄铁矿化、碳酸盐化蚀变。

1.第四系； 2.白垩纪赤山组砾岩； 3.奥陶纪分乡岩组灰岩； 4.侏罗纪黄石坝组安山岩； 5.晚寒武纪世琅琊山组灰岩； 6.晚寒武世杨柳岗组灰岩与泥灰岩互层； 7.早寒武世黄栗树组硅质页岩； 8.震旦纪—寒武纪皮园村组硅质岩； 9.晚震旦世灯影组上段白云岩； 10.早震旦世灯影组下段灰岩； 11.晚震旦世陡山沱组变质砂岩； 12.早震旦世周岗组—苏家湾组变质粉砂岩； 13.青白口纪西冷组上段绢云母石英片岩； 14.青白口纪西冷组下段石英片岩； 15.闪长玢岩岩脉； 16.硅化； 17.强变形带； 18.逆断层； 19.正断层； 20.不明断层； 21.正常地层产状； 22.倒转地层产状； 23.片理产状； 24.金矿矿点； 25.铜矿矿点； 26.重磁及AMT剖面布设位置； 27.CSAMT和大功率激电测深布设位置； 28.物探点位； 29.钻孔位置

矿区出露的地层主要为中寒武统杨柳岗组和上统琅琊山组的碳酸盐岩。矿区内金矿体主要赋存在上寒武统琅琊山组的泥质条带状灰岩中，矿体基本上是顺层产出的，走向与地层走向一致，为NE30°～50°，倾向北西，倾角为40°～70°不等。目前矿区内已发现和初步控制的金矿体主要有3个，呈层状产出，初步控制矿体长度约1 500 m。赋矿岩石类型主要为构造角砾岩、碎裂条带状含碳质泥质灰岩，且前者含金品位较高，后者含金品位较低； 其次为强变形的含泥质条带状灰岩，这类岩石中含金品位变化较大，一般含金品位都较低。金矿化强弱与下列地质因素密切相关： ①矿石中碳质和泥质含量越高，金矿化越强，这可能是泥质和碳质对金有强烈的吸附作用所致； ②蚀变越强，金矿化也越强，与金矿化有关的蚀变主要是黄铁矿化、萤石化、硅化等，矿石中与石英、方解石共生的黄铁矿愈发育，金矿化就愈强； ③岩石破碎程度、变形程度越高，角砾状构造越发育，金矿化也就越强。

区内岩浆活动主要发生于晚侏罗世—早白垩世，以安山质、粗安质熔岩、火山碎屑岩建造和花岗质侵入岩建造及一系列中—中酸性脉岩建造为主。侵入岩建造为辉长闪长岩-闪长玢岩-石英闪长岩-二长岩-石英二长斑岩组合及其专属性脉岩组合，包括浅成相同源次火山岩相英安玢岩脉、安山玢岩脉和隐爆角砾岩，属壳幔混合同熔型富碱高钾钙碱性岩系，与热液型、矽卡岩型金、铜等成矿关系密切。代表性侵入岩自南向北有大马厂、东孙、滁县、黄道山、屯仓等岩体，呈岩株、岩瘤、岩枝、岩脉状产出，总体向北延伸，岩浆侵入活动在南部侵位较浅，向北逐渐变深存在着隐伏岩体。金矿成矿作用与岩体及岩脉侵位成岩作用具有同步性和继承性，表现在成矿成岩时代的相似性和继后性，表明区内岩浆活动与控岩控矿构造及矿化作用基本同属燕山期的产物。

区域上范水洼矿区位于柘皋—马厂—黄栗树—沙河集NE向重力高值带与NW向全椒—黄栗树重力高值带的交汇处，处于NE向马厂—黄栗树—滁州NE向航磁异常带中平静的弱磁场区内(图3)。范水洼矿区内航磁异常不明显，仅有微弱的地磁异常显示，ΔT幅值仅有50.100 nT。弱磁异常有的与地表出露的脉岩相对应，有的磁异常地表上未见任何岩脉，经磁异常数据处理后显示，矿区内弱磁异常可能是深部隐伏岩体的反映。

图3 范水洼地区航磁异常

2 地球物理特征及解释

2.1 岩(矿)石及地层物性特征

从表1中可以看出研究区内砂岩、页岩、灰岩等沉积岩无磁性，花岗岩和蚀变闪长岩为弱磁性，闪长岩具有中等偏高磁性。

表1 岩(矿)石磁性参数统计

琅琊山组的灰岩电阻率相对较高，并具有明显的极化率值。灯影组为高阻低极化，其电阻率值比其他地层要高出几至十几倍。从表2中可以看出灰岩破碎后电阻率值大幅降低，同时极化率值也略有增大。

表2 地层电性参数统计

2.2 工程布设

为了解范水洼矿区基本构造型式，尤其是要了解区内隐伏构造的产状及深部变化特征，了解该区深部是否存在隐伏岩浆岩，寻找构造破碎带附近的高阻高极化异常，探明成矿有利部位，结合物探方法的有效性，在查证区内布置了1条重磁、AMT综合剖面，剖面方向127°，剖面长度20 km。在分析综合剖面的基础上，在范水洼地区布置5 km的CSAMT测量工作，进一步了解本区域构造特征，然后布置3 km激电测深工作(图2)(所有方法均同剖面)。

2.3 重磁、AMT、地质推断解释

根据重磁异常特征，结合电阻率断面图(图4)，推断范水洼矿区及两侧的深部地质特征如下。

(a)重磁异常曲线

(2)矿区所在位置(8 000～14 000 m处)为重力高值区，应为高密度的碳酸盐岩地层隆起所致，10 000/P6点处存在一处明显局部重力低异常，根据实测地质剖面及填图资料看，此处应为向斜构造的反映。

(3)范水洼地区东侧(14 000～18 000 m处)深部存在电阻率高值，且从ΔT化极区域场曲线可以看出此处存在弱磁异常，推测为北部出露的花岗闪长岩(γδ)由北向南延伸所致。矿区东部也存在隐伏断层(图4中F4)，倾向北西，倾角50°～70°，局部断面形态有所变化。

2.4 可控源音频大地电磁测深异常特征

(a) CSAMT地质剖面

2.5 激电测深异常特征

从图6中可以看出，深度400 m以上激电测深反演电阻率剖面形态与AMT反演电阻率、CSAMT反演电阻率剖面形态基本一致，均呈上部高阻、下部低阻的形态展布。在电阻率断面图中深度300 m以上水平分布3处高阻异常区，最大电阻率值约为1 000 Ω·m。其中10 000～10 500 m、13 000 m两处对应低极化特征，推测为褶皱构造所引起； 而11 000～12 500 m之间对应明显的高极化特征，分布2个极化率异常，极大值约为12%，对应2个电阻率高异常中心。

(a) 地质剖面

3 钻探验证情况

为实现该区金矿找矿的突破，并了解该区深部地质构造，在重磁电综合剖面工作的基础上，选择在可能存在构造破碎带和高极化率的位置即11 640 m点位处进行了钻探工程验证，钻孔为直孔，孔深1 500 m(图7)。钻孔内主要岩性为条带状灰岩、条纹状灰岩、含碳质灰岩、构造角砾岩(破碎带内)以及闪长玢岩岩脉等。

钻孔内的地层产状和破碎带发育情况说明深部受断层和褶皱构造影响。首先，矿区内构造形态表面褶皱等构造发育(图5，图6)； 其次，钻孔内破碎带普遍发育(尤其是700 m深度之上)，且与灰岩围岩的界面轴心夹角在40°～70°范围内变化； 再者，条带状灰岩的层面轴心夹角在30°～80°之间变化，局部近直立； 此外，闪长玢岩岩脉穿插普遍，视厚度1～6 m不等。以上地质情况说明钻孔所处的深部构造发育。

金矿的赋矿位置主要为构造角砾岩，金矿化与构造角砾岩中的黄铁矿密切相关。角砾的主要成分为条带状灰岩或生物碎屑灰岩，胶结物为碳质、泥质以及方解石细脉。矿化主要为黄铁矿化，黄铁矿呈集合体状、细脉状、微细粒浸染状产出于裂隙面和胶结物中。因此可以推断，金矿化的形成明显受断层构造的控制，成矿热液在破碎带中因物理化学条件的变化易发生金的富集，并随黄铁矿的沉淀而形成金矿(化)体，尤其是在地层中碳质含量较高的情况下容易造成成矿热液的氧化还原条件的剧烈变化[16]。其次，金矿体还产出于距离闪长玢岩岩脉较近、且黄铁矿化较强的位置。岩脉的穿插和形成可能造成成矿热液的循环和富集，进而在局部产生矿化。

由图7可知，该区金矿成矿的最有利块段是构造破碎带中含黄铁矿较高的部位，但是由于围岩地层中碳质的发育，并不能通过极化率来指示有利成矿位置。可行的方法是利用电阻率梯度带推断深部断裂构造发育的部位，进而指示其破碎带，从而圈定成矿有利部位。

图7 范水洼矿区钻孔柱状图及电阻率、极化率曲线

4 结论

综合分析重磁、AMT、CSAMT、激电测深等物探资料，可以推断出范水洼矿区及东西两侧的深部地质特征,明确成矿有利块段。

(1)范水洼矿区西侧黄破断裂主断面断距较大，上部较陡，在约深度500 m处变缓，而后在深度1 500 m处又转变为陡倾。

(2)矿区深部存在2处较为明显的隐伏断层，倾向南东，倾角70°～75°。2处隐伏断层之间可能存在隐伏岩体，该隐伏岩体埋深较浅(400～500 m)。

(3)黄铁矿化强烈的构造角砾岩是该区微细浸染型金矿的主要赋矿位置，但因地层中碳质成分的影响，通过极化率寻找该成矿有利部位效果不佳，宜通过寻找电阻率梯度带，进而推断断裂构造发育的位置，再圈定有利于成矿的构造破碎带。