陕西省略阳县陶家沟地区地质地球物理特征及找矿预测

庞振甲，成欢，冀月飞

(陕西西北有色地质调查院有限公司，陕西 西安 710054)

“勉略宁”三角区为扬子板块西北缘的一增生地体，南侧以汉江大断裂为界与扬子板块相邻，北侧以勉略康构造混杂岩带与秦岭造山带相接。略阳县陶家沟地区位于著名的“勉略宁”三角区中部(任小华等，2007)，属勉县七里沟-宁强巩家河铁铜硫成矿带，区内构造发育，岩浆活动频繁，复杂强烈的构造运动和多期次的岩浆活动对成矿极为有利(图1)。前人从该区的地球化学特征、遥感地质特征等不同角度进行过较多的研究及成矿预测工作，取得了一些重要成果(任小华，2008；祝新友等，2011；冯淳，2014；唐永忠，2018；田顺江等，2019)，但传统的地质、地球化学方法对深部矿体的找矿预测很难实现，而通过地球物理方法可以对地下地质结构、分层信息和控矿构造进行精细刻画，达到高精度深部探测的要求(刘光鼎，1995；曹令敏，2011)。笔者在对陶家沟地区地、物、化、遥资料综合研究的基础上，通过地质地球物理综合预测方法，提出了与超基性岩有关的岩浆熔离型硫化物矿床的成矿模式，进而开展找矿预测，为该区进一步找矿工作提供理论依据和科学指导。

1.第四系；2.灰岩；3.钙质板岩；4.白云质灰岩；5.云英岩；6.碳质板岩；7.凝灰质板岩；8.滑石菱镁岩；9.菱镁岩；10.绿泥斜长岩；11.滑石片岩；12、蛇纹岩；13.磁铁矿化角砾状蛇纹岩；14.橄榄蛇纹岩；15.斜辉橄榄岩；16.纤胶蛇纹岩；17.叶蛇纹岩；18.闪长岩；19.辉绿岩；20.金矿体；21.断层及编号；22.勘探线及编号图1 陕西陶家沟地区区域地质简图Fig.1 The regional geological sketch map of Taojiagou area in Shaanxi province

1 矿区地质特征

1.1 矿区地层

矿区位于“勉略宁”矿集区七里沟-铜厂-徐家坝构造岩浆带中段。出露地层具有“基底+盖层”的二元结构(任文清等，1999)。基底由中、新元古界碧口岩群郭家沟岩组中岩段一套中基性-中酸性火山喷发沉积岩组成；岩性主要为片理化细碧岩、碎裂状细碧岩等；盖层由震旦系雪花太坪组一套碎屑化学沉积变质岩组成；岩性主要为灰岩、白云质灰岩、云英岩、钙质板岩、石英绢云母板岩、含碳绢云母板岩、板岩、硅板岩夹凝灰质板岩及碳质板岩等。

1.2 矿区构造

矿区以断裂构造为主，次为环形构造。断裂构造可分为近东西向、北西向、北东向和近南北向4组。其中，近东西向断裂最早，北西向次之，近南北向最晚，为区内的破矿构造。北东向断裂为区内的控矿断裂，控制着区内侵入体的空间展布。遥感解译在陶家沟以角砾状蛇纹岩为中心发育环形构造(冯淳，2014)。在地质填图中亦发现以陶家沟角砾状蛇纹岩为中心的放射状断裂。线环构造发育地区是找矿的有利地段(陈守余等，1999)。

1.3 矿区岩浆岩

矿区侵入岩从超基性至中酸性均有出露，时代为晋宁期和加里东—华力西期。矿区以超基性岩为主，岩体多呈岩墙、岩脉或岩株产出，其展布与区域构造线基本一致。矿区古火山机构非常明显(吴俞斌等，1994)，以陶家沟为中心超基性岩分为4期，即4个岩相分带。第一期岩性主要为菱镁岩、石英菱镁岩、滑镁岩；第二期岩性主要为蛇纹岩、碎裂状蛇纹岩、蛇纹岩(纯橄榄)、纤胶蛇纹岩、叶蛇纹岩、绢云母化蛇纹岩；第三期岩性主要为斜辉辉橄岩、含磁铁矿蛇纹岩；第四期岩性为角砾状蛇纹岩、含磁铁矿角砾状蛇纹岩，普遍发育黄铁矿化、磁铁矿化，含磁铁矿角砾状蛇纹岩与铜金矿化关系密切。

2 矿体地质特征

2.1 矿体地质特征

陶家沟铜金矿区含矿蚀变体为灰黑色含磁铁矿角砾状蛇纹岩，蚀变体呈不规则状，东西长约420 m，南北宽约100 m。在蚀变体内圈定了Cu1一条铜矿体和Au1、Au2、Au3等3条金矿体。矿体主要分布在角砾状蛇纹岩与围岩接触带附近含磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿较高的部位；矿石呈灰黑色，致密块状，主要矿物有细小鳞片状蛇纹石、细粒磁铁矿、褐铁矿、黄铁矿等，和周围岩石有较明显的界线，受北东向断裂控制，矿体走向北东，倾向南东。

Cu1号矿体为隐伏矿体，Cu品位为0.68×10-2，厚1.0 m。赋存于含磁铁矿角砾状蛇纹岩内，上下盘围岩均为角砾状蛇纹岩，矿体和围岩界限不清楚。

Au1号矿体长70 m，控制斜深180 m，厚2.48 m，Au品位为5.48×10-6。赋存于含磁铁矿角砾状蛇纹岩内，主要蚀变有黄铁矿化、褐铁矿化等，矿石呈致密块状。

Au2号矿体长50 m，控制斜深30 m，厚2.90 m。Au品位为0.82×10-6～25.8×10-6，Ni品位为0.20×10-2～0.37×10-2,Cu品位为0.2×10-2～0.44×10-2。赋存于含磁铁矿角砾状蛇纹岩内，主要蚀变有黄铁矿化、褐铁矿化等，矿石呈致密块状。

Au3号矿体为隐伏矿体，厚1.60 m，Au品位为4.24×10-6。赋存于含磁铁矿角砾状蛇纹岩内，主要蚀变有黄铁矿化、褐铁矿化等。

2.2 找矿标志

岩性标志为角砾状蛇纹岩；构造标志为北东向放射状断裂构造，赋矿部位为角砾状蛇纹岩与围岩接触面附近，主要为角砾状蛇纹岩岩性界面转换部位以及岩浆通道下盘；物探标志为视极化率大于4.8%，电阻率小于600 Ω·m，磁法异常正负异常接触部位；矿石标志为具有角砾状、细粒浸染状、海绵陨铁结构的块状硫化物矿石；蚀变标志为滑石化、黄铁矿化、磁黄铁矿化及黄铜矿化。

3 矿区地球物理特征

3.1 岩矿石物性参数特征

3.1.1 岩石磁性参数特征

矿区中新元古界变质岩系的磁铁石英岩磁性最强，矽卡岩、磁铁矿次之，与其他岩石有着明显的差异；蛇纹岩磁性稍弱，磁性为500～1 200 nT，与其他岩石有明显差异，其他酸性花岗岩、酸性火山熔岩呈弱磁性。矿区主要岩石、矿石磁参数统计结果见表1。

表1 陶家沟地区岩矿石磁性特征表Tab.1 Magnetic characteristics of rock and ore in Taojiagou area

3.1.2 岩石电性参数特征

矿区含黄铁矿灰岩和碳质板岩的极化率值较高，电阻率值较低，呈现低阻高极化特征；滑镁岩极化率值较低，电阻率值较高，呈现高阻低极化特性；本区金矿体的极化率值略高，呈现中阻中极化特性，围岩中含磁铁矿角砾状蛇纹岩和其他岩性均呈现低阻低极化特征。矿区主要岩、矿石电性特征见表2。

表2 陶家沟地区岩矿石电性特征表Tab.2 Electrical characteristics of rock and ore in Taojiagou area

3.2 矿区磁力异常特征

矿区1∶10 000正规网磁法测量表明，陶家沟地区磁场起伏剧烈,异常强度高,规模大，梯度分带明显，磁异常反映了超基性岩体的变化特征。延拓显示岩体深部为同一磁性源，深部岩体整体呈北东走向，且自西向东由深厚变为浅小。陶家沟矿点位于磁性最强的正异常中，异常呈近等轴状，异常值为180～2 000 nT，正负伴生，异常梯度大，磁性强，磁力异常部位岩性为角砾状蛇纹岩(图2)。

图2 陶家沟地区磁力异常平面图Fig.2 Magnetic anomaly plane in Taojiagou area

3.3 矿区激电异常特征

3.3.1 激电中梯剖面异常特征

采用加拿大先达利(SCRITREX)公司生产的IPR-12仪器对陶家沟矿点实施1∶5 000激电中梯剖面测量18条，测线长960 m。矿区激电异常发育，陶家沟铜金矿点J2激电异常带呈北东走向，近椭圆状展布，长大于600 m，宽为100～300 m，视充电率Ms值一般为4%～8%，由J2-1、J2-2和J2-3三个异常组成(图3)，Ms值最高达9.29%～14.48%，具有典型的低阻高极化特征，异常中心与陶家沟矿点吻合，异常地段出露岩性主要为含磁铁蛇纹岩、角砾状蛇纹岩。依据异常推断矿体有向北东方向侧伏的可能，产状向北西方向倾斜。

3.3.2 激电测深异常特征

陶家沟矿点激电测深视极化率为40‰～50‰，由南西向北东方向视极化率增高。其中,10线剖面(图4)圈定的CS-M1为一单点异常，与激电中梯J2-1号异常对应，异常埋深约100 m，峰值为52.96‰，异常部位视电阻率为400～600 Ω·m，出露岩性为含磁铁矿角砾状蛇纹岩，为局部富集硫化物引起；14线(图5)和16线(图6)剖面圈定的CS-M2和CS-M3号异常形态规整，呈倒立的锥形，向北西方向陡倾，向下未封边，分别与激电中梯J2-2、J2-3号异常对应，埋深约50 m，峰值为135.4‰～125.3‰，异常部位视电阻率为100～200 Ω·m，最高为400 Ω·m，出露岩性为凝灰质板岩，为局部富集硫化物和矿体引起。

图4 陶家沟地区第10勘探线线测深拟断面图Fig.4 Pseudo-section of electrical sounding on line 10 in Taojiagou area

图5 陶家沟地区14线测深拟断面图Fig.5 Pseudo-section of electrical sounding on line 14 in Taojiagou area

图6 陶家沟地区16线测深拟断面图Fig.6 Pseudo-section of Electrical sounding on line 16 in Taojiagou area

4 找矿预测分析

根据对区域及矿区地质、地球物理及遥感资料的综合研究，结合岩浆熔离型硫化物矿床成矿理论进行了找矿预测。

(1)矿区大面积出露的超基性岩体由中心向外分为4个岩相分带，岩体中心为最晚一期侵入的磁铁矿化角砾状蛇纹岩，以角砾状蛇纹岩为中心发育环形构造，分异良好的超基性岩更具有形成铜镍矿的潜力(张照伟等，2019)。陶家沟地表探槽所见矿体为细粒浸染状金铜矿，向下部的坑道内矿体为具有海绵陨铁结构的中粗粒状黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿等多金属块状硫化物，说明矿体的形成是晚期残余岩浆融熔作用的结果，在垂向上矿体有一定的分带性，具有形成岩浆熔离型铜多金属块状硫化物矿的有利条件(袁见齐等，1985；刘月星，1997；高亚林，2020)。

a.视充电率；b.视电阻率图3 陶家沟地区激电中梯剖面测量异常图Fig.3 Abnormal profile of induced polarization intermediate gradient survey in Taojiagou area

(2)矿区激电中梯异常具有典型的低阻高极化特征，异常中心位置位于陶家沟矿点，异常形态显示异常体呈北东走向；激电测深圈出与地表激电中梯异常对应的低阻高极化异常体，异常体形态与地质、磁法异常结果吻合，总体呈北东走向，倾向北西，异常规模大，强度高，呈上大下小的桶状特征。

(3)陶家沟矿点近等轴状的局部强磁异常呈上小下大穹窿状，其形态与以陶家沟为中心的环形构造和激电测深异常相吻合。穹窿内岩性为角砾状蛇纹岩，揭示陶家沟可能存在一个由西南向北东向上贯通的角砾岩筒(夏林圻，1975)，类似于苏尚国等(2014)提出的岩浆通道，陶家沟金矿化带就赋存于角砾岩筒内。

(4)陈毓川等(2015)认为，与基性-超基性岩有关的岩浆型矿床其矿体赋存于岩体中，并且不同矿种的矿石与不同的岩相有关。世界重要的镍-铜硫化物矿床几乎无例外地产出在所伴生的火成岩底部(李文渊等，2013)；袁见齐等(1985)认为在角砾状蛇纹岩底部、岩性界面附近及岩性界面转换的港湾部位是成矿的最有利部位。

5 结论

综上所述，矿区超基性岩岩相分带清楚，以往探矿在地表角砾状蛇纹岩中发现金矿体，向深部在采矿民坑中见有海绵陨铁结构的块状硫化物铜、金矿，显示成矿元素组合由地表向深部温度增高。矿区以角砾状蛇纹岩为中心的环形构造发育，激电低阻高极化异常、局部强磁异常与角砾状蛇纹岩分布范围基本吻合，据此推测陶家沟矿点存在由角砾状蛇纹岩组成的角砾岩筒，由角砾岩筒顶部向底部成矿元素具有由低温向高温变化的规律，矿区有寻找与角砾岩筒有关的岩浆熔离型铜多金属块状硫化物矿的成矿条件。下一步应加强在角砾岩筒底部、正负磁异常转换部位及电法异常梯度带附近的钻探验证工作，有望取得新的找矿成果。