栾川矿集区重力场特征及断裂构造研究

栾川矿集区重力场特征及断裂构造研究

孙建英

(西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065)

摘要：在已知地质背景下，对栾川矿集区的重力异常进行分析讨论，综合布格重力异常、剩余重力异常、重力水平总梯度等图件对研究区的断裂进行划分；对研究区的所选剖面进行重力拟合计算，进一步推测出隐伏岩体的纵向分布特征.

关键词：栾川矿集区；布格重力异常；断裂

中图分类号：TE352文献标志码：A

文章编号：1008-5564(2015)03-0114-04

收稿日期：2015-04-23

作者简介：程茂勇(1972—),男,安徽滁州人,滁州职业技术学院体育部讲师,硕士,主要从事体育教学与训练研究.

StudyontheGravityFieldCharacteristicandtheFractureStructureinLuanchuanOre-concentratedArea

SUNJian-ying

(SchoolofEarthSciencesandEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’an710065,China)

Abstract：In this paper, gravity anomaly in Luanchuan ore-concentrated area was analyzed and discussed under the known geological background, and the fracture of study-area were divided based on maps of bouguer gravity anomaly, residual gravity anomaly and gravity horizontal gradient and so on. Gravity fitting calculation of selected sections in study-area were carried out and longitudinal distribution characteristic of concealed rock bodies was speculated in further.

Keywords：Luanchuanore-concentratedarea;bouguergravityanomaly;fracture

栾川地区位于东秦岭核心成矿区域，是重要的多金属矿产地.该区内有包括南泥湖、三道庄、上房在内的三个超大型钼多金属矿床，若干大中小型铅锌矿，在栾川北部的马超营断裂带，还分布有不同规模的金矿.扬子板块和华北板块在晚三叠纪末完成陆陆碰撞，东秦岭地区进入陆内造山演化阶段，形成区域上北西—近东西向基本构造格架.晚中生代地壳旋转作用，是地壳浅部形成北(北)东向构造的原因，构成区域上北西向构造为主，叠加次级北(东)向格子状构造格局.含钼花岗质岩浆沿断裂交汇处侵位，形成区域上众多中酸性斑岩体和钼多金属斑岩和矽卡岩成矿系统.矿集区范围内，构造裂隙产状主体与地层方向一致，沿北(西)西向展布；局部与热液活动密切相关的裂隙沿北(北)东向展布于张性裂隙脉中[1].

1地质背景

栾川矿集区位于栾川县西北部，面积约1 160km2(图1).北部为近东西向马超营断裂带、南部北西向栾川断裂带和东部合峪二长花岗岩基围限的三角地带.初露地层北东缘为太古宇太华岩群杂岩及上覆中元古界熊耳群，南侧为下古生界陶湾群，主要为中部中元古界官道口群和新元古界栾川群.官道口群自上而下划分为龙家园组、巡检司组、杜关组、冯家湾组和白术沟组.栾川群自下而上划分为三川组、南泥湖组、煤窑沟组、大红口组和鱼库组.官道口群、栾川群和上覆陶湾群代表一套含火山物质并以富镁、多硅、多碳为特征的裂谷海盆地沉积，地层中碳质成分自上而下逐渐升高，反映盐度较高、封闭—半封闭的滞流还原环境.区内断裂、褶皱极其发育.马超营断裂与栾川断裂之间的北西—北西西向逆断层密集展布，断面向北陡倾或见于地层间的平缓产状.北西—北西西向逆冲断层与其间的牵引褶皱共同构成了由北向南的推覆构造体系.北北东、北东向断层亦较发育，于矿集区中部成群成带展布[2-7].

图1　栾川矿集区地质简图

2重力场特征

通过对已有1∶20万重力资料的收集整理，编制了研究区的布格异常图，可以看出研究区内布格异常等值线走向宏观成北东向展布，场值变化梯度大，在-110-5m/s2～-140×10-5m/s2之间，具有明显的分区性.重力场具有南低北高的基本特征.区内北西西向重力异常梯级带、扭曲带纵横交错，局部异常较为发育，呈范围不等、形状不同、高低相间的分布特征，主要有四个高值异常和三个低值异常，这些异常在剩余重力异常图上更为突出(图2、图3).特别是鱼库—瓮峪街低值异常受控于北西西向和北北东向两组重力异常梯级带，东西两侧为北北东向重力异常梯级带，使该异常呈北北东走向，形成一个口朝南半封闭的重力低值异常，在上延不同高度重力异常图上，随着上延高度增加，其异常逐渐向南南西衰减，和南部陶湾低值异常合为一体；受北西向重力异常梯级带、扭曲带作用使该异常呈南陡北缓的特征，该异常在局部异常图上形成两个异常中心，南部和布格重力异常基本一致，北部中心位于瓮峪街以北.

图2　栾川矿集区布格重力异常图

图3　栾川矿集区剩余布格重力异常图

3断裂构造

构造活动是内生矿床形成的重要因素之一，对成矿控制具有多样性.一方面构造裂隙作为地质流体通道，为成矿物质运移、聚集、赋存提供有利条件；同吋，区域性构造可能成矿物质选择、抬升、改造及对岩浆活动控制等诸方面，从而对矿床空间分布起着间接控制作用.如栾川断裂附近主要形成钼、铅、锌、银等多金属矿床，马超营断裂带附近及外围主要形成金、铅、锌、钼、萤石等多金属或非金属矿床.说明断裂在一定程度上控制矿床赋存及定位.

为了提取重力场反映的断裂构造信息，对布格重力异常进行水平总梯度的计算，重力水平总梯度是提取断裂异常信息的一种方法，对重力梯级带具有放大作用，还可提高断层识别的分辨率.利用重力水平总梯度异常图能较准确地识别断裂，可大致确定断裂位置、走向，为研究断裂构造提供可靠依据(图4).

根据重力水平总梯度特征，可划分出北西西向和北北东向两组断裂.北西西向断裂规模较大，推测出4条断裂，其南、北断裂分别是栾川和马超营大断裂带的反映，与实测断裂基本吻合；北北东向断裂次之,推测出4条断裂.

图4　栾川矿集区重力水平总梯度异常与断裂叠加图

3.1北西—北西西向断裂

3.1.1马超营断裂

马超营断裂带，位于豫西栾川逆冲推覆构造北部，熊耳山结晶基底夸隆状隆起南侧，区域上称为马超营—盘河断裂.断裂带分布有龙家园组构造岩块及燕山早期岩体(脉)，单个断裂破碎带宽度约数十米至数百米，向北陡倾或直立，但断裂带之间往往有完整未破碎的弱应变域，因此并不构成连续的破碎带，总宽度可达4km.这一断层带曾经开采银铅锌矿且留下长达十余千米的成矿带，近年来该带又陆续发现大量金矿点，在区域矿产研究方面具有重要意义.

3.1.2竹园沟断裂

官道口群与栾川群大致边界.沿此断层官道口群逆冲于栾川群之上.断层前缘向北呈陡至中等倾斜，近断层上盘白云石大理岩中出现较宽的片理化带，断层由前缘向北断面产状迅速变缓而成为名副其实的犁式断层.

3.1.3黄背岭断裂

前缘向北陡倾，往深部产状迅速变缓的典型犁式断层.许志琴(1988)称其为北缘韧性推覆剪切带(NDT)，东秦岭北缘重要的推覆剪切带，具有典型的推覆构造特征.

3.1.4栾川断裂

栾川断裂带南侧主要出露中元古代宽坪群，一些地段还呈现出密集的重力梯度陡变带.断裂带北侧出露熊耳群、官道口群、栾川群和陶湾群等，北侧航磁显示为平缓的正、负异常区(燕长海，2004，2009).总体NWW向展布，栾川断裂被认为是划分华北陆块南缘与北秦岭构造带之间的主干断裂.

3.2北东—北北东向断裂

北(北)东向构造带叠加在近东西向构造带中，主要表现为断续延伸或雁行状排列的断裂构造带.

黄背岭—南泥湖—马圈断裂密集带，断裂带长度小于20km，宽度约10km.由一系列大致平行的断裂组成.各条断裂长度一般小于3km.走向20°～30°，南东倾向为主，倾角70°～80°，有3期构造活动特点.

石宝沟—青和堂断裂密集带.常表现为小型北北东—东向高角度正断层，其长度多小于5km，破碎带内以构造角砾岩为主，单个破碎带宽度一般不超5km，常截切北西向构造并与之正交或大角度斜交，应与推覆、逆冲构造为同一应力场产物，处推覆(逆冲)活动晚期地壳近南北向缩短至一定程度发生纵向张裂结果，区域上热液成因的构造裂隙主要呈北东向展布，可能与此相关.

4剖面拟合

具体方法是采用RGIS中二度半体人机交互联作重磁正演拟合，用二度半体模型模拟地下地质结构，将模型引起的重力理论异常与实测重力异常作比较，通过逐步修改地质—数学模型，使理论异常与实测异常拟合来实现，达到反演地下地质体的几何形态及确定物性参数的目的.

剖面计算时，首先根据重力场的变化特征分析制约重力场变化的主导因素，并结合对研究区内地质构造的认识，设计比较合理的地质初始模型，达到定性解释的目的.其次建立定量计算的地质—地球物理模型，通过重力场的正演拟合计算，反复修改地质—地球物理模型，完成对该研究区的定量解释.

此次在研究区所选剖面地理位置为从陶湾至李岗村，长度为52.5km(图5).

由剖面拟合结果结合重力异常可推断鱼库—冷水一带隐伏深度在0～800m，并且从南到北逐渐加深；对应于北部布格重力高值异常埋深在1km～1.5km，是一个次一级的岩体浅埋区，并且可以进一步推测鱼库—瓮峪街隐伏岩体在南部和老君山岩体在深部同根，北部和花岗岩体衔接，覆盖层厚度达1.5km～3km.乔家沟、马超营、重渡、赤土店—陶湾高值异常均为漂浮在酸性岩浆岩之上的中—新元古界高密度地层块体引起.

图5　栾川矿集区剖面拟合图

5结语

(1)研究区的布格重力异常具有南低北高的基本特征.区内北西西向重力异常梯级带、扭曲带纵横交错，局部异常较为发育，呈范围不等、形状不同、高低相间的分布特征.

(2)研究区断裂构造复杂，根据矿集区的布格重力异常和重力水平总梯度划分出了北西西向和北北东向两组断裂带，其中北西西向断裂带分别是马超营断裂、竹园沟断裂、黄背岭断裂、栾川断裂；北东东向断裂带分别是黄背岭—南泥湖—马圈断裂密集带和石宝沟—青和堂断裂密集带.

(3)对所选取的剖面进行拟合，计算结果与布格重力异常较吻合，推测出了沿剖面走向的隐伏体及其覆盖层的纵向分布特征.

[参考文献]

[1]李冬.栾川矿集区钼多金属矿构造—岩浆成矿作用及深部找矿预测[D].北京:中国地质大学,2013.

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[责任编辑仲圆]

Vol.18No.3Jul.2015