庐枞盆地东北部马鞭山—黄屯—鹤毛河地区地球物理特征及找矿

预测许强平 付光明 周乾

摘要： 马鞭山—黄屯—鹤毛河地区位于庐枞火山盆地东北部，深部岩浆活动频繁。在该区开展了高精度磁法勘探和可控源音频大地电磁测深（Controlled Source Audio Magnetotellurics，CSAMT），查明深部岩体及构造展布情况，进一步预测找矿靶区。为了评价地球物理勘探成果的可靠性，在推测断层FT1和FT2的复合部位进行钻探追索，在ZK181钻孔100～250 m深部发现金铜矿体;在勘探18线设计ZK182钻孔，进一步圈定金铜矿体范围，扩大找矿成果。

关键词： 磁异常特征;可控源音频大地电磁测深;找矿预测;庐枞盆地;安徽

中图分类号：P631

文献标识码：A

文章编号：20961871（2020）0215108

庐枞盆地是长江中下游成矿带整装勘查区，也是深部找矿的重点示范区[14]。马鞭山—黄屯—鹤毛河地区位于庐枞盆地东北部，区内岩浆成矿活动频繁，主要分布龙桥、马鞭山、下湾和三驿桥等金属矿床（点），这些金属矿床（点）多数以黄屯矿区为中心，集中分布于马鞭山—黄屯—鹤毛河地区，是庐枞盆地东北部重要的岩浆成矿活动中心。

马鞭山—黄屯—鹤毛河地区矿产类型多样，主要有：与辉石闪长岩有关的龙桥、马鞭山、下湾沉积热液叠加改造型铁矿床，黄屯、小岭热液型硫铁矿床及钟山隐爆角砾岩型铁硫矿床;与中酸性岩浆有关的岳山、铜盘山、朱岗斑岩型铅锌银矿床和西湾热液型铅锌矿床;近期新发现的黄屯热液型金铜矿床。目前，对黄屯金铜矿床的成因，有学者认为是与深部闪长玢岩有关的隐爆角砾岩型[5]，也有学者认为是受构造破碎带控制的热液型矿床[6]，说明黄屯铜金矿床与岩浆热液活动有关。值得注意的是，黄屯铜金矿床位于黄屯硫铁矿床采矿权范围西侧，与黄屯硫铁矿呈断层接触，是继宁芜火山盆地在梅山铁矿床的矿体顶部及外围矿化蚀变带中发现金矿床后，庐枞火山盆地实现的又一次找矿突破。因此，通过对马鞭山—黄屯—鹤毛河地区开展地球物理特征研究，根据磁性和电性特征查明金铜矿（化）体的深部构造及展布情况，并进行找矿预测及钻探验证，对进一步扩大该区找矿成果具有重要意义。

1地质背景

马鞭山—黄屯—鹤毛河地区位于庐枞火山盆地东北部。庐枞盆地地处扬子地块北缘、郯庐断裂带南东侧，受中生代古太平洋板块与欧亚板块相互作用及郯庐断裂带活动制约[4，710]。庐枞火山盆地属下扬子地层分区，出露的地层主要有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第四系，总厚度>6 300 m，志留系—侏罗系主要出露于盆地周边，早白垩世陆相火山岩构成庐枞火山盆地的主体（图1）。

马鞭山—黄屯—鹤毛河地区地层主要有龙门院组（K1l）、砖桥组（K1z）、东马鞍山组（T2d）、铜头尖组（T2t）、拉犁尖组（T3l）、磨山组（J1m）、罗岭组（J2l）及第四系（Q），出露的岩体主要有粗安玢岩、角闪闪长岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩及正长斑岩。研究区断裂主要为NE向、NNE向、NW向、NNW向及近NS向，西南部龙桥矿区以NE向和NNE向断裂为主，东部岳山地区以NW向断裂为主。在黄屯矿区已查明1条NE向断层，地表未岀露，已被深部钻孔工程控制，断层水平宽1～20 m，垂直断距40～280 m，导致该区火山岩与基底不整合接触界线错断。

2矿床地质特征

马鞭山铁矿的赋矿层位为东马鞍山组（T2d），岩性主要为含铁质、钙质泥质粉砂岩，夹含钙质结核泥质粉砂岩及透镜状灰岩、泥灰岩、角砾状灰岩，顶部夹薄层状中细粒长石石英砂岩[4]。黄屯硫铁矿是以硫铁矿为主，共（伴）生铁、铜、金、银的大型隐伏硫铁矿床，根据勘探18线施工钻孔揭露（图2），矿体主要赋存于龙门院组火山岩系与下伏地层接触部位的不整合面及其附近，控矿构造主要为不整合面及次火山穹窿，成矿作用为中低温热液充填交代，矿体围岩主要为粗安岩、泥（钙）质粉砂岩和泥（灰）岩等。黄屯金铜矿（化）床位于黄屯硫铁矿采矿权范围西侧，与黄屯硫铁矿呈断层接触。在黄屯矿区ZK181钻孔内100～250 m深部见金铜矿体，设计ZK182钻孔，以期进一步追索金铜矿体，扩大研究区找矿成果。岳山银铅锌矿床为中型规模的斑岩型银铅锌矿床，矿体主要赋存在龙门院组粗安玢岩中，其次赋存在下伏拉犁尖组沉积岩和磨山组下段砂页岩中。

3地球物理特征

31磁性特征

对区内各类巖（矿）石的磁性进行统计分析（表1）。结果表明：磁铁矿磁性强、密度高，磁化率κ为 170 000×4π×10-6SI，剩余磁化强度Jr为15 000×10-3 A/m;膏辉岩磁性较强，磁化率κ为18 000×4π×10-6 SI，剩余磁化强度Jr为5 300×10-3 A/m;正长岩、二长岩、闪长玢岩、粗面斑岩、辉石粗安（玢）岩、龙门院组角闪粗安岩、砖桥组辉石粗安岩、双庙组粗面玄武岩和浮山组粗面岩具一定磁性，磁化率κ为（800～4 000）×4π×10-6 SI，剩余磁化强度Jr为（500～1 000）×10-3 A/m;次生石英岩、硅化岩、凝灰岩、砂砾岩（白垩纪—古近纪红层）、侏罗系砂岩和三叠系灰岩为微磁性或基本无磁性。

32磁异常特征

在研究区开展了1∶10 000高精度磁法测量。磁异常包含不同层次的场源信息，可从不同角度认识磁异常特征[4，7]。通过对磁异常进行化极数据处理，提取深源异常信息，获得深部地质体异常响应特征。研究区地磁ΔT异常明显存在2条磁异常带：一是下湾—黄屯—彭墩—竹园NE向异常带，称为Ⅰ号异常带;二是阳家墩—土公山—阳畈NE向异常带，称为Ⅱ号异常带（图3）。

（1）下湾—黄屯—彭墩—竹园NE向异常带（Ⅰ号异常带）。形态规则、正负相伴的低缓正异常带。自西向东，幅值由1 000 nT逐渐下降为200 nT，负极值由-800 nT下降为-100 nT，梯度较缓。Ⅰ号异常带为重要的成矿构造岩浆带，具有较好的找矿潜力。异常带上有C1—C4号局部异常。根据地质及物性资料，推测C1号异常由马鞭山铁矿和下湾铁矿引起，C2号异常由黄屯硫铁矿下部铁矿引起，C3号异常由岳山铅锌矿隐伏粗安玢岩（含矿）引起。C4号异常ΔT幅值约100 nT，北侧有较弱的负磁异常，负极值约-30 nT，化极后提取的深源异常宽缓，呈近EW向，ΔT化极深源幅值约80 nT，中心位于竹园附近，异常区地表出露拉犁尖组上段石英砂岩和EW向铅锌矿化体。综合地质和物性资料，推测该异常由中深部粗安斑岩体或与东马鞍山组灰岩有关的磁铁矿体所引起。

（2）陽家墩—土公山—阳畈NE向异常带（Ⅱ号异常带）。由C5—C8号呈串珠状沿NEE向展布高磁异常组成。异常（C7）最大幅值为1 300 nT，异常（C8）最小幅值为600 nT，负极值范围为-300～-100 nT，异常梯度大，化极提取的深源异常均形态规则，认为C5—C7号磁异常是浅部高磁性正长岩或闪长岩体引起。C7号磁异常化极后，中心位于阳畈东侧虎形涧与鲍家冲之间，呈不规则椭圆状，其长轴方向近EW向，幅值达1 300 nT，梯度大，推测存在浅源和深源叠加异常，浅源异常为出露地表具较高磁性的正长岩体引起，深源异常可能由深部闪长岩体（磁铁矿化）引起，与“高村式”铁矿的磁性特征类似[11]，推测存在此类铁矿床。在C7号磁异常东侧存在1条近NS向条带状展布的磁异常带，长约7 000 m，宽400～600 m，异常最大幅值为1 000 nT，北部异常幅值达300～400 nT，向北逐渐降低。该区域出露受断裂破碎带控制的磁铁矿化体露头，推测异常由近NS向断裂带内的不均匀磁铁矿化引起的。C8号磁异常位于鹤毛河镇北东约1 000 m处，异常区被第四系覆盖，呈椭圆形，在深源异常叠加浅源次级异常，异常总强度达800 nT，北侧伴随负异常，负极值为-300 nT。浅源异常零乱，幅值达200～300 nT，根据岩石物性特征，推断其主要为火山岩引起。从区域地质背景分析，C8号异常深部可能存在中三叠统东马鞍山组灰岩，与“龙桥式铁矿”地质特征[12]类似，在火山岩地层下部可能存在又一“龙桥式铁矿”。

33可控源音频大地电磁测深

可控源音频大地电磁测深（Controlled Source Audio Magnetotellurics，CSAMT）研究地下介质的导电性差异，观测电磁场的频率、场强和方向可由人工控制，其极化方向明显，信噪比高，易于观测，属于人工源频率域电磁测深方法，可研究大地的电磁响应，探测地下电性分布及地质构造[13]。为进一步查明研究区深部岩体及构造展布，开展了1线、10线、26线及Z1线CSAMT测量工作（图1，图3）。

10线CSAMT测量结果如图4（a）所示。剖面被第四系覆盖，反演深度300 m以浅为中低阻，幅值为0～360 Ω·m，可能是第四系—白垩系的反映;反演深度300～700 m为中等电阻，幅值为360～1 000 Ω·m，是三叠系的反映;反演深度700～1 000 m为高阻，幅值为1 000～16 000 Ω·m，是岩体的反映。推测横向距离X为1 300 m和1 600 m处存在断裂，编号分别为FT1和FT2。根据已知钻孔资料，横向距离X为1 600～2 000 m，反演深度300～400 m为矿体的反映。

26线CSAMT测量结果如图4（b）所示。26线与10线平行，被第四系覆盖，反演深度300 m以浅为中低阻，幅值为0～360 Ω·m，是第四系—白垩系的反映。反演深度300～700 m为中等电阻，幅值为360～1 000 Ω·m，是三叠系的反映。反演深度700～1 000 m为高阻，幅值为1 000～16 000 Ω·m，是岩体的反映。推测X为1 450 m处存在断裂，编号为FT2。根据钻孔资料，横向距离X为1 600～2 000 m，反演深度300～400 m为矿体的反映。

Z1线CSAMT测量结果如图5所示。剖面长1 km，方位35°，垂直于10线和26线，被第四系覆盖。横向距离X为1 000～1 300 m电性为高阻，结合NW向剖面，推测是沿FT1和FT2断裂侵位岩体的反映。横向距离X为1 350 m附近出现电阻率呈明显“台阶”状，推测是断层FT1和FT2在该位置复合引起。横向距离X为1 300～2 000 m，反演深度300 m以浅为中低阻，幅值为0～360 Ω·m，是第四系—白垩系的反映;反演深度300～700 m为中等电阻，幅值为360～1 000 Ω·m，是三叠系的反映;反演深度700～1 000 m主要为高阻，幅值为1 000～16 000 Ω·m，是岩体的反映。横向距离X为1 500 m反演深度约600 m，推测有金铜矿体（化）体存在，该位置位于FT1和FT2复合部位附近，也是岩体的接触位置，是研究区金铜矿（化）体赋存的有利位置。

1线CSAMT测线长度为55 km，方位为125°，CSAMT测量结果纵向大致划分为低值（1～200 Ω·m）、中值（200～1 000 Ω·m）以及高值（>1 000 Ω·m）3层;横向高低起伏，分布不均匀，表明该区岩浆热液活动较剧烈（图6）。根据岩石物性资料，推测研究区下层高值区为岩体，中层中值区为侏罗系或三叠系中高阻地层，上层低值区为第四系—白垩系。在横向距离X为3 000 m位置附近存在一低阻区，推断为含水破碎带引起;在横向距离X为3 400～4 400 m、5 800～6 500 m位置，深度150～300 m区域为低阻区，推测分别为岳山铅锌矿化体和鹤毛河铁矿化体引起。推测1线存在5条断裂，编号分别为FT1、FT2、FT5、FT7和FT8，FT2位于ΔT梯级带，与10线、26线的CSAMT测量结果具有较好的对应性。

综上，研究区CSAMT测量在垂向上验证对比了已知矿床的深度信息，进一步了解了研究区地层、岩体及构造等地质体的电性特征，有效探测了空间位置（尤其是深度）。结果表明，浅层（300 m以浅）为第四系—白垩系，中层（约500 m）多为三叠系，深部（700 m以下）为岩体。由于受地质构造影响，推测的地层深度在研究区不同位置略有不同，不同位置的地层、岩体相对抬升或下降，而构造及岩体发育位置在以往钻孔中多见矿（化）体，可为研究区找矿预测及钻探验证提供依据。

4找矿预测

马鞭山—黄屯—鹤毛河地区位于庐枞火山盆地东北部航磁梯度带上，包括由多个次级异常组成的2条NE向磁异常带。异常带上的局部磁异常明显，已发现的金属矿床多与局部明显磁异常有关，如马鞭山铁矿对应C1磁异常，黄屯矿区对应C2磁异常。研究区的磁异常既可能是由磁铁矿引起（C1、C2磁异常），也可能是岩体引起（C3、C5、C6、C7磁异常），还有一些磁异常（C4）地质原因不明确。C8异常深部可能在火山岩下部存在又一“龙桥式铁矿”，表明磁异常特征对研究区金属矿床找矿预测具有重要意义。

综合地质及磁异常特征和CSAMT测量工作，在推测断裂FT1和FT2复合部位进行钻探验证，在ZK181钻孔100～250 m深部见金铜矿体，沿勘探18线在ZK181北西端设计ZK182钻孔，以期进一步追索金铜矿体，扩大研究区找矿成果。研究区金成矿研究表明金的背景值受不同级别火山机构形成的火山岩建造控制[1417]。研究区找矿预测选区应考虑综合信息，如重力、可控源、原生晕等，同时注意综合找矿，特别是在沉积地层区，要重视寻找与火山-侵入活动有关的铁矿。

5结论

（1）马鞭山—黄屯—鹤毛河地区磁异常梯度带多为构造的反映，局部磁异常多与矿（化）体及岩体有关，部分磁异常可能是未查明的矿体引起。

（2）马鞭山—黄屯—鹤毛河地区推断了5条断裂，分别为FT1、FT2、FT5、FT7和FT8，其中FT1和FT2复合部位是铜金矿体赋存的有利位置。在FT1、FT2复合部位进行钻探（ZK181钻孔）验证，在孔深100～250 m发现了金铜矿体。

参考文献

[1]常印佛，刘湘培，吴言昌，等.长江中下游铜铁成矿带[M].北京：地质出版社，1991.

[2]吴明安，侯明金，赵文广.安徽省庐枞地区成矿规律及找矿方向[J].资源调查与环境，2007，28（4）：269277.

[3]邬宗玲，盛勇，黄博，等.安徽廬枞火山岩矿集区东南部成矿系列及成矿规律[J].华东地质，2017，38（3）：194202.

[4]尚世贵.庐枞火山岩盆地北部马鞭山铁矿床磁异常特征及找矿预测[J].安徽地质，2014，24（1）：1012.

[5]孙思，李永刚，张小允，等.山东七宝山隐爆角砾岩型金铜矿床含矿蚀变斑岩石英颗粒中高温高盐度沸腾包裹体的发现及其意义[J].岩石学报，2010，26（11）：33193326.

[6]唐菊兴，丁帅，孟展，等.西藏林子宗群火山岩中首次发现低硫化型浅成低温热液型矿床——以斯弄多银多金属矿为例[J].地球学报，2016，37（4）：461470.

[7]丁海红，陈雪，刘敦华，等.宁芜北段东带矿集区重磁25D反演联立剖面特征研究[J].华东地质，2017，38（2）：138146.

[8]祁光，吕庆田，严加永，等.基于先验信息约束的三维地质建模：以庐枞矿集区为例[J].地质学报，2014，88（4）：466477.

[9]吕庆田，刘振东，汤井田，等.庐枞矿集区上地壳结构与变形：综合地球物理探测结果[J].地质学报，2014，88（4）：447465.

[10]胡文瑄，任启江，徐兆文.从地质环境演化看宁芜—庐枞地区成矿系列与找矿方向[J].江苏地质，1993，17（2）：6572.

[11]施张燕，杨西飞，芮明林.马芜地区高村铁矿深部成矿预测[J].现代矿业，2016（6）：160162.

[12]尚世贵，刘湘培.龙桥铁矿的磁法找矿效果[J].安徽地质，1991（1）：6773.

[13]何继善.可控源音频大地电磁法[M].长沙：中南工业大学出版社，1991.

[14]吴长年，任启江，阮惠础，等.安徽庐枞盆地东北部火山机构与金的背景值关系研究[J].矿产与地质，1994，8（2）：108113.

[15]车英丹，吴明安，张舒，等.安徽庐枞盆地黄屯闪长玢岩地球化学特征及其地质意义[J].安徽地质，2017，27（4）：241247.

[16]高守业，王丽娟，陆建军，等.宁芜和庐枞盆地含矿岩体地球化学特征对比[J].华东地质，2017，38（1）：2127.

[17]张景，陈国光，张明，等.宁芜盆地白象山矿区物化探异常特征及找矿意义[J].华东地质，2016，37（2）：147151.