江苏南京堂莫山地区物化探特征及找矿潜力分析

周力，刘志宏，陈学峥，王一剑

（江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018）

0 引言

宁芜盆地是长江中下游地区一个重要的中生代陆相火山岩盆地，以发育著名的“玢岩铁矿”为其显著特征［1-2］。宁芜北段（江苏部分）除已发现的梅山铁矿、吉山铁矿、其林山铁矿、凤凰山铁矿等大中型铁矿床外［1］，分布着像铜井铜金矿、谷里铜矿、大平山铜矿等一系列小型铜（金）矿床、矿点［3-4］。目前，研究区铜（金）矿床还没有大的找矿突破。

研究区位于宁芜火山岩盆地北段南东翼，紧邻大平山铜矿西南侧，地表矿化、蚀变明显，成矿地质条件优越。江苏省地质调查研究院于该区开展了铜金矿普查工作。笔者通过对研究区地球化学、地球物理特征的剖析，结合钻探查证结果，认为该区具有较好的铜金矿找矿前景。

1 地质概况

研究区位于扬子板块北缘，郯庐断裂带东侧，靠近扬子板块和华北板块的拼合带［5］。区内出露地层较为简单，主要为下白垩统龙王山组（K1l）和中-下侏罗统象山群（J1-2xn），整体呈北东向条带状展布，仅研究区南部少量出露中三叠统黄马青组（T2h）（图1）。龙王山组为一套陆相中性火山岩系，不整合于象山群之上，区内岩性主要为角砾凝灰岩、凝灰角砾岩、集块凝灰角砾岩、粗安角砾熔岩、沉凝灰岩等。象山群平行不整合于黄马青组之上，根据岩性特征可以分为上、下两个岩性段，区内主要出露象山群下段，可分为两层：下部为石英砾岩、砂砾岩；上部为长石石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、碳质页岩，夹不稳定煤线。黄马青组自下而上可分为四个岩性段：下红色岩性段、灰色砂岩段、碳酸盐岩段和上红色岩性段［6］，区内黄马青组仅见上红色岩性段，岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主。

图1 堂莫山地区地质简图Figure 1.Geological map of the Tangmoshan area

研究区位于天台山-大平山古火山机构的南侧，为一火山穹隆构造。大平山Ⅰ号岩体周边的基底砂岩地层被侵入拱起，环绕角闪闪长玢岩体分布，其外围分布有火山岩层，在大平山、鸡笼山东南山坡及山麓堆积有集块角砾岩层。区内断裂构造发育，分为北东向和北西向两组。北东向F1 断裂为走向断层，走向30°～65°，倾角60°～85°，主体倾向北西，在鸡笼山南东坡发生倒转，变为南东倾向，断距150～180 m，该断裂规模较大，控制了岩体的侵入与分布。北西向断裂数量较多，一般为平移断层，具有张扭性质，该类断裂形成较晚，切割地层、岩体和F1断裂。

研究区中部出露大面积的中性侵入岩，呈北东向带状分布，岩性为角闪闪长玢岩，斑状结构，块状构造，高岭土化、绢云母化、绿泥石化、镜铁矿化等蚀变强烈，局部可见岩浆期后含黄铜矿、黄铁矿的石英-方解石细脉。

2 地球化学特征

本次土壤地球化学测量工作比例尺为1∶10 000，采样网度为100 m×40 m，测线方向为295°，共采集土壤样品1 593 件。分析项目为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Mo共计10项。

2.1 元素地球化学特征

对堂莫山地区1 593 件土壤样品的原始数据进行统计分析（表1），结果显示：研究区富集Hg、As、Sb、Bi、Au、Mo 元素（富集系数大于2）；从变异系数来看，Au 强烈分异（变异系数大于2.0），Cu 分异（变异系数大于1.0）。说明Au、Cu 元素在地质体中分散、富集的程度较高。

表1 堂莫山地区各元素地球化学特征参数Table 1.Geochemical characteristic parameters of elements in the Tangmoshan area

利用研究区土壤地球化学测量各元素含量的原始数据集变异系数（CV1）和通过平均值加减3 倍方差剔除高低值后的数据集变异系数（CV2），形成反映各数据集相对离散程度的变异系数关系图［8］（图2）。图中显示研究区Au、Cu变化程度较大，反映其高含量数据较多，局部富集成矿可能性较大。

图2 堂莫山地区元素变异系数关系Figure 2.Variability coefficient relation of elements in the Tangmoshan area

2.2 元素背景值和异常下限的确定

研究区各元素地球化学背景值和异常下限的确定采用统计法：将原始数据迭代剔除大于“X+3S”和小于“X－3S”的特异值，然后计算剩余数据的平均值（X0）和标准差（S0），理论异常下限按T=X0+2S0计算，取真值后作为研究区实际异常下限。异常浓度分带采用实际异常下限的1、2、4 倍确定。各元素背景值、异常下限、浓度分带值见表2。

表2 堂莫山地区各元素异常下限和浓度分带特征Table 2.Anomaly thresholds and concentration zoning characteristics of elements in the Tangmoshan area

2.3 土壤元素地球化学异常特征

运用多元地学空间数据管理分析系统（GeoExpl）绘制1∶10 000 土壤化探单元素异常图，按异常下限的1、2、4倍圈定单元素异常的浓度分带。各元素异常特征分述如下：

（1）Au异常特征。Au异常主要围绕堂莫山分布，共圈出Au-1、Au-2、Au-3、Au-4四处异常（图3）。其中Au-2 和Au-3 异常表现出异常面积大、强度高，浓集中心和峰值明显，具有三级浓度分带等特征。Au-4异常衬度值较高，但异常面积小，极值适中。各异常衬度值Au-2＞Au-4＞Au-3＞Au-1（表3）。Au 异常的分布主要受北东向F1、F10断裂及北西向F8、F9断裂控制，尤其断裂交汇部位异常强度最大。

表3 堂莫山地区土壤单元素异常特征参数Table 3.Characteristic parameters of single-element anomalies in the Tangmoshan area

图3 堂莫山地区土壤地球化学异常图Figure 3.Soil geochemical anomalies in the Tangmoshan area

（2）Cu 异常特征。Cu 异常主要分布于堂莫山与天金山的东南侧，共圈定Cu-1 一处异常（图3）。Cu-1异常面积大，衬度值高，浓集中心和峰值明显，具有三级浓度分带特征。Cu 异常的分布主要受区内北东向展布的侏罗系龙王山组火山碎屑岩的控制，且与Au-3异常位置重合较好。

（3）Ag异常特征。Ag异常不明显，主要分布于研究区中部，共圈出Ag-1、Ag-2 两处异常（图3）。其中Ag-1异常面积小，极值大，衬度值高，具有三级浓度分带；Ag-2异常面积稍大，衬度值低，具有二级浓度分带。

（4）As 异常特征。区内共圈出As-1、As-2、As-3和As-4 四处异常（图3），异常强度高，浓集中心和峰值不明显，具有外、中二级浓度分带。其中As-3 异常与Au-3 和Cu-1 异常位置重叠较好；As-2 异常与Ag-1异常轻微重叠，该部位龙王山组火山碎屑岩硅化、黄铁矿化强烈。

（5）Bi异常特征。区内共圈出Bi-1和Bi-2两处异常（图3），异常强度较Au、Cu 弱，浓集中心和峰值不明显，具有外、中二级浓度分带。Bi 异常的分布主要受北东向F1、F10 断裂控制，其中Bi-1 异常与As-2 异常位置重合较好；Bi-2 异常与Au-4 和Cu-2 异常位置重叠。

（6）Hg 异常特征。区内Hg 异常极不明显，仅以外带的形式零星分布于区内，异常规模小，无浓集中心，无浓度分带，与其他元素异常重合度差。

（7）Mo 异常特征。Mo 异常主要分布于堂莫山和天金山的东南、西北两侧，共圈出Mo-1、Mo-2和Mo-3三处异常（图3）。Mo-1、Mo-2异常规模小，强度低，具有二级浓度分带；Mo-3 异常面积大，浓集中心和峰值明显，具有三级浓度分带特征。各异常衬度值Mo-3＞Mo-1＞Mo-2（表3）。Mo异常的分布整体受北东向F1、F10 断裂控制，其中Mo-3 异常与Au-4 和Cu-2 异常位置重叠较好。

（8）Sb 异常特征。Sb 异常不明显，主要以外带的形式分布于研究区中部，与其他元素异常重合度差，仅圈出Sb-1一个规模较小的具有二级浓度分带的异常。

（9）Pb、Zn 异常特征。Pb 异常和Zn 异常特征相似，二者主要分布于研究区西南角狮子山-龙王殿一线，与其他元素异常重合度差。异常规模小，浓集中心和峰值不明显，仅有微弱的二级浓度分带。

2.4 综合异常特征及评价

将Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Mo 十种单元素异常叠合到研究区平面图上，根据各元素空间分布的一致性可以圈定出Ht-1、Ht-2、Ht-3、Ht-4 四处综合异常，如图3所示。化探工区范围及地质内容如图1所示。

Ht-1 综合异常：位于研究区北侧，呈半个椭圆形。该综合异常主要由As-1 单元素异常构成，其余Ag、Au 等元素异常在此处强度低，无浓集中心。异常区内出露的地层是龙王山组和象山群，二者接触带呈北东向位于异常区东侧，地层岩石破碎、蚀变不明显。该异常找矿前景一般。

Ht-2 综合异常：位于研究区西侧，呈椭圆形。该综合异常主要由Ag-1、As-2、Au-1、Bi-1、Mo-1和Mo-2六个单元素异常组成，异常套合程度高，强度适中，其中Ag 异常衬度值高，具有三级浓度分带。异常区内出露的地层是龙王山组和象山群，二者接触带呈北东向位于异常区中部，大岘村附近龙王山组火山碎屑岩硅化、黄铁矿化蚀变强烈。该异常具有一定的找矿前景。

Ht-3 综合异常：位于研究区东侧，呈条带状。该综合异常由Ag-2、As-3、Au-2、Au-3、Bi-2、Cu-1、Mo-3七个单元素异常组成，异常套合程度高，浓集中心和峰值明显，其中Au、Cu、Mo 异常衬度在组合异常内较高，异常内带规模大。异常区内出露的地层主要是龙王山组和象山群，二者呈断层接触，断层F1 及北东向F10 断层贯穿异常区，异常北西侧见角闪闪长玢岩岩体。区内地表可见硅化、绿松石化、孔雀石化、褐铁矿化等蚀变。该异常具有较好的Au、Cu找矿前景。

Ht-4 综合异常：位于研究区西南角，呈不规则状。该异常由As-4、Pb-1、Zn-1 三个单元素异常组成，各异常衬度值低，浓集中心和峰值不明显。异常区内出露的地层是龙王山组和象山群，地表破碎、蚀变不发育。该异常找矿前景一般。

3 地球物理特征

在研究区化探异常发育的部位布设1∶10 000 激电中梯面积性测量，面积为2.625 km2，网度为100 m×40 m，测线方位为115°。

针对激电中梯视极化率异常布设4条激电测深剖面，共160个点。

3.1 激电中梯异常特征

研究区激电中梯异常反映较好，无论是规模和强度均能有效体现。从激电中梯视电阻率等值线平面图（图4）可以看出，视电阻率等值线呈北东向展布，与地层走向一致，视电阻率值为44.5～1 475 Ω·m，视电阻率异常呈现出由北西向南东高低相间的特征。研究区三处高阻异常是象山群砂岩和角闪闪长玢岩的反映；北西侧低阻异常是龙王山组火山碎屑岩的反映，其余低阻异常皆对应不同岩性的接触部位。研究区中部大面积出露的角闪闪长玢岩表现为中等电阻率，由于该岩体地表破碎、蚀变发育，故并未表现为高阻。区内视极化率等值线呈北东向展布（图4），视极化率值为0.85%～9.55%，视极化率整体呈现出北西高南东低的特征。通过对数据的分区统计，共圈定出六处视极化率异常，其中ηs2 异常以3.75%等值线圈定，异常规模较大，在视电阻率等值线平面图上表现为中低阻，异常位于龙王山组和象山群断层（F1）接触带附近，且落在Ht-3 化探综合异常中，与Au-2、Cu-1等单元素异常对应较好，推测异常由F1 断裂带内和旁侧地层中的铜金硫矿（化）体引起。该异常显示找矿前景较好。

图4 堂莫山地区激电中梯测量等值线平面图（左：视电阻率；右：视极化率）Figure 4.Isoline plan of IP intermediate gradient survey in the Tangmoshan area（Left：resistivity；Right：polarizability）

3.2 激电测深异常特征

0 线、8—12 线激电测深剖面穿过ηs2 高极化异常（图4）。0 线剖面以3.75%圈定0-ηs1、0-ηs2、0-ηs3 三处局部高极化异常：0-ηs1 中心埋深约100 m，是激电中梯ηs2 异常在深部的反映；0-ηs2 和0-ηs3 异常在垂向上重叠，中心埋深分别为50 m、200 m，是激电中梯ηs6异常在深部的反映。8—12线剖面圈定8-ηs1、8-ηs2、8-ηs3三处局部高极化异常：8-ηs1 异常以ηs=6%圈定，中心埋深约150 m，是激电中梯ηs5 和ηs6 异常在深部的反映；8-ηs2 异常以ηs=5%圈定，中心埋深约100 m，是激电中梯ηs2异常在深部的反映；8-ηs3异常以ηs=4.5%圈定，中心埋深约250 m，地表未见激电中梯异常。

4 工程验证及找矿潜力分析

根据研究区土壤化探异常特征，首先对组合异常Ht-3进行槽探查证：于Cu-1异常浓集中心布置了探槽TC1203 和TC1204，揭露的地层是龙王山组角砾凝灰岩，存在不连续的铜矿化（体），经刻槽取样分析，铜品位为0.23%～0.42%；同时揭露一条走向北东、倾向北西的含铜金破碎带F10（图1、图5），宽为4.26 m，铜品位为0.47%，金品位为1.5 g/t。在全面分析研究区物化探异常特征的基础上，结合区内成矿地质条件和探槽查证结果，针对0-ηs1 和8-ηs2 激电测深异常分别布设钻孔ZK001 和ZK1201。ZK001 孔于0-ηs1 异常中心揭露了赋存于F1断裂破碎带中的黄铁矿体，视厚度为12.10 m，硫品位为8.13%～14.24%；于F1 断裂下盘象山群中揭露多条铜矿体，累计视厚度为10.04 m，铜品位为0.20%～0.43%。ZK1201 孔于8-ηs2 异常内揭露了赋存于F10 断裂破碎带中和象山群中的铜矿体，累计视厚度为21.61 m，铜品位为0.24%～0.91%；于8-ηs2 异常上部龙王山组中揭露3 条铜矿体，累计视厚度为16.24 m，铜品位为0.2%～0.56%；于8-ηs2 异常下部象山群中揭露多条铜矿体，累计视厚度为9.09 m，铜品位为0.22%～1.35%。

图5 12线综合地质剖面Figure 5.Comprehensive geological profile of line 12

研究区位于宁芜盆地梅山-皇姑山-黄梅山断裂火山喷发带中部天台山-大平山古火山机构的南侧［9-10］。区域上从北向南依次发现有天台山硫铁矿、大平山铜矿和堂莫山铜（金）矿点。天台山硫铁矿体和大平山铜矿体均赋存于龙王山组火山碎屑岩中，为中高温热液充填-交代成因［9］。研究区是天台山-大平山火山机构在西南方向的延伸，为一火山穹窿构造，具有与天台山黄铁矿和大平山铜矿相同的地质构造背景。区内火山-岩浆活动强烈，断裂构造发育，地表矿化蚀变迹象明显。研究区北西侧与天台山硫铁矿区位相似，位于大平山岩体北西，地表龙王山组火山碎屑岩黄铁矿化强烈，激电中梯测量显示该位置视极化率背景高，圈定的视极化率异常ηs6 规模大、强度高，具有寻找天台山式硫铁矿的潜力；研究区大平山岩体南东侧是大平山铜矿在南西方向的延伸，土壤地球化学测量显示该区铜异常面积大，衬度值高，浓集中心和峰值明显，本次钻探工作揭露了赋存于龙王山组中和北东向F10 断裂中的铜（金）矿体，表明研究区南东侧具有寻找大平山式铜矿的潜力，F10 断裂走向上龙王山组岀露部位应是本区下一步工作的重点；此外，土壤化探Au-2 异常面积大、强度高，浓集中心和峰值明显，位于北东向F1、F10断裂和北西向F8、F9断裂交会部位，具有较好的金矿找矿前景。

5 结束语

（1）研究区Au、Cu、As、Bi、Mo等元素地球化学异常显示明显，其中Au、Cu、Mo异常面积大，衬度值大，浓集中心和峰值明显，具有三级浓度分带，圈定的Ht-3综合异常成矿地质条件较好，各单元素异常套合好，浓集中心和峰值明显，Cu、Au 异常内带规模大，具有较好的找矿前景。

（2）1∶10 000 激电中梯异常圈定6 个视极化率异常，其中ηs2 异常规模较大，在视电阻率等值线平面图上表现为中低阻，异常位于龙王山组和象山群断层（F1）接触带附近，与Ht-3 化探综合异常套合，具有良好的找矿前景。

（3）分析研究区成矿地质背景，结合钻探验证情况，认为研究区具有较好的铜（金）矿找矿潜力。