楊 淵， 張 林， 史朝洋, 張瑾愛

(陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710068 )

0 引言

東秦嶺特別是秦嶺造山帶北部和華北地塊南緣地區(qū)，是中國(guó)重要的多金屬成礦帶[1]。東秦嶺造山帶屬于秦嶺造山帶東段，晚中生代構(gòu)造巖漿事件在該區(qū)域非常發(fā)育，形成了大量的花崗巖[2]，蟒嶺花崗巖體出露于北秦嶺構(gòu)造帶位于欒川斷裂帶以南、商丹斷裂帶以北的秦嶺地區(qū)。蟒嶺巖體西側(cè)地區(qū)是北秦嶺的一個(gè)重要的礦集區(qū)，分布有南臺(tái)、馬河、西溝、高溝和桃官坪等幾個(gè)中小型以鋁為主的多金屬礦床，其周邊還分布有銀廠溝、寺溝等鉛鋅礦床。礦集區(qū)除鉬礦床成礦元素之外還伴生有其他多金屬元素[3],其成礦作用與中生代花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。半個(gè)多世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)眾多科研院所和生產(chǎn)部門對(duì)東秦嶺地區(qū)中生代的花崗巖及與其有關(guān)的鉬(鎢)多金屬礦床的時(shí)空分布、物質(zhì)來源及演化、礦床地質(zhì)特征、成礦作用過程與地球動(dòng)力進(jìn)行了研究，取得了不小成果[4-5]

前人對(duì)蟒嶺巖體以及西部小巖體在時(shí)間上有一定的認(rèn)識(shí)，北秦嶺地區(qū)與鋁礦相關(guān)的巖體的巖石類型主要為二長(zhǎng)花崗巖，也見花崗斑巖(南臺(tái)巖體)，利用LA-ICPMS鋯石U-Pb定年得到成礦小巖體的形成年齡為157±1Ma～150±3Ma[6]，與蟒嶺花崗巖體形成時(shí)代接近，略早于蟒嶺花崗巖體二長(zhǎng)花崗巖148±1Ma～144±1Ma[7]，均屬于晚侏羅世,明蟒嶺巖體與其在西部小巖體在形成年齡上相近。但以往本地區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作僅局限于地表，未見在深層空間對(duì)巖體進(jìn)行系統(tǒng)性的研究分析，沒有對(duì)隱伏-半隱伏巖體產(chǎn)狀及賦存狀況有清晰地認(rèn)識(shí)，也沒有較大比例尺的綜合物探測(cè)量工作，筆者借助于綜合地球物理手段，對(duì)小秦嶺地區(qū)蟒嶺巖體及其西部小巖體的地球物理特征展開研究，著重探討蟒嶺巖體西部三個(gè)小巖體(圖1中黑色圖框)桃官坪巖體、崎頭山小巖體和西溝小巖體之間的關(guān)系，以及三個(gè)小巖體與東部蟒嶺巖體在空間和時(shí)間上的關(guān)系。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)特征Fig.1 Geological characteristics of the study area

研究區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)以燕山期侵入巖為主，主要的巖體有四個(gè)，自西向東依次為：桃官坪巖體、西溝巖體、崎頭山巖體以及東部最大的蟒嶺巖體。巖性主要為中-細(xì)粒黑云母花崗巖，局部有二長(zhǎng)花崗斑巖、二長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖小巖體(脈)圍繞主要巖體分布。此外，還分布有石英脈、花崗斑巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈及云斜煌斑巖脈等脈巖。桃官坪巖體、西溝巖體受南北向斷裂構(gòu)造影響，闖溝巖體位于前兩者之間，畸頭山巖體位于東端，巖體分枝多呈團(tuán)塊狀交錯(cuò)，形態(tài)復(fù)雜。

1 巖石物性特征

通過對(duì)采集的物性標(biāo)本測(cè)定統(tǒng)計(jì)分析(表1)，結(jié)合測(cè)區(qū)地質(zhì)資料，綜合分析了巖石和地層的物性特征和變化規(guī)律。對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)不同地層單元的密度、磁性、電性特征對(duì)比，建立了主要地層單元的物性模型，為重磁剖面反演及綜合解釋提供物性借鑒。

1)從密度來看，元古界四岔口巖組地層綜合密度為2.71 g/cm3，變化范圍為2.59 g/cm3～2.80 g/cm3，廣東坪巖組地層綜合密度為2.84 g/cm3，變化范圍為2.59 g/cm3～3.04 g/cm3，五峰山巖組地層綜合密度為2.84 g/cm3，變化范圍為2.64 g/cm3～3.18 g/cm3，燕山期侵入巖體密度為2.58 g/cm3，變化范圍為2.48 g/cm3～2.72 g/cm3。通過物性對(duì)比可以看出，中上元古界四岔口巖組與廣東坪、五峰山巖組密度差明顯，地層與巖體密度差更大，因此存在資料解釋推斷的物性條件。

通過對(duì)比分析，廣東坪巖組和五峰山巖組巖石密度最大，四岔口巖組密度次之，巖體密度最小。

2)從磁性來看元古界四岔口巖組地層平均磁化率978(10-5SI)，變化范圍為17(10-5SI)～6 768(10-5SI)，從巖性來說除變基性凝灰?guī)r和斜長(zhǎng)角閃巖磁性較強(qiáng)外其余巖性均不超過100(10-5SI)，說明四岔口巖組多數(shù)巖石是弱磁性，少數(shù)變質(zhì)基性巖磁性非常強(qiáng)。廣東坪巖組磁平均化率為461(10-5SI)，變化范圍為5(10-5SI)～4 326(10-5SI),磁性變化范圍大，強(qiáng)磁巖性較多，強(qiáng)磁巖性為斜長(zhǎng)角閃巖和綠泥納長(zhǎng)陽起片巖。五峰山巖組地層平均磁化率38(10-5SI)，基本屬無磁地層。燕山期侵入巖體平均磁化率為488(10-5SI)，變化范圍為5(10-5SI)～4 070(10-5SI)，說明中酸性巖體磁性不均勻，變化范圍大，基本呈現(xiàn)中等磁?？傮w來看，區(qū)內(nèi)廣東坪地層磁性最強(qiáng)，四岔口地層磁性除斜長(zhǎng)角閃片巖外基本屬于無磁，四岔口地層為無磁，中酸性巖體呈中等磁。

表1 綜合物探物性統(tǒng)計(jì)表

3)從電性來看，元古界四岔口巖組地層電阻率變化范圍大，極化率相對(duì)較高，但整體并不高。廣東坪巖組電性與四岔口相近電阻率變化范圍大，極化率相對(duì)較高，其中角閃片巖極化率最高達(dá)8.94%。五峰山巖組地層電阻率變化范圍大，極化率最低，說明五峰山組地層蝕變不強(qiáng)或者說無蝕變。燕山期侵入巖體電阻率變化范圍小，整體呈低阻，極化率較低，變化范圍小。總體來看，區(qū)內(nèi)廣東坪和四岔口地層極化率較高，變化范圍較大，蝕變較強(qiáng)。五峰山組合巖體電阻率和極化率較弱，蝕變不強(qiáng)，說明五峰山組合花崗巖相對(duì)“干凈”，蝕變不強(qiáng)。

2 研究區(qū)重磁特征

由圖2(a)可以看出，異常整體呈北東向，“兩低夾兩高”展布特征。東部異常最低，西南部最高，中北部帶狀展布異常次之，西北部相對(duì)較低，各個(gè)異常區(qū)之間界線清晰，異常簡(jiǎn)單明了。通過布格重力異常圖正負(fù)異常的展布特征，可將異常區(qū)分為兩個(gè)重力負(fù)異常區(qū)和兩個(gè)重力正異常區(qū)。

由圖2(a)可以看出，研究區(qū)分區(qū)明顯，界線清晰，結(jié)合物性工作認(rèn)為布格重力高值區(qū)(紅色較深區(qū))反映了巖體埋深較深無巖體侵入地層，或者說在該區(qū)域巖體所占比例較小。布格重力低值區(qū)即藍(lán)色區(qū)域反映了巖體埋深較淺且該區(qū)域隱伏-半隱伏巖體所占比例較大，地層所占比例較小。

從圖2(b)地面高精度磁測(cè)異常面圖分布即可將研究區(qū)分為三個(gè)區(qū)：①磁場(chǎng)平穩(wěn)區(qū);②強(qiáng)磁異常區(qū);③磁場(chǎng)散亂區(qū)。磁場(chǎng)平穩(wěn)區(qū)位于工作區(qū)西北部，平穩(wěn)區(qū)內(nèi)主要出露地層北部為中古元界四岔口巖組；強(qiáng)磁異常區(qū)位于工作區(qū)中部，異常走向不一致，中部有部分扭曲，呈直角狀，局部磁異常高達(dá)2 000 nT，東北部有大面積的負(fù)磁異常區(qū)。本區(qū)內(nèi)主要出露中元古界地層的廣東坪巖組，中部強(qiáng)磁異常位置出露的是四岔口巖組和燕山期的二長(zhǎng)花崗巖，強(qiáng)磁異常走向主要以南北向、東西向或者不規(guī)則走向；磁場(chǎng)散亂區(qū)，位于工作區(qū)東南部，區(qū)內(nèi)磁場(chǎng)屬中等強(qiáng)度，異常較為獨(dú)立，無明顯條帶狀或者團(tuán)塊狀異常出現(xiàn)，異常走向?yàn)楸睎|向，說明蟒嶺巖體巖體形成初期有為北西向應(yīng)力控制，本區(qū)主要出露燕山早期的二長(zhǎng)花崗巖。

圖2 重磁異常圖Fig.2 Gravity and magnetic anomaly map(a)布格重力異常圖；(b)高精度磁測(cè)異常圖

3 隱伏-半隱伏巖體圈定

3.1 定性分析

對(duì)比圖1和圖2，我們可以發(fā)現(xiàn)，蟒嶺巖體所處范圍為巨大的布格重力低值區(qū)，該區(qū)域不僅重力異常低而且磁異常相對(duì)較低，與中酸性巖體物性特征一致。桃官坪、崎頭山和西溝三個(gè)小巖體所處區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)完整的相對(duì)較大的布格重力異常，說明該處三個(gè)小巖體雖在地表相鄰而不相連，但隱伏部分卻是連為一起。

圖3 巖體在布格重力圖上反映Fig.3 Granite reflected on Boug gravity diagram

3.2 剖面反演

為了解深部地質(zhì)二維特征，我們?cè)诓几裰亓D上截取了DD-16-01剖面(圖3)，進(jìn)行重磁2.5D反演擬合(圖4)，從圖4可以看出，桃官坪、崎頭山和西溝三個(gè)小巖體在深處隱伏部分是相連的，而且在一定深度上三個(gè)小巖體的根部連為一體成為一個(gè)較大的巖體，并且該巖體與東部蟒嶺巖體相連。

3.3 電法工作驗(yàn)證

為對(duì)隱伏-半隱伏巖體進(jìn)一步確認(rèn)，在圖1黑色框內(nèi)進(jìn)行了激電測(cè)量工作。物性工作顯示圍巖電性變化范圍大，且極化率大小和蝕變強(qiáng)弱有明顯關(guān)系，而巖體整體呈低阻低極化，說明中酸性巖體內(nèi)并無太強(qiáng)的礦化蝕變。由此可利用圍巖與地層的電性差異，劃分隱伏-半隱伏巖體與地層的接觸關(guān)系，再根據(jù)測(cè)深斷面圖進(jìn)一步梳理地層與巖體在深部的接觸關(guān)系。

由圖5看視極化率等值線圖有明顯的分區(qū)性，以黑線為界東西部極化率存在明顯差異，西部普遍較高，東部極化率較相對(duì)較低僅局部有相對(duì)高值異常。激電異常主要以東西向或者近東西向走向?yàn)橹?。初步認(rèn)為西部發(fā)生大規(guī)模低溫?zé)嵋何g變，引起的激電異常主要為黃鐵礦化蝕變，西部地層具有明顯的體極化效應(yīng)；東部地層低溫蝕變較弱，高溫?zé)嵋何g變較強(qiáng)，這也從東部區(qū)域內(nèi)有大量的鉬礦化可以證明。

圖4 剖面重磁正反演Fig.4 Inversion of gravity and magnetic sections(a)DD-16-01布格重力異常；(b)DD-16-01磁力異常；(c)DD-16-01反演模型；(d)DD-16-01地質(zhì)解釋剖面圖

圖5 重點(diǎn)研究區(qū)視極化率異常圖Fig.5 Anomalies of apparent polarizability in key research areas

1)根據(jù)熱液礦床圍巖蝕變分布模式可知在靠近巖體位置主要發(fā)生的是高溫蝕變，蝕變礦床為銅、鉬、鎢等。距離巖體相對(duì)較遠(yuǎn)位置發(fā)生的是中低溫蝕變，蝕變礦床為鐵、鉛、鋅等。本區(qū)東部局部有巖體出露，再結(jié)合重磁推斷的巖體及地層的關(guān)系認(rèn)為，本區(qū)符合典型熱液礦床圍巖蝕變分布模型[8-10]。

2)區(qū)內(nèi)除巖體外均為四岔口巖組，地表巖石和地層?xùn)|西部無明顯差別，但電性顯差異明顯，說明此處存在一個(gè)內(nèi)生動(dòng)力源(高溫?zé)嵩?，該動(dòng)力產(chǎn)生的作用與溫度和距離有直接關(guān)系，而此動(dòng)力源即為中酸性巖體。

在地層和巖體邊部布設(shè)了一條對(duì)稱四極測(cè)深剖面(位置見圖5粉色線段)，圖6為地層與巖體在一定深度上激電測(cè)深斷面圖。由圖5、圖6可以看出，巖體在地表與地下一致呈現(xiàn)的是低極化，而地層在越往深處呈現(xiàn)的視極化率越高，說明在深部地層低溫蝕變變強(qiáng)。由此圈定了隱伏-半隱伏巖體(圖7)，該圈定的巖體與重力異常反映一致，巖體完整獨(dú)立，進(jìn)一步說明所研究的三個(gè)小巖體在深處是連在一起的。

對(duì)比重力異常，激電異常圈定的巖體范圍較小，需說明的是，重力異常所反映的巖體埋深相對(duì)較深而激電測(cè)量的深度較淺，且重力測(cè)量比例尺為1∶50 000尺度，而激電測(cè)量比例尺為1∶10 000，在淺表細(xì)節(jié)上刻畫更為詳細(xì)。準(zhǔn)確來講綜合物探方法效果都很好，僅是反映深度和反映的地球物理場(chǎng)不同而已，不存在何種方法更具有優(yōu)勢(shì)。

圖6 激電測(cè)深斷面及推斷圖Fig.6 Imaginary sounding section and inference map(a)激電測(cè)量斷面圖；(b)激電測(cè)量推斷地質(zhì)斷面圖

圖7 激電測(cè)量推斷巖體圖Fig.7 Inferred map of induced rock mass

圖8 巖體分布圖Fig.8 Distribution of rock mass

4 巖體空間關(guān)系

經(jīng)綜合分析研究在桃官坪附近圈定了一個(gè)隱伏-半隱伏巖體，位置如圖8所示，該隱伏-半隱伏巖體規(guī)模較大，巖體相對(duì)完整。從平面圖上來看出露的桃官坪巖體、崎頭山巖體及西溝巖體都分布于綜合推斷的巖體外圍，在地表相鄰而不相連，但在巖體深處隱伏部分相連。而且在更深的位置三個(gè)小巖體與蟒嶺巖體相連，并且形成一個(gè)巖漿運(yùn)移通道。(圖4剖面重磁正反演斷面圖可知,巖體深層空間隱伏深度在2 km～3 km)。

由此，我們認(rèn)為從平面上來看蟒嶺巖體在空間上范圍更廣規(guī)模更大，其中很大一部分屬于隱伏巖體，且隱伏深度較深。從深層空間上來看蟒嶺巖體與西部三個(gè)小巖體在深部相連，與蟒嶺巖體同根同源，為“兄弟”關(guān)系，蟒嶺巖體深部模型示意如圖9所示。

圖9 蟒嶺巖體深部模型示意圖Fig.9 Schematic diagram of the deep model of the Mangling rock mass

5 結(jié)論

從地球物理特征來看,蟒嶺西部燕山期花崗巖具有低磁、低重、相對(duì)低極化的特征，本次物探工作使用大比例尺電、磁、重對(duì)巖體和地層進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示綜合物探手段可以很好地分辨隱伏-半隱伏巖體與地層；通過對(duì)照物探異常與地質(zhì)填圖的對(duì)照，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)內(nèi)容與物探內(nèi)容是不同的，物探工作所反映的是具有一定深度的地質(zhì)內(nèi)容；通過測(cè)深及反演等物探手段可以了解深部巖體賦存狀況；在可靠的地球物理理論基礎(chǔ)下建立蟒嶺巖體深部模型，為將來三維地質(zhì)反演以及研究深部構(gòu)造演化提供借鑒，對(duì)將來深部找礦意義重大。