安徽銅陵—繁昌地區(qū)深部成巖成礦作用探討
——來(lái)自綜合地球物理探測(cè)的制約

王云云,蘭學(xué)毅,郭冬,張莎莎,丁文祥,陶龍,張慧杰,張媛媛,葉林,尤淼

(安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230001)

0 引言

銅陵—繁昌地區(qū)位于長(zhǎng)江中下游構(gòu)造—巖漿—成礦帶的中段，其北側(cè)以郯廬斷裂帶和襄樊—廣濟(jì)斷裂帶為界，與大別地塊、北淮陽(yáng)褶皺帶和華北板塊為鄰，南側(cè)以東至—青陽(yáng)—廣德一線為界為江南古陸[1-2]。長(zhǎng)期的構(gòu)造作用、巖漿作用和成礦作用形成了長(zhǎng)江中下游成礦帶斷隆區(qū)和斷凹區(qū)的次級(jí)構(gòu)造格局及豐富多樣的鐵、銅、金多金屬等礦床組合，自西向東為鄂東南、九瑞、安慶—貴池、廬樅、銅陵、寧蕪和寧鎮(zhèn)等礦集區(qū)[3-5]。其中，繁昌地區(qū)位于斷陷火山巖盆地區(qū)(斷凹區(qū))，銅陵地區(qū)屬于斷隆區(qū)。從區(qū)域上看，銅陵地區(qū)和繁昌地區(qū)緊鄰，繁昌盆地火山巖地層和酸性侵入巖十分發(fā)育，與巖體有關(guān)的小型礦化點(diǎn)較多，目前除桃沖鐵礦可達(dá)到中型外，尚未發(fā)現(xiàn)其他大礦，且主要以鐵礦為主；而與之毗鄰的銅陵地區(qū)主要發(fā)育中酸性—中基性侵入巖，在石炭系、二疊系和三疊系碳酸鹽巖中產(chǎn)出眾多的大型銅、金礦床[5-7]。前人研究結(jié)果顯示兩地具有相近的構(gòu)造環(huán)境，蓋層沉積演化史具有統(tǒng)一性和分布穩(wěn)定性，中生代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，且貫穿于各構(gòu)造地層單元，構(gòu)造—巖漿—成礦作用具有一定關(guān)聯(lián)性，但存在很大的差異性[8-9]。關(guān)聯(lián)性主要表現(xiàn)晚三疊世以前具有相同的成礦地質(zhì)環(huán)境，差異性主要表現(xiàn)三疊世以后才出現(xiàn)與斷隆和斷凹關(guān)系密切的礦集區(qū)[10]?；跀喟紖^(qū)深部發(fā)育有類似于斷隆區(qū)的碳酸鹽巖地層結(jié)構(gòu)等，有學(xué)者提出，在凹陷區(qū)深部應(yīng)該發(fā)育和存在與隆起區(qū)同樣的成礦系統(tǒng)和相應(yīng)的礦床，即在繁昌(廬樅、寧蕪)之下可能存在類似銅陵(九瑞)的礦集區(qū)[11-12]。近幾年在廬樅盆地北緣發(fā)現(xiàn)了黃屯大型銅金礦床[13]，這又引發(fā)了新一輪的思考，是否繁昌盆地內(nèi)部也存在類似于斷隆區(qū)的銅金找礦潛力。因此，亟待開(kāi)展斷凹區(qū)和斷隆區(qū)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的對(duì)比研究工作。

獲取深部地質(zhì)信息的途徑，最直接、最可靠的方法就是大陸超深鉆探，但該方法成本高、風(fēng)險(xiǎn)大。相對(duì)而言，一般大型礦床或礦集區(qū)的形成受控于特殊的動(dòng)力學(xué)背景下的復(fù)雜巖漿熱液系統(tǒng)[14]，重大地質(zhì)事件或過(guò)程往往留下地球物理方法可以探測(cè)到的“痕跡”[15]，很多研究證實(shí)，反射地震、大地電磁、重力勘探和磁法勘探等地球物理方法是揭示礦集區(qū)深部結(jié)構(gòu)、成礦、控礦地質(zhì)要素及其空間分布等的有效手段[16-18]。因此，本文依托“南陵—宣城礦集區(qū)三維綜合地球物理探測(cè)”項(xiàng)目，布置了穿過(guò)繁昌斷凹區(qū)和銅陵斷隆區(qū)的綜合物理探測(cè)剖面，收集了繁昌和銅陵地區(qū)的重磁異常和電性資料，通過(guò)對(duì)剖面地球物理數(shù)據(jù)的處理和反演，結(jié)合所收集的地震剖面資料進(jìn)行綜合解釋和研究，發(fā)現(xiàn)鐘鳴—南陵斷裂是繁昌和銅陵的分界斷裂，且控制了繁昌地區(qū)的巖漿巖侵入，繁昌地區(qū)深部侵入巖以花崗質(zhì)偏酸性和堿性的巖體為主，而銅陵地區(qū)深部巖漿巖以中酸性、中基性為主；同時(shí)，綜合物探異常揭示了繁昌地區(qū)深部被大范圍巖漿侵蝕，綜合解釋結(jié)果表明繁昌地區(qū)深部不存在“第二個(gè)銅陵”。該成果為解釋兩地區(qū)成巖成礦專屬性差異提供了地球物理證據(jù)，也為進(jìn)一步深化研究繁昌斷凹區(qū)和銅陵斷隆區(qū)深部不同的找礦模型和找礦方向提供了理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)橫跨繁昌盆地和銅陵隆起區(qū)東部(圖1)。地層屬于下?lián)P子地層分區(qū)，銅陵斷隆區(qū)除缺失下、中泥盆統(tǒng)外，自志留系至第四系層序齊全[3,19]。繁昌地區(qū)自志留系下統(tǒng)墳頭組至白堊系上統(tǒng)赤山組均有不同程度出露，第四系分布廣泛。北部、東部、南部為志留系—三疊系地層出露區(qū)，中部及東南部為上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)火山巖地層區(qū)，東南角分布上白堊統(tǒng)地層，西部等地帶為第四系覆蓋[3,5]。

銅陵斷隆區(qū)和繁昌斷凹區(qū)都位于沿江褶皺帶中段東側(cè)的銅陵—繁昌復(fù)式褶皺帶，銅陵斷隆區(qū)褶皺強(qiáng)烈，規(guī)模不等，倒轉(zhuǎn)褶皺、斜歪褶皺、平臥褶皺、箱狀褶皺、緊閉柔皺等均有發(fā)育。平面上褶皺軸跡均呈“S”型，NE—SW向展布，整體上呈右階式斜列的構(gòu)造組合；剖面上為一隔檔式扇形褶皺群組合，主要有軸面向北傾斜的銅官山斜歪背斜、西翼倒轉(zhuǎn)寬緩的順安復(fù)式向斜、軸面扭曲且被后期錯(cuò)斷的舒家店斜歪背斜、軸面多變的新屋里扇形復(fù)式向斜、軸面向南傾斜的戴公山斜歪背斜等。伴隨褶皺發(fā)育大量的斷層，主要有兩組：① NE—SW向逆沖斷層，平行褶皺樞紐，局部順層發(fā)育，并可見(jiàn)平移滑動(dòng)特征，多期活動(dòng)明顯；② NE—SW向右旋平移正斷層，多垂直于褶皺樞紐，發(fā)育密集，巖石破碎。銅陵礦集區(qū)從銅官山、獅子山到鳳凰山一帶展布的中生代構(gòu)造—巖漿—成礦帶與此密切相關(guān)。銅陵隆起區(qū)內(nèi)另有NNE—SSW向、近E—W向斷層發(fā)育。繁昌斷凹區(qū)的褶皺樣式有別于銅陵隆起帶，該區(qū)的褶皺構(gòu)造主要為向南凸出的“弧形”褶皺群，雖然由于火山巖的覆蓋，出露較為零星，但構(gòu)造樣式十分清晰。伴隨該區(qū)基底褶皺，發(fā)育有3組基底斷層(NWW、NEE和NE)：NWW向斷層平行區(qū)內(nèi)大型斷裂帶，嚴(yán)格控制繁昌火山群的分布；NEE向斷層大體平行區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方向，嚴(yán)格控制著蝌蚪山火山的主火山口和次火山口的分布，呈裂隙式噴發(fā)；NE向斷層相對(duì)較弱，常與NEE向斷層伴生，控制著次級(jí)火山口的分布[20]。

燕山期巖漿活動(dòng)在銅陵斷隆區(qū)和繁昌斷凹區(qū)十分強(qiáng)烈，與成礦關(guān)系密切。銅陵斷隆區(qū)地表出露的巖體有70多個(gè)，大多數(shù)分布于EW向展布的銅陵—南陵深斷裂控制的巖漿成礦帶之上[3,20]，侵入巖巖石類型主要包括：① 輝石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖，分布于白芒山(朝山)、焦沖、舒家店等地，出露面積較小；② 石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖，沿銅陵—南陵斷裂廣泛分布，是區(qū)內(nèi)最主要的巖石類型；③ 花崗閃長(zhǎng)巖，分布于瑤山、鳳凰山等地；另有少量石英閃長(zhǎng)巖、花崗巖脈、輝綠巖脈、煌斑巖脈等零星分布。繁昌斷凹區(qū)則廣泛發(fā)育陸相基性—酸性火山巖和侵入巖，該區(qū)的火山巖可劃分為4個(gè)噴溢堆積旋回，即下白堊統(tǒng)中分村組(K1z)、赤沙組(K1c)、蝌蚪山組(K1k)、三梁山組(K1s)；侵入巖的總體分布有兩個(gè)較為明顯的特征：一是呈帶狀展布；二是多與噴出的火山巖具有成因聯(lián)系。侵入巖多沿NE向背、向斜的核部及近SN向斷裂分布。巖石類型主要有石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖等。巖石普遍具有似斑狀結(jié)構(gòu)，表明為淺成侵入巖。出露大小巖體約20個(gè)，有白馬山巖體、板石嶺巖體、浮山巖體、象形地巖體等。銅陵地區(qū)巖體在淺部主要呈巖株?duì)町a(chǎn)出，矽卡巖型銅金礦化主要呈層狀分布于巖株與地層的接觸帶附近， 斑巖型礦體則分布于巖株內(nèi)部；繁昌地區(qū)巖體主要呈巖鐘或巖穹窿產(chǎn)出，與其相關(guān)的玢巖型鐵礦體分布于穹窿頂部[21-22]。

1—第四系；2—白堊系；3—三疊系；4—二疊系；5—石炭系；6—泥盆系；7—志留系；8—火山巖；9—閃長(zhǎng)巖；10—花崗巖；11—粗面安山玢巖；12—花崗斑巖；13—正長(zhǎng)斑巖；14—閃長(zhǎng)斑巖脈；15—輝綠斑巖脈；16—斷層；17—推斷主要斷裂；18—廊帶1線及MT剖面位置；19—收集的地震剖面位置1—Quaternary；2—Cretaceous；3—Triasic；4—Permian；5—Carboniferous；6—Devonian；7—Silurian；8—volacanic rock；9—diorite；10—granite；11—trachylotic andesitic porphyry；12—granitic porphyry；13—syenitic porphyry；14—dioritic porphyry dyke；15—diabase prophyry dyke；16—fault；17—inferred main faults；18—location of No.1 line and MT section；19—location of the collected seismic section圖1 安徽銅陵隆起區(qū)東部—繁昌盆地地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Location magnetotelluric measurement points and seismic section in the Tongling-Fanchang geological map

2 區(qū)域地球物理特征

2.1 區(qū)域巖石物性特征

巖石物性參數(shù)是地球物理解釋的基礎(chǔ)。為了對(duì)研究區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地質(zhì)體進(jìn)行更準(zhǔn)確的解釋，搜集了研究區(qū)巖石的密度、磁化率及電阻率等參數(shù)信息[23]，見(jiàn)表1。

本次研究將相鄰層位、相同巖性的地層進(jìn)行合并，劃分成不同的物性層，為后續(xù)2.5D重磁聯(lián)合反演構(gòu)建地質(zhì)—地球物理模型提供可靠的物性參數(shù)。從表1可以看出，地層密度和電阻率均呈灰?guī)r、白云巖>板巖、炭質(zhì)板巖>砂巖、細(xì)砂巖的特征，而且所有地層的磁化率均值都低；巖體的密度和電阻率均低于灰?guī)r、白云巖，但相對(duì)于地層而言，巖體具有較高的磁性，這一差異為研究區(qū)內(nèi)巖體的識(shí)別提供了極為重要的依據(jù)。

2.2 區(qū)域重力場(chǎng)特征

研究區(qū)布格重力異常整體表現(xiàn)為兩高夾一低，NE向展布的特點(diǎn)(圖2a)。由NW—SE依次有繁昌—銅陵重力高異常帶、南陵盆地重力低異常區(qū)、九連山—孤峰重力高值區(qū)。以黃墓鎮(zhèn)—工山鎮(zhèn)—何家灣一線為界，北西側(cè)為繁昌—銅陵重力高異常區(qū)，南東側(cè)為南陵盆地重力低異常區(qū)。

繁昌—銅陵重力高異常背景場(chǎng)之上疊加了若干NE向、NNE向、近EW向、近SN向、NEE向局部重力高與重力低異常，北部的新港、三山鎮(zhèn)、峨橋鎮(zhèn)一帶重力異常明顯高于南部，異常值可達(dá)2×10-5m/s2，為沿江古生界隆起重力高值帶的一部分。由新港—峨橋一線向南重力異常逐漸下降，形成一重力高異常包圍的橢圓形重力低異常區(qū)，在磁場(chǎng)上具有一定的磁異常，是巖體和火山巖地層共同作用的結(jié)果。孫村—繁昌NE向展布的重力高異常帶為三疊系下統(tǒng)及老地層隆起引起。鐘鳴—赤沙以南重力異常升高，整體呈NE向和近EW向展布，火山巖覆蓋減薄至消失，古生代和中生代地層隆起，表現(xiàn)為銅陵隆起的反映。

表1 銅陵—繁昌地區(qū)巖石物性參數(shù)Table 1 Physical properties of rocks in Tongling and Fanchang

圖2 銅陵隆起區(qū)東部—繁昌盆地布格重力異常(a)和航磁化極異常(b)Fig.2 Bouguer gravity anomaly map (a) and aeromagnetic anomalies after reducing to the pore (b) in Tongling-Fanchang region

南陵盆地重力低分為南北兩個(gè)重力低異常區(qū)，以工山—鵝嶺為界，北部黃池—工山鎮(zhèn)重力低異常呈NE向展布，異常形似半圓，東側(cè)梯級(jí)帶寬緩，西側(cè)陡直，長(zhǎng)軸約57 km，短軸最寬處約20 km，分布范圍廣；南部何家灣重力低異常呈NEE向展布，較規(guī)則橢圓形，該異常值比黃池—工山鎮(zhèn)重力值低，指示南陵盆地南部基底比北部更深，上白堊統(tǒng)和新生界地層覆蓋更厚。再往東南方向，以柴村—三里鎮(zhèn)為界，進(jìn)入了九連山—孤峰重力高異常區(qū)。

2.3 區(qū)域磁場(chǎng)特征

該區(qū)航磁異常特征分區(qū)與重力異常特征基本一致。航磁異?？傮w表現(xiàn)為NE向展布、兩端高中間低的特點(diǎn)(圖2b)。

石桅鎮(zhèn)—鵝嶺以西為繁昌—銅陵高磁異常區(qū)，走向NE向，北部的三山鎮(zhèn)—橫山高磁異常背景之上疊加了NEE向、NE向、近SN向、NNE向等多個(gè)方向的局部磁異常，為深部閃長(zhǎng)巖類和淺部火山巖的反映。以峨橋—孫村為界，南東側(cè)為繁昌高磁異常背景區(qū)，走向NE，異常幅值高，寬度大，最大值位于峨山以北磁異常梯級(jí)帶處，可達(dá)1 140 nT。中部鐘鳴—赤沙—九榔一帶是繁昌火山巖盆地和銅陵隆起的過(guò)渡區(qū)，局部磁異常分布相對(duì)雜亂，是近地表火山巖地層的反映。南部為銅陵高磁異常區(qū)，高磁背景場(chǎng)之上疊加的局部磁異常較寬緩、幅值高。

以石桅鎮(zhèn)—鵝嶺—何家灣磁異常梯級(jí)帶為界，進(jìn)入了南陵盆地，其中南部是木鎮(zhèn)凹陷航磁負(fù)異常區(qū)，東北部是南陵盆地NNE向展布的大面積低磁異常區(qū)，為新生代斷陷盆地的反映。位于工區(qū)東端的九連山—孤峰高磁異常帶呈NE向展布，為淺成侵入巖引起。

3 綜合地球物理勘探數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究依托于安徽省勘查技術(shù)院承擔(dān)的“南陵—宣城礦集區(qū)地球物理探測(cè)與三維建?！表?xiàng)目，在研究區(qū)部署了一條綜合地球物理探測(cè)廊帶，包括高精度重磁剖面測(cè)量及大地電磁探測(cè)，為建立銅陵—繁昌地區(qū)綜合地質(zhì)—地球物理模型，揭示深部成礦地質(zhì)體范圍和物性特征提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

項(xiàng)目組在2019年完成了1∶1萬(wàn)高精度重力測(cè)量數(shù)據(jù)，布格重力異常總精度實(shí)達(dá)±0.051×10-5m/s2；地磁數(shù)據(jù)為項(xiàng)目組在2019年完成的1∶1萬(wàn)高精度磁力測(cè)量數(shù)據(jù)，總精度優(yōu)于±1.74 nT。

呂慶田等在銅陵地區(qū)完成的“銅陵礦集區(qū)立體探測(cè)技術(shù)與深部成礦預(yù)測(cè)示范”課題中，實(shí)施了6條近乎平行的高分辨率反射地震，其中TL11-05線的位置與本研究的綜合地球物理探測(cè)廊帶基本一致[24]，在圖面范圍內(nèi)，該線雖然沒(méi)有與剖面1線完全重合，但是其反映的不同地質(zhì)構(gòu)造單元特征及分界斷裂、白堊系盆地深度等，可為本次重磁電方法綜合地質(zhì)解釋提供一定的支持(圖3)。

MT數(shù)據(jù)共計(jì)47個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距1 km，有效觀測(cè)時(shí)間>12 h，通過(guò)靜位移校正、數(shù)值濾波等處理，使用二維TEM連續(xù)介質(zhì)反演，得到MT反演剖面(圖4a)。

1—主要斷裂；2—斷裂；3—白堊系盆地底界；4—正斷層；5—逆斷層；6—蓋層與基底之間滑脫面；7—中、下地殼之間滑脫面；Pt—元古宇基底地層；Pz—古生代地層；K-N—白堊-新近系1—main fault; 2—fault; 3—lower boundary of the Cretaceous basin; 4—normal fault; 5—reverse fault; 6—the detachment between basement and overlying strata; 7—the detachment between middle and lower crust; Pt—Proterozoic strata; Pz—Paleozoic strata; K-R—Cretaceous to Neogene圖3 銅陵隆起區(qū)東部—繁昌盆地TL11-05線反射地震偏移剖面(據(jù)呂慶田等，2012修改)[24]Fig.3 Reflection seismic profile No. TL11-05 line in the Tongling-Fanchang region(Modified after Lyu et al., 2012)[24]

4 銅陵—繁昌地區(qū)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異的地球物理證據(jù)分析

4.1 地質(zhì)—地球物理綜合模型建立

通過(guò)運(yùn)用2.5D聯(lián)合反演方法構(gòu)建地質(zhì)—地球物理綜合模型刻畫(huà)深部構(gòu)造及地質(zhì)體結(jié)構(gòu)已成為一項(xiàng)較成熟的技術(shù)[25-27]。采用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開(kāi)發(fā)的RGIS2012軟件進(jìn)行2.5D重磁聯(lián)合反演，首先根據(jù)物性資料，將地質(zhì)圖簡(jiǎn)化，然后將地質(zhì)單元轉(zhuǎn)換為物性單元，合并物性相同的相鄰地層并劃分成多個(gè)物性層，不同的物性層賦予相應(yīng)的磁化率和密度參數(shù)(見(jiàn)表1)，同時(shí)結(jié)合了廊帶1線的MT剖面信息及所收集的地震資料，建立了廊帶1線的地質(zhì)—地球物理綜合模型(圖4)。

1—第四系；2—白堊系上統(tǒng)赤山組；3—白堊系下統(tǒng)蝌蚪山組；4—白堊系下統(tǒng)赤沙組；5—白堊系下統(tǒng)中分村組；6—三疊系；7—二疊系中上統(tǒng)；8—石炭系—二疊系下統(tǒng)；9—泥盆系—志留系下統(tǒng)高加邊組；10—奧陶系—寒武系；11—花崗閃長(zhǎng)巖；12—花崗巖；13—花崗斑巖；14—花崗閃長(zhǎng)斑巖；15—推斷高密度體；16—逆斷層；17—正斷層1—Quaternary; 2—upper Cretaceous Chishan formation; 3—lower Cretaceous Kedoushan formation; 4—lower Cretaceous Chisha formation; 5—lower Cretaceous Zhongfencun formation; 6—Triassic; 7—Upper-middle Permian; 8—lower Carboniferous-Permian; 9—Devonian-lower Silurian Gaojiabian formation; 10—Ordovician-Cambrian; 11—granodiorite; 12—granite; 13—granitic porphyry; 14—granodioritic porphyry; 15—inferred high-density body; 16—reverse fault; 17—normal fault圖4 銅陵隆起區(qū)東部—繁昌盆地廊帶1線地質(zhì)—地球物理綜合模型Fig.4 Geological-geophysical synthesized model of No. 1 section in Tongling and Fanchang region

4.2 重、磁、電綜合地球物理探測(cè)結(jié)果及分析

4.2.1 地球物理推斷蓋層沉積界面

重力異?？刂埔蛩乇容^復(fù)雜，它受基底和蓋層乃至深部莫霍面等因素的綜合影響。廊帶1線所經(jīng)過(guò)區(qū)域銅陵和繁昌地區(qū)的蓋層發(fā)育略有不同，層內(nèi)密度橫向差別較大。

觀察廊帶1線重磁異常曲線(圖4b、c)，結(jié)合地表地質(zhì)確定0～19 km為繁昌盆地范圍，該范圍地表覆蓋為火山巖地層，重力異常高低相間，反映火山巖地層之下是隆凹相間順序沉積的中生界—古生界地層。該范圍電性異常由淺至深電阻率逐漸降低，2 000 m以淺高阻異常明顯，MT反演剖面顯示400 m以淺存在一個(gè)連續(xù)的中低阻層，同時(shí)伴有低密度、弱磁的特征，為盆地南西緣火山巖沉積的反映，下伏中—高阻異常體由下中生界—上古生界灰?guī)r、砂巖地層引起，根據(jù)周圍已有鉆孔及該區(qū)巖礦石物理性質(zhì)推斷，三疊系最大沉積厚度約1 000 m，底界面深約1 300 m。2 000 m以下、4 000 m以上范圍內(nèi)，從橫向上看，剖面起始端至6 000 m間存在一個(gè)明顯的低阻體，推斷由早古生界泥巖、砂巖、粉砂巖正常沉積及巖體共同引起；剖面6～16 km顯示一個(gè)向南東傾伏的具有中高電阻率的異常體，結(jié)合該區(qū)較高的航磁異常特征推斷為巖漿巖侵入。據(jù)地震剖面顯示(圖3)，繁昌火山巖盆地形態(tài)清晰，似“簸箕”狀，北深南淺，火山巖內(nèi)部幾乎無(wú)連續(xù)反射，呈“透明”狀。

剖面19～23.5 km為銅陵隆起北東端戴公山倒轉(zhuǎn)背斜，該背斜發(fā)生了強(qiáng)烈的擠壓作用，導(dǎo)致地層向北西倒轉(zhuǎn)，變形強(qiáng)烈，該區(qū)域整體表現(xiàn)為高磁、高密度、高阻的特點(diǎn)，已有多個(gè)鉆孔控制姚家?guī)X鉛鋅礦地區(qū)，深部發(fā)現(xiàn)多條巖脈和礦化體。由于三疊系地層出露，古生界地層整體隆起，形成一個(gè)緊密的背斜，引起高密度、高電阻率異常特征。MT反演結(jié)果顯示剖面16～21 km之間，400 m之下存在向深部延伸且范圍逐漸向周圍擴(kuò)大的高阻體，由該區(qū)大范圍高磁異常特征推斷該高阻體為巖體，向南東方向電阻率有減小的趨勢(shì)，可能由中、古生界地層發(fā)育引起。

綜合反演剖面顯示，繁昌和銅陵中生界—古生界蓋層沉積界面深度有一定差異，深度差約820 m，繁昌盆地內(nèi)地層界面具有較明顯的起伏變化，志留系底界面最深約3 100 m，較銅陵隆起北東緣志留紀(jì)底界面更深?？傮w來(lái)看，銅陵地區(qū)中—古生界蓋層沉積底界面較繁昌盆地淺。

4.2.2 地球物理推斷深斷裂

布格重力異常圖上(圖2a)，以鐘鳴—南陵重力梯級(jí)帶為界，北部為繁昌盆地重力低異常區(qū)，南側(cè)為銅陵隆起重力高異常區(qū)；在航磁異常圖上(圖2b)，大致以該界線為界，兩側(cè)航磁異常特征表現(xiàn)出較明顯差異，北側(cè)磁異常背景值較南側(cè)背景值低約60 nT，且北側(cè)局部磁異常較南側(cè)多、變化較快。通過(guò)對(duì)比，鐘鳴—南陵一線兩側(cè)巖體物性特征存在明顯差異。MT反演剖面顯示(圖4a)，約在17.5 km處表現(xiàn)為較陡的電性邊界帶，該界線南東側(cè)具有明顯的高阻結(jié)構(gòu)，北西側(cè)則以中低阻層為主，電性突變與斷裂存在對(duì)應(yīng)性，推斷該電性邊界帶為繁昌和銅陵的分界斷裂，即鐘鳴—南陵斷裂的分布區(qū)，繁昌盆地中低阻層在斷裂北西側(cè)主要分布在2 000 m以淺，向下為中高阻體；斷裂南東側(cè)銅陵隆起東部則具有延伸至5 km以下的高阻體，暗示鐘鳴—南陵斷裂延伸至 5 km以下。呂慶田等和嚴(yán)加永等也分別利用深地震反射和重磁場(chǎng)多尺度邊緣檢測(cè)的方法，識(shí)別出了銅陵隆起和繁昌盆地是以鐘鳴—南陵隱伏斷裂為分界，該斷裂一直延伸至中地殼[28-30]。

總體來(lái)看，以重磁異常梯級(jí)帶劃分的鐘鳴—南陵一線，兩側(cè)電阻率存在明顯差異，北西側(cè)繁昌盆地電阻率較低，南東側(cè)銅陵隆起電阻率相對(duì)較高，這種電性差異邊界與重磁識(shí)別的盆地和隆起的斷裂邊界基本吻合，說(shuō)明鐘鳴—南陵一線為繁昌和銅陵的邊界深斷裂，且控制了繁昌盆地內(nèi)巖漿巖的侵入與形態(tài)。推斷該斷裂位置約位于剖面17～18.5 km之間。

4.2.3 地球物理推斷巖漿巖

區(qū)域地質(zhì)背景顯示銅陵和繁昌出露巖體巖性不同。觀察廊帶1線磁異常曲線，整體表現(xiàn)為兩端低、中間高的特點(diǎn)，中部高磁異常背景場(chǎng)之上疊加了若干個(gè)局部磁異常。以18 500 m為界，北西側(cè)局部磁異常個(gè)數(shù)多，變化快，地表多出露火山巖、次火山巖，同時(shí)對(duì)應(yīng)重力低異常，為繁昌火山巖盆地范圍，MT反演剖面揭示在10～16 km深部為一個(gè)電阻率中等偏低的地質(zhì)體。平面上，在黃滸鎮(zhèn)以東一帶，地表可見(jiàn)蝌蚪山組間穿插若干條NE向延伸的花崗斑巖脈，縱觀廊帶1線北西側(cè)董公山一帶出露的大面積花崗巖，結(jié)合磁異常特征和巖體物性特征，綜合推斷花崗巖在其深部大規(guī)模發(fā)育。由以上論述得出大約以18 km處的深斷裂為界，該斷裂為傾向SE、傾角較陡的正斷層，延伸深度較大，MT反演剖面顯示花崗質(zhì)巖漿沿該斷裂上升，向南東傾伏至斷裂上盤(pán)，推斷該斷裂提供了花崗巖及火山巖上升的通道。剖面18.5～35 km之間磁異常背景值高于北西段，局部磁異常個(gè)數(shù)少，變化較慢且異常值寬緩，暗示深部巖體較繁昌盆地侵位深度深，深部巖體向上層間薄弱帶入侵，頂界面高低起伏呈巖枝或巖株侵位于地層間；同時(shí)，該段對(duì)應(yīng)寬闊的重力高異常，MT剖面反演結(jié)果顯示約300 m以下深度存在一個(gè)大范圍的高阻體，延伸至5 km以下，導(dǎo)電性隨深度加深而增強(qiáng)，暗示銅陵深部被大片巖漿海占據(jù)。

由此可知，繁昌盆地和銅陵隆起的地球物理場(chǎng)差異是由這兩個(gè)地區(qū)不同的巖石物性所引起的，不同的物性差異反映了不同地質(zhì)體的存在和組合。根據(jù)磁異常曲線分析繁昌盆地深部巖體磁性較銅陵隆起深部巖體磁性低，根據(jù)重力異常差異分析，繁昌盆地深部侵入巖密度較銅陵隆起侵入巖密度低，根據(jù)MT反演剖面分析，銅陵地區(qū)侵入巖分布范圍和電阻率值高于繁昌盆地的侵入巖；結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景綜合推斷，繁昌盆地深部侵入巖是酸性的花崗巖，銅陵地區(qū)侵入巖為偏中酸性—中基性的閃長(zhǎng)巖類。不同地球物理方法綜合推測(cè)的巖體巖性基本吻合。

5 討論

5.1 深大斷裂和巖漿上侵方式

通過(guò)對(duì)重力、磁測(cè)、大地電磁測(cè)深、地震數(shù)據(jù)聯(lián)合反演所建立的綜合地質(zhì)—地球物理模型分析，鐘鳴—南陵重力梯級(jí)帶是繁昌盆地和銅陵隆起的分界斷裂的重要證據(jù)，該梯級(jí)帶兩側(cè)具有明顯的重力異常、磁異常和電性特征差異。該斷裂距剖面起始端約18.5 km，傾向NE，傾角較陡，北西側(cè)巖漿巖侵入和形態(tài)明顯受其控制，為繁昌盆地內(nèi)巖漿的上升侵位提供了順暢的通道。斷裂北側(cè)深部巖體低磁化率、低密度、中低電阻率的特征與花崗巖的物性特征一致，花崗巖漿沿?cái)嗔焉仙?，侵位較淺，反演深度約 1 000 m，冷凝形成大巖基，有少量巖漿沿細(xì)小裂隙升至地表形成花崗斑巖脈，對(duì)成礦意義不大。斷裂南側(cè)巖體具有高磁異常背景、重力高異常、高電阻率的特征，與花崗閃長(zhǎng)巖的物性特征基本一致，反演頂界面距地表約1 500 m，根據(jù)局部磁異常曲線半寬度的范圍判斷磁性體埋深較深，具有較高密度的巖漿經(jīng)印支期褶皺構(gòu)造伴生的斷裂蔓延至石炭系、二疊系、三疊系等地層間，為巖漿與碳酸鹽巖地層發(fā)生蝕變礦化提供了必要條件。前人研究認(rèn)為，銅陵隆起區(qū)白堊紀(jì)成巖成礦作用(146～135 Ma)形成于擠壓環(huán)境，繁昌盆地內(nèi)火山成巖作用(135～126 Ma)形成于伸展環(huán)境，隨后進(jìn)一步伸展形成盆地126～123 Ma花崗巖[4, 31]。通過(guò)上述討論知，鐘鳴—南陵深大斷裂為繁昌盆地和銅陵隆起區(qū)的邊界斷裂，在146～135 Ma，區(qū)域處于擠壓環(huán)境，該斷裂處于封閉狀態(tài)，這使得幔源巖漿在侵位到下地殼的不同深度都會(huì)有更多的時(shí)間與地殼物質(zhì)“反應(yīng)”，更多的地殼物質(zhì)加入熔融的巖漿，從而使銅陵地區(qū)的巖漿巖較繁昌地區(qū)具有更富集的Hf-Nd同位素特征和更大的分異程度[21，24-25]，這也導(dǎo)致銅陵較繁昌具有更豐富的成礦類型；而在135～126 Ma，區(qū)域處于伸展?fàn)顟B(tài)，鐘鳴—南陵深大斷裂處于開(kāi)放狀態(tài)，繁昌盆地內(nèi)幔源巖漿則能沿該斷裂快速上升，從而使得盆地內(nèi)火山巖保留更多的地幔信息，這也與前人研究認(rèn)為成礦帶內(nèi)斷凹區(qū)的火山巖巖漿為富集的巖石圈部分熔融的產(chǎn)物[21，32]一致。隨后，區(qū)域伸展作用進(jìn)一步增強(qiáng)，使得巖漿源區(qū)逐步變淺[31]，導(dǎo)致地殼物質(zhì)在高溫低壓的環(huán)境下發(fā)生部分熔融并沿著鐘鳴—南陵斷裂大面積侵入，從而形成繁昌盆地深部花崗巖巖基。

5.2 成巖成礦作用差異

鐘鳴—南陵斷裂南北兩側(cè)出露巖體巖性及分布各具特點(diǎn)，斷裂以南銅陵隆起出露巖體巖性豐富，且多為小巖體，很少大范圍連片出露，巖性以輝石閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖等偏中酸性、中基性巖為主。斷裂北側(cè)為繁昌盆地，區(qū)內(nèi)出露巖體面積大，如浮山巖體、濱江巖體、白馬山巖體等，除盆地南部與銅陵過(guò)渡部位出露花崗閃長(zhǎng)巖外，其余為花崗巖，石英二長(zhǎng)巖等偏酸性的巖體，同時(shí)若干沿淺部裂隙上升至地表的巖脈主要為花崗巖。根據(jù)綜合地球物理解釋結(jié)果，認(rèn)為深部隱伏巖體沿導(dǎo)巖通道，即深大斷裂上升侵位至距地表約1 000 m處，說(shuō)明隱伏巖體在火山巖地層之下埋深較淺。

綜合地球物理解釋結(jié)果顯示，銅陵地區(qū)和繁昌地區(qū)深部物質(zhì)具有明顯物性差異，說(shuō)明兩地深部隱伏巖體巖性具有差異，這種差異導(dǎo)致兩地區(qū)成礦礦種不同。銅陵地區(qū)眾多的局部磁異常表明，深部巖漿沿?cái)嗔严蛏戏之愋纬刹煌瑤r性的巖株或巖枝，顯示出不同的巖枝或巖株來(lái)自同一巖漿房，即不同類型的巖漿巖為同一巖漿源區(qū)演化的產(chǎn)物，說(shuō)明銅陵地區(qū)巖體具有“一母多胎”的特征，不同巖性的巖株或巖枝在上升或侵位過(guò)程中與有利層位發(fā)生反應(yīng)并礦化，形成不同的礦產(chǎn)，不同的演化程度可能是導(dǎo)致它們礦化差異的原因之一。

繁昌和銅陵地區(qū)晚三疊世以前具有相同的沉積蓋層演化，具有相似的成礦地質(zhì)環(huán)境，自晚三疊世起成巖成礦作用開(kāi)始出現(xiàn)明顯不同，繁昌地區(qū)侵入較淺的巖體可能因短暫的隆起抬升階段后被剝蝕，致使一部分巖體和礦消失，保留了深部的巖體和礦化后又沉積了白堊紀(jì)地層。

5.3 繁昌盆地深部不存在類似斷隆區(qū)的成巖成礦作用

學(xué)者提出斷凹區(qū)深部可能發(fā)育類似斷隆區(qū)的銅金礦化，存在類似銅陵隆起區(qū)的“第二找礦空間”[33]。

綜合重磁電震方法聯(lián)合反演刻畫(huà)了繁昌盆地火山巖地層覆蓋印支期蓋層的深度和形態(tài)。根據(jù)周圍已知鉆孔及該區(qū)巖礦石物理性質(zhì)推斷，火山巖地層下覆核部地層為三疊系的寬緩復(fù)式向斜。重力異常曲線高低相間，剖面4 700～7 800 m之間的重力高異常為NE向展布的孫村背斜的反映；7 800～17 200 m之間的寬緩重力低異常對(duì)應(yīng)中高磁異常背景和中高阻異常，反映了繁昌復(fù)式向斜核部地層被大規(guī)模的中低等磁異常、低密度、中高阻的花崗巖侵蝕。該形態(tài)說(shuō)明繁昌火山巖地層之下中生界—古生界地層被大范圍花崗巖占據(jù)，繁昌盆地深部可能不存在類似斷隆區(qū)的成巖成礦作用。根據(jù)長(zhǎng)江中下游成礦規(guī)律，斷凹區(qū)花崗巖雖與鐵礦無(wú)關(guān)，但發(fā)育鈾金礦化[22]，因此，繁昌盆地深部可能存在鈾金的找礦潛力。

6 結(jié)論

1) 鐘鳴—南陵深大斷裂是銅陵隆起區(qū)和繁昌盆地的邊界斷裂，區(qū)域擠壓—伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)換耦合斷裂狀態(tài)的改變可能是導(dǎo)致銅陵隆起區(qū)和繁昌盆地白堊紀(jì)成巖成礦作用差異的原因之一。

2) 銅陵地區(qū)巖體以閃長(zhǎng)巖類為主，具有“一母多胎”的特征，衍生出不同的巖枝或巖株來(lái)自同一巖漿房。該地區(qū)不同類型的巖漿巖為同一巖漿源區(qū)演化的產(chǎn)物，不同的演化程度可能是導(dǎo)致它們礦化差異的原因之一。

3) 繁昌地區(qū)深部巖體較銅陵巖體偏酸性，主要為花崗巖，侵位深度較銅陵隆起東部巖體深度淺，盆地深部不存在類似銅陵斷隆區(qū)的成巖成礦系統(tǒng)，表明研究區(qū)內(nèi)斷凹區(qū)深部不具有尋找類似斷隆區(qū)銅金礦化的潛力，但可能存在鈾金的找礦潛力。