江西彭山巖體重力異常特征研究

徐 浩,盛 勇,廖圣柱

(1.安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230022;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230026)

1 引 言

江西彭山礦田位于揚子板塊東南部中下?lián)P子坳陷與江南地塊過渡地帶——“江南碰撞剪切帶”的北部邊緣偏揚子板塊一側(cè)，礦田是一個以錫、鉛、鋅為主的大型多金屬礦田，各類礦床以巖體為中心呈“暈圈式”分布，從內(nèi)到外由高溫礦種過渡為低溫礦種[1，2]。

張十八錫鉛鋅多金屬礦位于“暈圈”的中低溫區(qū)域。良好的區(qū)域成礦條件是張十八鉛鋅礦形成的重要前提。前期勘探成果中多聚焦于地質(zhì)、地球化學(xué)成果認(rèn)識[3-5]，對礦區(qū)地球物理特征的研究偏少，尤其是對該區(qū)中大比例尺重力異常特征研究尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)專門文獻(xiàn)。本文以實測重力資料為基礎(chǔ)，結(jié)合以往的地質(zhì)及區(qū)域地球物理資料，在彭山礦田曾家壟-張十八一帶圈定局部重力異常，尋找與含錫鉛鋅等多金屬礦熱液交代低密度巖漿巖重力異常特征相似或相近的地段，從而確定類似的礦或礦化點[3]，篩選出有進(jìn)一步勘探意義的異常，為區(qū)內(nèi)找礦工作提供指示方向。

2 區(qū)域地質(zhì)地球物理特征

2.1 區(qū)域地質(zhì)概況

彭山地區(qū)位于揚子臺坳中段南緣，區(qū)域上總體構(gòu)造格架是近東西向的九江-瑞昌印支期褶斷帶，東端橫疊著一個面積約180 km2呈南北向伸展的短軸背斜(彭山彎窿)，其東西北三面以一個環(huán)弧狀層間滑動斷裂帶與印支期褶斷帶相分割，南緣則以一條長期活動的東西向斷裂(高塘-瑞昌-路口斷裂)與近東西向印支期褶斷帶相接[4]。喜山期的一組近南北深斷裂分別縱切整個彭山穹窿構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地層分布有基底的青白口系雙橋山群安樂林組筲箕洼段，蓋層主要為南華系、震旦系、寒武系及志留系等地層組成[2],如圖1所示。彭山穹窿構(gòu)造是一個由震旦系至奧陶系組成的長期處于相對隆起狀態(tài),最后在燕山晚期定型的底辟穹窿構(gòu)造。它是由一個富含錫多金屬礦質(zhì)及揮發(fā)分的隱伏花崗雜巖體(由中深成相的二云母堿長花崗巖及黑云母二長花崗巖組成)內(nèi)核、一系列同心狀環(huán)弧型層間重力滑動斷層和周邊放射狀橫斷裂組成的開闊短軸背斜[3]。

1.第四系；2.上泥盆系砂礫巖；3.志留系頁巖；4.奧陶系灰?guī)r、白云巖；5.寒武系泥質(zhì)條帶灰?guī)r、頁巖夾灰?guī)r；6.震旦系硅質(zhì)巖、石灰?guī)r夾頁巖細(xì)砂礫巖；7.前震旦系板巖夾石英角斑巖及細(xì)碧巖；8.閃斜煌斑巖；9.花崗斑巖；10.滑裂巖；11.斷層；12.層間重力滑動斷層及產(chǎn)狀圖1 彭山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 Geological structure map of Pengshan rea

彭山錫多金屬礦田中大多數(shù)礦體均為環(huán)繞隱伏花崗巖體的外接觸帶分布，并且順層分布于各有利層位的礦石之間，少數(shù)分布在后期疊加改造的斷裂破碎帶內(nèi)。

2.2 區(qū)域地球物理場特征

2.2.1 區(qū)域地層、巖漿巖密度特征

據(jù)前人研究的成果[4-8]，認(rèn)為贛北地區(qū)地層存在兩個密度界面，第一個界面為主要密度界面，在三疊系和侏羅系之間，密度差值分別為-0.07 g/cm3和-0.1 g/cm3。第二個密度界面為次要界面，在寒武系和震旦系之間，密度差值分別為-0.08 g/cm3和-0.05 g/cm3，如表1所示?？梢钥闯?，贛北贛中地區(qū)地層及密度參數(shù)具有以下變化規(guī)律：①時代不同巖性相同的巖石，一般時代越老，密度值越大，時代相同，巖性不同的巖石密度差異也較大；②巖漿巖從酸性—中性—基性—超基性，密度值依次增高；同源侵入的巖漿巖從深成相—淺成相—噴出相，密度值逐漸降低；③變質(zhì)巖的密度值低于超基性巖，高于其他各類巖石；④花崗巖隨時代變新而密度變小，且一般小于較老地層的密度值。

表1 彭山地區(qū)地層物性參數(shù)[9]Table 1 Rock(ore) physical parameter statistics in Pengshan area

因此在贛北贛中地區(qū)重力異常圖上，基底隆起區(qū)一般表現(xiàn)為重力高，有一定規(guī)模的巖漿巖活動區(qū)一般表現(xiàn)為重力低。

2.2.2 彭山重力低異常與隱伏巖體找礦意義

圖2為根據(jù)重磁異常推斷的隱伏巖體分布平面圖，隱伏巖體分布呈北西向，彭山穹窿構(gòu)造部位的巖體僅為其中的一部分。在大屋村以西梁家山以北的位置，螢石礦礦區(qū)內(nèi)，搜集到10個鉆孔打到了主巖體[10]，深度一般在150～200 m 之間，還有一個孔51 m見到主巖體。梁家山正好在重力異常的最小值線(-26 mgal)范圍內(nèi)[11]。酸性巖的平均密度為2.60～2.70 g/cm3之間,地層巖石的密度在2.66～2.72 g/cm3之間，巖體與地層的密度在-0.12～-0.02 g/cm3，另據(jù)文獻(xiàn)[12]可知，新地層的磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)低于巖體的磁化強(qiáng)度，結(jié)合區(qū)內(nèi)磁值高異常，可以認(rèn)為重力低是由酸性巖體引起。

2.2.3 區(qū)域航磁異常特征及初步分析

從圖2還可以看出，區(qū)域布格重力低異常對應(yīng)的兩個區(qū)域彭山和青山地區(qū)，磁力異常均為高值，航磁ΔT化極異常幅值分別為263.86 nT和331 nT。結(jié)合區(qū)域物性差異，可以看出，巖體的磁性遠(yuǎn)高于被侵入的地層，故密度低磁性強(qiáng)的巖體侵入到密度高磁性低的地層中，在重磁異常中巖體可表現(xiàn)為低重高磁[13,14]。另外重力異常與航磁異常形態(tài)和位置如此接近，是由同源引起。彭山地區(qū)從航磁、區(qū)域重力等物探異常角度證實了該地區(qū)存在有利的巖漿活動，是尋找錫銅等礦的重要工作遠(yuǎn)景區(qū)[8]。

圖3 研究區(qū)布格重力異常及典型剖面位置Fig.3 Bouguer gravity anomaly and location map of typical profile in the study area

據(jù)彭山巖體的重力、航磁、地面磁法及化探異常特征，彭山錫礦田的主要錫礦體與隱伏巖體存在密切的關(guān)系。因此，在本區(qū)尋找錫多金屬礦產(chǎn)的前提就是要先找到巖體,今后若要在本區(qū)尋找深部隱伏礦體，那么彭山西北面重力異常范圍內(nèi)將是工作的重點地段[15]。而巖漿巖重力異常定量解釋結(jié)果表明，西北部隱伏巖體的頂部埋深可能相對穹窿構(gòu)造核部埋深加大，是今后開展深部找礦值得關(guān)注的地段。

3 研究區(qū)重力異常特征分析

3.1 研究區(qū)重力異常分布情況

從本次研究區(qū)重力測量的成果圖來看，工作區(qū)中有一范圍較大、幅值較高的近南西向長軸狀重力低異常，異常區(qū)位于德安縣城北西約40 km的彭山—桃花尖一帶[14,15]。異常中心分布在曾家壟、甘上堪、梁家山一帶，最小幅值線為-26 mgal， 為一長軸狀負(fù)異常，走向北西，以-20 mgal圈定長軸為40 km，短軸為12 km，異常梯度東南約2 mgal/km，西北約0.25 mgal/km。據(jù)此研究認(rèn)為，引起彭山重力低異常的主要原因為隱伏酸性巖漿巖，結(jié)合謝勇等[10]人研究資料，彭山地區(qū)隱伏巖體分布范圍長32 km、寬11 km，底面最大埋深12.5 km。這一計算結(jié)果基本與前期的小比例尺重力調(diào)查結(jié)果吻合，并與磁異常計算結(jié)果相似。

3.2 重力異常特征分析

通過以上分析，可以看出研究區(qū)內(nèi)的重力低值異常分布范圍廣異常幅值較大[16]?，F(xiàn)選取研究區(qū)內(nèi)典型剖面4號線數(shù)據(jù)并進(jìn)行重力場分離，筆者參考文獻(xiàn)[17,18]中的方法并利用不同軟件(MORPAS 3.0和GeoIPAS V3.2)分別進(jìn)行上延法和偏差法場分離，比較后確定采用GeoIPAS V3.2上延500 m的方法進(jìn)行場分離，效果較好，結(jié)果見圖4所示。

如圖4所示，深源異常在100號點至150號點之間有一個極大范圍的低值異常區(qū)，這里對應(yīng)著曾家壟錫礦附近深部巖漿巖；剖面最西端也出現(xiàn)異常低值，但未穿過，只揭露了部分異常段。淺源異常雖有部分跳點，但總體的趨勢是可靠的，在剖面最西端低速異常明顯，淺源可能有低密度的巖漿巖存在；同樣在100號點至150號點之間也存在淺部重力低異常，可能與當(dāng)前開發(fā)的曾家壟錫礦有關(guān)。

圖4 典型剖面(4#)重力場分離曲線Fig.4 Gravity field separation curve of typical profile(4#)

3.3 研究區(qū)找礦有意義重力異常

研究工作表明，以曾家壟至彭山為中心，在其附近具有較大規(guī)模的重力低值異常，該異?？赡軐?yīng)地下低密度花崗巖體，為礦化有利巖體。推測該區(qū)深部為一北西向中型花崗巖基，在穹隆下方為一燕山晚期彭山隱伏花崗巖株[19,20]。因此圈定曾家壟附近局部重力低異常區(qū)為尋找礦化有利地段，同時圈定紅橋水庫附近為找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為以后在該區(qū)域找礦指明了方向。

4 結(jié) 論

通過對研究區(qū)的重力場特征進(jìn)行研究，基本查明了區(qū)內(nèi)重力場分布特征。通過對剖面重力數(shù)據(jù)的處理，能夠較清晰看出勘查區(qū)剖面上的異常段；同時根據(jù)布格重力異常并結(jié)合其不同高度的解析延拓處理結(jié)果，對勘查區(qū)內(nèi)的不同深度的地質(zhì)體有所反映。綜合重力異常特征，區(qū)內(nèi)重力場特征情況已能夠較為明顯地反映出來，并就導(dǎo)致重力低異常的地質(zhì)原因給出了簡單的推斷——隱伏酸性巖漿巖。綜合以上分析認(rèn)為，該遠(yuǎn)景區(qū)成礦地質(zhì)條件良好，具有良好的找礦潛力，是尋找中溫?zé)嵋航淮鷮涌匦图拔◣r型錫鉛鋅多金屬礦有利地區(qū)。

重力剖面測量只能在大區(qū)域上給出地下地質(zhì)體的分布特征[21]，因此對各種重力異常的解釋在具體小區(qū)域內(nèi)有一定的不確定性，較詳細(xì)的成果研究應(yīng)該結(jié)合磁法、電法資料綜合分析。建議以后加強(qiáng)工作區(qū)的相關(guān)地質(zhì)資料尤其是礦(化)點、鉆孔資料的收集，重點集中在曾家壟至彭山張十八一帶區(qū)域及西部較大重力低異常帶。并參考其他物探(如電法)方法成果，綜合研究，對剖面異常進(jìn)行聯(lián)合反演，獲得引起各重力異常地質(zhì)體的各種物性參數(shù)及空間位置信息。