陕西省柞水县凉水沟地区地球物理特征与成矿分析

陕西省柞水县凉水沟地区地球物理特征与成矿分析

李婧，余常华，秦长春，刘姗

陕西地矿第二综合物探大队有限公司，陕西 西安 710016

摘要：本文以凉水沟地区已知矿带上地球物理特征试验情况，结合研究区地质分析，对陕西省柞水县凉水沟地区地球物理特征与成矿分析。通过激电充电法，激电充电法推测出11条断裂带，其中F5、F6、F7断裂带为控矿构造带,F1-F4为破矿构造带。圈定出4处激电异常区，推测均为矿带引起，。进一步圈定区内找矿有利地段提供了指导，并在此基础上成果发现银铅多金属矿体。为该地区快速寻找矿产资源提供了数据依据。为该地区寻找矿产资源提供了技术依据及找矿思路。

关键词：陕西省柞水县，地球物理特征，成矿

1成矿地质背景

1.1地质背景

矿区处于秦岭褶皱系南秦岭印支褶皱带礼县-柞水华力西褶皱束中南端，地层区划属于东昆仑-中秦岭地层分区，主要由中晚泥盆世—早石炭世准特提斯型前陆边缘海槽复理石-含煤复陆屑建造组成。

区域出露地层有泥盆系中统刘岭岩群池沟岩组、青石垭组、下东沟组、桐峪寺组，总体北倾，产状18°∠30°-60°，地层中夹有似碧玉岩、钠长岩、重晶石岩、铜铅锌多金属硫化物含矿层等典型热水沉积岩相，形成了“柞山”菱铁多金属含矿层，局部矿化强构成诸如大西沟、银洞沟、黑沟等菱铁多金属矿床。

红岩寺-黑山街复式向斜轴部为区域主体褶皱构造，北翼被印支-燕山期花岗岩侵蚀而残缺不全，南翼地层为中、上泥盆统。区域断裂构造发育；凤镇-山阳断裂为区域性近东西向展布的深大断裂；次级近东西向、近南北向、北北东向断裂发育。凤镇-山阳断裂具有长期活动特征，直接控制和影响了柞山盆地的形成、演化、发展和地质构造及矿产的形成。次级近东西向断裂为直接的导矿、容矿构造。近南北向、北北东向断裂规模较小，呈逆时针方向平移，对地层、矿化带及矿体起破坏作用。

区域岩浆活动频繁，印支-燕山期中酸性岩最发育。区域西北角有印支期柞水二长花岗岩大岩基；南部有燕山期中酸性小斑岩体，如冷水沟斑岩体等呈群呈带产出，控制了岩浆热液型铜、钼、银、金矿的形成。

1.2区域地球物理特征

据地质出版社《陕西省区域地质志》，“柞山”盆地为重力布格低异常区，重力布格等值线呈北东向平缓展布。在柞水大西沟～山阳黑沟之间，航空磁测发现近东西向带状航磁异常与柞山菱铁多金属成矿带一致。在花岗岩体及边部接触带也发育有航磁异常，强度大，梯度宽缓，经查证异常为岩体、岩体外接触带堇青石角岩带及磁铁矿体引起。

2已知矿带上地球物理特征试验情况

在已知矿化带-凉水沟K2矿带的老硐子附近进行了试验工作，试验显示矿带上的电性特征呈高极化率低电阻率异常特征；并对该工区以往的钻孔岩性进行了物性测量，其矿（化）体的电性特征也呈高极化率低电阻率异常特征；本章将详细介绍已知矿带上的试验情况和物性测定情况，并分析归纳，建立地球物理-地质模型，为研究区的物探工作提供勘探前提和解译依据。

2.1已知矿带上试验情况

K2矿化带地质情况：该矿化蚀变带地表位于矿区中部小东沟-凉水沟，该构造蚀变带走向自西向东由近东西向转为北西向，西段产状8°∠65°；东段产状42°∠75°。出露标高920m～1108m，地表出露长度768m，该构造蚀变带宽约0.50-5.60m，赋存于上泥盆统下东沟组第二岩性段第一岩性层。构造蚀变带主要由强片理化蚀变千枚岩、板岩和石英细脉组成，带内及两侧围岩普遍发育硅化、白云石化、方解石化、方铅矿化、黄铁矿化、绢云母化等。

照片1  K2矿化带附近的老硐子       照片2   K2矿化带附近的老硐子

（1）试验目的

在已知矿化带上进行激电中梯试验、激电充电法电位装置试验、激电充电法电位梯度装置试验（A1、A2、A3分别供电），目的是了解已知矿带上的电性特征和不同激电方法的异常显示情况。

（2）试验情况

垂直K2矿化带上平行布设了三条剖面（229、230、231线），进行了充电法电位装置（AM）、充电法梯度装置（MN)、和激电中梯试验，试验情况如下：

1）激电中梯试验：

AB长440m，MN长20m，双向脉冲供电，供电周期16s；试验结果如图3-2所示：通过激电中梯试验有如下规律：①视极化率整体相对较高（该测量段的极化率平均值为7.8%，最低的为6.5%，最大的为8.97%），视极化率极大值出现在矿带附近；②该试验段的视电阻率平均值约1100Ω·m，最小的为460Ω·m；在矿带附近，电阻率呈相对低阻特征。③综上，在蚀变带附近呈高极化率低电阻异常特征。

2）充电法电位装置试验：

将A极布设于凉水沟路边的已知矿硐附近（A3），B极布设于测线北边2km远处，N极布设于测线南边1km远处，M极沿测线229-231线按点距20m进行电位装置测量。

通过充电法电位装置试验，有如下规律：①在充电点附近电位较高，远离充电点电位降低；②电位峰值出现在充电的蚀变带上；③视极化率在蚀变带上呈宽缓的高异常特征；④综上，充电法电位装置测量结果在充电蚀变带上呈现高电位高极化率特征，极化率和高电位呈宽缓状。

3）充电法电位梯度装置：

B极置于测线北边2km远，A极分别置于A1、A2、A3点进行了充电，MN极沿测线229-231线按点距20m进行电位梯度装置测量。

通过充电法电位梯度装置试验，有如下规律：

①当A极布设在测量的矿化蚀变带上时（A3点充电，见图3-6），电位梯度在蚀变带上呈现两侧高峰异常，中部低谷异常特征（峰值-波谷-峰值），其中低谷异常中心对应蚀变带的出露位置，视极化率也呈现相似的异常特征（峰值-波谷-峰值）。

②当A极未布置在测量的蚀变带上时，在矿化蚀变带附近视极化率常有峰值（位于矿化蚀变带出露附近或倾斜方向上）出现，而电位梯度值则在矿化蚀变带附近异常规律不是特别明显，以低电位梯度值为主要表现形式，常伴有突变特征；说明远离矿化带布设充电点，对本区域的矿化蚀变带仍有异常显示，根据异常特征，为全区异常圈定提供了参考依据。

（3）试验小结

三种方法的试验结果：

中梯试验：显示矿化蚀变带呈低阻高极化异常特征，异常相对宽缓。

充电法电位装置试验：显示在矿化蚀变带附近呈高电位高极化率特征，异常相对宽缓，峰值位于矿化蚀变带附近。

充电法电位梯度装置试验：分为充电点在测量的矿化带上和充电点不在测量的矿化带上，在被测量的矿化带上充电，电位梯度异常和视极化率异常均呈现峰值-波谷-峰值异常，其波谷位于矿化蚀变带附近，视极化率峰值较大的位于矿带倾向方向上；充电点不在测量段的矿化蚀变带充电，在矿化蚀变带附近呈视高极化率异常特征，电位梯度以低异常为主。

通过本次试验，三种方法均能在矿化蚀变带上产生电性异常，均显示出矿化蚀变带呈低阻高极化率异常特征；考虑到异常的明显性，本工区选用充电法电位梯度装置，分别在A1、A2、A3点进行充电测量。

2.2岩（矿）石电阻率特征

本次共测定了306块岩（矿）石的电性参数，区内岩性单一，主要为千枚岩，标本主要来自于以往钻孔的岩芯。详情见下表：

表1  岩石标本电性参数测定成果统计表

由岩石参数成果统计表知：含黄铁矿化的岩石、铅锌矿极化率平均值大于8%，电阻率平均值小于1000Ω·m，为低阻高极化率特征；地层岩性千枚岩、石英脉呈高阻低极化率异常特征；

2.3 地球物理特征归纳

根据岩（矿）石的电性参数的统计成果和已知矿（化）带上的试验工作，总结归纳出了本区的地球物理-地质模型。

围岩电性特征：地层主要是上泥盆统下东沟组第二岩性段，总体为一套浅变质的细碎屑岩-碳酸盐岩，物性测量结果显示纯千枚岩呈高阻低极化率异常特征；

与矿关系密切的地质体电性特征：近东西向断裂构造控制着矿化体的空间展布，尤其是破碎带内有石英铁白云石脉，褐铁矿，黄铁矿，方铅矿等矿化时，为直接找矿标，一般情况下断裂构造破碎带常呈低阻异常特征，与围岩存在明显电阻差异，破碎带内存在褐铁矿、黄铁矿、方铅矿等，经物性测量显示，含褐铁矿、黄铁矿、方铅矿的岩石呈低阻高极化率异常特征；这与围岩存在明显的电性差异，为电法勘探提供了物性前提。

在已知矿带上的试验工作也显示矿化蚀变呈低阻高极化率异常特征，并了解了激电充电法电位梯度装置在矿化蚀变带上的异常特征，构建了矿化蚀变带上充电异常模型异常特征示意图，为该方法在本区的测量和解译提供了依据。

3推断解释

3.1研究思路

首先由已知到未知，在已知矿带上上进行了激电试验，分析归纳矿化带上的激电异常特征；采集测定岩石标本，了解本区各类岩性的电性参数特征；总结归纳矿带与围岩的激电异常规律，建立相应地球物理-地质模型，为后续物探方法选择、未知区的异常解释推断提供依据。再由浅表到深部，首先对激电充电法面积性探测成果进行推断解译，再根据面积上的探测成果进行测深（CSAMT法）工作，解译出矿化带在深部的延伸展布情况。

最后综合地质、物探、周边的钻探等信息，对成矿有利地段等进行阐述，对下一步钻探位置提供建议。

3.2激电充电法推断解译

激电充电法采用电位梯度装置，在K1、K2、K3三处已知矿化带上分别进行充电，对矿权区南部的1km2区域进行了测量工作，形成了3张电位梯度+极化率剖面平面图，3张归一化电位梯度等值线平面图和3张视极化率等值线平面图。

（1）激电充电法推断断裂

1.断裂的识别标志

断裂的发生使地质体的连续性遭到破坏，使电性的连续性遭到破坏，本区断裂带以张裂为主，在断裂带上岩石相对较破碎，常成低阻异常特征，充电法时，当电流垂直断裂方向，而测线与MN极方位平行断裂带时，在断裂带的两边形成鲜明的电位差异，当电流在顺断裂方向，而测线与MN极方位垂直穿过断裂带时，电位梯度有波峰-波谷-波峰异常特征，且波谷区对应于地表出露断裂带附近；本区中黄铁矿化、褐铁矿化等多金属硫化物常赋存于进行东西向的断裂破碎带中，故其可能有高视极化率异常特征，为断裂推测的一个辅助依据。

根据上述断裂识别标志，对激电充电法成果资料进行分析，推测出11条断裂破碎带，其中F1-F4为近南北向断裂，与测线方位或MN极方位近乎平行或小夹角相交；F9-F11为西北向小断裂；F5-F8为近东西向断裂，其中F5-F7为工区的控矿构造带。

（2）激电充电法异常解译

推断解译时，以已知矿化带上的激电充电法电位梯度装置的异常特征和归纳总结的地球物理-地质模型为依据，对已知矿化带的延伸圈定，以在该已知矿化带上进行供电测得的电位梯度异常+极化率异常为主进行圈定，以其他的两处充电的成果异常作为参考。本次充电法共圈出4处激电异常区，均呈带状，从南向北编号为DJ1、DJ2、DJ3、DJ4,下面将详细对这四处激电异常区进行解译。

DJ1异常：DJ1异常位于工区南部，呈带状分布，走向为北西西，地表出露的K3矿化带位于该异常区内，在A2点供电的电位梯度+视极化率剖面平面图和等值线平面图，其异常特征为在垂直走向上，视极化率和归一化电位梯度值呈峰值+波谷+峰值的异常特征，与试验的模型2一样，地表视极化率波谷区见有多个古采矿硐，推测该异常带为K3矿化带的异常显示，其视极化率波谷区为矿化蚀变带出露于地表的位置，其高视极化率区推测为矿体倾向方向上硫铁矿化物富集区在地表的投影位置。

在A1点供电的视极化率平面图上，DJ1异常区视极化率异常特征不明显，推测为A1供电点距这个方位的距离相对较远，激发能不足；在A3点供电的视极化率平面图上,该异常区呈高极化率条带异常特征，走向为北西西向，与试验中的模型1异常特征相似，推测该异常带为K3矿化带的显示，这与在A2点充电的结论相互印证，同时说明K3与K2矿化带不相连，推测K2与K3为不同层位的矿化带。

DJ2异常区：DJ2异常位于DJ1异常区的北部，呈带状分布，整体走向为近东西向，地表出露的K2矿化带位于该异常区内，在A3点供电的电位梯度+视极化率剖面平面图和等值线平面图，其异常特征为在垂直走向上，视极化率和归一化电位梯度值呈峰值+波谷+峰值的异常特征，与试验的模型2一样，地表视极化率波谷区见有多个古采矿硐，推测该异常带为K2矿化带的异常显示，其视极化率波谷区为矿化蚀变带出露于地表的位置，其高视极化率区推测为矿体倾向方向上硫铁矿化物富集区在地表的投影位置。

在A1、A2点供电的视极化率平面图上,该异常区呈高极化率条带异常特征，走向为北西西向，与试验中的模型1异常特征相似，地表出露的K2矿化带位于视极化率峰值带上，推测视极化率峰值异常带为K2矿化带距地表最近位置；这与在A3点充电的结论相互印证，同时说明K1、K3与K2矿化带不相连，推测三条矿化带为不同层位的矿化带。

DJ3异常区：DJ3异常区位于测区西北部，呈条带状，走向为北西向，K1矿带位于该异常区内，在A1点供电测得的视极化率异常峰值带位于K1矿化带的东北倾向方向上，归一化电位梯度值的波谷异常区与K1矿化带地表露头区基本重合，异常特征与试验的模型2一样，推测该异常为K1矿化带的反应。在DJ3异常东南方向上推测有一断裂破碎带。

DJ4异常区：常为高视极化率异常特征+归一化电位梯度低值，地表未见明显矿化带，且在A2点和A3点供电有同样的异常特征，说明该异常区深部隐伏有低阻高极化率异常体，推测为隐伏矿化带。该异常与DJ3异常轴线有连接趋势，推测DJ4与DJ3可能为同一矿化带的反应，即K1矿化带被断裂带错段，形成了DJ3和DJ4的异常不连续。

4结论

在已知矿化带上进行了试验工作、采集测定了物性标本，归纳总结出了本区域目标体与围岩的物性差异和矿化带上激电充电法的异常特征。激电充电法推测出11条断裂带，其中F5、F6、F7断裂带为控矿构造带,F1-F4为破矿构造带。圈定出4处激电异常区，推测均为矿带引起，其异常的分布显示了矿化带的平面展布情况。通过CSAMT法与激电探测的成果进行对比分析，解译出了K1、K2、K3矿化带在深部的延伸情况，走向近东西向，倾向向北，陡倾。

参考文献

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作者简介：李婧，女（1989.09-）汉族，陕西省米脂县人，大学本科，工程师，主要从事地球物理勘查技术研究与应用工作。

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