吉東南玄武巖覆蓋區地球物理特征及找礦方向

孫念仁 許志河 牛軍平 李福文 鐘立平 李志闖

摘要：吉林省長白玄武巖覆蓋區位于重點成礦區帶遼東—吉南成礦帶北東段，圍繞玄武巖覆蓋區金、多金屬礦床（點）星羅棋布。研究區內已發現典型矽卡巖型金礦床——八道溝金礦床，綜合分析研究區地質特征，認為研究區具有尋找矽卡巖型金礦床的潛力。通過對高精度重力異常特征分析，在研究區內布置了重-磁-電-地綜合剖面，對該綜合剖面地球物理特征進行了總結，推測玄武巖蓋層下碳酸鹽巖與中酸性侵入巖的分布及接觸位置。綜合分析認為，重-磁-電-地綜合剖面10110—10280點段與11400—11700點段2處具有尋找矽卡巖型金礦床的潛力。在研究區內進一步開展地球物理工作，有望實現玄武巖覆蓋區的找礦突破。

關鍵詞：地球物理特征;找礦方向;綜合剖面;矽卡巖型金礦床;吉東南

中圖分類號：TD15 P631文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）04-0020-05doi：10.11792/hj20200405

引 言

研究區大地構造位置為華北板塊北緣東段，膠-遼-吉古元古造山帶中老嶺隆起帶內。老嶺隆起帶自太元代以來經歷了復雜的地質作用，構造-巖漿活動強烈，成礦條件優越，是吉林省重要的金多金屬成礦帶，已發現荒溝山、板廟子大型金礦床和八里溝、南岔、大松樹、淘金溝、五道陽岔、小石人及大青溝等眾多中小型金礦床[1-3]。吉東南鴨綠江對岸的朝鮮民主主義人民共和國北部地區，礦產資源更加豐富，知名的礦床有惠山超大型銅金礦床、檢德超大型鉛鋅礦床[4]。鴨綠江沿岸由于新生界玄武巖覆蓋，多年來未實現大型—超大型礦床的找礦突破。關于老嶺成礦帶內金礦床的成因尚存在爭議，有的學者認為該區絕大多數金礦為蝕變硅質巖型熱液金礦床，部分學者認為該區為典型的古太古代綠巖帶型熱液金礦床，但由于玄武巖大面積覆蓋，地表基巖出露較少，常規地質、化探工作的找礦效果有限，為該區開展外圍及深部礦床研究及找礦帶來一定困難。因此，在研究區內開展地球物理找礦工作就顯得尤為必要。本文在分析研究區高精度重力異常特征基礎上，布置重-磁-電-地綜合剖面，推測有利于形成矽卡巖型金礦床的位置，初步達到了“揭蓋”的目的，為覆蓋區找礦提供了依據。

1 區域與研究區地質特征

1.1 區域地質特征

研究區大地構造位置位于華北地臺北緣東段，基底由太古宙片麻巖和古元古界老嶺群變質巖組成，沉積蓋層為元古宙—中生界碳酸鹽巖和火山沉積巖系。區域西側出露三疊系長白組火山碎屑巖及大面積船底山組玄武巖，在切割的溝谷中可零星發現古元古界老嶺群。區域主要構造為鴨綠江斷裂及其次級斷裂。區域巖漿巖分布廣泛，以燕山期中、酸性侵入巖為主，與臨江銅礦床成礦作用密切相關。區域礦產資源種類豐富，主要有金、銀、銅、鉛、鋅、鐵等[5]。

1.2 研究區地質特征

研究區主要出露新太古代花崗片麻巖（Ar3gg）、古元古界老嶺群珍珠門組（Pt1z）和大栗子組（Pt1d）、震旦系橋頭—八道江組（Z1-2q-b）、寒武系崮山組（∈3g）和炒米店組（∈3c）、奧陶系冶里組（O1y）和亮甲山組（O1l）、侏羅系果松組（J2-3g）及林子頭組（J3l）、第三系土門子組（N1t）及船底山組（N1c）（見圖1）。其中，珍珠門組、崮山組、炒米店組均為碳酸鹽巖，是研究區內的含金建造及礦源層，為成礦提供了成礦物質。研究區近三分之二的面積被土門子組、船底山組覆蓋，斷裂多分布于研究區西側及南側，以北東向、近東西向斷裂為主。巖漿巖分布于研究區南北兩側，主要為晚侏羅世中酸性侵入巖，巖性以二長花崗巖（J3ηγ）、閃長巖（J3δ）為主，其與成礦關系密切。

2 地球物理特征

2.1 高精度重力異常特征

剩余重力異常反映的是淺部信息，主要與近地表或出露的巖性有直接關系，可以反映不同時代，不同巖性地層的空間分布情況[6]。

在研究區剩余重力異常圖（見圖2）中，剩余重力異常整體呈北東向、北西向展布，局部北東向剩余重力異常展布方向略有改變。研究區古元古界、新元古界、下古生界地層表現為剩余重力高異常，中生界三疊系、白堊系和新生界地層，以及中生代中酸性侵入巖表現為剩余重力低異常。剩余重力低異常呈線狀、串珠狀是斷裂的反映，研究區剩余重力低異常表現為呈北西向串珠狀展布，局部被北東向剩余重力高異常錯斷，表明北東向斷裂切割或錯斷北西向斷裂，反映了構造多期活動的特點。研究區南部東西向剩余重力異常內出現近東西向剩余重力低異常，出現在大栗子組與釣魚臺組和寒武紀、奧陶紀地層界線附近，推測與東西向斷裂有關[7]。

2.2 重-磁-電-地綜合剖面特征

為進一步確定研究區找礦方向，根據研究區地質特征，在成礦潛力較好地段布置1條北北西向重-磁-電-地綜合剖面（P—P′）（見圖3），該剖面北起臨江銅礦床附近（10000點），南至八道溝金礦床附近（12100點），全長近21 km，點距100 m。

1）剩余重力異常。布格重力異常曲線從剖面北端起至南端具有二高三低的特征（見圖3-a））。10000—10080點段表現為未封閉剩余重力低異常;10080—10250點段表現為對稱單峰曲線，其中10110—10280點段表現是珍珠門組大理巖的反映;10280—10700點段表現為低緩對稱曲線，地表大面積出露林子頭組火山巖;10700—11400點段表現為低緩不對稱曲線，剩余重力異常最高值為4.5×10-5 m/s2;11400—12100點段表現為不規則低緩曲線，剩余重力異常最小值為-4.4×10-5 m/s2，由南至北逐漸降低。

2）磁異常。磁異常曲線表現為鋸齒狀或突跳狀，局部有小范圍低緩磁異常（見圖3-b）），磁異常ΔT最高值2 177 nT，最小值-1 780 nT。10000—11360點段有3個磁異常;11360—11560點段表現為低緩磁異常，個別點磁異常ΔT值達到595 nT，其余均小于200 nT;11560—12100點段表現為低緩對稱磁異常特征，疊加小規模突跳磁異常，是二長花崗巖的反映。

3）可控源音頻大地電磁法（CSAMT）。CSAMT視電阻率二維反演斷面圖（見圖3-c））顯示，反演視電阻率大部分變化范圍為500～1 500 Ω·m。以此為背景，疊加了規模大小不等、產狀多變的低阻（小于500 Ω·m）和高阻（2 000～50 000 Ω·m）異常，形成與具有二高三低特征的剩余重力異常形態相對應的視電阻率異常。10000—10220點段表現為相對高阻異常，反演視電阻率為800～2 500 Ω·m，深部向南延深，局部近地表表現為小規模低阻異常（120～500 Ω·m）;10220—10660點段表現為低阻異常，反演視電阻率為20～500 Ω·m，地表首層以下，反演視電阻率由淺至深表現為逐漸增高;10660—10980點段表現為由盆狀低阻異常向高阻異常過渡;10980—11700點段表現為高阻異常，反演視電阻率主要為1 000～25 000 Ω·m，以11470點為界，反映北部高阻異常體傾向南，南部傾向北，傾角較陡;11700—12100點段表現為中高阻異常，反演視電阻率主要為1 000～5 000 Ω·m，反映深部異常體傾向南。

3 典型矽卡巖型金礦床地質特征

區域上典型矽卡巖型金礦床為八道溝金礦床。八道溝金礦區主要出露古元古界老嶺群花山組、新元古界釣魚臺組、寒武系崮山組和炒米店組、奧陶系冶里組和馬家溝組、新近系土門子組和船底山組。其中，馬家溝組巖性是以灰巖為主的碳酸鹽巖，為成礦提供了成礦物質，是成礦母巖。此外，寒武系崮山組和炒米店組同樣是以灰巖為主的碳酸鹽巖，可能也為成礦提供了成礦物質。礦區出露巖漿巖主要為晚侏羅世二長花崗巖，局部被船底山組玄武巖覆蓋，與馬家溝組地層呈侵入接觸關系，該接觸帶為礦體產出地段。礦區斷裂發育，近東西向斷裂規模最大，控制了地層及巖體的展布，是礦區內的主要控礦構造。

礦區內共圈定2條礦化蝕變帶，均產于晚侏羅世二長花崗巖與馬家溝組的接觸帶上。礦化蝕變帶內圈定2條金礦體、1條銀礦體。規模較大的1條金礦體平均品位為9.59×10-6，長650 m，走向近東西，傾角20°～80°，受近東西向斷裂控制明顯，具有品位、厚度變化大，沿走向尖滅再現的特征。

礦石類型主要為蝕變巖型。礦石結構以自形—他形粒狀結構為主，礦石構造以浸染狀構造、塊狀構造為主。金屬礦物主要為黃鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦等，非金屬礦物主要為方解石、石英、絹云母等。圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化等。

八道溝金礦床金的成礦作用主要與晚侏羅世二長花崗巖與奧陶系馬家溝組地層接觸帶有關，成礦物質來源于奧陶系馬家溝組。馬家溝組為一套淺海相灰巖，該灰巖是碳酸鹽巖的一種，碳酸鹽巖與中酸性侵入巖（晚侏羅世二長花崗巖）接觸，可形成矽卡巖型金礦床。因此，認為研究區內碳酸鹽巖與中酸性侵入巖接觸部位具有形成矽卡巖型金礦床的可能。

4 找礦標志及找礦方向

4.1 找礦標志

1）研究區含金建造主要是碳酸鹽巖建造，碳酸鹽巖的存在是矽卡巖型金礦床形成的物質基礎。研究區內存在珍珠門組大理巖，其為碳酸鹽巖經變質作用形成的巖石。珍珠門組大理巖Au、Ag、Cu等元素豐度值高于地殼克拉克值，為礦區金及多金屬礦成礦的重要礦源層[8-10]。崮山組和炒米店組巖性同樣為碳酸鹽巖，也可能為研究區成礦提供成礦物質。因此，具有高重力異常特征的珍珠門組大理巖、崮山組和炒米店組是研究區尋找矽卡巖型金礦床的重要地層標志。

2）中酸性巖漿侵入活動為矽卡巖型金礦床提供成礦流體及熱源。研究區燕山期巖漿活動強烈，且多形成中酸性巖。因此，碳酸鹽巖地層中呈層狀或多層狀高磁異常的侵入巖為研究區尋找矽卡巖型金礦床的巖漿巖標志。

3）高精度重力異常梯度帶反映了研究區內斷裂呈北東向、北西向展布。重力、磁法梯度帶及地球物理場形態的扭曲部位通常是構成成礦物質運移的通道和成礦物質的富集場所。因此，重力、磁法梯度帶及地球物理場形態的扭曲部位是重要的地球物理找礦標志。

4）矽卡巖型金礦多賦存于侵入接觸帶附近，具有明顯的分帶性，因此見礦效果較好的部位在地球物理場多表現為剩余重力高異常、高磁異常及條帶狀低阻異常。因此，綜合分析重、磁、電等地球物理場高低異常變化可區分圍巖、巖漿巖及金礦化蝕變帶，是尋找矽卡巖型金礦床的地球物理標志。

4.2 找礦方向

根據重力、磁法及可控源音頻大地電磁法測量結果，結合研究區地質特征，認為在重-磁-電-地綜合剖面10110—10280點段與11400—11700點段2處具有尋找矽卡巖型金礦床的潛力。

10110—10280點段解譯出地表下層分布有大量隱伏珍珠門組大理巖及晚侏羅世花崗閃長巖（見圖3-d））。該點段局部存在小規模低阻異常（120～500 Ω·m），認為是珍珠門組大理巖與晚侏羅世花崗閃長巖的接觸帶。中酸性侵入巖（晚侏羅世花崗閃長巖）侵入到碳酸鹽巖（珍珠門組大理巖）中，該接觸帶上具有形成矽卡巖型金礦床的可能。此外，在10250點處解譯出1條傾向南的斷裂（F2），可為成礦熱液的運移提供通道及空間。該點段成礦條件優越，因此認為10110—10280點段是研究區重要的找礦位置。

11400—11700點段解譯出崮山組和炒米店組與中酸性侵入巖（晚侏羅世二長花崗巖）呈相間排列。此外，解譯出3條斷裂（F7、F8、F9），其中F7斷裂傾向南，其北側為寒武系炒米店組，南側為晚侏羅世二長花崗巖，推測晚侏羅世二長花崗巖沿該斷裂侵位上升，與寒武系炒米店組接觸，在該斷裂及巖性接觸面上是尋找矽卡巖型金礦床的重要位置。同理，F8、F9斷裂處具有相同的特征。該點段成礦條件優越，因此認為11400—11700點段是研究區重要的找礦位置。

5 結 論

1）研究區剩余重力異常整體呈北東向、北西向展布，表明北東向斷裂切割或錯斷北西向斷裂，反映了構造多期活動的特點。

2）根據重-磁-電-地綜合剖面測量結果，該剖面上剩余重力異常整體具有二高三低特征;磁異常表現為鋸齒狀或突跳狀;視電阻率異常與具有二高三低特征的剩余重力異常有良好的對應關系，表明該綜合剖面解譯出的地質結果具有良好的一致性。

3）綜合分析認為，重-磁-電-地綜合剖面10110—10280點段與11400—11700點段2處具有尋找矽卡巖型金礦床的潛力。在研究區內進一步開展地球物理工作，有望實現玄武巖覆蓋區的找礦突破。

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Abstract：The Changbai basalt-covered area of Jilin Province is located in the northeast section of the East Liao-ning-South Jilin national key ore belt.A great deal of gold and polymetallic deposits are distributed around the basalt-covered area.A typical skarn type gold deposit—Badaogou Gold Deposit，is discovered in the study area.Based on comprehensive geological characteristics analysis of the area，it is deemed that the study area has prospecting potentials for skarn type gold deposit.Through high precision gravity anomaly characteristics analysis，a gravity-magnetism-electricity-ground comprehensive profile is arranged in the study area and summarized the geophysical characteristics of the comprehensive profile.The distribution of carbonatite and mid-acidity intrusion rock under the basalt-covered layer as well as their contact location is inferred.Comprehensive analysis takes that the gravity-magnetism-electricity-ground comprehensive profile 10110-10280 spot and 11400-11700 spot have prospecting potentials for skarn type gold deposits.Further geophysical work in the study area could lead to prospecting breakthroughs in basalt-covered area.

Keywords：geophysical characteristics;prospecting direction;comprehensive profile;skarn type gold deposit;Southeast Jilin