贵州省晴隆大厂矿集区位于扬子陆块次级构造单元江南复合造山带之兴义隆起区中的大厂穹隆中。矿集区内出露最老的地层为中二叠统茅口组, 其后依次有上二叠统、三叠系、白垩系、第四系(图1), 其中以二叠系、三叠系发育最完整、齐全, 大厂穹隆主要由二叠系组成; 区内构造总体由大厂穹隆和NE向、NW向断裂组成, 局部发育近EW向和近SN向断层, 主要断层呈现出向北东发散、向南西收敛的展布特征; 区内主要出露广泛分布的二叠纪大陆溢流拉斑玄武岩及同源浅成侵入岩-辉绿岩组合, 峨眉山玄武岩的分布以泥堡、大厂、丙坝为界, 其北西分布峨眉山玄武岩, 其南峨眉山玄武岩减薄至尖灭, 此外, 在研究区外南部贞丰一带有少量基性岩脉出露。

已知的锑、金矿床主要集中分布在靠近大厂穹隆轴部及南东翼。工作区以层间构造发育的大厂层与区内优势矿产锑、金矿关系较为密切; 锑矿的分布受NE向构造和隐伏的NW向构造联合控制, NE向断裂、NNE向断裂与NW向断裂交汇部位控制着锑矿体的展布, 这些断层大多是一系列高角度张扭性正断层, 具有一定的等距性, 构成了“ 棋盘格式” 或“ 梳状” 的控矿构造形式。在区内探采工程中可见较多的层间滑动构造, 这种构造往往与锑、金矿关系密切。

图1

Fig.1

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	图1 晴隆大厂矿集区地质略图Fig.1 Geological map of Qinglong-Dachang ore concentration area

根据岩石、地层的密度特征来分析推断产生异常的场源信息是重力异常处理和解释的重要过程。本文综合分析晴隆大厂矿集区采集的物性资料、收集的邻区物性资料及前人研究成果, 总结研究区岩石、地层密度特征(表1)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 晴隆大厂矿集区地层密度统计结果 Tab.1 Formation density statistical results in Qinglong-Dachang ore concentration area 系 组 代号 主要岩性 密度/(g· c m-3) 密度特征 三叠系 法郎组 T3f 灰岩 2.72~2.82 高密度地层 杨柳井组 T2y 白云岩、泥质白云岩 2.70~2.78 关岭组 T2g 白云岩、泥晶灰岩 2.69~2.80 永宁镇组 T1y 白云岩、灰岩 2.72~2.82 飞仙关组 T1f 粉砂岩、灰岩互层 2.68~2.72 二叠系 龙潭组 P3l 黏土岩 2.41~2.50 低密度地层 峨眉山玄武岩组 P2-3em 玄武岩、凝灰岩 2.70~2.92 较高密度地层 大厂层 Pd 硅化角砾岩 > 2.75 茅口组 P2m 灰岩 2.72~2.82 栖霞组 P2q 灰岩 2.72~2.82

表1 晴隆大厂矿集区地层密度统计结果 Tab.1 Formation density statistical results in Qinglong-Dachang ore concentration area

从表1可以看出, 在岩(矿)石密度方面, 灰岩、白云岩、玄武岩、砂岩表现为相对高密度特征, 黏土岩表现为低密度特征; 在地层组密度方面, 除龙潭组表现为低密度特征, 其余地层均表现为高密度特征; 三叠系飞仙关组与二叠系龙潭组之间存在明显的密度差, 是高、低密度分界线; 相对低密度的龙潭组与下伏二叠系峨眉山玄武岩组、大厂层、茅口组等相对高密度地层产生的密度差形成一个密度界面。

本文采用的重力数据来源于晴隆大大矿集区及邻区实测1:10万、1:20万重力成果数据, 其中1:20万重力成果数据为矿集区接边数据, 对数据进行处理获得晴隆大厂矿集区及邻区布格重力异常图; 位场分离方法分别采用了趋势分离、滑动平均等方法, 与地表资料对比, 认为滑动平均法(窗口32 km× 32 km)得到的区域重力异常比较可靠地反映工作区及邻区的深部地质体引起的重力异常效应, 布格重力异常减去区域场, 提取反映浅部地质体引起的重力异常效应的剩余重力异常, 适合作为重力反演的数据处理。

从晴隆大厂矿集区及邻区布格重力异常(图2)可以看出, 研究区内布格重力异常均为负值, 由北西向南东场值呈“ 阶梯” 式逐渐增大。矿集区位于梯级异常带转折部位, 异常总体向东凸起, 等值线展布南部呈NE向延伸, 至中部逐渐转为NNW向并延伸至矿集区外, 布格重力异常值亦是呈东高西低的特征。

图2

Fig.2

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	图2 晴隆大厂矿集区及邻区布格重力异常Fig.2 Bouguer gravity anomaly map of Qinglong-Dachang ore concentration area and its adjacent area

从晴隆大厂矿集区及邻区剩余重力异常(图3)看出, 矿集区大部分位于剩余重力异常低值区内, 北部靠近矿集区边缘部分位于剩余重力异常高边部, 重力异常低表现为三度体, 具多个异常中心, 幅值在-2.5× 10^-5~-5.5× 10^-5 m/s²之间。矿集区大部分位于大厂穹隆范围内, 剩余重力异常低值区对应大厂穹隆, 异常低值范围比大厂穹隆分布范围广, 在东部鸡场一带重力异常低值区延伸至工作区东部边缘二叠系零星出露一带。

图3

Fig.3

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	图3 晴隆大厂矿集区及邻区剩余重力异常Fig.3 Residual gravity anomaly map of Qinglong-Dachang ore concentration area and its adjacent areas

结合地质、可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio Magneto Telluric, 简称CSAMT)和物性资料分析, 在该重力异常带内, 异常中心区域出露最老地层为较高密度地层中二叠统茅口组, 上覆为高密度地层峨眉山玄武岩组及大厂层, 下伏晚古生代地层主要为碳酸盐岩建造, 密度值较高(> 2.67 g/cm³); 低密度地层龙潭组厚度为20~350 m, 且较低重力异常分布范围小, 不足以引起该重力异常低; 由于贵州省黔西无花岗岩体出露, 对于花岗岩密度分析主要参考华南地区花岗岩体密度资料^[5], 其中以广西统计的岩石密度参数为主, 花岗岩密度平均值为2.61 g/cm³; 从现有研究资料分析, 该区域花岗岩体为燕山期隐伏花岗岩体, 埋藏深度为3~5 km。本文采用对数功率谱法计算低频场源似深度为4~5 km, 且晚古生代地层与花岗岩体具有一定密度差, 因此推断深部隐伏花岗岩体是引起该重力异常低的主要因素。

断裂在重力场中表现为密集分布的梯级带、串珠状异常和异常轴方向变化等异常特征。为有效地提取断裂信息, 本文采用多种成熟的重磁场源边界识别方法, 如向上延拓、垂向二阶导数、总水平导数和归一化总水平导数垂向导数^[6], 结合地质资料, 对矿集区重力位场资料进行综合分析处理, 进而推断断裂分布。

从贵州省深大断裂分布来看, 矿集区位于NE向师宗— 弥勒深大断裂和NW向水城— 紫云深大断裂交汇部位的南西侧^{[7, 8]}。NE向师宗— 弥勒深大断裂在贵州省境内经印江— 瓮安— 贵阳— 普定— 盘县横贯贵州省中部, 为贵州省境内控制地质、矿产及深部构造特征的重要深大断裂; NW向水城— 紫云深断裂在贵州省境内经威宁— 六盘水— 六枝— 紫云— 罗甸等地, 为西部重要深大断裂^{[9, 10, 11, 12]}, 这2组深大断裂使得矿集区受NE— SW向和NW— SE向2组应力的作用, 控制矿集区构造分布特征, 因此, 从晴隆大厂矿集区推断断裂分布(图4)来看, 推断断裂以NE向为主, NW向断裂次之, NW向断裂延伸规模较大, NE向断裂延伸规模相对较小, 矿集区内NE向断裂被NW向断裂切割。

图4

Fig.4

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	图4 晴隆大厂矿集区重力异常及推断断裂Fig.4 Deduced faults structure and gravity anomaly of Qinglong-Dachang ore concentration area

通过向上延拓异常分析, 区内各条断裂异常极值偏移较小, 这一重力异常特征说明调查区内断裂产状可能较陡。断裂F11、F13、F17为矿集区内规模相对较大的断裂, 切割深度相对较深; F8断裂规模次之, 切割深度相对F11、F13、F17断裂浅, 其中F11断裂经过工作区中部、切割大厂穹隆核部, F8断裂经过工作区中部、北段切割大厂穹隆核部, F13、F17断裂分别经过工作区东南部、北东部、切割大厂穹隆翼部。结合区内地质构造情况, 推断F8、F11断裂为调查区的导矿构造和容矿构造, 同时也说明与其相关联的次级小型构造或成矿有利地层区域可能为调查区的容矿构造或成矿有利位置。

综合区内重力异常特征、物性分析及地质资料, 通过重力异常对矿集区内侵入酸性岩体进行反演。本文采用二维、三维一体化反演, 即在三维空间中对截取的二维剖面开展2.5维反演, 各个剖面的2.5维反演结果在三维空间下相互约束, 最终利用2.5维反演地质体构建三维岩体模型。此外, 本文以现有的研究成果, 如地层厚度、岩体埋深等作为反演约束条件, 开展反演解释, 从而推断引起该剩余重力异常低的地质体三维空间形态。

从花岗岩体剖面反演结果(图5~图7)来看, 该侵入酸性岩体顶深约为2.1 km, 底深约为8.5 km。平面形态显示, 岩体整体呈向西北开口的“ V” 字型; 侧面形态显示, 岩体顶部形态变化剧烈, 主要表现在3~6 km以上深度, 岩体表现为2个分离岩体, 其中西北部表现为一体积相对较大岩体, 南东部表现为一体积相对较小岩株, 在3~6 km以下2个岩体相连为一个岩体; 侧面形态表现为从西北至南东呈向地表开口的“ V” 字型, 该“ V” 字型的切割深度从西南至北东由3 km左右加深至6 km左右; 底界面形态相对平缓。从岩体空间形态来看, 结合区域地质构造分析, 推断岩浆热液沿矿集区北部深大断裂贯入, 深部形成岩基, 向上沿浅部断裂侵入形成浅部规模不同的2个岩体; 从岩体平面形态来看, 岩体总体走向呈NE向, 顶面形态沿NE向变化剧烈, 沿NW向变化程度相对较弱, 推断在花岗岩体形成过程中主要受NE向构造运动的影响, 同时或间断受NW向次一级构造运动影响, 控制岩体形态。

图5

Fig.5

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	图5 花岗岩体反演结果及三维空间形态— — 剖面组合Ⅰ Fig.5 The inversion results and three-dimensional morphology of granite body----profile combination Ⅰ

图6

Fig.6

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	图6 花岗岩体反演结果及三维空间形态— — 剖面组合Ⅱ Fig.6 The inversion results and three-dimensional morphology of granite body----profile combination Ⅱ

图7

Fig.7

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	图7 花岗岩体反演结果及三维空间形态— — 剖面组合Ⅲ Fig.7 The inversion results and three-dimensional morphology of granite body----profile combination Ⅲ

从反演的该酸性岩体三维空间形态分析, 岩体中部及南东部顶界面变化较陡, 岩体形态变化较大, 存在岩枝和岩株, 且岩体分布区邻近于印江— 瓮安— 贵阳— 普定— 盘县NEE向深大断裂与威宁— 六盘水— 六枝— 紫云— 罗甸NW向深大断裂汇聚部位, 且工作区内发育NE向断裂, 岩体周围及外围分布有与热液有关的矿产, 这些矿床的形成与中酸性侵入岩体的岩浆期后热液活动有成因联系。因此, 综合分析认为, 该中酸性侵入岩体外围及其深部的成矿条件有利, 有利找矿远景区。