崔志強，胥值禮，孟慶敏

(中國地質(zhì)科學(xué)院　地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊　065000)

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幕阜山及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及巖漿巖之航空地球物理特征

崔志強，胥值禮，孟慶敏

(中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊065000)

摘要：根據(jù)湘贛鄂交界區(qū)最新開展的高精度航空物探資料，從宏觀地球物理的角度對幕阜山及鄰區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及巖漿巖進行了研究。首先詳細介紹了區(qū)內(nèi)航空物探(包括航磁、航空伽瑪能譜)的基本特征，重點分析了幕阜山特殊的航磁及伽瑪能譜綜合特征，并結(jié)合重力等相關(guān)資料，推斷了主要的斷裂構(gòu)造和隱伏巖體，分析了區(qū)內(nèi)的巖漿熱液活動特征，進一步總結(jié)了花崗巖侵入體與主要斷裂構(gòu)造之間的關(guān)系，其成果能夠為該地區(qū)進一步的地質(zhì)研究工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：幕阜山；高精度航空物探；湘東北；地質(zhì)構(gòu)造；巖漿巖

0引言

湘贛鄂交界區(qū)的幕阜山巖體出露面積超過2 500 km2，從全國性小比例尺地質(zhì)圖上看，它位于整個華南中酸性侵入巖區(qū)的西北角，其所處地理位置、構(gòu)造部位、巖漿活動特點等具有非常特殊性，同時它對該區(qū)的金、鈹及多金屬成礦也具有至關(guān)重要的作用。研究區(qū)以幕阜山為中心，包括鄰近的湘東北、贛西北和鄂東南部分地區(qū)。

研究區(qū)位于北東向羅霄山脈的中北段，山體呈北東—南西向綿延展布，山脈主要由一系列呈北北東向排列的燕山期巖漿巖和部分東西構(gòu)造組成，其中幕阜山及周邊巖體為山體重要組成部分，突起于元古代板溪群淺變質(zhì)巖的低山丘陵之上，是兩湖平原之間急劇上升地區(qū)，控制汨羅江、新墻河、修水、富水、陸水等呈輻射狀流向[1]。受多期構(gòu)造活動影響，多形成斷塊山，褶皺構(gòu)造發(fā)育，元古界和古生代地層多形成緊閉褶皺，地形復(fù)雜，切割大，地表植被茂密。因此，地面物探工作開展難度大，進度慢，在一定程度上制約了新一輪以尋找隱伏礦床為主的地質(zhì)找礦及研究工作。

利用在研究區(qū)開展的新一輪高精度航空物探勘查所取得的高質(zhì)量數(shù)據(jù)資料，發(fā)現(xiàn)幕阜山巖體具有特殊的航空磁、伽瑪能譜特征。由于中酸性巖體本身的磁性和能譜特征明顯，再結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)、重力及遙感等相關(guān)資料，對該巖體及鄰區(qū)的主要地質(zhì)構(gòu)造及構(gòu)造巖漿巖特征進行了深入分析，從宏觀角度指出區(qū)內(nèi)主要的花崗巖體和斷裂構(gòu)造的地球物理特征，豐富該區(qū)的地球物理特征資料，為進一步開展相關(guān)的地質(zhì)研究及找礦工作提供一些的參考。

1區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位于濱太平洋構(gòu)造域中部，西北揚子板塊與東南華夏板塊以及構(gòu)造單元的交界帶，江南隆起帶二級構(gòu)造單元中部北緣下湘東北—贛西北褶皺帶，涉及崇陽—通山逆沖推覆帶、岳陽—臨湘基地滑脫逆沖帶、湘陰凹陷、長平凹陷、連云山斷隆帶等次級構(gòu)造單元[2-3]。成礦區(qū)帶屬于長江中下游成礦帶西南側(cè)與欽杭成礦帶中段北部。

構(gòu)造運動以晚侏羅世—早白堊世運動最為強烈，發(fā)育晚侏羅世的巨大花崗巖體(如幕阜山巖體)，構(gòu)造以斷塊運動為主，發(fā)育“多”字型構(gòu)造。深大斷裂構(gòu)造以北東走向為主，其次為北西、東西向和少量近南北向。深斷裂以及被其切割而形成的隆、陷地塊，構(gòu)成了本區(qū)現(xiàn)有構(gòu)造格架基礎(chǔ)，屬新華夏系第二隆起帶南延部分[4]。形成了由隆、陷地塊及褶皺帶組成的復(fù)雜地質(zhì)景觀，構(gòu)造和巖體發(fā)育，斷裂構(gòu)造控制著地層沉積、巖漿活動及表層構(gòu)造格局。

從對應(yīng)地質(zhì)圖上看(圖1)，研究區(qū)出露地層及巖體有以下幾個基本特征：①元古代薊縣系(Jx)大面積出露在研究區(qū)北西、西南和東部，早古生代(∈-S)主要出露于研究區(qū)北部和北東部，多受后期板塊擠壓形成北東軸向的褶皺，而晚中生代-早新生代(K-E)則僅出露在受北東向大斷裂控制的斷陷盆地中；②巖體主要為大型的晚侏羅世燕山期和青白口紀中酸性花崗巖體，晚侏羅世巖體以幕阜山巖體為代表，位于本區(qū)中部，巖體巖性主要為中-晚期中細粒二云母二長花崗巖、黑云母花崗閃長巖，另外還有高湖、長樂街巖體等；③青白口紀巖體主要分布在本區(qū)東部，呈北東向帶狀展布，受近東西向、北東向構(gòu)造控制，呈現(xiàn)出“多”字形分布特征，主要有九嶺、石花尖、大圍山等，巖性主要為花崗巖、花崗閃長巖體等。

2區(qū)域航磁及航空伽瑪能譜特征

高精度航空物探調(diào)查是采用直升機平臺測量，其飛行速度慢，操控靈活，提高了數(shù)據(jù)的采樣率、降低了飛行高度，克服了該區(qū)復(fù)雜深切割地形對航空物探飛行控制的影響，有效地保證了本次航磁及伽瑪能譜測量的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

γ花崗巖　ηγ二長花崗巖　γδ花崗閃長巖　γδο英云閃長巖　δο石英閃長巖　ηο石英二長巖圖1　幕阜山及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖Fig.1　The geological sketch map of the MUFU-mountain and adjacent aera

圖2　幕阜山巖體及鄰區(qū)航磁特征圖Fig.2　The aeromagnetic anomalies feature of the MUFU rock and adjacent aera(a)航磁ΔT平面圖；(b)航磁ΔT化極平面圖

圖3　幕阜山巖體及鄰區(qū)航空伽瑪能譜特征圖Fig.3　The airborne gamma spectroscopy feature of the MUFU rock and adjacent area(a)總量平面圖；(b)鉀含量平面圖;(c)鈾含量平面圖;(d)釷鈾含量平面圖

從航磁△T平面圖上看(圖2(a))，本區(qū)整體以低緩平穩(wěn)的正、負磁場為背景，疊加寬緩正磁異常為特征，局部出現(xiàn)尖峰狀中等強度異常，背景場強度在±20 nT之間緩慢變化，疊加異常強度一般在30 nT～100 nT之間，最高可達500 nT。從圖1可以看出，本區(qū)低緩平穩(wěn)背景場為元古代薊縣系、早古生代(∈-S)以及晚中生代—早新生代(K-E)淺變質(zhì)砂板巖或碎屑巖等弱磁或無磁性地層的反映，升高的寬緩正磁異常主要為燕山期中—晚期花崗巖體引起，而本區(qū)雪峰期花崗閃長巖體普遍呈弱磁或無磁性。由于本區(qū)位于中低緯度地區(qū)，受斜磁化影響嚴重，對航磁進行化極處理(圖2(b))，化極后背景場與原平面圖基本一致，異常強度有所增強，形態(tài)更真實。在低緩平穩(wěn)背景場上升高的寬緩正磁異常能更準確地反映燕山期磁性巖體特征，能較好地判斷區(qū)內(nèi)主要中酸性巖漿侵入特征及期次等特征。

宏觀上看，航空伽瑪能譜場蘊含了豐富的地質(zhì)信息(圖3)，不僅對中酸性巖體有明顯的反映，特別是燕山期巖體，對區(qū)內(nèi)大面積出露的古生代地層的褶皺構(gòu)造、盆地邊緣斷裂、控巖斷裂等也反映非常清晰。全區(qū)伽瑪能譜總量、鉀、鈾、釷含量圖總體為偏低—低值的背景場，不同時期的地層其能譜特征差異明顯?？傮w看來，除了燕山期的中酸性巖體和寒武系放射性核素含量較高，引起較強的能譜異常外，從元古代—古生代—中新生代地層基本呈現(xiàn)出能譜特征逐漸減弱的基本規(guī)律。元古代主要受多期構(gòu)造運動及巖漿熱液活動影響，普遍具有一定的蝕變特征，受熱液蝕變影響，其鉀、釷含量較高，在總量、鉀釷含量上能夠很好地識別，而雪峰期巖體由于其成巖時代老，放射性核算含量較低，中—新生代為陸相碎屑巖建造，主要為一套砂泥巖地層，呈現(xiàn)出伽瑪能譜低的基本特征。

3主要地質(zhì)構(gòu)造特征

通過航磁研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造已成為一種重要的手段，特別是侵入巖發(fā)育地區(qū)，再結(jié)合航空伽瑪能譜對不同構(gòu)造層和特殊標志層的能譜差異特征，能間接地揭示巖漿熱液活動較弱地區(qū)主要構(gòu)造，也能直接推斷褶皺構(gòu)造。通過航空物探資料在本區(qū)推斷56條斷裂，其中深大斷裂9條(圖4)。推斷的深大斷裂同時也具有重力異常特征，均位于重力梯度帶或異常截止端，并與已有地質(zhì)資料吻合較好。

圖4　航空物探推斷主要斷裂構(gòu)造及隱伏(半隱伏)巖體分布圖Fig.4　Inferred major faults and concealed rocks map using aerogeophyscial

如岳陽—湘陰斷裂帶(F1)和株洲—永州斷裂帶北段(F4)為區(qū)域性深大斷裂帶[5]，呈北東向展布，貫穿整個湖南省，本區(qū)內(nèi)為該斷裂帶北東段。均為盆地邊緣斷裂帶，分別控制了湘陰盆地、長平盆地的南緣，在航磁及航空伽瑪能譜上均表現(xiàn)為不同強度區(qū)域場的分界線。此外，在本次航測資料上區(qū)內(nèi)還清晰地反映出三條北西向構(gòu)造帶：平江斷裂(F7)、長塘—南江斷裂(F8)和南沖—大段斷裂(F9)，這三條北西向斷裂帶在地質(zhì)資料上反映并不明顯，它們受北東向構(gòu)造改造明顯，均被北東向深大斷裂帶不同程度的截斷或錯斷。北東和北西向構(gòu)造在本區(qū)構(gòu)成了明顯的菱形格網(wǎng)式構(gòu)造格局。其不僅控制著中新生代盆地的形成及演化，如湘陰、和長平斷陷盆地，它們都是在早期北東向斷裂帶的基礎(chǔ)上橫向拉張，晚中生代接受沉積而成，而且對本區(qū)晚侏羅世的巖漿熱液活動具有明顯的導(dǎo)控作用，如F2控制了幕阜山巖體北西部，沿斷裂帶還有饒村、長樂街巖體等，F(xiàn)4控制了連云山巖體的展布，F(xiàn)2、F3、F8、F9位于幕阜山邊緣或中部，使幕阜山體呈現(xiàn)出現(xiàn)今的斷塊山構(gòu)造地貌特征，反映了在中生代晚期—新生代的快速隆升過程中，仍然受到北東、北西向斷裂的改造。綜合以上分析，說明本區(qū)斷裂具有北西早、北東晚，且具有長時間多期復(fù)合的特征。

除斷裂外，褶皺也是反應(yīng)構(gòu)造運動的主要特征之一。通過標志層的航空伽瑪能譜特征差異，能夠較準確地識別相應(yīng)的褶皺。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系地層含有較高的放射性核素，特別是寒武系底部的含磷地層，能夠引起高值異常帶，借此本區(qū)北部的臨湘-崇陽和中東部的虹橋—修水新元古代—早古生代褶皺帶特征尤為明顯。而北東部的通城—通山晚古生代—早中生代褶皺帶，則主要依據(jù)志留系較二疊系、三疊系能譜普遍偏高的特征識別。

4航空物探反映的巖漿巖

對比地質(zhì)圖與航磁△T極化圖不難看出，研究區(qū)青白口紀巖體普遍呈弱(無)磁性特征。而侏羅紀花崗巖體在航磁資料上基本表現(xiàn)為兩類特征：①具有一定磁性的(斑狀)黑云母二長花崗巖、黑云母花崗閃長巖等，能引起幾十～幾百納特的異常[6]；②無(弱)磁性巖體，但在巖體與地層的接觸帶中往往磁性礦物，能引起幾十納特的磁異常，這些弱小磁異常圍繞巖體呈環(huán)形展布，通過這種環(huán)形磁異常反映該類巖體[7]。位于本區(qū)中部的幕阜山巖體同時具有以上這兩類特征。幕阜山巖體作為本區(qū)最大的晚侏羅世復(fù)式巖體，跨湘贛鄂三省，出露面積超過2 500 km2。在航磁和航空伽瑪能譜上表現(xiàn)出較為獨特的特征。

從圖5可以看出，幕阜山巖體的航磁及伽瑪能譜明顯的可分為兩部分，基本沿忠防鎮(zhèn)—南沖鎮(zhèn)—麥市鎮(zhèn)—白嶺一線分為北東部分和南西部分。巖體北東部分為北港鎮(zhèn)—麥市鎮(zhèn)—沙坪鎮(zhèn)的不規(guī)則三角形區(qū)域，面積約整個巖體面積的四分之一(約650 km2)。該區(qū)的航空物探特征以雜亂的航磁正異常和中等航空伽瑪能譜場為特征。航磁△T圖上表現(xiàn)為不規(guī)則小峰狀正負異常，異常強度一般在100 nT～200 nT之間，最高近300 nT；航空伽瑪能譜總量為中值異常場，總量一般在13Uγ～17Uγ之間，鉀道上表現(xiàn)為中值-偏高異常場，含量一般為(1.0～2.0)×10-2g/g，最高為2.5×10-2g/g左右，鈾道普遍上呈現(xiàn)為偏低—低值場特征，沒有明顯的特征，含量多<2.0×10-6g/g，東南局部為(2.1～4.0)×10-6g/g，釷含量為中值—偏低場，無異常特征，含量集中在(8.0～12.0)×10-6g/g之間變化。

圖5　幕阜山巖體航磁(△T化極)-航放(Uγ)-重力(Gzz)綜合特征圖Fig.5　The aeromagnetic(△T poled)-airborne gamma(Uγ)-gravity(Gzz)features of MUFU rock

巖體南西部分出露范圍為白羊田鎮(zhèn)—忠防鎮(zhèn)—白嶺—虹橋鎮(zhèn)—梅仙鎮(zhèn)—南江鎮(zhèn)之間的區(qū)域，占整個巖體出露面積的四分之三(約1 850 km2)。本區(qū)航空物探特征則以低緩平穩(wěn)的正/負磁場和航空伽瑪能譜高值異常場為特征。在航磁△T圖上表現(xiàn)為強度在-20 nT～30 nT之間平穩(wěn)變化的背景場，局部疊加強度在50 nT左右的寬緩弱小異常。航空伽瑪能譜總量、鉀、鈾、釷道均呈現(xiàn)出本區(qū)最明顯、最高值的異常場特征，各道含量分別為：15 Uγ～25Uγ(總量)、(2.5～3.0)×10-2g/g(K道)、(2.0～4.5)×10-6g/g(U道)、(17～34)×10-6g/g(Th道)。其中總量和K道在該區(qū)域表現(xiàn)出較均一的高值異常特征，而U、Th道則沿梅仙—南江—麥市一線又可分為北西和南東兩片不同含量的異常區(qū)，U道為北西相對較低、南東較高，Th道則表現(xiàn)出與U道相反的特征，北西較高、南東相對較低。

從布格重力異常及垂向二階段導(dǎo)數(shù)資料上看(圖5)，該巖體亦可從南沖—白嶺一線區(qū)分兩個不同高度的重力垂向二階導(dǎo)數(shù)(gZZ)異常區(qū)[8]，巖體北東部分與明顯的gZZ負值中心對應(yīng)(gZZ：(-3～-10)×10-5/s-2)，負值中心位于通城縣附近；而南西部分則位于gZZ由南西向正值異常向北東負值異常過渡的零值區(qū)域(gZZ：(-3～+2)×10-5/s-2)。

綜合幕阜山巖體的航磁、航空伽瑪能譜及重力特征，不難概括出該巖體具有如下基本特征：①巖體北東為磁高、能譜低、重力相對低，巖體南西為磁低、能譜高、重力相對高；②對照地質(zhì)圖，北東部的主要巖性為晚侏羅世斑狀黑云母花崗巖(Jπηγ)、黑云母花崗閃長巖(Jγδ)，而南西部的巖性為晚侏羅世的二云母二長花崗巖(Jηγ)。

以上幕阜山巖體出露部分的特征代表了本區(qū)侏羅紀兩大類侵入巖體的基本特征，借此規(guī)律可在全區(qū)解譯和推斷隱伏(半隱伏)巖體。由于本區(qū)出露地層基本為無磁性特征，利用航磁推斷磁性巖體較為容易。在本區(qū)航磁△T極化圖(圖2(b))上，能夠圈出多處隱伏(半隱伏)巖體(圖5)。如虎形山升高寬緩磁異常、臨湘升高磁異常帶、平江—南江升高寬緩磁異常、連云山升高寬緩磁異常、高湖升高磁異常和幕阜山巖體北東沙堆—金塘升高寬緩磁異常等，這些低緩平穩(wěn)背景場上升高的磁異常均為隱伏(半隱伏)磁性巖體引起，巖性主要為侏羅紀的黑云母二長花崗巖、黑云母花崗閃長巖等。由此可看出，幕阜山巖體的北東、南西兩側(cè)均存在隱伏磁性巖體。北東側(cè)古生代的砂頁巖、碳酸鹽巖建造出露的沙堆—金塘升高的寬緩磁異常，為斑狀黑云母花崗巖(Jπηγ)或黑云母花崗閃長巖(Jγδ)底侵于出露地層下部。南西側(cè)的平江—南江與連遠山異常在航磁向上延托圖上連為一個異常體，反映兩隱伏磁性巖體為同一巖漿熱液活動期，受早期構(gòu)造的導(dǎo)控和后期的改造作用形成，其巖性應(yīng)與連云山巖體出露部分相同，為早侏羅世黑云母二長花崗巖。

對于無磁性的中酸性巖體，則通過巖體邊緣的環(huán)形升高寬緩弱異常進行識別，區(qū)內(nèi)如團山廟、大吉頭、大湖山、東港渡等巖體，均表現(xiàn)為環(huán)形弱磁異常帶包圍的平靜正/負磁場區(qū)，這類巖體巖性主要為晚侏羅世的二云母二長花崗巖等。另外，通過本次航空物探異常特征認為，本區(qū)東南部銅鼓縣北側(cè)升高的北東向磁異常帶，該異常帶與侵位于冷家溪群中的花崗閃長巖體對應(yīng)，1:200 000等地質(zhì)資料上將該巖體劃為青白口紀，但其航磁及伽瑪能譜異常特征明顯與南側(cè)的大圍山、石尖花等青白口紀花崗閃長巖不同，且該巖體沿銅鼓斷裂帶(F5)展布，根據(jù)其物性特征作者初步判定該巖體應(yīng)該為侏羅紀黑云母花崗巖體或黑云母花崗閃長巖體。

5結(jié)論

利用最新的高精度航磁及航空伽瑪能譜資料，介紹了研究區(qū)內(nèi)的磁場、伽瑪能譜分布特征。推斷并解釋了區(qū)內(nèi)的主要地質(zhì)構(gòu)造、褶皺、隱伏巖體，詳細論述了幕阜山巖體的磁、能譜及重力特征。對今后該區(qū)的區(qū)域地質(zhì)及成礦研究能提供一些參考。

綜合所述，本區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及巖漿巖具有以下特征：①主要深大斷裂具有北西早、北東晚，且存在長時間多期復(fù)合的特征，對侏羅紀巖漿熱液活動具有明顯的導(dǎo)控和改造作用；②侏羅紀的中酸性巖漿熱液活動帶具有沿構(gòu)造帶從北東走向經(jīng)幕阜山巖體后轉(zhuǎn)為北東東走向；③成巖時代上，以幕阜山巖體為中心，從外圍向中心漸進的趨勢，大致存在三個比較大的期次：侏羅紀早中期、侏羅紀晚期和白堊系早期；④這種長時間多期活動的導(dǎo)巖、控巖斷裂和多期的巖漿熱液活動，對中低溫?zé)嵋盒投嘟饘俚V及與巖體相關(guān)的稀有金屬礦產(chǎn)較為有利。

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Aerogeophyscial feature of the geological tectonic and magmatic rocks in the mufu-mountain area

CUI Zhi-qiang,XU Zhi-li,MENG Qing-min

(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,CAGS,Hebei.Langfang065000，China)

Abstract:Based on the new high-precision aerogeophscial data,the authors discussed the aerogeophscial feature of the geological structure and magmatic rocks in MUFU-mountain arEa.In this article,the aeromagnetic and gamma spectroscopy characteristic was stated.And then,the authors described the special aeromagnetic and gamma characteristic of MUFU-mountain.The authors interpreted the main tectonic and concealed magmatic rocks analyzed the magmatic hydrothermal activity characteristic,and concluded the relationship of the tectonic and intrusive rocks referenced to gravity data in aim aera.The results of this article will provide some basic information for further geological research works in this area.

Key words:MUFU-mountain；high-precision aerogeophysical；the northeast of hunan province；geological tectonic；magmatic rocks

收稿日期：2014-05-19改回日期：2014-10-29

基金項目:國土資源調(diào)查項目(1212011087006)；國家地質(zhì)調(diào)查項目(AS2013P02)

作者簡介：崔志強(1981-),男,碩士，主要從事航空物探資料綜合解釋及研究工作，E-mail：cuizhiqiang@igge.cn。

文章編號：1001-1749(2016)02-0160-07

中圖分類號：P 631

文獻標志碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.02.03