龐滿瑩，趙承寶，蔡英文

（1.江西省地質(zhì)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330000；2.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊 065000）

重力勘探的前提條件是，勘探對(duì)象與圍巖存在密度差異，在去掉觀測(cè)值中與勘查對(duì)象無(wú)關(guān)的干擾因素，可以獲得由勘查對(duì)象引起的布格重力異常。利用布格重力異常的特征﹑大小﹑分布情況構(gòu)建物理模型，結(jié)合物性資料﹑成礦理論等，排除反演多解性，推導(dǎo)出勘查對(duì)象的型狀和空間位置。

在“江西大湖塘鎢（銅）多金屬礦整裝勘查區(qū)燕山期巖體重磁特征及其物探工作方法研究”課題中，利用重力勘探尋找出了新的礦化帶，提供了地質(zhì)找礦提供了重要的物探依據(jù)。

1 工區(qū)概況

大湖塘鎢銅多金屬礦區(qū)位于江西省西北部。面積約812km2。工作區(qū)主體部分位于修水縣﹑武寧縣﹑靖安縣三縣境內(nèi)，南部跨越銅鼓縣﹑宜豐縣﹑奉新縣三縣交界處。區(qū)內(nèi)地勢(shì)總體上以山地與丘陵為主，最高山峰位于九嶺主脈中段大湖塘平頂山，海撥高度1794m（武寧縣境內(nèi)），其次修水縣境內(nèi)的五梅山與九龍尖海拔高1516m與1419m。沿北東-西南方向?yàn)榫艓X主山脈，海撥高度在1250m～1794m之間，山脈兩翼海撥高度總體逐低，但變化較大。其中大湖塘東南方向約4～5Km間的丘家街一帶，海撥高度在50m～150m之間，平均比高在365～388m/Km之間，坡角在210左右；大湖塘西北方向約7Km～8Km間的花園里一帶,海撥高度在110m～200m之間，平均比高在212～225m/Km之間，坡角在130左右。故該工作區(qū)地形切割深度大（500m～1000m），通行條件差。地表逕流比較發(fā)育，水質(zhì)良好，水量充足，基本滿足礦山開采及民用飲水的需求。加之勘查區(qū)周邊有多處因地置宜建筑的小型水庫(kù)可以供水發(fā)電，有關(guān)電站均已并入國(guó)家電網(wǎng)。因此礦區(qū)及民用供水供電完全能夠滿足需要。區(qū)外主要河流有修水河和贛江支流，從西往東匯流鄱陽(yáng)湖。

氣候?qū)僦衼啛釒貪?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫16.3℃～19.5℃，修水極端最高氣溫達(dá)44.9℃，極端最低氣溫達(dá)-20℃；年降雨量934mm～1580mm，無(wú)霜期240～307天，4～6月雨霧天達(dá)50%左右；7～11月為晴朗天氣，約占70%。涼爽宜人，利于野外工作。

工作區(qū)南側(cè)有浙贛鐵路﹑昌金高速公路呈東西貫通，東部有經(jīng)過(guò)省會(huì)南昌的京九鐵路﹑昌九高速公路，縣與縣﹑市間省道四通八達(dá)，交通尚屬便利，但工作區(qū)內(nèi)交通條件尚屬一般。區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)﹑林﹑牧綜合經(jīng)濟(jì)為主，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。目前礦產(chǎn)資源以小型礦業(yè)開發(fā)為主，規(guī)模小。

2 地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)露出的基巖大部分為晉寧時(shí)期的黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，少數(shù)為中期到新期元古代的雙橋山群的淺變質(zhì)細(xì)碎屑巖﹑燕山時(shí)期的斑狀花崗巖﹑細(xì)粒狀花崗巖及花崗（斑）巖系列[1]。前者具有晉寧晚期區(qū)域性構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的基本特點(diǎn)，為大湖塘復(fù)背斜核部的重要組成部分；后者多為隱伏-半隱伏狀態(tài)，均為含礦花崗巖，屬燕山期復(fù)式巖體[2]，但并非所有出露此種含礦花崗巖的地方均能成礦（圖1）。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)略圖

鎢（銅）多金屬礦均為燕山期構(gòu)造-巖漿熱液型礦產(chǎn)，具有基底成分再造成礦物質(zhì)活化加入和燕山期酸性巖漿成礦作用專屬性的兩種特征，且受燕山期成礦構(gòu)造及其巖體與圍巖的成礦結(jié)構(gòu)面（形態(tài)和產(chǎn)狀等）控制[3]。依據(jù)成礦作用機(jī)理，大湖塘地區(qū)的礦床類型有：獅尾洞式構(gòu)造巖漿熱液充填型礦床﹑楊獅殿式構(gòu)造巖漿熱液充填型礦床﹑石門寺式構(gòu)造巖漿熱液交代蝕變巖型礦床[4]。但是，各個(gè)礦床（區(qū)）成（含）礦巖體和巖石的化學(xué)性質(zhì)幾乎一樣，其中所含的微量元素則有一些不同，礦石和礦物的組成成分基本相同，而礦體形狀﹑大小﹑產(chǎn)狀，礦（巖）石的品類又各不相同[5]。以下按照成礦巖體﹑成礦構(gòu)造及成礦結(jié)構(gòu)面﹑典型礦床礦體﹑礦石特征一并敘述：依據(jù)野外觀察和有關(guān)同位素測(cè)年資料，燕山期斑狀花崗巖與晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖內(nèi)﹑外接觸帶蝕變強(qiáng)烈﹑相對(duì)細(xì)?；◢弾r和花崗（斑）巖系列成巖較早，且后者多受前者限制蝕變較弱[1]，但其出露之處無(wú)論是與前者相隨﹑還是與前者相離均能成礦[6]。成巖時(shí)間（140Ma）與成礦時(shí)間（140Ma）基本相近；巖石和礦石中含有的主要微量元素也差異甚少。根據(jù)其他專家已經(jīng)得到驗(yàn)證的證據(jù)，我們認(rèn)為這些巖漿所產(chǎn)生的熱液在成礦中起到的作用和成礦巖體在時(shí)間上存在高度的一致性，目前還沒(méi)有有效證據(jù)能夠證明，多期巖漿可以不斷的多期富集[7]。故推測(cè)細(xì)?；◢弾r和花崗斑巖為此礦區(qū)的成礦巖體。

成礦巖體多為隱伏狀態(tài)，至少有13條LA-ICP-MS鋯石U-Pb及SHRIMP等時(shí)線，年齡約140Ma。其在獅尾洞﹑石門寺﹑大嶺上﹑大霧塘礦區(qū)多為巖瘤狀少數(shù)為巖脈狀產(chǎn)出，在楊獅殿﹑毛公洞﹑昆山礦區(qū)則多呈現(xiàn)為巖脈狀發(fā)育。巖體巖石﹑化學(xué)﹑主微量元素﹑稀土組分特征均具有高度一致性[8]。

細(xì)粒黑云母花崗巖是細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)以細(xì)粒石英﹑斜長(zhǎng)石及白云母為主要成分，花崗（斑）巖系列呈淺灰～灰白色是全晶質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)，石英﹑斜長(zhǎng)石是斑晶的主要形式，含量約占20%（石英10%﹑斜長(zhǎng)石10%），粒徑一般為0.2～0.4cm，基質(zhì)成分與前者高度一致，主要為斜長(zhǎng)石（45%）﹑石英（45%）和黑（白）云母（10%）[1]。

巖石化學(xué)特征為，系富硅（SiO271.74%～74.74%，平均73.66%）﹑而貧鐵（Fe2O3+FeO 1.19%～1.54%，平均1.42%）﹑鎂（MgO 0.19%-0.49%，平均0.37%）﹑鈣（CaO 0.73%～0.96%， 平 均0.89%）﹑ 鈦（TiO20.13%～0.22%，平均0.17%）；酸度偏高（酸度值79.7%～82.7%，平均81.17%），堿質(zhì)含量高（K2O+Na2O7.14%～8.23%，平均8.12%），Na2O/K2O比值低（0.56-0.86，平均0.71），屬鈣堿性巖石。

巖體中成礦元素W﹑Sn﹑Mo﹑B﹑Cu﹑Pb﹑Zn含量高且變化較大。W的含量比維諾格拉多夫（1962，1.4×10-6）值高出幾十倍，含量最低的是細(xì)粒黑云母花崗巖為20.25×10-6，也比黎彤（1976，1.1×10-6）值高約20倍，含量最高的是花崗（斑）巖系列為67×10-6，比黎彤（1976，1.1×10-6）值高約60倍；Sn在花崗（斑）巖系列中多為87×10-6，是維氏值（1962，1.8×10-6）的近50倍。

3 重力勘探原理

重力勘探是測(cè)量與圍巖有密度差異的地質(zhì)體在其周圍引起的重力異常，以確定這些地質(zhì)體存在的空間位置﹑大小和形狀，從而對(duì)工作地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況作出判斷的一種地球物理勘探方法[2]。

重力勘探工作的全過(guò)程可以分為三個(gè)階段:第一階段是根據(jù)承擔(dān)的任務(wù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際踏勘并編寫設(shè)計(jì);第二階段是進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集和測(cè)量;第三階段是對(duì)收集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理根據(jù)處理結(jié)果編寫成果報(bào)告。

重力測(cè)量分為路線測(cè)量﹑剖面測(cè)量﹑面積測(cè)量三種方式。路線測(cè)量經(jīng)常用于概查和普查階段,一般沿交通方便的道路兩旁均勻的布設(shè)重力測(cè)點(diǎn),測(cè)線之間的距離一般不做要求。剖面測(cè)量常常用于詳查和有專門要求的測(cè)量,剖面線的方向和地質(zhì)體走向應(yīng)該相互垂直,剖面線應(yīng)該通過(guò)地質(zhì)體在地面投影的中心位置，測(cè)點(diǎn)應(yīng)該在剖面線上,測(cè)設(shè)點(diǎn)的間距在正常區(qū)域內(nèi)可以大點(diǎn)。面積測(cè)量是重力測(cè)量最基本的形式,工區(qū)內(nèi)重力異常的全貌可以通過(guò)重力測(cè)量來(lái)提供。

有利于重力測(cè)量工作的條件有下面四種

（1）地質(zhì)體和其圍巖之間的密度差比較大,而圍巖內(nèi)部的密度變化較小。

（2）兩種密度不同的巖層它們的接觸面被稱為密度分界面。我們研究的地質(zhì)構(gòu)造它的深度有比較大的變化是在它的上覆和下伏地層，它自身的界面深度不是特別深。

（3）工區(qū)內(nèi)除了研究的對(duì)象體其他對(duì)重力的變化幾乎不起作用，或著我們可以消除它的影響。

（4）地勢(shì)比較平攤的地方。

重力異常圖有異常平面圖﹑異常剖面圖﹑異常平剖圖，我們常常通過(guò)這些圖對(duì)異常進(jìn)行識(shí)別﹑分析和解釋。

地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布與重力異常的分部有著相互聯(lián)系。所以我們一般通過(guò)研究重力異常的分部來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造從而達(dá)到我們找礦的目的。是哪些地質(zhì)體引起的這些異常，這些地質(zhì)體具有什么樣的產(chǎn)狀﹑特征以及它們的組成元素[3]都是我們對(duì)于異常的一個(gè)解釋。

因此也造成了重力測(cè)量有多解性的問(wèn)題，所以我們用重力異常來(lái)尋找礦時(shí)要多結(jié)合其他的地質(zhì)資料以及磁法電法等其他地物物理方法和收據(jù)。這樣得出來(lái)的解釋和結(jié)論可靠性會(huì)更高。

4 測(cè)區(qū)重力異常特征

勘探位置位于九嶺重力低異常的東北方向。贛西北地區(qū)是九嶺重力低異常區(qū)，異常通過(guò)-50×10-5m/s2等值線確定，異常區(qū)呈現(xiàn)為矩形，異常最大振幅為-22×10-5m/s2，面積大約是4900Km2。在此異常區(qū)內(nèi)有4處局部圈閉異常，分別位于異常區(qū)的東﹑南﹑中﹑西四個(gè)方位其屮反映礦區(qū)的重力低異常位于九嶺重力低異常的北東部。礦區(qū)的布格重力異常在-70×10-5m/s2～-65×10-5m/s2范圍內(nèi)，為全江西最低點(diǎn)。

從1∶50萬(wàn)江西省布格重力異常圖上看（圖3），本區(qū)處于北東向波陽(yáng)～贛州重力高區(qū)的西北部，武寧～永新重力低區(qū)之北，武寧縣西南部[3]。異常顯示為重力低，以40×10-5m/s2異常強(qiáng)度線，可圈出形態(tài)近似于圓形，范圍為古陽(yáng)賽～大湖塘之間，北緯28°30′～29°05′東經(jīng)114°20′～115°10′；以50×10-5m/s2異常強(qiáng)度線，分別圈出南﹑北兩異常區(qū)：北異常區(qū)大湖塘和南異常區(qū)古陽(yáng)賽，走向均為近東西向。重力低與出露大片的晉寧期巖體﹑燕山期巖體關(guān)系密切。從1∶20萬(wàn)布格重力異常圖上看（圖2-11），可圈出四個(gè)重力異常區(qū)：即黃沙重力低異常區(qū)﹑昆山～新安里重力低異常區(qū)﹑古陽(yáng)賽（甘坊）重力低異常和東崗重力高異常。其中黃沙﹑昆山～新安里﹑古陽(yáng)賽（甘坊）三個(gè)重力低異常，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)體是燕山期巖體，而東崗重力高異常，49×10-5m/s2異常強(qiáng)度線，圈出來(lái)的范圍正好與出露的中元新古界雙橋山群（Pt2-3sh）相吻合。說(shuō)明在該地區(qū)燕山期的顯巖體或隱伏巖體大都會(huì)形成重力低異常，而出露為中新元古界雙橋山群（Pt2-3sh）多呈現(xiàn)為重力高異常。

圖2 江西省布格重力異常圖

圖3 古陽(yáng)賽～大湖塘布格重力異常圖

5 重力異常及解釋

九嶺布格重力低異常處在贛西北地區(qū)，在大地構(gòu)造部位為江南地塊九嶺——高臺(tái)山塊體西端。異常區(qū)的巖石有少量燕山花崗巖﹑云母花崗巖﹑富斜花崗圈出異常的等值線為-35～-44×10-5m/s2，異常最大值是-45×10-5m/s2，異常近似矩形，其面積約4500km2。異常面積小于晉寧期富斜花崗巖出露面積，富斜花崗巖密度為2.72×10-3kg/m3（九嶺地層小區(qū)雙橋山群巖石密度為2.60×10-3kg/m3），巖體上部經(jīng)長(zhǎng)期剝蝕，下部經(jīng)后期花崗巖侵蝕，使得富斜花崗巖體剩下一具空殼，故不可能顯示出一定規(guī)模的正異常。

圖4 40km×40 km于64 km×64 km窗口對(duì)比

在40km×40km窗口滑動(dòng)平均的剩余異常區(qū)出現(xiàn)了四個(gè)局部負(fù)異常其軸向?yàn)镋W—NEE，剛好和四個(gè)花崗巖體對(duì)應(yīng)，這四個(gè)花崗巖體中有三個(gè)是燕山期的，而古陽(yáng)寨為印支——華力西及燕山期二云母花崗巖。由此推測(cè)這四個(gè)巖體是規(guī)模較大的隱伏巖體，其異常值是-19×10-5m/s2，與九嶺重力低異常相比較，尚余-21×10-5m/s2，故推斷九嶺異常為晉寧期后的花崗巖及深部巖性及構(gòu)造等因素引起。

圖5 北西向側(cè)線綜合測(cè)速剖面模型

《區(qū)帶剖面》揭示南華活動(dòng)帶地殼中層下部和下層上部低速高導(dǎo)層[7]發(fā)育，深度在14km～22km，與圖2反映的結(jié)果相符。解釋其為熔融或半熔融狀態(tài)的“巖漿房”。低速高導(dǎo)層的殼間分布與表層或上層出露或隱伏的加里東期﹑燕山期中酸性巖體對(duì)應(yīng)關(guān)系密切[9]，尤其是大巖基下面一般均有低速高導(dǎo)層分布[10]。這一點(diǎn)可佐證低速高導(dǎo)層作“巖漿房”解釋的合理性；雖然安義——撫州MT剖面從總體看沿剖面高導(dǎo)層發(fā)現(xiàn)不多，但在其4號(hào)點(diǎn)深14km～18km也有殼間低速層，在上地幔巖石圈內(nèi)多處發(fā)現(xiàn)高導(dǎo)層，這說(shuō)明了揚(yáng)子陸塊內(nèi)部也分布有高導(dǎo)層；浙江省在報(bào)導(dǎo)屯溪——溫州﹑諸暨——臨海地學(xué)斷面成果中指出揚(yáng)子陸塊下面發(fā)現(xiàn)有低速高導(dǎo)層分布[11]。據(jù)此，我們認(rèn)為九嶺燕山期巖體下面，應(yīng)有低速高導(dǎo)層存在，在剖面圖上(圖3﹑4)推斷出低速高導(dǎo)層的深度為16.5km～22.5km，低速高導(dǎo)層即為低密層，它是引起九嶺重力低異常的殼間低密度體場(chǎng)源。

在深部構(gòu)造分區(qū)圖中(圖6)，九嶺重力低對(duì)應(yīng)修水莫霍面坳陷的東部，莫霍面下陷約1km，與地形基本呈鏡像對(duì)應(yīng)，是地殼重力均衡調(diào)整的結(jié)果。這是由構(gòu)造因素引起的上地幔物質(zhì)橫向不均勻，是九嶺重力低的深源場(chǎng)源[12]。

圖6 江西省莫霍面等深度及深部構(gòu)造分區(qū)圖

圖7 九嶺復(fù)式巖體與重力異常的關(guān)系

由上面分析可以看出，九嶺重力低主要場(chǎng)源有3類：

（1）中上地殼間印支——華力西﹑燕山期中酸性巖體[13]；

（2）中地殼下層低速高導(dǎo)層；

（3）莫霍面坳陷等淺﹑中﹑深場(chǎng)源。

6 結(jié)論

測(cè)區(qū)低重力異常，是由晉寧期九嶺巖體所引起的區(qū)域重力異常，由此可知測(cè)區(qū)形成的巨大低密度區(qū)而導(dǎo)致的低重力異常是因?yàn)榫艓X巖體在燕山期經(jīng)過(guò)了劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)﹑巖漿活動(dòng)和熱液活動(dòng)所致。

在測(cè)區(qū)的低重力異常區(qū)內(nèi)均勻分布著一批已發(fā)現(xiàn)的鎢錫鉬銅大屮型礦床，此現(xiàn)象證明了重力異常和礦床的分部有著密不可分的關(guān)聯(lián)。根據(jù)當(dāng)前的成礦理論，認(rèn)為礦區(qū)低重力異常的分布是“巖漿～流體～成礦系統(tǒng)”的形式。

由此可知，重力勘探方法除了用于研究地質(zhì)構(gòu)造﹑區(qū)域地層和巖漿活動(dòng)外，還可以結(jié)合測(cè)區(qū)的地質(zhì)資料判斷出礦集區(qū)的異常從而為中小比例尺的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供可靠的依據(jù)。