李 忠, 代達(dá)龍, 張小兵, 李開畢, 王光杰, 唐 鑒, 曹 濤, 王小虎

(1.云南省地質(zhì)調(diào)查院(云南省地質(zhì)科學(xué)研究院)，昆明 650216；2.自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650051；3.云南省地質(zhì)調(diào)查局，昆明 650216；4.中國科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029)

個舊錫銅多金屬礦集區(qū)地處云南省個舊市，目前是中國規(guī)模最大的錫-多金屬礦集區(qū)[1]。多年以來，隨著礦區(qū)勘查深度的加大和系統(tǒng)研究的不斷深入，找礦對象由最初的地表砂錫礦床轉(zhuǎn)變?yōu)閷ふ屹x存于淺部和中深部的錫、銅、鉛鋅、金等多金屬礦床[2]。同時對于礦集區(qū)成礦模式和賦礦規(guī)律的認(rèn)識也有了很大的變化，由最初“巖漿熱液成因論”[3-5]轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸嗥诙嘣春投嘁驈?fù)成礦論”[6-11]，并總結(jié)出“兩樓一梯”[12-14]、“豐字型”[15]、“兩樓一梯+地下室”等成礦模式，成礦規(guī)律認(rèn)識的不斷更新展示了個舊礦集區(qū)成礦具有多樣性[16]。從已有的資料分析，該區(qū)各種成礦模式均顯示個舊多金屬礦床的形成與燕山期巖漿活動密切相關(guān)[17-18]，已知的幾大礦田礦體的空間分布基本上都是以隱伏花崗巖為中心，圍繞著花崗巖體成群成帶分布[19]，在花崗巖體陡、緩交替處，巖體頂部呈盆、槽洼處均是成礦有利部位[20],近年來新發(fā)現(xiàn)的蝕變花崗巖型礦體也主要分布于花崗巖體接觸帶附近?？傊搮^(qū)隱伏巖體和斷裂構(gòu)造對成礦具有重要作用。本文以研究區(qū)1∶5萬高精度重力測量數(shù)據(jù)[21]為主分析隱伏巖體和斷裂構(gòu)造的分布狀態(tài)，并圈定成礦有利地段, 初步建立地質(zhì)-地球物理找礦模型。

1 地質(zhì)背景

本次研究區(qū)位于個舊礦集區(qū)東區(qū)(圖1)，研究的范圍基本涵蓋了個舊礦區(qū)已知的幾大礦田。其區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、華南褶皺系及唐古拉-昌都-蘭坪-思茅褶皺系三大地質(zhì)構(gòu)造單元匯聚地帶之華南褶皺系右江地槽褶皺帶西南端(圖1-A)[22]。研究區(qū)內(nèi)出露地層以中三疊統(tǒng)個舊組(T2g)為主，巖性為碳酸鹽巖，其下部含基性火山巖，是錫-多金屬礦的最主要容礦層；中三疊統(tǒng)法郎組(T2f)小面積出露于北部；第四系全新統(tǒng)(Qh)出露于研究區(qū)東北角。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the study area1.鉛礦點(diǎn); 2.錫礦床; 3.縣級市; 4.鄉(xiāng)鎮(zhèn); 5.研究區(qū); 6.第四系; 7.第三系; 8.火把沖組; 9.烏格組; 10.法郎組; 11.個舊組; 12.永寧組; 13.花崗巖; 14.正長巖; 15.輝長巖; 16.玄武巖; 17.斷裂

研究區(qū)自中三疊世沉積形成了以碳酸鹽巖為主的地層以來，經(jīng)歷了印支晚期的造山作用，燕山中晚期的構(gòu)造-巖漿及成礦作用，喜馬拉雅早期的構(gòu)造-巖漿作用和新近紀(jì)的構(gòu)造作用，使得區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造較為發(fā)育[23]。①北東向：皺褶主要有五子山復(fù)背斜，為南盤江凹斷褶帶在印支期末-燕山期初回返褶皺而成，是區(qū)內(nèi)最重要的控巖、控礦構(gòu)造；斷裂主要有楊家田斷裂、黃泥洞斷裂和五子山復(fù)背斜軸部斷裂帶等。②近東西向：褶皺主要有馬松穹隆、老廠背斜、大青向斜以及卡房褶皺帶；斷裂主要有個松斷裂、背陰山斷裂、蒙子廟斷裂帶、老熊洞斷裂、仙人洞斷裂、龍樹腳斷裂、白龍斷裂等。③北西向：區(qū)域北西向褶皺、斷裂較少，主要有白沙沖斷裂。④南北向：個舊斷裂、甲介山斷裂。根據(jù)前人研究成果，區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化史為：印支晚期-燕山早期(SN)→燕山中晚期(NW-SE)→喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動早期(NE-SW)→喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動晚期(EW)[24]。

研究區(qū)的巖漿活動從印支期一直延續(xù)到燕山期。巖漿巖主要為花崗巖；花崗巖與區(qū)內(nèi)錫-多金屬礦床成礦關(guān)系十分密切，為區(qū)內(nèi)成礦作用提供了主要熱源與部分礦源。花崗巖除在白沙沖、北炮臺和卡房等地有小面積出露外，主要隱伏于地表以下0.2～1.5 km。大部分已探明的金屬儲量都分布在隱伏花崗巖體的接觸帶及上部圍巖中[25]。

2 區(qū)域重力場特征

本文所使用的重力數(shù)據(jù)來源于云南省地質(zhì)調(diào)查院在2010-2011年實(shí)施的“云南省個舊地區(qū)錫銅礦整裝勘查1∶5萬重力測量”項目，使用儀器為CG-5型重力儀，布格重力異常精度為±0.199×10-5m/s2，范圍基本覆蓋了個舊錫銅多金屬礦集區(qū)東區(qū)。

2.1 布格重力異常特征

研究區(qū)位于個舊市東側(cè)，布格重力異常平面圖(圖2)顯示，異?？傮w呈現(xiàn)北西低、東南高的特點(diǎn)。研究區(qū)中部布格重力異常較寬緩，四周均為明顯的梯級帶，尤其東南側(cè)為密集的北東向展布的梯級帶；北側(cè)為北西西向展布的梯級帶，西側(cè)為近南北向展布的梯級帶。初步推斷梯度帶受花崗巖侵入深度不同所致。極大值位于研究區(qū)東南角，說明該處花崗巖侵入深度最大。極小值位于研究區(qū)西側(cè)的個舊市金湖。

圖2 研究區(qū)重力異常圖Fig.2 Gravity anomaly map of the study area(A)布格重力異常圖； (B)剩余重力異常圖

2.2 剩余異常特征

剩余重力異常平面圖(圖2)顯示，由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，地層、巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得剩余重力異常曲線變化也復(fù)雜，在區(qū)內(nèi)形成多個局部重力異常，各個局部異常的形態(tài)各異，呈不規(guī)則狀分布。剩余負(fù)異常主要沿北東向斷續(xù)分布于研究區(qū)內(nèi)，異常展布方向各異。在小馬拉格、瓦房沖西側(cè)、老廠、卡房形成較好局部重力負(fù)異常，初步推測為花崗巖體向上隆起所致，與各大礦體位置基本吻合。

2.3 物性特征

根據(jù)“云南省個舊地區(qū)錫銅礦整裝勘查1∶5萬重力測量”項目對巖(礦)石密度的統(tǒng)計結(jié)果(表1)。研究區(qū)內(nèi)主要出露地層個舊組為相對高密度地層，局部小范圍出露的花崗巖的平均密度比圍巖密度低0.15×103g/cm3左右，為低密度體。對照研究區(qū)內(nèi)剩余重力異常，在巖體出露位置及附近剩余重力異常均為負(fù)異常，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)剩余重力負(fù)異常應(yīng)與深部隱伏巖體有一定的關(guān)系。

表1 研究區(qū)巖(礦)石密度特征Table 1 Rock density characteristics of the study area

3 重力異常特征與地質(zhì)解譯

3.1 斷層的劃分

根據(jù)布格重力異常，剩余重力異常，垂向二階導(dǎo)數(shù)異常， 0°、45°、90°、135°水平導(dǎo)數(shù)異常以及水平梯度模等數(shù)據(jù)位場處理手段，在研究區(qū)內(nèi)劃分?jǐn)嗔?1條(圖3)。

圖3 推測的斷裂分布圖Fig.3 Distribution of the inferred faults(A)垂向二階導(dǎo)數(shù)； (B)歸一化總水平導(dǎo)數(shù)垂向?qū)?shù)

近南北向斷裂2條：個舊斷裂(F1)、甲介山斷裂(F2)；近東西向斷裂4條：龍樹腳斷裂(F3)、仙人洞斷裂(F4)、老熊洞斷裂(F5)、個松斷裂(F7)，為主要控巖控礦斷裂；北西向斷裂3條：背陰山斷裂(F6)、水龍井?dāng)嗔?F10)、白沙沖斷裂(F11)；北東向斷裂2條：羊壩底斷裂(F8)、蘆礦壩斷裂(F9)。從上延不同高度(250～4 000 m)的水平梯度模異常圖(圖4)可見，F(xiàn)1、F2為深部斷裂，上延250～2 000 m位場變化均有顯示；其次是F6、F7、F9、F11斷裂，250～1 000 m上延位場有明確顯示；其余多為淺部斷裂，500 m上延位場異常反映不太明顯。據(jù)不同上延位場處理結(jié)果，研究區(qū)內(nèi)所有斷裂均未切穿深部花崗巖體，但是F1(個舊斷裂)兩側(cè)花崗巖呈現(xiàn)不同的分布狀態(tài)，西側(cè)花崗巖體連片分布，形成團(tuán)塊狀異常，出露巖體面積較大；東側(cè)花崗巖多呈脈狀、柱狀侵入體，形成局部小范圍重力低異常，巖體多呈隱伏狀態(tài)，地表出露面積較小。在上延4 000 m水平梯度模異常圖上，異常峰值線反映了花崗巖體深部邊界位置，在研究區(qū)內(nèi)呈U形展布。不同期次的斷裂構(gòu)造運(yùn)動為巖漿上涌提供了通道，為成礦提供了場所。

圖4 上延不同高度(250～4 000 m)水平梯度模異常圖Fig.4 Anomaly map of horizontal gradient modulus at different altitude (250～4 000 m)

3.2 隱伏巖體突起范圍的圈定

半隱伏花崗巖體引起的重力低異常特點(diǎn)就是重力低異常等值線圈閉良好，形態(tài)完整，異常幅值大，梯度陡。異常范圍比巖體出露面積大 (幾倍甚至幾十倍)[26]。巖體隆起范圍的圈定主要根據(jù)局部剩余重力異常、異常的垂向二階導(dǎo)數(shù)零值線，結(jié)合地質(zhì)、重力剖面反演結(jié)果修訂、圈定巖體隆起邊界。

花崗巖隱伏巖體突起范圍(圖5)與剩余重力負(fù)異常范圍相吻合，與已知礦田位置較吻合，證明礦體與花崗巖體有密切的關(guān)系；在調(diào)查區(qū)內(nèi)整體呈“入”字形展布。在小馬拉格—瓦房沖—羅期底地區(qū)存在西北向呈帶狀展布且寬度一般的突起帶；在瓦房沖—老廠—卡房地區(qū)存在北東向呈帶狀展布且寬度較大的突起帶，推斷這與五子山背斜位置較吻合，證明五子山背斜確實(shí)存在。

圖5 推測的隱伏巖體突起分布圖Fig.5 Inferred result map of concealed rock mass bulge

3.3 剖面反演解釋

重力異常定量反演解釋的目的是運(yùn)用各種定量反演方法求取有關(guān)場源(擬探測目標(biāo)物或目標(biāo)層)的幾何參數(shù)和物性參數(shù)[27]。根據(jù)研究區(qū)重力異常特征及區(qū)域物性資料，利用RGISMAP軟件進(jìn)行2.5D重磁剖面反演模塊人機(jī)聯(lián)作方式對布格重力異常進(jìn)行反演擬合。根據(jù)物性測定結(jié)果，個舊組地層密度為2.71×103g/cm3，花崗巖體密度為2.58×103g/cm3，玄武巖密度為2.82×103g/cm3，礦體密度為(2.95～3.00)×103g/cm3。

據(jù)AA’剖面反演結(jié)果(圖6)，剖面重力低異常基本對應(yīng)巖體局部向上突起部位，構(gòu)造軟弱帶是重熔花崗巖向上侵位和礦液流通的良好通道。巖體整體呈“山”字形展布；在巖體與個舊組灰?guī)r的接觸部位和構(gòu)造附近具有良好的成礦條件，特別是巖體局部隆起接觸部位。剖面上整體重力異常特征與花崗巖體形態(tài)一致，重力高對應(yīng)于花崗巖體凹陷，重力低對應(yīng)于花崗巖體隆起。在重力低區(qū)域中出現(xiàn)的局部重力高初步推斷為金屬礦體(銅、鉛鋅、錫)所致。推斷礦體大部分處于斷裂或花崗巖體隆起附近。礦體KT1推斷為蝕變花崗巖型礦體；礦體KT2推斷為層間礦體；礦體KT3推斷為矽卡巖型和熱液型礦體；礦體KT4和礦體KT5推斷為矽卡巖型礦體；礦體KT6推斷為熱液型礦體；礦體KT7推斷為玄武巖有關(guān)的礦體；礦體KT8推斷為層間、矽卡巖型和蝕變花崗巖型礦體。礦體KT1、KT2、KT5、KT6、KT7和KT8為已知礦體，KT3和KT4為推斷礦體，為下一步找礦有利部位。

圖6 AA’剖面重力反演推斷結(jié)果圖Fig.6 Results of gravity inversion of AA’ profile1.布格重力異常曲線； 2.剩余重力異常曲線； 3.擬合布格重力異常曲線；4.斷裂； 5.個舊組； 6.玄武巖； 7.花崗巖； 8.推測的礦體及編號

據(jù)BB’剖面反演結(jié)果(圖7)，巖體在北側(cè)侵位到更淺的位置(離地表更近)，南側(cè)侵位相對更深，且?guī)r體規(guī)模較小。在巖體接觸部位和構(gòu)造附近具有良好的成礦條件；礦體KT9 和KT12推斷為層間礦體；礦體KT10、KT11和KT13推斷為矽卡巖型礦體。KT9-KT13為推斷礦體，為下一步找礦有利部位。

圖7 BB’剖面重力反演推斷結(jié)果圖Fig.7 Results of gravity inversion of BB’ profile1.布格重力異常曲線; 2.剩余重力異常曲線; 3.擬合布格重力異常曲線; 4.斷裂; 5.個舊組; 6.花崗巖; 7.推測的礦體及編號

沿剖面重力低異常兩側(cè)出現(xiàn)的局部重力高或重力異常過渡帶(構(gòu)造)部位應(yīng)是成礦的有利部位，在這些部位巖體局部凹陷或個舊組的增厚都不足以影響曲線形態(tài)，認(rèn)為存在更高的密度體(礦體)才能夠引起異常。

綜合分析礦體形成在花崗巖體接觸帶或斷裂(構(gòu)造)附近區(qū)域，但花崗巖體接觸帶不能太深。

4 討 論

4.1 根據(jù)重力異常確定礦體與構(gòu)造和花崗巖體的關(guān)系

根據(jù)重力異常結(jié)果和已知礦區(qū)資料，并結(jié)合前人研究成果，初步認(rèn)為：由于受印支中晚期-燕山早期南北向擠壓應(yīng)力的長期作用，產(chǎn)生在區(qū)域上東西向的拉張效應(yīng)而造成南北向的張性斷裂活動，造成了下切較深的南北向斷裂，包括個舊斷裂(F1)和甲介山斷裂(F2)。燕山中晚期構(gòu)造應(yīng)力作用方式由南北向擠壓為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽?南東向擠壓，形成SN向斷裂并發(fā)生左旋剪切，同時形成一系列疊加在早期東西向褶皺之上的北東向褶皺(五子山復(fù)背斜)和斷裂，控制燕山期花崗巖侵位的空間和形態(tài)[28]。喜馬拉雅期構(gòu)造應(yīng)力作用由南北向的右旋剪切轉(zhuǎn)化為東西方向的擠壓作用，形成東西向斷裂，促使含礦熱液進(jìn)入五子山復(fù)式背斜的翼部以及北東-南西向與東西向斷裂的交匯部位，這些部位為礦液的多次集聚提供了場所。該期還發(fā)生先成斷裂的再次活動，個舊主干斷裂活動加劇，主要構(gòu)造活動在垂直方向上較為活躍，表現(xiàn)為地殼差異升降、剝蝕，導(dǎo)致西區(qū)抬升和東區(qū)下降。燕山期花崗巖是以重熔花崗巖為主，侵入中心可能在西區(qū)；花崗巖的侵入時間是西區(qū)早東區(qū)晚，在東區(qū)花崗巖的侵入時間是北早南晚。所以個舊西區(qū)花崗巖體大面積出露，而東區(qū)花崗巖體大面積隱伏；花崗巖體隱伏的深度表現(xiàn)為北淺南深。

花崗巖體為成礦提供了物源；構(gòu)造為礦液提供了多次集聚的場所。

4.2 地質(zhì)-地球物理找礦模型

根據(jù)個舊東區(qū)成礦模式圖(據(jù)西南有色308隊修編)、重力場特征和兩條重力異常剖面反演結(jié)果，確定了研究區(qū)的深部巖體分布格架，并初步建立地質(zhì)-地球物理找礦模型(圖8)。該模型中個舊組地層密度為2.71×103g/cm3，花崗巖體密度為2.58×103g/cm3，玄武巖密度為2.82×103g/cm3，礦體密度為(2.95～3.00)×103g/cm3。

圖8 地質(zhì)-地球物理找礦模型圖Fig.8 Geological-geophysical prospecting model diagram1.玄武巖; 2.斷裂; 3.花崗巖界面; 4.巖體邊緣相分界線; 5.巖體成礦遠(yuǎn)景區(qū); 6.礦體; 7.礦床類型; 8.正演布格重力異常曲線

根據(jù)地質(zhì)-地球物理找礦模型，個舊地區(qū)的個舊組地層和礦體為相對高密度體，引起重力高異常；巖體為低密度體，是造成區(qū)內(nèi)重力低異常的主要原因。由正演結(jié)果所示，巖體向上突起能夠引起明顯重力低異常，巖體凹部對應(yīng)重力高異常，推斷巖體接觸帶(礦體的富集部位)對重力異常曲線形態(tài)有一定的影響。巖體突起中心若存在礦化，對應(yīng)的重力異常曲線并不是重力低異常中心位置，說明礦體對曲線形態(tài)有一定的影響。認(rèn)為礦體處于重力低異常兩側(cè)出現(xiàn)的局部重力高或重力異常過渡帶(構(gòu)造)部位。

燕山中晚期重熔型花崗巖是個舊錫銅多金屬礦床的重要物質(zhì)來源，并且為成礦熱液活動提供主要動力和熱源；成礦主線是以燕山期多次巖漿熱液復(fù)合改造為主，構(gòu)造(斷裂、褶皺)提供導(dǎo)礦通道和儲存空間，3種主要圍巖(個舊組碳酸鹽巖、玄武巖、花崗巖)造就了錫銅多金屬礦床的成礦多樣性。因此，個舊礦區(qū)具有“巖控、層控和構(gòu)控”的特征和規(guī)律。

5 結(jié) 論

a.研究區(qū)隱伏巖體在淺部沿五子山復(fù)背斜軸部呈北東向多峰式突起，向下有連成一體的趨勢，在深部存在一個巨大的穹隆狀花崗巖基。

b.從重力場角度分析認(rèn)為區(qū)內(nèi)斷裂未切穿巖體，但構(gòu)造軟弱帶(斷裂、褶皺)是重熔花崗巖漿向上侵位和礦液的良好通道。

c.根據(jù)重力場特征，在個舊東區(qū)圈定隱伏花崗巖體突起位置和范圍。

d.根據(jù)剖面重力反演結(jié)果，在某些部位中三疊統(tǒng)和花崗巖體復(fù)雜的空間組合均不足以引起該重力異常，推測應(yīng)存在高密度體(礦體)的影響，間接證明了該區(qū)隱伏礦床潛力巨大，并圈定了7處找礦有利部位。