青海省都兰县热水乡温泉地区磁力异常特征及找矿远景

欧栋，王见荥

(1.陕西地矿第二综合物探大队有限公司，西安 710016；2.河北省地球物理勘查院(河北省浅层地热能研究中心)，河北 廊坊 065099)

0 引言

青海省都兰县热水乡温泉地区位于柴达木西南缘，属于东昆仑祁漫塔格—都兰成矿带的一部分。祁漫塔格—都兰成矿带构造活动强烈，火山活动频繁，金属矿产比较丰富[1]。20世纪90年代开始，东昆仑地区区域矿产地质研究工作有了很大提高和深入，相继发现五龙沟金矿田、驼路沟钴-金矿床及肯德可克铁-铅-锌-银-钴-铋-金矿床，是青海省重点勘查的重要成矿带之一[2]。近年来，在都兰县多个矿区开展了矿产勘查工作，取得重要的认识。刘传朋[3]研究了都兰县东部的哈茨谱山北铜铅银金多金属矿矿床地质特征，认为矿床为中—低温火山期后热液型铜铅多金属矿床，矿体产出严格受断裂构造控制，并受火山热液叠加。喇品贤等[1]分析了都兰县克错铜多金属矿区的找矿潜力，研究表明矿体的形成与地层、构造及岩浆岩关系密切，矿床形成于华里西期—印支期，主要有热液充填型和矽卡岩型两类矿床。马成兴等[4]对都兰地区矽卡岩型铁多金属矿地质特征进行分析，对其成矿规律进行了探讨。贾玉山等[5]分析了都兰县清水河铜多金属矿地质特征，认为中酸性英云闪长岩侵入体是清水河矿床重要的控制因素。谢升浪等[6]探讨了都兰县加嗡地区地质特征及找矿前景，认为NE向断裂较为发育，构造带内热液活动强烈，为成矿提供丰富的物质来源，NE向断裂为成矿流体运移和聚集提供了空间。

都兰县热水乡温泉地区也陆续发现铅、锌、银、钼等多金属矿化现象，表明该区有较好的资源潜力。叶美林[7]对青海省都兰县热水钼矿地质特征及矿床成因进行探讨，矿床的形成主要是中酸性岩浆活动引起，经历了中低温热液阶段(以岩浆热液为主)复合型成矿作用，成矿物质主要来自岩体。都兰天源矿业有限公司在温泉地区开展多金属矿预查工作，大致查明了区内构造特征，发现硅化、黄铁矿化、铅锌矿化以及钼矿化蚀变带，但对找矿有利区等预测不够。

高精度磁力测量方法已在成矿远景区预测、圈定找矿靶区方面发挥了重要的作用，成为矿产资源调查的重要方法[8-12]。本文基于都兰天源矿业有限公司委托开展的热水乡温泉地区高精度磁测工作，通过对磁力资料进行处理分析，圈定寻找隐伏矿产靶区， 以期能够为区内扩大资源远景目标有所贡献。

1 区域地质概况

图1 研究区地质图Fig.1 Geological map of the study area1.第四系冲积；2.第四系洪冲积；3.石炭系碳酸盐岩组灰岩；4.石炭系碳酸盐岩组大理岩；5.石炭系碎屑岩组角岩化粉砂岩；6.滩间山群火山岩；7.侏罗纪钾长花岗岩；8.石英脉；9.二叠纪中粗粒似斑状二长花岗岩；10.二叠纪中细粒黑云母二长花岗岩；11.二叠纪中细粒英云闪长岩；12.二叠纪中细粒石英闪长岩；13.三叠纪鄂拉山组三段；14.二长闪长玢岩；15.石英片岩；16.方解石；17.断层；18.磁测工作区范围

滩间山岩群(OST)主要分布在研究区东北部的尼哈鄂如岗，主要岩性为灰黑色安山岩、灰绿色流纹英安质凝灰熔岩，与石炭系大干沟组、二叠系鄂拉山组呈角度不整合接触。大干沟组(Cd)出露于热水乡温泉地区尼哈鄂如岗的东部边缘，与滩间山岩群呈不整合接触；自西向东岩性变化较大，西段以硅质岩为主，中部以大理岩及角岩化粉砂岩为主，东部出露较厚的灰岩。鄂拉山组(T3e)岩性为一套陆相喷发的中酸性火山岩建造，其中鄂拉山组第三段主要分布在研究区东南察汗乌苏河南侧，与滩间山群和大干沟组呈角度不整合接触。第四纪覆盖层(Q)在研究区内分布较广，分布于沟底部及两侧与山坡下部，分为洪积、冲积。

该区地处塞什腾-锡铁山-哇洪山古生代-新元古代缝合带与祁漫塔格北坡-夏日哈新元古代-早古生代岩浆弧带东部碰撞部位，两种不同构造运动方式在时间和空间上叠加与联合，形成了区内复杂多变的构造形迹，主体构造形迹呈NW或NNW向。区内断裂构造十分发育，其长度0.8～5 km，宽度2～30 m，多形成蚀变带，其中NW向断裂为区域控矿构造。

区内岩浆活动频繁，岩浆岩极为发育，自华力西早期到印支期岩浆活动十分强烈，延续到燕山早期。岩石类型以中性闪长岩类、中酸性花岗闪长岩类、酸性二长花岗岩及正长花岗岩类为主。

区内NW向、NE向断裂活动较为发育，为岩体侵入提供了通道，利于岩体与含碳酸盐地层发生接触交代作用形成矿化。目前发现矿化蚀变带，矿体主要产于石炭纪碳酸盐岩组大理岩与早二叠世花岗闪长岩接触部位构造破碎带内和二长花岗岩内NW向构造破碎带中，与成矿有关的主要蚀变有碳酸盐化、矽卡岩化、硅化、萤石矿化和绿泥石化等。

2 岩石磁性特征

实测部分岩石磁性并收集到该区及其外围岩石磁性参数，归纳整理结果如表1所述。区内第四系洪冲积层以及石炭系碎屑岩组及碳酸盐岩组，其磁性较弱。区内大面积出露的二叠系二长花岗岩、侏罗系钾长花岗岩及二叠系石英闪长岩等侵入岩，具备弱—中等磁性，但它们之间的变化范围较大。区内出露的岩脉主要为次石英闪长玢岩、石英脉、花岗闪长斑岩、黑云母二长花岗岩，具有中等-强磁性特征。片麻岩、大理岩、板岩等变质岩具有弱磁性，而矿化大理岩、蚀变花岗闪长岩等具有中等磁性，矽卡岩具有强磁性。

表1 研究区岩(矿)石磁物性参数统计Table 1 Statistics of physical property parameters of ore and rocks

3 磁力场特征

研究区磁力资料来自于1∶10000实测磁力资料数据，测网网度100 m×20 m，所用仪器为加拿大GSM-19T型质子磁力仪，测量及数据改正的均方误差为±4.07 nT。

本次工作测区位于中纬度地区，受斜磁化影响，磁力异常往往与引起其变化的磁性体平面位置不对应，在北半球表现为高磁异常出现在磁性体的南侧，表现出北高南低的不对称特征，给磁异常解释带来一定困难。为解决这一问题，常采用化极方法，即将斜磁化的磁异常利用数学公式计算到垂直磁化的情况。本次测区范围较小，因此采用固定磁化方向化极，化极磁力异常结果见图2所示。化极磁力异常幅值为-434～1507 nT，呈现明显分区特征，自NE向SW可分为3个异常区：

图2 研究区化极磁力异常图Fig.2 Map of the study area showing magnetic anomaly reduced to the pole

Ⅰ区：平缓低磁异常区。该区整体呈平缓的负磁异常，并呈西高东低的变化特征，其中西部的异常背景值-100～30 nT，东部异常背景值-200～-100 nT。在平缓的低磁异常背景区，存在几个局部的等轴状的磁力高，幅值可达400 nT。从地表地质图来看，该区主要出露石炭系，岩性以灰岩、粉砂岩、硅质岩、大理岩等为主，局部地区被第四系覆盖；区内部分地区存在小范围的花岗闪长岩等酸性岩体。由表1中的岩石磁性特征可知，石炭系和第四系各岩石的磁化率小于100×4π×10-6SI，而花岗闪长岩等酸性岩体的磁化率约500×4π×10-6SI，磁性较强，矽卡岩也具有较强的磁性，其磁化率约620×4π×10-6SI。可见，该异常区内平缓的低磁异常为石炭系、第四系等地层的反映，局部变化剧烈的高磁异常为中酸性侵入岩体的反映。

Ⅱ区：高磁异常区。该区整体呈NW-SE走向，磁力异常整体呈NW向的高磁异常条带，大部分地区异常幅值大于100 nT，异常最大幅值超过600 nT，中间零星分布有中等磁力异常带。局部异常呈NW向的条带状、长轴状展布，其上被多个等轴状磁力高叠加，使得局部磁异常形态和特征较为复杂。从地表地质图来看，该区地层主要为第四系，局部地区有二叠系二长花岗岩、石英闪长岩，侏罗系钾长花岗岩等出露。因第四系为弱磁性，该区表现为大面积的高磁异常，推测此处第四系较薄，其下存在大范围的侵入岩，磁异常局部变化较大，特征杂乱，可能反映了此处侵入岩的界面起伏变化较大，或岩性存在一定的差异。

Ⅲ区：复杂磁异常区。该区为面积最大的异常区，磁力异常整体呈高低相间分布的特征，异常幅值变化较大，大部分地区异常幅值为-200～400 nT。高磁异常连片分布，近似呈几个NW向的条带，局部异常形态较为杂乱，多为等轴状，异常范围大小差异较大。从地表地质图来看，该区大面积出露二叠系二长花岗岩、石英闪长岩，侏罗系钾长花岗岩等，局部可见酸性岩脉，第四系仅局部分布。推测区内大范围的高磁异常可能为花岗闪长岩等岩体的反映。

4 断裂推断解释

在断裂的作用下，会产生各种构造现象，如断阶、断陷，凸起和凹陷等。深大断裂还可以控制其两侧的构造活动，形成不同的构造格局，同时往往伴有岩浆活动，从而破坏了原来地质体的连续性，形成了磁性上的横向差异，这就具备了利用磁力异常确定断裂的地球物理前提[13]。由于磁性的横向差异必然在磁力异常上有所表现，因而可以用磁力异常的特征来推断断裂；利用磁力资料推测断裂的平面位置，即根据不同数据处理方法计算得出的重磁力基础图件，确定走向明显的重磁力线性构造特征线。

本文主要利用归一化总水平导数垂向导数技术(NVDR-THDR)[14]，并结合化极磁力异常的其它处理结果来划分断裂。NVDR-THDR技术处理结果图面简单、清晰，并且能有效突出小规模异常。本次利用该技术共推断了一级断裂3条，二级断裂41条，断裂整体走向以NW向和NE向为主(图3)。

图3 研究区推断断裂分布图Fig.3 Distribution of the inferred faults in the study areaa.化极磁力异常NVDR-THDR；b.化极磁力异常；c.化极磁力异常垂向一阶导数；d.地质图1.一级断裂及编号；2.二级断裂

(1)一级断裂(F1，F2，F3)

3条一级断裂横贯研究区，规模较大，均呈NW向展布，反映了塞什腾-锡铁山-哇洪山古生代-新元古代缝合带与祁漫塔格北坡-夏日哈新元古代-早古生代岩浆弧带东部碰撞形成的复杂多变的构造特征。在磁力异常归一化总水平导数垂向导数图(图3a)上，一级断裂F1表现为幅值较强、连续性非常好的极大值带。在该断裂北东侧，NVDR-THDR极大值零散分布，多以NE向为主，延伸较短；断裂南西侧NVDR-THDR极大值分布较多且连续性较好，呈明显NW向展布，反映F1断裂两侧构造走向有明显的差异。F2断裂也表现为幅值较强、连续性较好的极大值带(仅断裂南东部分连续性不好)，断裂北东侧NVDR-THDR极大值分布较多且连续性较好，主要呈NW向，断裂南西侧为NVDR-THDR极大值分布非常多，走向以NE向为主。F3断裂表现为不同NVDR-THDR特征的分界线，断裂北东侧NVDR-THDR极大值走向以NE向为主，而断裂南西侧NVDR-THDR极大值以NW向为主，夹杂有NE向极大值，部分地区形成环状异常，反映F3断裂两侧构造特征明显不同。在化极磁力异常(图3b、图3c)图上，F1和F2基本与磁力异常的分区边界一致，反映出该断裂可能为规模较大区域性断裂带的一部分。F3断裂两侧异常走向出现较大差异，磁力异常变化可能主要由岩体侵入等引起，说明断裂两侧岩体侵入规模、期次等差异较大，该断裂应为区域大断裂的一部分。

3条一级断裂两侧地质特征差别较大(图3d)，具体而言，一级断裂F1北东侧主要出露石炭纪，岩性包括浅灰色结晶灰岩、生物碎屑灰岩、含粘土质硅质岩、大理岩、粉砂岩。硅质岩等中间有侏罗纪中细粒钾长花岗岩以及二叠纪中细粒石英闪长岩侵入，局部分布有安山岩、安山质晶屑凝灰岩以及次石英闪长玢岩脉。F1和F2断裂中间的区域主要被第四系洪冲积扇、河床、河漫滩砂砾石层覆盖，局部分布有二叠系中粗粒似斑状二长花岗岩、中细粒石英闪长岩，侏罗系中细粒钾长花岗岩。F2和F3断裂中间的区域主要为二叠系中粗粒似斑状二长花岗岩出露区，中间可见酸性岩脉侵入，第四纪仅在局部分布。F3断裂南西侧主要为岩体区，岩性较为复杂，其中大面积的为侏罗系中细粒钾长花岗岩，局部有二叠系中粗粒似斑状二长花岗岩、中细粒石英闪长岩和第四系分布，斜长花岗岩脉侵入较多。可见，一级断裂控制了地层及侵入岩体整体的展布，控制了工作区的主要构造格架。

(2)二级断裂(41条，NW向和NE向)

41条二级断裂主要呈NW向和NE向展布，受一级断裂控制，二级断裂分布特征呈现一定的分区性。F1断裂北东侧的区域内，二级断裂多表现为NVDR-THDR的极大值的连线，个别断裂表现为NVDR-THDR极大值错断的位置。在F1和F2之间的区域，NVDR-THDR的极大值多沿NW向连续性较好，在NE方向表现为错断特征，个别地区的NVDR-THDR极大值形成环状异常。二级断裂多沿NVDR-THDR极大值分布，区内共有5条NW向断裂和6条NE向断裂。在F2和F3之间的区域内，共推断出3条NW向断裂和4条NE向断裂，NW向断裂多沿NVDR-THDR极大值分布，断裂两侧零星分布有NVDR-THDR极大值形成的圈闭；NE向断裂多表现为NVDR-THDR极大值错断部位，个别断裂表现为极大值连线。F3断裂南西侧的二级断裂异常特征与F2和F3之间区域的特征较为相似，但NW向断裂的NVDR-THDR极大值连续性更好。

研究区东北部化极磁力异常较为平缓，因此部分二级断裂两侧并无明显的异常变化；F1和F2断裂之间的区域，NW向的二级断裂多表现为高低异常的变化部位或者正负异常的分界线；F2和F3断裂之间的区域内，二级断裂也表现为NW向断裂被NE向断裂错断的特征，NW向断裂多表现为高低异常的分界线或串珠状异常的连线部位，NE向异常表现为异常发生错断或者扭曲的部位。在垂向导数图(图3c)上，F1断裂北东区域，二级断裂多为垂向一阶导数高低异常的分界线，但异常幅值较小；F1和F2之间的区域，垂向一阶导数正负异常的分界线非常明显，局部异常主要呈NW向条带状分布，二级断裂主要表现为垂向导数正负异常的分界线；在F2以南的区域，化极磁力垂向一阶导数表现为正负相间的特征，异常主要呈NW向条带状分布或块状分布，断裂多表现为正负异常的分界线。

从地质图(图3d)来看，二级断裂也具有较明显的特征。在F1北东侧的区域内，在二级断裂位置处，尤其是部分二级断裂交汇的部位，有较明显的岩体侵入现象，尤其NE向的岩脉与其旁侧的二级断裂几乎平行排列。在F3断裂南西侧区域，酸性岩脉也多沿着二级断裂侵入，可见二级断裂可能控制了部分岩体的分布，并且为岩脉侵入的通道，在两组二级断裂交汇的部位，往往是酸性岩脉较为发育的区域。

5 成矿远景区分析

5.1 铅锌找矿远景区

前期地质调查中，在研究区的北部发现了几块铅锌矿转石，并标示为铅锌矿化点(图4a)。在该点北侧5 m左右发现有NW向断裂构造带，该构造带宽1～2 m，地表出露约200 m，构造带内有铜蓝矿化、孔雀石化、黄铁矿化、褐铁矿化。由于第四纪覆盖层较厚，预查期间未对其源头进行追索、检查，对于该铅锌矿化转石的来源、赋存层位、规模、产状、含矿性等特征尚不明朗。

图4b为铅锌矿化带及其周围化极磁力异常。该区域内磁力异常整体呈平缓低磁异常，但在铅锌矿化处为在平缓低磁背景上出现局部平缓的中等磁力异常(图4b中M1位置)。该磁力异常的幅值比其周缘的背景异常高50～75 nT，在平面上近似呈圆形，其直径约900 m，规模非常大。铅锌矿化出现M1异常北东边部，在异常区内，地表局部可见花岗闪长岩。根据岩石磁性特征，花岗闪长岩的磁化率为474～613×4π·10-6SI，剩余磁化强度为97～416×10-3A/m，与围岩相比，为明显的高磁性体，因此推测M1异常为隐伏的花岗闪长岩，其规模较大，局部在地表出露。

磁力异常的垂向一阶导数可以突出浅部异常，并且有利于识别场源体的边界。对M1异常地段计算化极磁力异常的垂向一阶导数，并参考其零值线圈定了岩体边界，所得结果如图4c所示。M1为石炭纪大干沟组中隐伏的花岗闪长岩，岩体规模较大，目前发现的Ⅰ号铅锌矿化带位于该岩体的边部位置，推测该岩体及其周围区域为铅锌矿化潜在分布区域。图4d为磁力三维反演结果中沿东西向提取的过M1异常反演结果，剖面中左侧存在两个局部的高磁性体，其为二叠纪中粗粒似斑状二长花岗岩，纵向上延伸深度约400 m。引起M1异常的磁性体磁性稍弱，其岩性应该为花岗闪长岩，在横向上延伸规模较大，与围岩接触较多且地表起伏近似平行，纵向上深度不足200 m，埋深较浅，部分已出露地表，这也与地质图特征一致。可见，该岩体规模较大，具有较好的成矿前景；结合图3d所示的断裂分布来看，M1及其周围的区域内分布多条NW向和NE向断裂，其为区内控矿构造。

图4 研究区北部铅锌矿远景区推断结果Fig.4 The inferred potential Pb-Zn prospecting areas in the northern study areaa.地质图；b.化极磁力异常；c.化极磁力异常垂向一阶导数；d.磁化率反演结果剖面

5.2 钼找矿远景区

钼矿化蚀变带位于研究区南部(图5a)，地表断续出露长度约200 m，宽10～20 m，南北向展布，主要赋存于早侏罗世钾长花岗岩内，拣块样分析结果为，w(Mo)=1.18%，w(Ag)=6.75×10-6、w(Cu)=0.14%，为热液脉型钼矿。

图5 研究区南部钼矿远景区推断结果Fig.5 The inferred potential Mo prospecting areas in the south study areaa.地质图；b.化极磁力异常；c.化极磁力异常垂向一阶导数；d.磁化率反演结果剖面

图5b为钼矿化蚀变带所处位置的化极磁力异常。该区域为侏罗系钾长花岗岩的主要分布区，局部区域出露有二叠系石英闪长岩及石英闪长岩脉。钼矿化蚀变带位于一个NW向的幅值较大的磁力高之上，其北侧的石英闪长岩脉表现为低磁异常，区内其它石英闪长岩亦为局部低磁异常。石英闪长岩的磁化率为53～977×4π·10-6SI，磁性为弱—中磁性，而钾长花岗岩的磁性较强，化极磁力异常与地质图的对比也证实了这一点。因此该区域内大面积的高磁异常由侏罗纪钾长花岗岩引起，而局部的低磁异常则为石英闪长岩等岩体所致。钼矿化蚀变带在侏罗系钾长花岗岩体内，其为局部高磁异常，异常最大值可达150 nT。在其北侧为NW向的低磁异常条带，该异常条带一直沿NW向可延伸至工区边界。低磁异常条带南部，分布有两个大规模的高磁异常区，近似呈NW向，其主要对应与地质图上侏罗系钾长花岗岩的分布范围，但最西边的高磁异常区中部主要为二叠系石英闪长岩出露区，局部有钾长花岗岩脉分布。显然化极磁力异常的范围不能较准确地确定钾长花岗岩的范围，与实际情况有所出入。

计算化极磁力异常的垂向一阶导数，并以钼矿化蚀变所在的高磁异常为基础，沿NW向自东向西圈定了6个局部异常区，编号为M2—M7(图5c)。图中黑色虚线为NW向的推断的断裂带，6个局部异常均分布于该条带南部，与条带平行展布。图5d为磁力三维反演结果中沿东西向提取过的M4异常反演结果，M4异常的磁化率较强，在横向上延伸约400 m，纵向上从地表向下呈略向西倾伏形态，纵向延伸深度约100 m，其表明岩体规模较大。由于M4异常已见到钼矿化蚀变，推测此6个异常区应该有较好的成矿前景。与断裂分布图对比，该区域NVDR-THDR极大值以NW向为主，其次是NE向，沿着黑色虚线所示的位置，NVDR-THDR极大值多发生截断或错动，其为明显的断裂反映，因此，推断该断裂可能控制了钼矿的分布。

5.3 地热资源远景区

研究区内已发现温泉一处，其北东侧为侏罗系钾长花岗岩，南西侧察汗乌苏河，温泉的发育位置见图6a所示。温泉所在位置处于推断的一级断裂带F1之上，化极磁力异常NVDR-THDR呈明显的、连续性非常好的极大值，一直向北西延伸至工区外围(图6b)。F1断裂南西侧主要为覆盖区，但呈现明显的大面积的高磁异常(图6c)，局部异常多沿NW向延伸，规模较大。

图6 研究区中部地热远景区推断结果Fig.6 The inferred potential geothermal prospecting areas in the central study areaa.地质图；b.化极磁力异常NVDR-THDR；c.化极磁力异常；d.化极磁力异常垂向一阶导数

前已述及，测区内引起明显的高磁异常变化的因素主要为侏罗系钾长花岗岩，沿着F1断裂带也有零星出露。因此分析此处温泉的成因应该与断裂有关，并且与花岗岩的分布有关。花岗岩可能为热水提供了热源，而断裂为热水运移的通道。因此，有必要进一步分析沿着断裂带的花岗岩体的分布区域，其可能为温泉的潜在分布区。

温泉所在区域及邻区的化极磁力异常垂向一阶导数结果如图6d所示。从图中可见，沿着断裂带有4个主要的高磁异常区，编号为H1—H4。结合地质图来看，中部及靠近东南部的3个高磁异常区可能是侏罗系钾长花岗岩的反映；H2和H3海拔较高，远离察汗乌苏河，仅有H1的东南端靠近察汗乌苏河，有水源保障，推测H1高磁异常区的南部靠近F1断裂之处应该是潜在的热水资源分布区，约位于已发现温泉NW方向260 m处。

6 结语

为调查青海省都兰县热水乡温泉地区多金属矿区资源前景，开展了地面1∶1万高精度磁测工作，在此基础上对磁异常进行处理和解释，主要取得以下主要认识：

(1)通过磁异常进行处理和解释，推断一级断裂3条，二级断裂41条。一级断裂为区内主要构造格架，控制区内主要地层展布及岩体分布；二级断裂控制地层局部分布和部分岩体分布，并为岩脉侵入通道，在两组二级断裂交汇部位，往往是酸性岩脉较为发育区域。

(2)圈定铅锌矿远景区1处、钼矿远景区1处，以及1处地热资源有利区。测区北部等轴状低缓中等磁力异常区可能为规模较大的石炭纪大干沟组中隐伏花岗闪长岩，此岩体周围与围岩接触部位是寻找铅锌矿化有利区。测区南部已发现钼矿化带位于侏罗系钾长花岗岩之中，呈现明显的高磁异常；沿NW向断裂带边部有6个局部异常，可能为钾长花岗岩体分布区，为钼矿找矿远景区。一级断裂F1东南端已发现温泉1处，推测与侏罗系钾长花岗岩有关，岩体侵入可能为热水提供热源，断裂为热水运移通道，该温泉北西方向(沿断裂F1)约260 m处为地热有利区。