华北地台北缘地球物理场特征与金属矿床预测.pdf

第 4 5卷 第 2期 2 0 0 2年 3月 地球物理学报 CHI NESE JOURNAL OF GEOP HYS I CS Vo 1 45 No 2 Ma r 20 02 文 章编 号 0 0 0 1 5 7 3 3 c 2 0 0 2 0 2 0 2 3 3 1 3 中圈分 类 号 P 6 3 l 华北地 台北缘 地球 物 理场 特征 与 金 属 矿 床 预 测 江 为 为 管 志 宁 郝 天 珧 黄 临平 I 中国科 学 院 地质 与地 球物 理研 究所 北 京1 0 0 1 0 1 2 畸 1 国 地质 大学 北 京 1 0 0 0 8 3 摘 要 对 华北 地 台北 缘 的地 球 物理 场 特 征 进 行 了探 讨 根 据 重 磁 异 常数 据 反 演 计 算 了 该地 区 的 莫霍 界 面 居 里 界 面 磁 性界 面 的起 伏 利 用 地 球 物 理 场 资料 和反 演 计 算 结 果 对 该 地 区 的构 造 格架 和断 裂进 行 了推 断 同时 预 测 了 9牛 成 矿远 景 区 1 集 宁 一 呼和 浩 特 盎 成矿 区 2 张 家 口一 赤 城金 银 多金 属成 矿 区 3 密 云一 高 峰 盘 铜 成 矿 区 4 青 龙 一 马 兰 庄金 成 矿 区 5 秦 皇 岛 金 多金 属 戚 矿 区 6 郝 家 营 多 金 属 成 矿 区 7 承 德地 遥 金 多 盘 属成 矿 区 8 赤峰 一 喀 喇 沁旗 金 成矿 区 9 宁城 东金 多金 属 戚 矿区 美 键 词 地 球 物理 场 反演计 算 构造 格 架 成 矿 预测 华 北地 台 1引 言 金属 矿产资 源是 国民经济 的命 脉 也是 国家 经济可 持 续 发展 的 重要 支 柱 寻 找 大型 超大型矿 床 是我 国矿床勘 探 的首要 任 务 半个世 纪 以来 我 国的 找矿勘 探 工作 有 了极 大 的进展 尤 其是综合 地球 物理 方法在 金属矿床 勘探 中已被广泛 的应 用 并在 国内外一 些矿 区 的勘 查 中取 得了 明显 的效果 卜 J 可 说 地 面附 近易于 寻 找的矿 产 大多 数 已被 找到 而大 型 超 大型矿床 大多是 隐伏 于地 下深部 尽管有 的可 能 出露 于地 表 但 更多 的 却 可能 与地 表出露 的矿 床并无 联系 因此 寻找难识别 及 隐伏 的大矿 富矿成 为我 国当前 迫切需 要 解决 的重要 问题 近年 的研究 使人们 意识到矿产与岩石 囤深层作 用之间的关 系 而地球 物理学是研 究大型及 隐伏矿 床产 出部位 的岩石 围结构 及深部 构造背 景的最 有效 的手 段之 一 国外许 多发达 国家利 用地 震 测深 电磁 测深和 其他 地球物 理资 料 建立 了新 的地 壳模 型 更加重视对矿床 的深部构造特 征 与矿 源关系 的研 究 2 0世纪 8 0年 代前后 在 国内一些 大型金矿 的发现过程 中 用地球物理手段研 究深部构 造起 着重要 的作用 根 据研 究 已知 大多数金 属矿床为热液矿床 与岩 浆岩 的形 成关 系密 切 而 矿床产 出地的断裂构 造为 岩 浆岩的侵入提供 了通道 因此通 过重磁 等方法 研究 岩浆岩 与其他 岩石 的物性 关 系及 差 异 收稿日期 l 一 0 3 3 0 收到 l 一儿一l 3 收到修订稿 基金项 目 国家 攀登计划 B 8 5 3 4 中国科 学 院资 源与环境重 大项 目 K 2 9 5 1一AI 一4 0 1 怍者 茼弁 江为 为 男 1 9 5 5年 生 1 9 8 2年毕 业于 巾国科学技 术大学 地球 与空 间科 学 系 1 9 8 6年 获硕 士学 位 副 研究 员 主要 从事 综合地质 地球 物理研 究 E m 蚰g m d c g e o s c n 维普资讯 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e o p h y s 4 5卷 根据 重磁异 常判断 与推 测矿 区 的断 裂分 布与延伸 可 以为矿体 的圈定 提供 有 利的证据 通 过 深 入 研 究 中 国大 陆 的地 球 物 理 场 特 征 与 矿 区深 浅 部 构 造 断 裂 体 系 之 间 的 关 系 刘 光 鼎 院 士 提 出对 栽 国的 矿 产 资 源 分 3个层 次 进行 地球 物 理研 究 即 战 略 普 查 区 域战役详查 矿 区战 术勘查战 略 普查是 在板 块 大地构 造理 论 的指导 下 以全 国大地 构 造 断裂体 系 地球 物理场为基 础 综合 地质 地球化 学资料 对 全 国的大地 构造 宏观 格架 取 得 了 三横 两竖 两个三角 的基本认 识 同时指 出在块 体 的结 合带 附近是金 属矿产 资源 的 集 中 区 而 结 合 带 之 间是 油 气 资源 的 富集 区 以 此 为 基 础 进 行 了 系统 的 区域 地 球 物理 研 究 华 北地 台北缘被作为进一 步的区域 战役详查 地区 通过对该 地 区系统 的综台 地质 地 球 物理场 的分析研究及综合解释 断裂体系及成矿的关系探讨 指出成矿远景区 以及具 体的找 矿方 向 为在具体 矿区 战术勘查 进 行综合地质地球 物理勘探工作提供基础资料 华 北 地 台 北 缘 地 区 既 有 矿 源 和 多 期 岩 浆 活 动 的热 源 又 有 十 分 发 育 的导 矿 储 矿 断 裂 构造 在 这种有利 于形成 金 多金属 矿 的地 质 环境下 蕴藏 着 丰 富 的金属 矿产 资 源截止 1 9 9 0年 已知金矿床 1 0 0余处 其 中大 中型矿 床 4 0余处 以铅 锌 铜 为 主 的多金 属 矿 1 0 0 多处 其 中 大 中 型矿 床 4 0余 处 此 外 除 铁 煤 及石 油矿 产 外 硼 矿和 稀土 矿 等 也 很丰 富 将该 地 区作 为区域详 查地 区是适宜 的 2 地 质背 景 华 北地 台北缘南北跨 两个 I级大地构造单 元 以白云鄂博一康保一阜 新一 开源这一横 贯 东 西 的深 大 断 裂 为 界 南 部 为华 北 地 台 北 部 为 天 山一 兴 安 地 槽 该 地 区地 层 发 育 较 好 岩浆岩多样 构造 复杂 变质作用强烈 研究区与金属矿产有 关的地层具有 以下 的特征 太古界 为 华北 地 台最 古老 的结 晶基底 原 岩 为 多旋 回喷 发 的中 基 性火 山岩 及 硅铁 质岩 遭 受强烈 的混合岩 化作用 形成一 套下部 为深变质 的麻粒 岩相 上部为 中 基性 及酸 性 火 山 岩 硅 铁 碎 屑 岩 及 碳 酸 盐 岩 经 区域 变 质 混 合 岩 化 和 相 对 较 弱 的 高 角 闪 岩 相 以 赋 存 金 铁 矿 产 为 特 点 主要 分 布 于 乌 拉 山 一 大 青 山 台拱 凉 城 台 拱 马 兰 庄 复 背 斜 轴 部 建 平 台 拱 铁 岭 一 靖 宇 台拱 元古界 1 中 下 元古界 为一 套浅海 相 碎屑 岩 碳 酸盐 岩夹 中 基 性 火 山岩 建造 变 质程度 不均 分别 为绿片岩 一低 角 闪岩 相 以富金 一多金 属 矿 产 为主要 特 征 主 要分 布 在 白云鄂博褶 断带 狼 山一 渣尔泰 山褶断带 营 口一宽甸 台拱 2 上元古 界 由浅 海 相碎 屑岩 及碳酸 盐岩组成 含赤 铁矿 分布 范 围较 小 主要 分 布 于 中 下 元古 界 地层 区 呈 局部 继 承 式 沉 积 古生界 华北地 台区 寒武一 奥陶系中统继承 了上元古界 以浅海相为主的碎屑岩 一碳 酸 盐岩建造 石炭 二叠 系为海陆交互相含煤岩系 底 部赋存 山西式 铁矿 铝土矿零星分布 于 狼山一 渣尔泰 山褶断带和乌拉 山一 大青 山台拱 东 段 冀 北一 辽西坳 陷东 缘 天 山一 兴安地 槽 区 寒武一 奥陶系为槽 区基底 为一套海 相碎屑 岩 一碳 酸盐岩沉 积建造 主要分 布于 白云 鄂博北 温都尔庙 赤 峰 四平 和龙 沿槽 台边界槽 区一 侧断续分 布 志留系 由碎 屑岩 碳 酸 盐岩及其底部的变质火山岩组成 零 星分布于 白云鄂博 白乃庙 赤峰等地泥盆系为浅海 滨海相碎 屑岩 一碳 酸盐 岩建造 仅见 于敖汉 旗东一带石炭 二 叠系 为浅海相 海 陆交互 碎 维普资讯 2期 江 为 为 等 华 北地 台北 缘 地 球 物理 场 特征 与 金属 矿 床 预测 2 3 5 屑岩夹碳 酸盐 岩 主要分布在 白云鄂博北 温都 尔庙 正镶 白旗 赤峰 敖汗旗等地 全 区岩浆侵 入活动 强烈 从老到 新可分阜 平 五 台 加里东 华 力西 印支 一燕 山 喜马 拉雅 等六期 以燕 山期 和华 力西期大 规模酸性 岩 中酸性 岩及 部分 中性岩 总体呈东 西向和 北 东 向分布 为突 出特 征 上述各期岩 浆活 动 是 各期大 构造 旋 回 的强烈 造 山运 动所致 尤其 是 华 力西 旋 回末 期 和燕 山旋 回最 为强 烈 所 以褶皱 构造形迹 已不完 整 区域性 的 断裂构 造 十分 发育 是控 制金和 多金属矿 产赋存 的重要 条 件宏观 上看 全 区 以东西 向和北 东 向断裂 最 为发 育 主 要 由数 条 近东 西 向和北 东 向大断裂 构成 断裂 系统 的总体 格架 3 地 球 物 理 场 特 征 岩石 密度 磁性资 料是解 释重磁异 常 的基础研 究 区积 累了较丰 富的物 性 资料 但 大 多数是 不 同单 位 不 同年代 为配合 找 矿 而测 定 的局 部资 料 后 经 华 北 地 台北 缘 物 探 化 探 遥 感成果 编图 项 目组 统计 整理 得出 了研 究区物性 基本 特 征 3 1岩 石 与 地 层 密 度 特 征 3 1 1岩 石 密 度 特 征 根 据 华北 地 台北缘 地 区 岩石 密 度统 计 结果 表 1 可 以总 结 出研究 区 岩石 密 度的一 表 1华北 地 台 北缘 地 区岩 石 密度 参数 表 密度 单 位 g e m T a b l e 1 Pa r a me t e r s of r o c k d e n s t t 3 o f n o r t h e d g e o f Hu a b e i p l a tfo r m u n i t o f d e n s i t y c m 吉林 讧 宁 内蒙 古 河北 全 区 娄 岩性 平均 范 围 平 均 范围 平 均 范 围 平 均 范 围 平 均 范围 砂 岩 2 5 1 2 0 1 2 7 9 2 5 5 1 9 6 2 7 8 2 2 8 l 4 8 2 7 3 2 2 3 2 1 0 2 3 6 2 3 9 1 4 8 2 7 9 兄 页岩 2 6 6 2 2 O 一2 9 3 2 3 2 1 7 7 2 7 2 2 5 5 3 2 2 8 6 2 7 1 2 6 5 2 7 7 2 5 6 1 3 2 2 9 3 甄 灰 岩 2 7 3 2 5 2 2 9 6 2 7 0 2 5 4 2 8 5 2 6 8 2 3 3 2 9 5 2 7 1 2 6 5 2 7 7 2 7 0 2 3 3 2 9 6 砾岩 2 4 2 3 8 2 4 3 泥 岩 3 j 1 4 4 2 5 3 2 2 3 2 1 0 2 3 6 1 7 9 1 4 4 2 5 3 火 言武 岩 2 7 8 2 6 O 一2 9 6 2 4 0 2 2 6 2 7 j 2 6 0 2 2 6 2 9 6 山 安 山岩 2 6 2 2 4 3 2 8 8 2 6 0 2 4 O 一3 6 l 2 6 1 2 4 O 一2 B 8 岩 火 山碎 屑 岩 2 6 5 1 3 3 2 8 l 2 5 6 2 41 2 71 2 5 9 1 3 3 2 8 l 超 基性 岩 2 0 1 2 6 7 3 c x 2 7 1 2 5 2 2 9 5 3 0 6 2 9 9 3 1 3 2 5 9 2 5 2 3 3 基性 岩 2 8 8 2 4 7 3 5 3 2 9 6 2 8 0 2 6 4 3 2 4 2 8 7 2 7 4 2 g 9 2 8 8 2盯一 3 5 3 侵 中性 岩 2 7 2 2 3 8 3 7 7 2 8 0 2 6 9 2 2 5 2 9 0 2 7 2 2 5 9 2 8 4 2 7 3 2 2 5 3 7 1 人 岩 中 酸性 岩 2 7 4 2 4 6 3 0 5 2 7 4 2 4 6 3 0 5 酸 性岩 2 6 3 2 4 4 3 呻 2 6 o 2 6 1 2 1 4 3 0 l 2 6 2 2 5 6 2 6 7 2 6 2 2 1 4 3 0 1 碱 性岩 2 5 7 2 5 8 2 5 一 2 6 4 2 5 8 2 5 1 2 片岩 2 7 5 2 5 0 2 8 8 2 6 B 2 5 6 2 9 2 2 6 6 2 一 3 2 9 2 6 5 2 5 2 7 5 2 6 8 2 4 5 3 2 5 片麻岩 2 7 1 2 4 0 3 3 5 2 8 2 6 4 3 O 2 7 4 2 4 4 3 2 9 2 6 5 2 5 6 2 7 5 2 7 3 2 4 c 一3 3 5 壶 石 英 岩 3 1 1 2 3 2 3 6 2 3 0 2 2 5 7 3 7 7 2 6 8 2 4 5 2 9 1 2 9 4 2 3 2 3 7 1 旨 太 理 岩 2 7 7 2 5 0 3 3 5 2 7 8 2 5 0 3 0 4 2 7 3 2 4 4 2 9 2 7 6 2 4 4 一3 3 板 岩 2 5 5 2 2 5 2 8 5 2 4 7 2 2 7 2 5 j 2 6 l 2 5 0 2 6 8 2 5 4 2 2 5 2 8 1 根据 华北 地 台北 缘物 探 化 探 遥 感 成果 编 图 项 目组统 计整 理 表 2亦 同 地矿 部华 北 地 台北缘 物 探化 探遥 感 编 图委 员 台综 台解 释组华北 地 台 北缘 物 搽 化 探 遥感 综 台成 果 报 告 维普资讯 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e o p h y s 4 5卷 般 特 征 沉 积 岩 一 般 属 于 低 密 度 岩 类 密 度 为 2 3 9 2 5 6 g c m 3 灰 岩 密 度 较 高 为 2 7 0 g e ra 岩 浆岩 包括喷 出岩 侵入 岩 从 酸性 一 中性一基 性 密度 值 依 次增 大 且 侵 入 岩 的密度大 于喷出岩 的密度 经综合 对 比 可认 为基性岩 属高 密 度体 酸 性侵 入岩 属低 密度 体 变质岩 的 密度 一般较 高 为 2 6 6 3 1 1 g c 3 1 2地 层 密 度 特 征 主要 由岩 石密 度及其组 合分 布特征决定 按地层 时代统 计 的密度 资料 可 以得 到 以下 特 征 1 由老到 新地层 密度值 由大变小 太古 界密度 值 最大 可 达 2 8 2 g c m 新生 界 密度 值 最 小 为 2 2 5 g e ra 3 2 全 区可 分 为 3个 密 度 界 面 和 4个 密 度 层 新 生 界 密 度 层 平 均 密 度值 为 2 2 5 g e ra 3 中生界 白垩系 侏罗 系和三叠 系 密度层 平 均值 为 2 4 9 g e m 3 古 生界 二 叠 石 炭 泥盆 和 志 留 系 密 度 层 平 均 密 度 值 2 7 1 g c r n 古 生 界 奥 陶 系 以 下 密 度 层 平 均 密 度 为 2 8 l g c m 相 应 的 密 度 界 面 为 新 生 界 与 中 生 界 之 间 的 界 面 平 均 密 度 差 为 0 2 4 g e ra 中生界 与古 生界 之间 的界 面平 均密 度 差为 0 2 2 g c m 3 古生 界 奥 陶系 以下 地 层 与 上 面 沉 积地 层 之 间 的 界 面 平 均 密 度 差 为 0 1 0 g c m 3 2岩 石 和 地 层 磁 性 特 征 3 2 1岩 石 磁 性 由表 2可 以看 出岩 石磁性具 有如下特 征 沉积岩属 于弱磁 或无磁 岩石类型 平 均磁 化 率 及剩磁 均较 低岩浆岩 的磁性较 强 具有 从 酸性 到 基性 磁 性增 强 的规律 相 同岩 性 的 侵 入岩其 时代 越 老 磁 性越 小如太古界 花 岗岩类 一般呈 弱磁性 中生 代燕 山期 侵入岩 磁 衰 2 华 北 地 台北缘 地 区 岩 石磁 性参 数衰 Ta b l e 2 P a r a me t e r s o f r e e k ma g n e t i s m 0 f n o r t h e d o f l t ma b e l p l a tfo r m 吉林 辽宁 内 蒙古 河北 类 岩性 J 均值 均 值 均 值 均 值 均 值 均 值 均值 均值 砂 岩 0 0 0 0 1 I 0 6 0 页 岩 0 0 0 2 2 2 0 灰 岩 0 0 3 2 0 0 砾 岩 1 0 4 1 3 5 4 0 泥 岩 0 0 4 l 5 0 火 玄 武 岩 l 5 2 0 4 8 9 0 l 6 2 4 3 8 0 山 安 山岩 2 3 0 0 2 7 7 0 2 6 肿 3 7 肿 I I 4 2 5 1 0 岩 火 山碎 屑岩 9 6 2 7 5 0 超 基性 岩 9 3 0 4 0 O 4 0 O 3 1 0 0 基 性 岩 l 9 4 0 4 0 8 5 0 2 4 O 2 2 肿 l 0 5 0 侵 中性 岩 3 O 9 0 l l 9 0 8 7 0 8 0 入 岩 中酸性 岩 2 4 0 9 9 酸 性 岩 2 5 肿8 0 0 7 0 l 1 0 8 5 0 2 5 0 碱 性 岩 8 5 0 7 4 0 片 岩 7 6 0 5 6 0 3 8 5 9 1 5 1 0 l 片麻 岩 9 8 0 7 4 0 4 0 0 2 6 9 1 0 0 7 7 0 石 英 岩 0 6 0 0 0 u i 大 理 岩 2 1 0 9 6 板 岩 0 l 1 3 0 1 2 2 0 注 为磁 化率 单 位 1 0 S 1 为 剩磁 单位 1 0I 3 A i m 维普资讯 2期 江 为 为等 华北 地 台北 缘地 球 物理 场特 征 与金 属 矿 床预 测 性普 遍增 强 加里 东 华 力西 印 支期 岩 体 磁 性 一 般介 于上 述 两 期 之 间 变 质 岩 结 晶基 底 的 磁 性 在 研 究 区较 强 3 2 2地 层 的 磁 性 特 征 太古 界 中深 变质 岩系 一 般 具 有较 强 磁 性 元 古界 具 有 中等磁 性 较 太 古 界弱 中 上元 古界 除个别 地 区外一 般可 视为无 磁 古 生界 多属沉积 岩 一般 为 弱磁或 无磁 性 只 有辽 宁下 二 台群 变质岩 类地层 磁性 较 高 中生代地 层 主要 是侏 罗 系的 玄武 岩 安 山岩 剩 磁较大 不 舍火 山岩的 中生 代地 层磁性较 弱 可视 为无 磁 胜地层 新生 界第 三 系 第 四系 一 般 为无 磁 性 综合 密度 和磁性 特征可 以看 出 太古 界 和下 元 古 界 为高 密度 强磁性 地 层 中上元 古 和早古 生界 为高密度 弱磁性地 层 晚古生 界为 中等 密度 弱磁性 地层 中生界 为低 密度 弱 磁性 地层 中生 代火 山岩地层具有不 均匀 磁性低 密度 特点 新 生界 除含玄武 岩外 为低 密 度 弱磁 性地层 各期 次花 岗岩具有 低密度 弱一 中等磁性 的特点 根据 上 列特 征 可进 一步得 出重 磁解 释 的依据 基性 岩 引起 较 大规模 异 常 且密度 较 大形成 重力 高 而酸性 岩体密 度较 低 形成 重 力低 太 古界 磁性 结 晶基 底 是研 究 区 的主要 磁 性界 面 若 能滤 除浅 部磁性岩 体与深 部磁 性层 的影 响 分 离 出磁 性结 晶基 底 异 常 则 可 研究 磁性结 晶基底 分布与构 造 中生 界 与古生 界之 间 太 古界 与古 生 界之 间均存 在 密度 界 面 若 能分离 出这些 密度 界面的 重力 场 则可 研究 密度 界面反 映的深 部构造 3 3区域 重 磁 场 的 基 本 特征 3 3 1 区域 重 力场 特 征 布格 重 力异 常 图 1 是 由 5 k r a 5 k m 网格数 据 绘 制而 成 区域 重 力 场 的总 体 变 化 趋 势 由东 向西 逐 渐 降 低 反 映 了现 今地 壳 厚 度 自东 向西 逐渐 增 厚 的趋 势沿 丰 宁一 宁 城 一线 展 布 一 条 明显 的规 模 巨 大的 重 力异 常 梯级 带 该带 为 大兴 安 岭一 太 行 山一 武 陵 山巨 型重 力 异常 梯 级带 的一部 分 是 我 国东 部地 区一 条纵 贯南 北 的 巨型 深 部 构 造 变 异 带 对 研 究 区重力 场 的 变化起 着 决 定 性 的控 制作 用 据此 可把 研 究 区划分 为 东 中西 三 大 区 东部 区域 重力场 的走 向呈 北东 向 大致 沿重力异 常零值 线又可 划分 为东侧正值 区和 I 1 一 l 一 二 三 l一 图 1 华 北 地 台北 缘 布格 重力 异 常 图 单 位 m G F i g 1 l a p o f B o u g u e r g r a v i t y a n o m a l i e s o f n o r t h e d g e o f H u a b e i p l a tf o r m u n i t m G a U 维普资讯 2 3 8 地球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e aph y s 4 5卷 西侧 一l O 一 一2 0 re G a l 的负值 区 东侧 正值 区异常 具有北 东 向断续 分 布的 1 0 G l 闭 合 圈特 征 西侧 负值 区主要呈北 东展 布 的缓梯 级带特 征 中部 区域重 力场总体 呈北 东向 巨型密集 梯 级带 特征 该带 北部 向东扭 曲 南部 向北 西扭 曲使其 复杂化而 显示倒 S形特征 这种扭 曲可 能是 由东 西 向古构 造 叠加 在 中一 新 生 代 以来 北东 向构造之 中而形 成 西 部 区域 重 力场 的走 向呈东 西 向 场值 自南 北 两侧 向中 间地带 起 伏下 降 这 种东 西 向 展 布 特 征 显 示 了古 构 造 痕 迹 3 3 2区域 磁 场 特 征 航 磁 异 常 图 2 是 由 2 k m 2 k m 网 格 数 据 绘 制 而 成 从 图 2可 以 看 出 在 研 究 区 内 大 致 围 场一 丰 宁一 赤 城 以 西 为 界 可 将 全 区 划 分 为 东 西 两 大 区 4 2 3 0 图 2华北 地 台 北缘 航磁 异常 囤 单 位 F 2 Ma p 0 f a e r o ma g n e t e a n o n t a l e s o f n o r t h e d g e o f Hu a b e l p l a tf o r m u n i t n T 东 区 区域磁场 以北东 向分布 为 主要 特征 由东 向西 分 布有 凌源一 迁安 承德一 昌平 和 围场一 赤城 3条北东 向异常带 明 显地 反 映 了北东 向构造 的控 制作 用 在 总体 北 东 向 展布基 础上 仍可辨 认 出局 部近东 西 向分 布 的叠加影 响 致使磁 场具有两 组方 向叠合 的特 征 西 区 磁 场总体 呈东西 向展布特征 大致 以四子王旗北一 化德一 太仆 寺旗一线 为界 可 将 该 区划 分为南 北 两个分 区 北 区以平静 的负磁 异常为 主要 特征 在 负磁 背 景上 分 布 有 东 西 向延 伸 的低 缓正磁 异常带和 北东 向狭长局部 磁异常带 将 背景场分 割为正 负相 问 平 行排列 的异常条 带 元古 生代 地层 分布 在 负磁 异常 区 北 东 向磁 异常 带 与南 区东 西 向磁 异 常带走 向明显 斜交 表明南 北 两侧磁性 基底 性质 有差异 南 区磁 异 常具 有东西 向规则 带 状正负 相间排列 特征该 区段 内主要 出露地层 为集宁群 乌拉 山群 色尔 腾 山群一 二道 凹群 渣尔泰 群一 白云鄂博群 磁异常 东西 走向与太古代 原始 陆壳走 向方 向一 致 从 而表 明华北 古 陆太古代 原始陆 壳这 一磁 性古老 结晶基底 对磁场 的控制作 用 3 4深 部 地 球 物 理 界 面 特 征 3 4 1莫 霍 面特 征 计 算莫霍 面 时取 密度差 为 O 4 3 g e ra 3 标 准深 度为 3 3 k m 点距 1 0 k m 采用 调和级 数方 法 反 演 所 得 莫 霍 面 深 度 示 于 图 3 全 区 基 本 上 3 6 k in 为 分 界 线 在 本 区 的 西 部 莫 霍 面深度 大 于 3 6 k m 在 3 8 4 0 k m左 右 属相对稳 定的地 区 而该 区的东部 深度 基本在 3 l 一 啪 枷 硼础 一 譬I I 1 维普资讯 2期 江 为 为 等 华 北地 台北 缘地 球 物 理 场特 征 与 金属 矿 床 预测 3 6 k m之间 中部 则 为奠 霍面深 度发 生 巨 大变 化 的梯 级带 而且 也是 北 东 向与 东 西 向构 造 的 交 汇 部 位 图 3华北 地 台北缘 莫 霉 界 面寐 度 图 单 位 F i g 3 Ma p o f I o h o d e p t h o f n o r l h e d o f H u a b e i p l a tf o r m mt i t k m 3 4 2居 里 面 特 征 给 定磁化强 度为 6 5 0 1 0 4 r S l 顶界 面平均深 度 1 0 k m 采 用 遗传算 法 获 得该 区居 里面 深度 图 4 图 4反映 的居 里面深 度总 体变 化特 征 为 西部 地 区居 里 面上 隆 最 浅处 深度为 2 4 k in 东部居 里 面下陷 深度达 3 2 k m 中部为 深 度变 化梯级 带 该 带 自西 向 东深度 由 2 6 k in增 加 至 3 0 k m 大致 与莫霍 面反 映的梯度带 致 但 深 度变 化 却相 反 从重磁 资料 不 同侧 面分 析 均有梯级 带存 在的特 征表 明有巨大 的分 区断 裂带 的存 在研究 区东部 由 西北 至东南 可进一 步划分 为 深度 2 8 3 0 k m的北 东 向缓 变带 3 0 k in等 深线 反 映 的北 北 东 转 北 东 东 的 弧 形 坳 陷 区 和 由 2 8 3 0 k m 圈 定 的 局 部 隆 起 区 自东 向 西 可 进 一 步 划 分 为 近 东西 向的 2 6 k in圈定 的大规模 上隆 区 北东 向 2 6 2 8 k m的梯级 带 和 3 0 k in 圈定 的下 陷 区 西 区两侧 显示 出一个 近东西 向的梯级带 自北 向南 图 4华北 地 台北 缘 居 里界 面碌度 图 单位 k m g 4 Ma p o f Cu rie d p O o f n o r t h e d g e o f Hu e i p l a tf o r m u n i t k m 3 4 3磁 性 界 面 特 征 为了研究 浅层磁性 界面 相 当于磁性 结 晶基 底 的特 征 首 先需 要 提取 浅层 磁性 界 面 的磁 异常 滤除 局部磁性 岩体和深 部磁性 层 的影 响 应用正则化 滤波方 法 进行 滤波 采 用遗传 算法 反演计 算了研 究区 的磁性 界 面分 布 图 5 从 图 5可 以看 出 以太仆 寺 旗 维普资讯 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e o p h y s 4 5卷 西一 尚 义一 大 同 西 一 线 为 界 可 以把 研 究 区 分 为 东 西 两 个 不 同 的特 征 区 东 部 区 的 隆 坳 关 系 复 杂 多 样 具 有 明 显 的 北 东 北 西 东 西 向 分 布 规 律 西 部 区 的 隆坳 关 系 简 单 以 东 西 向 分 布 为 主 研 究 区磁 性 界 面深 度 在 1 6 k m 之 间 变 化 图 5华 北 地 台北 缘 浅层 磁 性 界面 深度 图 单位 k m F i g 5 M a p o f s h a l l o s m a g n e t i s m d e p t h o f n o r t h e d g e o f H u a b e i p l a tf o r m u n i t k a 1 4 结 果 分 析 4 1深 部 构 造 格 架 断 裂 推 断 本次 研究根据 莫霍 面 居 里面 和结 晶基底 面所反映 的不 同深 度层次 断裂 的特征 把 断 裂 划分 为深部和 浅部 两类 前 者包括地 壳 岩石 圈和超岩石 圈断 裂 后者 主要 指基底 断裂 由于 缺乏 深部 的定量地球 物理 资料 尚难在深部 断裂 中 医别 出究 竟属 于哪一 类 所 以在 本 次研 究 中暂把在 莫霍 面 居里 面深 度有 反 映的断裂统称 为深部 断裂 而把切 穿结 晶基底 在 居里 面深 度 以内的断 裂称 为 浅部 基底 断裂 判定 与划 分深 部 断裂是 研 究构 造架 格 的基 础 主要 根 据重 力 异常 图 1 航磁 异 常 图 2 莫霍 面深度 图 3 以及 居里面 深度 图 4 的梯级 带 有规 律的突 变带 与扭 曲带等 与 断裂 相关 的特征 并对重 磁 异常进行 了上延拓 处理 划 分 出深部主 断裂带 7条 次级 深 断 裂 7条 图 6 a 中用 虚 线 表示 其 中 4条 为东 西 向 9条 为 北 东 向 1条 为南 北 向 图 6 a 东西 向主断裂有 3条 康 保一 围场一 福兴 地 断 裂 F 1 集 宁一 赤 城一 承德 R 断裂 延 庆西一 迁 西一 绥 中南 断裂 北东 向主断裂有 4条 围场一 丰 宁一延庆 断 裂 福 兴 地一 宁 城一 承德 断裂 福 兴地一迁西 东 断裂 北镇一 绥 中 F 断 裂其 中 福兴 地一 承德 有 明显 的反 映 断裂 的 重 力 异 常 梯 级 带 特 征 向南 西 还 可 追 溯 到 反 映 断 裂 的 重 力 场 畸 变 特 征 见 图 1 以上 断裂 可能为切割 岩石圈 的岩石 圈断 裂 F 断 裂延 展规模 较 大 切 穿莫霍 面 可能 为深入 软流圈 的超岩石 圈断裂 这些断 裂相互交 叉切割 构成全 区的基本 构造格 架 基 于 3条东西 向和 4条北 东向深 断裂 的交 叉分 割形 成 2个 I级深 部 构 造 区 在 华北 地 台 I 中又 可 分 成 6个 级 构 造 区 见 图 6 a 维普资讯 2期 江 为为 等 华 北 地 台北缘 地 球 物理 场 特征 与盎 属 矿床 预 测 图 6 华 北地 台北缘 a 探部构造格 架与探部 断裂 分布 图 b 磁性 基底断裂 分布图 c 断裂 与戚 矿远景 区图 一级 分 区 I 华 北地 台 I 内蒙地 槽 二级 分医 r 地 台北 缘 台坳 I l r 1 内蒙 地 轴 I q 宁城 一 丰 宁摺 皱 区 I 燕 山台皱 带 Il rE i 工河坳 陷 I 扛东 台隆 图 巾 为东 西 向 主断 裂 F 为 北东 向主 断裂 F q F m F F P 为 欢级 断裂 c 1集 宁一 呼和 浩特 金 成矿 区 2张家 口一 赤 城金 银 多金 属成 矿 区 3密 云一 高 峙 叠 铜戚 矿 区 4青 龙一 马兰庄 金成 矿 区 5秦 皇 岛金多金 属 成矿 区 6郝家 营多 金属 成矿 区 7承德地 区金 多 金属 成矿 区 8赤 峰一 喀喇 沁 旗金 成矿 区 9宁 城东 金 多 金 属成 矿 区 Fi g 6 Th e n 0 r t h e d g e o f Hu a b e P l a tf o r m a Di s t r i b u fl o r a ma p o f d e e p e o l l s lr u e l a n d r u p tu r e b J D i s t r i b u t i o n ma p o f ma e l la fl o o r r u p t m e c Ma p o f rap t u r e a n d p r o s p e c t a r e a s 维普资讯 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e o p h y s 4 5卷 4 2浅 部 断 裂 浅 部 断 裂 的 推 测 主 要 依 据 是 磁 异 常 图 2 磁 性 界 面 图 5 以 及 根 据 磁 异 常 计 算 得 出 的磁 异 常 上 延 下 延 总 梯 度 模 从 而 划 分 出 磁 性 基 底 断 裂 7 5条 图 6 b 其 中 北 东 向断 裂 2 3条 北 西 向断裂 2 2条 东西 向断 裂 2 1条 南 北 向断 裂 9条 分 析 图 中断 裂 分 布特 征可 以得 出以下规 律 1 浅部 北 东 向 东 西 向 断裂 主 要受 相 应 的北 东 向 东西 向深 部 断 裂 的控 制 浅 部 与 深部 有 较 好 的对 应 关 系 2 1号 断 裂 为 浅 部 构 造 分 区 界 线 东 区 广泛 发育北 东 北西 东 西 南北 等 方 向交 叉 分割 断裂 西 区则 主要 为 东 西 北 东 方 向 断 裂 分 布 区 3 以 3 2 3 3 3 4号 北 西 向 断 裂 为 界 有 一 定 规 模 的 南 北 向 断 裂 主 要 分 布 在 其 东侧 西 侧无 明显 的南 北 向断裂 4 划 分 的 2 2条 北 西 向断 裂 均 为 隐 伏 浅层 断 裂 形 成 这些 断裂 的原 因需 要进 一 步研究 5 东部 地 区分 布 的 9条 近南 北 向 其 中 7 l 7 2 7 3号 浅部 断 裂 受 深 部 断 裂 F 的控 制 为 深 部 断 裂 的 浅 部 反 映 南 北 向 断 裂 受 北 东 向 断 裂 的 切割 形 成 于北 东 向断裂 之前 6 延庆 东 部地 区 存在 一 明显 的 弧形 构 造 可能 受 控 于深 部似 环状 构造 4 3成 矿 远 景 区 预 测 地球物 理 预测 的主要依据 是与成 矿有关 的深断裂 切 穿 地壳 及 后期 的继 承 活动 这 些 活动使 断裂两侧 的地层 厚度有 明显 的变化 地 幔及 断裂 活 动本 身产 生 的热 能沿 断 裂形 成 大规模 的热 液蚀 变和 岩浆活 动 使 原有 的古老片麻 岩系岩 石 的磁性 减弱 形成 沿 断裂 分布 与金矿关 系密切 的 中酸 性岩 体 这 些 特 征为 用 地球 物理 方法 研究 深部 断裂构 造 间接 研 究 金 矿 的 空 间分 布 规 律 进 行 远 景 区 带 划 分 及 成 矿 预 测 提 供 了基 础 4 3 1成 矿 条 件 地 层 方 面 地 层 与 矿 产 关 系 极 为 密 切 往 往 地 层 可 成 为 某 些 矿 种 的 良好 源岩 已 知 乌 拉山一 大青 山 冀北 辽 西等地 金矿床 均与太 古 界地 层 有关 故 在预 测 中要 考虑 是 否有 太 古界 地层存 在 由于太古 界地层 往 往具 有 一定 磁性 可 产生 一定 强 度磁 异 常 利 用航 磁 固 定该 地层 即确定 矿源层 的大致 范围 断 裂构 造 断裂 构造与 矿产关 系密切相关 区内绝 大多数 多金属 一贵金属矿 都是沿 着 大的断裂带 及次 级断裂 展布 常 在 断裂 交汇 处形 成 矿结 和矿 床 密集 区 多金 属 矿一 般 位 于航 磁 反映的规 律性较 强的 负异常带 内或其 附 近 金矿 则受 控 于重 力梯 级 带反 映 的深 大 断 裂 岩浆岩 方 面 岩 浆岩一般 受基底 断裂控 制 对形成 多金属矿 床极 为密切 区 内众多 的 大中型金 银 矿床 与浅 超浅层 酸性和 中酸性侵 入岩有空 间联 系 金矿 与无 磁或 弱 磁性 花 岗岩有关 花 岗岩 的作用为 金的活化 和迁移 富集提供 热源 铅锌 多金属矿 有些 与磁性花 岗 岩有 关 一般来 说 对金矿床 仅有老 地层 和深断 裂构 造条 件是不 够的 还需 要 分析 该断 裂 是否有 长期 的强 烈活动 如 不同时期 的 中酸 性岩浆 侵人活动 岩体周 围 的断裂构造 蚀 变 和岩 脉发育 等情 况 综上所 述 在太 古界地层 广泛分 布 区用 地球物理 方法划 分金矿成 矿远 景区 的顺 序是 首先 在 区域 重力 异常 中找出与 深部断裂 构造 有关 的重 力 梯度带 其 次 在该 带上 及 其附 近 找出老地层 分布 区 再在该 区 带 内研究不 同时 期侵 入 尤 其 是燕 山期 的 中酸 性 岩体 及 岩株 据 此 将 华 北 地 台北 缘 地 区划 出 9个 成 矿 远 景 区 图 6 c 维普资讯 2期 江为 为 等 华 北 地 台北 缘地 球 物 理 场特 征 与金 属矿 床 预测 2 4 3 4 3 2成 矿 远 景 区 1 集 宁一 呼 和浩特 金 成矿 区 该 区 北 部 为金 盆 金 成 矿 区 南 部 为卓 资金 成 矿 区 带 内 出露太 古界乌拉 山群 红旗 营子群 该带位 于重力 东西 向梯级 带上 受 东西 向深断裂 控 制 浅 部 与 多 组 北 东 向 断 裂 交 汇 在 交 汇处 控 矿 金 盆 成 矿 区 化 探 异 常 为 A u 越 P h w 等 卓 资成 矿 区异 常为 c u P b z n A u 等 侵 入岩发 育 区 内有 中型金 矿 1处 小 型 金 矿 4处 2 张 家 口 赤 城金 银多金 属成矿 厦 区 内 出露地层 主要 有太古 界迁 西群 单塔 子 群 深 部 向南 东延深 侵入岩有 阜 平期 花 岗岩 华 力西 期 正 长岩 花 岗岩 及小 的 超基 性岩 体 并有臆伏 岩体存 在 重力梯 级带 反映 的东西 向断裂横贯 该 区北 部 并与 数 条北 东 向断 裂与 1条北 西 向断裂 交叉切 割化探 异 常有 A u A 鼻 P b c u等元 素 区 内有 中型金矿 床 1 处 金 矿 点 多 处 3 密 云一 高 岭金 铜成矿 区区 内 出露 地层 有 太 古 界迁 西群 单 塔 子 群 深 部 向南 东方 向延 深 侵入岩 主要有 五 台期 花 岗岩受预 测 区北 部赤 城一丰 宁重力梯 级 带反 映 的 深断 裂控 制 浅部 有多组北 东与北 西方 向断裂 的 交汇 化 探异 常 为 C u A n P b Mo N b Y h 等元 素 已发现 金矿点多 处 4 青龙一 马兰庄 金成矿 区区内 出露地层 太古 界迁西 群 为主 深 部 向南偏 移 可 能存在 推覆构 造侵 入岩 主要 为燕 山期 酸性 中酸性岩类 推 断岩体 较好地 反 映 了岩体 深 部变 化情况 重力梯 级带反 映的 东西 向深 断裂 通 过此 区 并有 北西 向与北 东 向断 裂 交叉 分布 化探 异常 为 A u C u P b Z n A g B i N b等元 素 已发 现 多处 金矿点 并有 金 厂 峪 峪 耳崖 等 大型 金 矿 5 秦皇 岛金 多金属 成矿 区 区 内 出露的 太 古界地 层 推 断 其 深部 向 东延 伸侵入 岩 有华力西 期花 岗岩 斜 长花 岗岩 燕 山期二 长花 岗岩 闪长岩等 推 断岩体 与地表 出露岩 体吻合较好由迁西 一绥 中 的重力 梯级带 反映 的深断裂控 制 区域 成矿 浅 部 有北 东 北西 断裂发 育 化探 异常有 A u P b z n 鲰 等元 素 已发现八 家子多金 属矿 6 郝家 营多 金属 成矿 区区 内地层 有太古 界单塔子 群 但大 部 分地 区为侏 罗 系 白 垩系中 酸性 火 山岩 覆盖 推 测 老 地层 隐伏 于其 南 侧 侵 入 岩发 育 有华 力 西期 花 岗闳 长 岩 燕 山期 花 岗岩 二 长斑岩 正长斑岩 等 推断岩 体与地 表岩体 吻合较 好 北东 向与北 西 向交叉 切割 化 探 异常有 P b z n 鲰 A u等 元素已发 现郝 家 营多 金属 矿 7 承 德 地 区 金 多 金 属 成 矿 区 出 露 地 层 主 要 有 太 古 界 迁 西 群 双 山 子 群 其 深 部 主体老地层 分布在南侧 侵入岩较 发育 有 阜平 期 闪长岩 辉长 闪 长岩 石英 正 长 岩 花 岗 岩 华力西 期花 岗岩与燕 山期 花 岗岩等 推测 的岩体与 已知岩 体吻合 较好 与重力 梯度 带 对 应的东西 向深 断裂横 贯此 区 浅部东西 北 东 j E 西 南 北 向断裂 交叉切 割 化探 异 常有 A u A E C u P b B i 等 元 素 区 内 有 金 矿 点 多 处 及 一 些 多 金 属 矿 点 8 赤 峰 一 喀 喇 沁 旗 金 成 矿 区 区 内 主 要 出露 太 古 界 建 平 群 深 部 老 地 层 主 要 分 布 于南部 呈 东西转北 东弯月形 侵入岩 有华力 西期闪 长岩 燕山 期花 岗岩 闪长岩 推 断 的 岩 体 与出露 岩 体可 以对 比该 区位于重力 近南北 的梯级 带 在 F 4深断裂 之间 浅 部 断 裂呈北东 北 西 与南北 交叉特 征 化探 有 A u P b z n 她 等元 素 已发 现 几处 金矿床 9 宁 城 东 金 多 金 属 成 矿 区 出 露 地 层 主 要 为 太 古 界 小 塔 子 淘 组 大 堂 子 组 深 部 维普资讯 2 4 4 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J G e o p h y s 4 5卷 太古界 地层 位于其 南侧 侵 入 岩有 华 力 西期 花 岗岩 斜 长 花 岗岩 燕 山期 二 长花 岗岩 闲 长 岩 推测 的岩 体在深 部范 围变 大该 区位 于宁 城北 东 向重 力 梯级 带 受控 于深 断裂 浅 部断裂呈 北东 北西 南北 交汇特 征化探 异常 有 A u C u P b等元素 已有 小型金矿 床 参考文献 I 捌 光 鼎 论 综台 地球 物理 解 释 原则 与宴 例见 地 球物 理学 报编 辑 委 员会 缩八 十年 代 中 国地球 物 理 学 进 展 纪 念傅 承卫 教授 八 寿辰北 京 学术 出 收社 I 9 8 9 2 3 1 2 4 2 L I U cu 蚰g D D i s c n s s o f c o mp h e n s i v e g e o p h y s i c a l p l P r j n c P k如 d e x m n p hi t i n C h i s e I n E d i t e d b y C o m mi tt o f C n 临 J G e o p h Y s P r o g t e o f g e o p h y s ic s o f C h i n ai n 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