摘要
随着国民经济的快速发展，国内对矿产资源的刚性需求越来越大。众多矿山经多年的勘探、开采，已面临资源匮乏的困境，运用综合勘探方法技术摸索新型找矿方法寻找矿山外围中深部隐伏矿体成为趋势。本文基于山阳矿集区夏家店矿区的磁测以及地球化学资料，通过磁异常化极、延拓、归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）、化探异常分析等方法技术进行处理分析研究，进行找矿靶区预测，并通过钻孔验证在该矿区成功找到2条盲矿体，总结出一套适用于该矿区的深部找矿勘查方法和该矿区寻找金矿床的找矿标志，可以在山阳矿集区开展金矿床勘查工作中推广应用。
Abstract
With the rapid development of the national economy, the rigid demand for mineral resources in China is increasing. After years of exploration and mining, many mines are now facing the predicament of resource scarcity. It has become a trend to explore new prospecting methods by applying comprehensive exploration techniques to find hidden ore bodies in the middle and deep parts around the mines. Based on the magnetic survey and geochemical data of the Xiajiadian mining area in the Shanyang mining concentration zone, this paper conducts processing, analysis and research through methods and techniques such as magnetic anomaly polarization, extension, normalized total horizontal derivative and vertical derivative (NVDR-THDR), and geochemical anomaly analysis to predict the prospecting target area. Through drilling verification, two blind ore bodies have been successfully found in this mining area A set of deep prospecting and exploration methods suitable for this mining area and prospecting indicators for gold deposits in this mining area have been summarized, which can be promoted and applied in the exploration of gold deposits in the Shanyang mining concentration area.
Keywords
0 引言
山阳矿集区位于柞水—山阳矿集区东部山阳县境内，西起柴庄镇，东到银花镇，北自商州杨斜镇，南到南宽坪镇，因区内盛产金、铜、铅、锌、钒等矿产资源而闻名。夏家店金矿床位于秦岭南部，毗邻柞水—山阳盆地，矿床规模属大型矿床，具有很大远景潜力。该矿区由刘家峡、苏岭沟和夏家店 3 个矿段组成（丁坤等，2021）。前人在该区域开展的研究工作主要包括金矿床的矿床地质特征、围岩蚀变、地球化学特征以及成矿时代等（齐亚林，2005； 任涛等，2007；胡西顺等，2015；刘凯等，2019；王超等，2020）。本文在前人研究的基础上，对夏家店矿区的磁测以及地球化学资料进行处理分析研究，预测了找矿靶区，并通过钻孔验证成功找到了盲矿体，总结了一套适用于该矿区的深部找矿勘查方法和该矿区寻找金矿床的找矿标志，为矿山外围的找矿工作提供了找矿方法，降低了勘探风险。
1 地质与地球物理特征
1.1 区域地质背景
柞水—山阳矿集区位于南秦岭造山带北缘，商南—丹凤深大断裂之黑山—营盘大断裂与镇安— 板岩镇大断裂（方维萱和胡瑞忠，2001；郑俊等， 2015）之间的泥盆纪断陷带中（图1），是秦岭成矿带主要矿集区之一（任涛等，2009；王宗起等，2009；王瑞廷，2015），区域上，受秦岭造山带长期演化活动的影响，含矿构造为一套基底+盖层的二元结构（图1）。其基底主要为新元古界耀岭河群火山岩系、震旦系—奥陶系碳酸盐岩-碎屑岩以及寒武系—志留系陆棚边缘盆地碳泥硅质岩（方维萱，1999）。盖层以泥盆系底层为主，被山阳—凤镇断裂和镇安—板岩镇断裂分为南、中、北3个带区。南带发育泥盆系碳酸盐岩；中带发育中、上泥盆统碳酸盐岩和碎屑岩；北带发育中、上泥盆统碎屑岩，局部可见碱性火山岩和火山碎屑岩夹层（刘凯等，2019）。
区域内构造极为发育，受秦岭造山运动的影响，区内发育有多个方向的次级断裂，以近 EW 向、 NNE 向和 NNW 向为主，其交汇部位对含矿热液的运移十分有利，成为了区域内矿床发育的主要部位 （张国伟等，1995；丁坤等，2021）。
区域内岩浆活动活跃，自太古宙至古生代均可见。太古宙—新元古代的板块汇聚和裂解活动中形成了同碰撞到后碰撞的花岗岩；在俯冲增生作用下，沿商丹断裂带发育有大量古生代花岗岩；在商丹断裂带南侧，发现有晚三叠世岩浆活动时形成的东江口、柞水、曹坪、沙河湾等大型岩体，而侏罗纪—早白垩世侵入岩矿化蚀变作用强烈，形成了一系列的斑岩-矽卡岩型铜、钼、铁、金多金属矿点（刘凯等，2020）。
1.2 矿区地质特征
柞水—山阳矿集区是中国重要的铜金多金属矿集区，在山阳—凤镇断裂的南北两侧发育有二台子 — 凤镇 — 夏家店和青林沟 — 王家沟 — 庙梁卡林—类卡林型金矿成矿带（王瑞廷等，2008；方维萱和刘家军，2013；丁坤等，2021）。夏家店金矿床位于陕西省山阳县东南部，属于南秦岭印支褶皱带，是较为典型的卡林型金矿床（李声浩等，2019；丁坤，2020）。出露震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系，其中，下寒武统水沟口组（Є1s）和下泥盆统西岔河组 （D1xc）为区内主要储矿建造（图2）（高菊生等，2007； 刘凯等，2019）。寒武系水沟口组黑色岩系为夏家店金矿床主矿体的直接赋矿层位（齐亚林，2005；闫臻等，2014），黑色岩系控制矿区主要金矿体的分布，其岩性特征自上而下依次可见碳酸盐岩、硅质板岩与泥岩互层、炭硅泥质板岩和浅红色硅质板岩 （李声浩，2019）。泥盆系（D）出露于矿区西南部，西岔河组（D1xc）是K号金矿带体的主要赋地层。
1—古近系；2—三叠系；3—二叠系；4—石炭系；5—刘岭分区泥盆系；6—迭部—旬阳分区泥盆系；7—志留系；8—元古宇—奥陶系基底；9—新元古代岩浆岩；10—印支期岩浆岩；11—燕山期小岩体；12—断层；13—铁矿床；14—铜矿床；15—铅锌矿床；16—金矿床；17—银矿床；18—钒矿床；19—银锑矿床；20—山阳矿集区范围；21—夏家店矿区范围
1—第四系；2—泥盆系星红铺组；3—泥盆系古道岭组；4—泥盆系大枫沟组；5—泥盆系石家沟组；6—泥盆系龙家河组；7—泥盆系公馆组；8— 泥盆系西岔河组；9—志留系下亚组第三岩性段；10—奥陶系两岔口组；11—奥陶系吊床沟组；12—上寒武统—下奥陶统石翁子组；13—寒武系蜈蚣垭组；14—寒武系岳家坪组；15—寒武系水沟口组上段；16—寒武系水沟口组中段；17—寒武系水沟口组下段；18—震旦系灯影组上段； 19—震旦系灯影组中段；20—震旦系灯影组下段；21—震旦系陡山沱组；22—震旦系耀岭河群；23—地层不整合界限；24—断裂及编号；25—断裂破碎带及编号；26—金矿体及编号
研究区褶皱、断裂构造较为发育，主要包括出露的夏家店背斜、西沟向斜及镇安—板岩镇断裂 （F1）、F3断裂。夏家店背斜受镇板断裂构造破坏两翼不对称。西沟向斜属桃园沟倒转向斜的一部分，位于矿区西北部。镇安—板岩镇断裂作为区域性的大断裂，沿 EW 向横穿矿区西北部，F3 断裂呈 NNW向展布于矿区中部，二者是区内重要的控矿构造（刘凯等，2019）。矿区内未发现有侵入岩出露，仅见震旦系耀岭河群海相火山变质岩（丁坤等， 2021）。
1.3 地球物理特征
本次磁测工作共在工作区内采集测定磁性标本911件，参数统计结果见表1。区内耀岭河群细碧岩、含磁铁矿的牛耳川组砂板岩具强磁性，下寒武统水沟口组黑色岩石具中等磁性，其余的寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系等地层，主要为碎屑岩建造和碳酸盐岩建造，一般为弱磁性甚至无磁性。其中牛耳川组地层中可能原始沉积有铁质，经后期改造和变质，沿断裂、裂隙以粉尘状、星散状析出，使岩石局部具强磁性。岩浆岩方面，燕山期的辉绿岩具强磁性。
下寒武统水沟口组（Є1s）及下泥盆统西岔河组 （D1xc）是该区域内的主要储矿建造，由磁性参数统计结果可知水沟口组黑色岩石具中等磁性，而西岔河组为弱磁性甚至无磁性，本文利用磁测资料解译出深部断裂构造，寻找构造交汇部位，作为本区主要的成矿有利部位，进行地球物理间接找矿。
表1研究区岩石磁性参数统计
2 异常特征分析
2.1 磁异常特征分析
利用磁测资料的主要解译目标是深部断裂构造，因此磁测区域范围大于夏家店矿区范围。利用磁测资料共圈出了磁异常带5个，由西向东、由北向南依次编号为C1、C2、C3、C4及C5（图3）。
①C1磁异常带位于测区西北角松林沟一带，呈 EW 向带状展布，异常强度大，属于正负伴生异常，异常向西延伸出工作区异常未封闭。工作区西北角的辉绿岩脉与C1磁异常带位置吻合，结合磁性标本测定结果，推测 C1磁异常带由辉绿岩脉引起，磁异常延拓结果显示辉绿岩延深较大。
②C2 磁异常带位于测区北部高坝店镇东侧的倒水沟沟口与洛峪街镇之间。整个异常带呈 NWW 向展布，剖面上异常基本呈现北高南低特征，走向与山凤断裂基本平行。沿异常中心部位踏勘检查，在泥盆系牛耳川组下段（D2n1）角岩化粉砂质板岩地层中，发现沉积层理之间夹杂有铁磁性物质，经磁性标本测定，含磁铁矿砂板岩的磁化率达 15702× 10-6 ×4π•SI，属于强磁性。推测该异常由砂板岩层理间的磁铁矿引起。异常呈现多个高值中心，沿磁异常走向呈串珠状分布，显示了地层含磁铁矿的不均匀性，同时推测沿异常展布方向存在与山凤断裂平行的次级断裂，磁异常延拓结果显示延伸较大。
③C3 磁异常带位于测区西北部的宽坪沟与寨子沟之间，整体异常形态由平面等值线图获得，属于较弱正磁异常带，异常带呈 NWW 向展布。异常部位出露泥盆系大枫沟组石英砂岩和石家沟组灰岩地层，踏勘检查在异常部位并未发现较强磁性岩类，根据C3磁异常带的分布特征以及与夏家店金矿北侧C5磁异常带的位置关系，推测该异常由隐伏的耀岭河群地层引起，磁异常延拓结果显示延深不是很大。
④C4 磁异常带位于测区中西部的鹘岭与九棵树南侧一带，呈NWW向展布，该异常属于一弱正磁异常，磁异常带大致沿大枫沟组石英砂岩与古道岭组灰岩的接触带分布，推测可能在沉积过程中有较弱的磁性物质加入，也有可能是岩浆热液带来的磁性物质沿断裂裂隙侵入引起，磁异常延拓结果显示延深不大。
⑤C5 磁异常带位于测区中东部，呈带状，异常东部延伸至工作区边界，尚未封闭。该异常在工作区东部呈 NW 向，向西逐渐转为 EW 向。经化极处理后，磁异常的分布范围与耀岭河群地层基本吻合。因此推断该磁异常是耀岭河群地层内中基性火山岩的反映。
2.2 土壤地球化学异常特征分析
工作区的土壤地球化学异常呈现为东西向的带状异常（图4），沿着山阳—凤镇大断裂以及镇安—板岩镇大断裂分布，异常组合以Au、Ag、As、Hg 为主，选取夏家店矿区的Hs13异常进行详细描述。
图3研究区磁测ΔT化极等值线图
1—磁测ΔT化极正等值线；2—磁测ΔT化极负等值线；3—磁测ΔT化极零等值线；4—磁测异常范围及编号；5—铁矿床；6—金矿床；7—铜矿床；8—铅锌矿床；9—钒矿床；10—夏家店矿区范围
图4研究区地球化学异常图
1—Au异常；2—Ag异常；3—As异常；4—Sb异常；5—Hg异常；6—Cu异常；7—Pb异常；8—Zn异常；9—Cr异常；10—Co异常；11—Ni异常；12—V异常；13—化探异常编号；14—铁矿床；15—金矿床；16—铜矿床；17—铅锌矿床；18—钒矿床；19—实测断裂及编号；20—水系；21—夏家店矿区范围
Hs13 异常位于刘家峡—老林沟一带，为 Au、 As、Hg、Sb组合异常，异常呈带状展布，近EW向，异常长约 6 km，宽约 3 km，面积 15 km2，类别为甲级。 Hg、Sb异常最大，向东与Hs10号异常部分重合。Au 异常面积约为 12 km2，As 异常面积约为 2.5 km2，被 Au、Hg、Sb 异常全部或者局部包容，异常东部与 Ag 异常局部套合，异常由内向外有 As-Au-Ag、Sb、Hg 的组合分带特征。Au异常含量变化梯度大，分别在刘家峡和老林沟形成具有外、中、内 3 个浓度带和外、中两个带的浓集中心；Sb 异常在崖屋沟脑形成外、中、内三带的浓集中心，Hg 异常含量变化平缓，仅在崖屋沟可以分为外、中两带。推断该异常为矿致异常，异常区找矿潜力巨大。
3 异常解释推断
3.1 磁测资料解译断裂构造
依据断裂构造的磁异常特征，本文利用化极磁异常 NVDR-THDR（图5）特征，结合磁测 ΔT化极等值线平面图，共划定断裂构造 11 条，编号为 F（w） 1～F（w）11（图6）。可以发现，本区的断裂方向以 EW 向、近 EW 向为主，其次是 NW 向，NE 向断裂最少。将 EW 向、近 EW 向的推断断裂编号为奇数， NW向、NE向的断裂编号为偶数。本研究的跟金矿床最密切的推断断裂 F（w）5、F（w）9 的特征和划分依据如下。
F（w）5断裂位于工作区中北部，走向近 EW 向，推断长度 20.32 km，基本贯穿研究区。磁测化极等值线图显示沿断裂有串珠状正负磁异常，推断断裂位置大致与已知的山阳—凤镇断裂吻合。铁峪沟以西，F（w）7 断裂比山凤断裂偏南，铁峪沟以东，比山凤断裂偏北。磁异常是从浅到深磁性物质的综合反映，推断的断裂位置在其地表出露位置南部，在一定程度上反映了断层面向南倾斜。
F（w）9 断裂位于工作区中东部，走向 EW 向转 NW 向，推断长度 15 km，向东延伸出研究区。断裂位置位于C5化极磁异常带的南侧梯级带，推断断裂 F（w）9在夏家店以东与镇安—板岩镇断裂位置基本吻合，夏家店以西比镇板断裂靠北，这可能是因为镇板断裂在夏家店以西无磁异常显示，无法从磁异常判断其位置。依据磁异常推断的只是耀岭河群地层的南缘边界，是否存在边界断裂，需要开展地质工作进一步验证。
本区已知断裂主要是地表显示，而根据磁测资料可以解译出深部断裂，不仅可以指示已知断裂深部倾向，也可以指示深部构造线，从而寻找出成矿有利的构造交汇部位，达到间接找矿的目的。
图5研究区磁测ΔT化极NVDR-THDR图
图6研究区构造推断解释图
1—铁矿床；2—金矿床；3—铜矿床；4—铅锌矿床；5—钒矿床；6—实测断裂及编号；7—推断断裂及编号；8—水系；9—夏家店矿区范围
3.2 地球化学异常推断解释
在金矿床形成的过程中，矿液中的 As、Sb、Hg 元素均具有挥发性，这样 As、Sb、Hg 等元素就会形成在金矿体的中部和上部，形成的元素异常范围通常比Au和其他元素范围大，形成了特有的矿物组合和元素异常组合分带。所以 As、Sb、Hg元素异常范围叠加的位置可以作为重点找矿部位。一般来说，地球化学元素异常多数都沿着断裂展布或者分布在靠近断裂构造的位置，说明了热液沿着断裂构造进行运移，最后在所形成的空间内存储下来，所以推断的断裂与 Au、As、Sb、Hg 元素异常的重合的部位就可以作为重点的找矿靶区。
夏家店矿区 HS13地球化学异常推断由该区域NNE向含金构造蚀变带引起，该构造为与区内主要控矿构造平行的断裂构造，该蚀变带与磁测资料推断的 F（W）4、F（W）6 断裂构造相交，形成典型的 “入”字形系统，是本区成矿的地质有利部位。
4 综合解释及工程验证
综合分析磁法勘探成果和地球化学异常，结合夏家店矿区 Hs13 异常内岩性构造（图7），选定 2 个有利找矿靶位：①夏家店金矿床Ⅱ号金矿化蚀变带与F（W）10推断断裂构造相交部位为找矿的有利靶位，依据如下：该部位位于 C5 磁异常南部，C5 磁异常推断由耀岭河群地层中的中基性火山岩引起。金矿位于耀岭河群的南侧，可以将引起中等异常强度的耀岭河群南侧地段划为找金矿的有利地段，同时该部位寒武系水沟组的炭质层位稳定产出于Ⅱ 号金矿化蚀变带北部，该部位层间剪切带比较发育，炭质强烈的吸附作用以及层间剪切带为成矿提供了非常有利的条件，并且磁测结果推断断裂 F （W）10 与Ⅱ号金矿化蚀变带交汇，更有利于成矿。 ②刘家峡金矿区的 NNE 向 K7、K8 含金构造蚀变带与F（W）4推断断裂相交部位为找矿的有利靶位，依据如下：该部位地球化学 Au、As、Hg 组合异常套合较好，同时含金构造蚀变带 K7、K8 与推断断裂 F （W）8成“入”字形，符合该区域构造成矿条件，并且与F（W）6断裂构造形成“入”字形的K6号构造蚀变带已经发现金矿体。
根据本次综合解释分析得到的有利靶位，在夏家店金矿床Ⅱ号金矿化蚀变带156勘探线（AA'）（图7）开展钻孔验证工作，新发现了Ⅱ-4盲矿体（图8），在外围刘家峡地区0勘探线（BB'）（图7）开展钻孔验证工作，发现了K7-1、K8-1金矿体（图9）。
图7夏家店矿区综合推断解释图
1—上泥盆统九里坪组；2—上泥盆统星红铺组；3—中泥盆统古道岭组；4—中泥盆统大枫沟组；5—中泥盆统石家沟组；6—下泥盆统公馆组；7— 下泥盆统西岔河组；8—上奥陶统—下志留统斑鸠关组；9—中—上奥陶统两岔口组；10—下—中奥陶统白龙洞组；11—上寒武统—下奥陶统石瓮子组；12—中寒武统岳家坪组；13—下寒武统水沟口组；14—上震旦统—下寒武统灯影组；15—下震旦统陡山陀组；16—青白口纪耀岭河组； 17—Au异常；18—Ag异常；19—As异常；20—Sb异常；21—Hg异常；22—化探异常编号；23—化探组合异常范围；24—铁矿；25—实测断裂及编号；26—推断断裂及编号；27—断裂破碎带；28—实测及推测地质界线；29—不整合地质界线；30—勘探线位置及编号；31—磁异常范围及编号
图8夏家店156勘探线剖面图
1—岳家坪组微晶白云岩；2—水沟口组上段灰质白云岩；3—水沟口组上段含泥质白云岩；4—水沟口组上段泥质板岩；5—水沟口组中段微晶灰岩；6—水沟口组中段泥灰岩；7—水沟口组下段肉红色硅质岩；8—灯影组上段微晶白云岩；9—灯影组中段微晶白云岩；10—灯影组中段虫蚀状白云岩；11—断层破碎带及编号；12—金矿体；13—节理；14—坑内见矿钻孔平面投影位置；15—钻孔位置及编号；16—钻孔平面位置； 17—普通试样位置及编号；18—槽探位置及编号
Ⅱ-4 号金矿体：受 F5 断裂控制，呈似板状产出，目前由 156 线两个钻孔控制，矿体走向 100°～110°，倾向10°～20°，倾角55°；真厚5.12～5.77 m，平均厚 5.45m；Au品位一般为 0.54×10-6～2.76×10-6，最高品位2.76×10-6，平均品位1.98×10-6。
K7-1金矿体：受K7含金构造蚀变带控制，赋存于下泥盆统西岔河组、公馆组和龙家河组地层中，呈北北东、北东向展布，控制长度 45 m，宽 0.24～0.58 m，走向 6°～30°，倾角 65°～83°，金品位 0.63× 10-6～13.09×10-6。
图9刘家峡 0勘探线剖面图
1—龙家河组灰质白云岩夹泥质白云岩；2—公馆组上段白云质灰岩；3—公馆组下段灰岩；4—公馆组下段绢云母板岩；5—基本分析试样位置及编号；6—含金构造蚀变带；7—破碎蚀变带；8—金矿体；9—钻孔位置及编号；10—见矿钻孔平面位置及编号；11—未见矿钻孔平面位置及编号；12—槽探工程位置及编号
K8-1金矿体：受K8含金构造蚀变带控制，呈北北东、北东向展布，控制长约 125 m，宽 0.20～1.00 m，Au品位0.81×10-6～30.57×10-6。
金矿体的成功预测，显示出综合勘探方法在山阳矿集区巨大的应用价值，该方法在山阳矿集区找矿工作中可大有作为，山阳矿集区还存在许多这样的找矿空间，可应用该理论在走向上和倾向上进一步开展预测工作，扩大区内金矿床规模。
5 结论
（1）本文通过工作区区域地质背景和研究区成矿条件，进行了磁法测量与土壤地球化学测量，根据异常的解释分析结果圈定了找矿靶区，同时结合地质岩性构造解释，布置钻探验证，找到了隐伏的矿体。
（2）夏家店矿区寻找金矿床的标志：①Au、As、 Hg 组合是寻找成矿构造的土壤地球化学标志，而 Au异常是寻找金矿的直接标志；②磁异常可以解译出 EW 向与 NNE 向断裂交汇地段，矿体位于正磁异常梯级带上，可作为该地区的地球物理找矿标志； ③断裂构造比较发育的位置，即镇安—板岩镇 EW 向区域性大断裂与其次级断裂行成的“入”字形构造部位。该找矿标志可用于指导山阳矿集区同类型金矿床的深部找矿工作。
（3）由于该地区成矿系统的复杂性，因此单一方法已经不能满足该地区找矿需要，需要结合多种物化探地质方法手段，进行综合勘探找矿。
