地处长江中下游多金属成矿带的庐江-枞阳地区, 蕴藏着丰富的矿产资源, 区内富集铁、硫、铜以及明矾石等多种矿产(常印佛等, 1991)。庐枞地区的勘查工作始于20世纪50年代, 之后陆续发现了一些大中型矿床, 如：罗河铁矿、沙溪铜金矿床、龙桥铁矿, 以及最近两年新发现的泥河铁矿。为进一步研究地壳精细结构与控矿因素, 近十年来各单位在庐枞地区又开展了大量工作。2007年初, 高锐等在庐枞矿集区及外围布设两个十字测线, 剖面总长达153.28km (满叠加长度) 的深地震反射探测。2008年吕庆田等部署两条剖面长均为10km, 穿过泥河、罗河、大包庄等矿床主矿体的地震测线。2009-2010年吕庆田等又在庐枞地区完成了全长326km, 满叠加长度为250km的5条深地震反射剖面, 剖面穿过主要重磁异常区。与此同时, 在原有1:5万航空磁测和重力测量基础上, 新一轮重力、磁力和大地电磁剖面测量工作也相继实施。重磁测量实行同点位观测, 点距40m、重点区域加密为20m。庐枞地区由此积累了丰富的地质、地球物理资料和数据, 为研究矿集区深部结构提供较为完备的资料保障。

庐枞地区的研究成果很多, 常印佛等(1991)、汤加富等(2003)、邢凤鸣(1996)、任启江等(1993)、王德滋等(1996)、吴明安等(1996)、储国正(1999)、张旗等(2001)、Zhou et al. (2011)在庐枞地区区域地质、岩浆岩系列及演化、控岩控矿构造、区域成矿规律、沙溪斑岩型铜矿床、龙桥式铁矿等方面取得了一批重要成果。近几年随着新一轮勘查高潮, 对庐枞地区的研究进一步深入和细致, 周涛发等(2007, 2008, 2010, 2011)、范裕等(2008)精确厘定庐枞盆地岩浆作用的时空格架, 谢智等(2007)、袁峰等(2008)总结了中生代岩浆的起源、演化及深部地球动力学过程, 曾键年等(2010)研究了庐枞地区成矿年代学, 钱兵等(2010)、段超等(2009)、汤加富等(2010)、Yuan et al.(2011)总结了成矿流体系统、成矿作用过程及成矿规律, 董树文等(2009)、吕庆田等(2010, 2011)、高锐等(2010)开展了庐枞矿集区以反射地震为基础的深部探测与深部结构研究。

邓晋福等(1996)、Hildenbrand et al. (2000)认为构造-岩浆-成矿作用是不同地球动力学背景下深部地质作用的表征, 它蕴含深部成矿地质信息。只有结合深部探测技术成果, 将各类地质信息置于深部作用过程背景研究, 才能准确地把握住地质运动和成岩成矿过程, 为深部找矿指明方向。有关庐枞地区的重磁场特征, 前人已有很好的总结和认识(张季生等, 2010；谢兰芳等, 2011), 但矿集区内以重磁为基础的大尺度结构特征研究较少, 尤其是结构与成矿带的关系不很明确。本文旨在依据1:5万重磁资料, 通过匹配滤波、解析延拓、求导等方法进行数据的目标处理, 揭示庐枞矿集区的结构特征和区域架构信息, 为深部找矿提供依据和线索。

庐枞矿集区位于长江中下游深断陷带内, 构造上处于扬子板块的北缘, 郯庐断裂带的南段(翟裕生等, 1992；董树文等, 1998；高锐等, 2010)(图 1)。出露的地层主要有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第四系, 可分为下部基底地层和上部火山岩盖层地层, 总厚度大于6300m。庐枞矿集区在中生代发生强烈火山活动, 形成以中酸性岩石为主的侵入体和陆相火山岩体。该区火山岩由老到新可划分为龙门院、砖桥、双庙和浮山4个旋回, 他们空间上大致呈同心环状分布, 自盆地边缘至盆地中心依次出露龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组, 各组之间均为喷发不整合接触(黄清涛和尹恭沛, 1989；任启江等, 1993；周涛发等, 2008)。各旋回的火山活动均由爆发相开始, 此后溢流相逐渐增多, 最后以火山沉积相结束, 喷发方式由裂隙-中心式向典型的中心式喷发演化。火山岩类由熔岩、碎屑熔岩、火山碎屑岩及次火山岩组成, 火山碎屑岩的总量高于熔岩类。矿集区内褶皱不发育, 主要为一些近EW向及近SN向的小型平缓褶皱, 局部有开阔平缓规模不大的短轴背斜式隆起。断裂构造极为发育, 性质复杂, 以NE (NNE) 向为主, SN向断裂次之, NW向断裂也较为发育, 构造主要表现为基底断裂构造、基底隆起带和火山岩系构造特征。

图 1

Fig. 1

图 1 长江中下游断裂构造及岩浆岩分布简图(据翟裕生等, 1992改绘) 1-喜山期玄武岩；2-燕山晚期中性、中偏酸性花岗岩；3-燕山晚期中酸性-酸性火山岩；4-燕山期中酸性侵入体；5-印支-燕山早期花岗岩；6-断裂 Fig. 1 Sketch map showing distribution of main fault structure and magmatic rock in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River (after Zhai et al., 1992)

研究各类岩矿石的物性参数是有效做好地球物理工作的前提, 对于矿集区的结构认识, 更是不能没有研究区的物性测试和分析研究。统计庐枞矿集区已有的钻井和物性资料, 矿集区岩石的密度值按大小可分成三类(表 1)：第一类, 主要为二长岩及潜火山岩, 平均密度一般为2.62×10³kg·m^-3。第二类, 主要为粗安质、安山质熔岩和次生石英岩、象山群砂页岩, 以及正长岩和粗面斑岩, 密度一般为2.47×10³~2.62×10³kg·m^-3。第三类, 主要为凝灰岩、粗面岩, 以及K-E红层砂岩, 平均密度一般为2.43×10³~2.44×10³kg ·m^-3。另据罗河、大包庄矿区资料, 铁矿石的密度值为3.00×10³~4.26×10³kg·m^-3, 矿化、蚀变岩石的密度值为2.78×10³~3.00×10³kg·m^-3(表 2), 说明含矿体与周围岩石之间存在明显的密度差异。庐枞矿集区的地层密度见表 3。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 庐枞地区岩石密度统计表 Table 1 The list of the rock density in Luzong basin 时代 岩石名称 地表 钻孔 块数 密度 (kg·m-3) 块数 密度 (kg·m-3) K-E 红层(砂砾岩) 38 2.43×103 117 2.49×103 J3-K1 粗安质、安山质熔岩 > 600 2.51×103 731 2.61×103 粗面岩 108 2.43×103 凝灰岩 675 2.44×103 251 2.60×103 J1-2 砂页岩 241 2.50×103 439 2.64×103 T1-2 灰岩 36 2.68×103 次生石英岩 631 2.51×103 202 2.66×103 J3-K1 正长岩 489 2.48×103 115 2.58×103 二长岩 238 2.62×103 闪长玢岩 37 2.63×103 86 2.66×103 粗面斑岩 29 2.47×103 辉石粗安(玢) 岩 126 2.63×103 8 2.81×103

表 1 庐枞地区岩石密度统计表 Table 1 The list of the rock density in Luzong basin

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 庐枞地区铁矿石密度统计表 Table 2 The list of the iron ore density in Luzong basin 矿石名称 品位(wt%) 密度(㎏·m-3) 富磁铁矿 51.20 4.26×103 贫磁铁矿 30.55 3.55×103 表外磁铁矿 22.17 3.25×103

表 2 庐枞地区铁矿石密度统计表 Table 2 The list of the iron ore density in Luzong basin

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 庐枞地区地层密度综合表 Table 3 The list of the layer density in Luzong basin 时代 岩石名称 密度(kg·m-3) K-E 红层(砂砾岩) 2.43×103 J 粗安质、安山质熔岩 粗面岩凝灰岩、砂页岩 2.55×103 T-S 灰岩 2.65×103 Z-O 灰岩 2.73×103 Pt2 云英片岩 2.67×103 Pt1 片麻岩类 2.75×103 J3-K1 正长岩 2.48×103 二长岩 2.62×103 闪长玢岩 2.63×103 粗面斑岩 2.47×103 辉石粗安(玢) 岩 2.63×103

表 3 庐枞地区地层密度综合表 Table 3 The list of the layer density in Luzong basin

根据前人对庐枞地区岩石磁性的研究, 区内上元古界-新生界岩层磁性很弱, 属微磁或无磁性岩石；变质岩磁性变化较大, 一般具有中等磁性；侵入岩及潜火山岩具有中等磁性, 其中闪长岩类、二长岩类磁性较强；火山熔岩一般是中弱磁性, 其磁性变化较大；凝灰岩磁性较弱, 属微弱磁性(张季生等, 2010)。

对庐枞矿集区泥河矿区19个钻孔采集的882快标本进行密度和磁化率的统计和分析。因部分岩石蚀变严重, 岩性复杂, 重点对比较容易定性、密度变化相对规律的岩石标本进行统计, 其它的标本作为参考。发现岩石标本密度存在如下规律：矿化的岩石密度升高, 高岭石化的岩石密度降低；含辉石多的粗安岩密度高, 含黑云母的粗安岩密度低, 杏仁状的粗安岩密度低, 含矿层密度变化较大。对岩性和物性差别较小的岩石进行合并, 再统计其密度, 得到：泥河矿区钻孔岩心600m深度以内的岩石标本平均密度为2.58×10³kg ·m^-3；含矿标本共283块平均深度在823m, 平均密度为3.1048×10³kg·m^-3；矿石标本90块, 平均密度为3.4956×10³kg·m^-3, 含矿层与普通围岩具有较大的密度差别。

分析泥河矿区磁化率和剩余磁化率测量结果, 发现：剩磁变化范围较大(最小为0.000015A ·m^-1, 最大达909.1496A ·m^-1), 浅部剩磁较小(600m以内剩磁平均为0.352A ·m^-1), 深部剩磁增大(600~1100m平均剩磁为44.27103A ·m^-1)；磁化率总的变化不是很大, 范围为0.0000007188~3.22517SI, 0~600m磁化率平均为0.0145527SI, 600~1100m平均磁化率为0.04965575SI。

另对泥河矿区所有测量岩心标本的密度和磁化率求取平均值, 发现该区含矿层(680~1150m) 具有密度和磁性同高这一现象, 这与前人研究的庐枞矿集区成矿规律重磁同源特征吻合。

本次实验数据来自安徽省地质调查院, 为1:5万经网格化的布格重力异常和磁力异常数据(图 2), 1:1万加密的地磁测量资料由于区域较小, 仅做局部验证对照使用。由图 2a可见, 庐枞矿集区布格重力异常总体呈北东向展布, 南东、北西边缘重力低；中部整体为重力高值背景区。在高背景重力场上正负异常相间, 重力高值带近东西向展布, 此外还有小规模的南北向重力高值带。图 2b是庐枞矿集区1:5万经化极的磁力异常图, 由于庐枞矿集区中心纬度为31°, 矿集区中心的地磁倾角(Ⅰ₀) 为46.29°, 磁偏角(D₀) 为-4.58°, 对于这种中低磁纬度需要通过化磁极将斜磁化转换为垂直磁化条件。由图 2b可见, 庐枞矿集区磁力异常总体亦呈北东向展布, 磁力高值区集中于两块, 一是中部枞阳-焦冲一带, 呈“蝌蚪”状, 另一处位于汤家院-庐江县城西部边缘一带, 它们均为正异常。孔城、杨家桥两区块以及研究区东南边缘表现为低磁力负异常。

图 2

Fig. 2

图 2 庐枞矿集区1:5万布格重力异常图(a) 和化极后磁力异常图(b) Fig. 2 1:50000 scale anomaly map of Luzong ore district (a)-bouguer gravity anomaly map; (b)-after reduce to pole magnetic anomaly map

重磁资料是地球自然场的反映, 它包含了地下所有不均匀地质体的叠加信息(Blakely and Jachens, 1991; Guspi and Introcaso, 2000; Hansen, 2001; Chappell and Kusznir, 2008)。为深入研究矿集区区域构造、盆地断裂展布特征和基底结构, 需要开展有针对性的目标处理工作。考虑庐枞整个矿集区面积较大, 地质结构复杂, 我们选择匹配滤波、解析延拓、垂向求导等方法进行位场分离, 以分离出区域背景场和局部场, 刻画成矿带和成矿体以及断裂构造特征；采用135°方向求导, 来突出显示矿集区的线性构造；通过系列向上延拓处理, 反映基底隆起和盆地凹陷等构造特征。

区域场和局部场的频率成分不同, 区域场以低频成分为主, 局部场以高频成分为主, 因此, 可根据重磁异常的功率谱设计匹配滤波器, 通过提取不同波数成分的场进行位场的分离。图 3a是对上述庐枞矿集区1:5万布格重力异常数据进行匹配滤波, 提取6000m深度处重力异常, 反映了矿集区去掉背景场, 基底以上局部重力异常分布状况。图 4a是对庐枞矿集区1:5万磁力异常经化极后再进行匹配滤波, 提取10000m深度处磁力异常。

图 3

Fig. 3

图 3 庐枞矿集区异常分离得到局部重力异常图 (a)-匹配滤波法；(b)-向上延拓法；(c)-垂向一阶导数法 Fig. 3 Local gravity anomaly map of Luzong ore district after anomaly separation (a)-by matched filtering; (b)-by upward continuation; (c)-one order vertical derivative

图 4

Fig. 4

图 4 庐枞矿集区异常分离得到局部磁力异常图 (a)-匹配滤波法；(b)-向上延拓法；(c)-垂向一阶导数法 Fig. 4 Local magnetic anomaly map of Luzong ore district after anomaly separation (a)-by matched filtering; (b)-by upward continuation; (c)-one order vertical derivative)

对庐枞矿集区布格重力异常做向上延拓1000, 2000, 3000……直至7000m。当上延到6000m、7000m, 发现重力异常形态基本没有太大变化, 说明浅部局部异常得到很好地压制, 因此将上延6000m重力异常作为深部背景场, 再用原始布格重力异常值减去该上延6000m异常得到浅层局部剩余异常值(图 3b)。该图高值突出、条带清晰, 基本可以反映矿集区局部重力异常形态。同样方法, 得到庐枞矿集区局部磁力异常, 见图 4b。图 5是庐枞矿集区重力和磁力系列上延三维叠加显示。

图 5

Fig. 5

图 5 庐枞矿集区重磁上延系列图 (a)-重力; (b)-磁力.由上至下分别为：500m、1000m、3000m、5000m Fig. 5 Gravity and magnetic map of Luzong ore district after upward continuation (a)-gravity map; (b)-magnetic map. Upward continuation height from up to down is 500m, 1000m, 3000m and 5000m

首先对重力异常向上延拓100m, 去掉地表浅部干扰, 再作求导, 从而在平面上刻画整个矿集区每个异常体的边缘形态。图 3c和图 4c分别为庐枞矿集区重力和磁力垂向一阶导数图。

鉴于匹配滤波方法更适用于埋深和尺寸相差很大的垂向叠加场源的分离；而解析延拓是根据一个面上的位场数据确定另一个不同高度面上位场值, 把握好延拓高度非常重要；垂向导数可用来提取埋藏较浅的局部异常, 同时可区分水平叠加异常, 确定异常体的边界, 还可消除或削弱背景场的作用。因此, 将上述三种方法相互对照开展目标处理, 较好地去掉了庐枞矿集区区域背景场, 保留局部场信息。图 3和图 4反映的矿集区局部场总体形态基本一致, 由于各方法量纲不同以及边界效应等原因, 矿集区西北和东南边缘还有些许不完全吻合区, 这些尚不致影响矿集区的结构特征研究。

图 3是1:5万重力经过位场分离后的局部重力异常, 它们能更好地反映矿集区火山岩盆地及其周边的重力异常特征。矿集区中部为庐枞火山岩盆地, 北东走向, 总体重力高、局部重力低, 重力异常宽约30㎞, 异常变化范围为-10~+3mGal, 重力局部异常表现出正负异常条块相间的格局, 盆地以外的正、负异常呈带状分布。具体说来, 较大规模的基底出露和隆起带有汤家院-庐江、沙溪、义津-黄头泥-双店, 以及沿江基底隆起带汤沟-裕丰村。火山岩盆地及周边地区明显的正负块状异常分布特征为：负异常集中在盆地北、中、南三个区, 北部负异常位于矾山镇、小岭、焦冲一带, 它又由若干局部负异常组成；中部的重力负异常带明显, 近东西走向, 大致沿着公堰塥-将军庙-施家湾方向分布, 这个异常带又包括三个完整的负异常, 由东向西分别为施家湾-将军庙负异常、阳家墩-孙家坂负异常和浮山-公堰塥负异常；盆地南部边缘分布两条局部负异常带, 分别为罗岭-大缸窖和枞阳-陶家巷负异常带, 走向呈北东、北北东向。庐枞火山岩盆地边部, 断续有正异常分布, 其中罗河铁矿-大包庄正异常带和盆地东侧的井边铜矿-焦冲正异常带强度较大, 占据了盆地大部分正异常。庐枞矿集区沿(长) 江断裂带和郯庐断裂表现为明显的北东向线性负异常带。

图 4显示庐枞矿集区磁力异常总体呈北东向展布, 正磁异常区与庐枞火山岩盆地分布范围基本一致, 北东宽、南西窄, 呈“蝌蚪”状。异常走向长约95㎞, 北东宽约27㎞, 南西宽约18㎞。局部异常可以分为异常区和“孤立”异常两类, 异常区主要有两片：一片在孙家坂-项镇铺, 近似等轴状, 异常区内包含2个明显的局部异常；另一片在将军庙-井边铜矿以北地区, 近似长方形, 北北东延伸, 地表对应砖桥组火山岩。异常区南北有两个较强局部异常。一些“孤立”异常主要沿火山岩盆地周边分布, 重要异常有罗河、龙桥、焦冲、将军庙异常等, 异常轴向总体呈北东向, 盆地北缘的一些局部异常(如龙桥异常等) 轴向近东西。盆地内部的“孤立”异常多呈北东走向, 有小岭、砖桥、阳家墩异常等, 异常幅值达100~2000nT。盆地南部罗岭-大缸窖-官桥一带分布有较强的带状异常和局部强磁异常。盆地周边还分布有若干独立异常带或异常。盆地北西部沙溪地区存在两条航磁异常带, 一条从汤家院到庐江县, 总体呈NE向展布, 由若干局部异常组成；另一条异常带为沙溪异常带, 呈NNE向带状展布, 强度达2000nT。盆地北部边缘塘串河处有一孤立磁异常, 同时存在局部重力异常, 呈椭圆状北东走向, 强度达1400nT。盆地东部施加湾存在一“月牙”形弱磁异常。

综观上列重磁目标处理图, 庐枞矿集区整体走向为北东向, 包括郯庐断裂、裴岗-朱桥断裂、罗河断裂以及长江断裂组成四个成矿带, 可划分为庐枞火山岩盆地、孔城凹陷、巢南-庐江褶皱隆起带、大别造山带东缘以及长江凹陷带五个部分, 分析如下：由图 3、图 4可见裴岗-朱桥自北向南一线性长带重磁低值区, 本文认为存在裴岗-朱桥断裂, 它是郯庐断裂和庐枞火山岩盆地的过渡带, 与罗河断裂平行伴生。在上列重磁力图左上角处, 即吕亭-柯坦一线东部重磁低值带, 视为郯庐断裂, 郯庐断裂带不仅构成庐枞矿集区火山岩盆地的北西边界, 也是中国东部的一条主要断裂带。徐嘉炜和马国锋(1992)认为它是巨大左行平移断层, 断层两侧地质体之相对错移达700km。乔秀夫等(2002)对此提出了质疑。汤加富和许卫(2002)、汤加富等(2003, 2010) 认为是形成于早侏罗世, 强烈活动于早白垩世的地堑型断裂带, 且对白垩纪火山岩盆地的形成演化具有一定的控制作用。图 2、图 3、图 4及图 5中部重磁力高值区清楚地显示出庐枞火山岩盆地边缘轮廓, 它是一个沿罗河断裂向东发育的蝌蚪状或耳状非对称盆地, 这与深地震反射剖面反映一致(见董树文等, 2009；高锐等, 2010；吕庆田等, 2010)。在上列重磁力图右下角处, 即石矶头-汤沟-裕丰村一线东部, 表现为重磁低值区, 视为长江凹陷带。长江凹陷带位于庐枞矿集区东侧, 对于其断裂性质及形成演化有不同认识, 本文赞同唐永成等(1998)观点, 认为长江凹陷带可能是由NNE向、NEE向等不同方向的断裂带归并追踪而成, 也可能有NWW向断裂(如磨子潭-晓天断裂) 参与其中活动, 并可能制约长江两岸的岩浆活动以及著名的长江中下游巨型成矿带的形成。由图 2b和图 4磁力异常及图 5磁力系列上延, 可见庐枞矿集区西部孔城周围存在明显的基底凹陷, 视为孔城凹陷, 这与高锐等(2010)深地震反射探测剖面解译一致, 董树文等(2009)认为孔城凹陷主体是晚白垩世和古近纪的红层堆积, 属大别山山前充填盆地。同样由图 2a及图 4a上, 亦可见巢南-庐江褶皱隆起带。上列重磁力图左上角处吕亭-柯坦上部, 即郯庐断裂带西北部出现重磁高值区, 应属大别造山带东缘。庐枞矿集区除长江、郯庐边界断裂外, 其它主要断裂还可划分两组, 一组为北西西向到近东西向断裂, 如清水塘-鹤毛河断裂、会宫-拔茅山断裂, 另一组为北东向断裂, 如缺口-罗河断裂、裴岗-朱桥断裂、黄屯-花山(枞阳) 断裂。庐枞矿集区典型地质构造特征细列如下：

(1) 隐伏基底

地壳均衡条件下布格重力异常与莫霍界面深度具有相关性, 谢兰芳等(2011)以某些地点的地震资料做控制, 应用重力异常推算出莫霍界面的深度, 由此他判断庐枞矿集区处于下扬子地区莫霍界面的隆起部位, 罗河隆起大致与之对应, 罗河隆起处地壳厚度最薄, 大约在33.5㎞左右, 大别山区和皖南山区的莫霍界面表现为壳底凹陷, 图 5亦证明了罗河隆起及大别山区和皖南山区凹陷的存在。由图 4和图 5b庐枞区域磁异常的空间展布及场值特征分析, 不排除庐枞矿集区存在隐伏基底构造的可能, 事实上, 庐枞矿集区西南方向深反射地震剖面显示, 该区存在隐伏基底构造(吕庆田等, 2011)。庐枞矿集区正因为地幔隆起、地壳减薄、应力集中, 才致断裂交汇、构造转折、岩浆上侵、矿液上移, 因此基底隆起带是庐枞矿集区重要的控矿构造。

(2) 线性构造

图 6是对重力和磁力数据做135°方向求导, 它们清楚地反映出矿集区线性构造特征。由此划分出庐枞矿集区区域17条断裂, 详见图 7。庐枞矿集区断裂走向以NNE-NE向为主, 也有近EW向和NW向断裂。区内郯庐断裂带(F1) 呈NE走向, 重、磁异常明显反映出相距约3㎞的两条平行断裂, 东侧主干深断裂为构造分区界线, 断裂带内基底岩系赋存, 有基性岩侵入。裴岗-朱桥断裂(F6) NE走向, 是郯庐断裂和庐枞火山岩盆地的过渡带。罗河断裂(F7) 呈NE走向, 为庐枞火山岩盆地的西界导岩控矿断裂。黄屯-花山断裂(F8) NE走向, 是盆地内部的一条主要导岩控矿断裂, 为庐枞地区NE向构造-岩浆岩带的主控断裂之一。汤沟-裕丰村断裂(F12) 呈NE-NNE走向, 为庐枞盆地的东界断裂。清水塘-鹤毛河断裂(F15) 近EW走向, 为庐枞火山岩盆地的北界导岩控矿断裂。

图 6

Fig. 6

图 6 庐枞矿集区重磁135°方向求导 (a)-重力; (b)-磁力 Fig. 6 Gravity and magnetic map of Luzong ore district after 135° direction derivative (a)-gravity map; (b)-magnetic map

图 7

Fig. 7

图 7 庐枞矿集区构造特征(据戚良刚等, 2008改绘) 1-推测大断裂及编号；2-深部岩体；3-环形构造及火山口；4-构造区块:①-大别造山带东缘；②-巢南-庐江褶皱隆起带；③-孔城凹陷；④-庐枞火山岩盆地；⑤-长江凹陷带 Fig. 7 Structure characteristic map of Luzong ore district (after Qi et al., 2008) 1-big fault and number; 2-deep-seated intrusion; 3-annular structure and volcanic vent; 4-Structure block: ①-east Dabie orogen; ②-south Chaohu-Lujiang upwarping folded zone; ③-Kongcheng sag; ④-Luzong volcanic basin; ⑤-Changjiang depression

断裂对成矿具有重要的控制作用。庐枞矿集区北东向基底断裂构造控制了火山盆地和构造岩浆带的展布, 对铁矿床的分布具有重要的控制作用。SN、EW、NE、NW向断裂构造, 最重要的是SN和EW向构造, 对铁矿床直接起作用。如：龙桥式铁矿的形成, 何家大岭-小岭、杨山、罗河、泥河、大包庄等玢岩铁矿和黄山寨、天头山等脉状矿床都有断裂的明显控制作用。此外, 不同方向基底断裂的交会, 也控制了区内一些重要的铜、硫(金) 矿床的分布。

(3) 带状和环形构造

庐枞矿集区内矿床和矿化具有明显的带状和环状分布特点。区内有4条重要的铁矿(或硫铁矿)、铜矿成矿带：①缺口-罗河北东向成矿带；②北部清水塘-黄屯近东西向成矿带；③枞阳-石矶头近东西向成矿带；④汤家院和沙溪北东向成矿带。4个成矿带与图 4航磁异常带吻合较好, 是该区重要的铁矿(或硫铁矿)、铜矿找矿地段。庐枞火山岩盆地岩浆活动强烈, 火山机构发育。图 3和图 4重磁异常反映庐枞矿集区较典型的有矾山、七家山、浮山三个环形构造, 它们总体呈NNE向沿黄屯-花山断裂附近展布。据戚良刚等(2008)研究, 七家山环形构造位于庐枞火山岩盆地中部, 主要分布早白垩世浮山旋回火山岩, 其周边分布早白垩世双庙旋回火山岩及潜火山岩、侵入岩(二长岩类为主)。矿集区内火山构造具有重要的控矿作用, 主要分布3个明显的矿化区：以矾山破火山口为中心的北部区主要为龙桥式铁矿、岳山式铅锌矿、小岭式硫铁矿、罗河式玢岩铁矿等；以七家山破火山口为中心的中部区主要是脉状铜矿, 以大刨山式铜矿等为代表, 有铁矿化；西南部区则以晚期和早期脉状金铜矿为主, 铜金矿化较强, 以天头山铜金矿为代表, 局部有铁矿化(吴礼彬等, 2010)。由此说明火山构造和火山岩浆活动对铁、硫、铜(金) 矿床具有重要的控制作用。

(4) 隐伏岩体

庐枞矿集区构造-岩浆活动强烈, 岩浆侵位受区域构造控制, 总体分布呈NE-NNE走向。依据图 3、图 4重磁浅源异常和深源异常可分别进行浅部岩体、深部岩基推测。参考图 3垂向导数异常特征先圈定岩体边界, 再根据岩石物性、异常强度、地质出露等信息综合判断深部岩基。据前人研究, 罗河式铁矿体主要赋存于中基性潜火山岩体上部及接触带边部, 龙桥式铁矿主要赋存于正长岩(二长岩) 岩体外围周冲村组的膏溶角砾岩、泥灰岩及白云质灰岩中。该区主要岩浆活动期为135~127Ma, 火山-潜火山岩、侵入岩与成矿的关系极为密切。说明庐枞矿集区内岩浆岩和深部的隐伏岩体对铁矿床具明显的控矿作用, 是该区铁矿重要的综合信息标志。

庐枞矿集区不同部位、不同地层产出不同的矿床类型。据汤家富等(2010)总结, 庐枞矿集区内主要分布有三处大型铁矿(罗河、泥河、龙桥), 中型铅锌矿一处(岳山) 及众多脉状铜、铜金、铅锌矿等；西北部滁州-庐江褶皱带内有一处大型斑岩铜矿(沙溪), 一处中型接触交代型铜矿(琅琊山)；在怀宁地区有接触交代型大型铁铜矿一处(月山)、中型铁矿两处(东马鞍山、马头山)、小型铜矿两处(龙门山、铜流井), 层控型小型铅锌银矿一处(温桥)。故选择典型的沙溪斑岩型铜矿和罗河玢岩型铁矿为代表进行类比。

罗河铁矿处于北北东向罗河-缺口断裂与北西西向断裂交汇处。以罗河铁矿为中心的火山机构, 在其外围形成环状分布的次级火山机构, 生成一系列大中型铁矿, 如泥河磁铁矿、大包庄赤铁矿、小包庄铁矿, 另在杨山、何家大小岭也有类似的铁矿、硫铁矿床分布。它们与砖桥旋回火山活动关系密切, 岩体侵位受火山结构和北东向构造联合控制。侵入岩主要为二长岩和闪长岩类, 成岩时代为134~130Ma (周涛发等, 2008)。重力资料显示, 罗河、泥河、龙桥等磁铁矿床与正向重力异常对应, 这些局部重力高与火山岩盆地基底(碳酸盐岩地层) 相对局部隆起有关, 其上叠加高密度体(玢岩体和磁铁矿体) 的重力效应, 故正向重力局部异常可成为本区找矿的重要标志。区内重力低异常多呈等轴状, 它们均是重力高背景上的相对重力低, 北部的矾山、七家山、浮山重力低是火山构造的反映(吴礼彬等, 2010), 同时也显示盆地基底局部凹陷的特点。重力低的地段与脉状铜矿有关, 而与铁矿成矿关系不大。罗河、泥河、龙桥这类磁铁矿及相关的赤铁矿还有硫铁矿床与火山岩有关。庐枞矿集区地质找矿取得重大突破的泥河铁矿, 它属于高背景场中的低缓磁异常。低缓磁异常主要是由浅部火山岩、侵入体、磁性矿体叠加形成的, 因埋深较大而致。泥河矿床地表广泛出露的火山岩和浅成岩体, 构成该区高磁背景场, 这些高磁局部异常往往是由中基性岩体或磁性(矿) 体引起的。周涛发等(2007, 2008) 研究认为庐枞矿集区铁矿成矿时代为早白垩世, 罗河、泥河磁铁矿以及大包庄、小岭等黄铁矿均出自火山岩, 主要产于砖桥组旋回下部火山岩与后期上升侵位的闪长玢岩接触带处, 燕山期构造不仅制约火山岩以及侵入岩的分布与侵位, 而且是成矿的最重要条件之一。庐枞矿集区包括物性统计和重磁力数据表现的重磁同高物理场特征, 是高密度的中、古生界相对隆起区岩浆岩发育的反映。因此, 高背景场的低缓磁异常和重力异常的叠加地段是寻找铁矿的潜力区。

沙溪地区以中酸性岩浆侵入为主, 这些岩体往往沿背斜轴部或断裂交汇处, 侵位于非钙质的锌屑岩及火山岩中, 矿液充填交代于这些岩体以及与围岩接触带网状裂隙中。出露岩石有闪长斑(玢) 岩、石英闪长岩等。深部有汤家院-狮子山、沙溪、东顾山三个隐伏岩基, 沙溪重、磁同高反映为中基性岩基(菖蒲山), 汤家院、东顾山为中酸性。在岩体内及接触带上下形成钟状、透镜状、似层状矿(化) 体。这类斑岩型铜矿及铅锌矿矿床与中酸性侵入岩有关, 受基底断裂构造控制。沙溪斑岩铜矿铜(金) 矿化主要与石英闪长斑岩有关, 其岩体侵入时代年龄为132.6Ma左右(杨晓勇等, 2006), 其成矿年代也发生于燕山期, 说明该铜(金) 斑岩型矿床是在稍后的大规模热液蚀变条件下形成的, 徐文艺等(1997)认为沙溪含矿斑岩成岩物质主要源于地慢。由此推测, 沙溪斑岩铜矿应与郯庐断裂带的形成演化密切相关。

综合庐枞矿集区重磁力异常信息与区域地质、密度、磁性、岩性及矿产分布, 有如下认识：

(1) 通过重磁目标处理得到矿集区的详细结构, 庐枞矿集区整体走向为北东向, 包括郯庐断裂、裴岗-朱桥断裂、罗河断裂以及长江断裂组成的四个成矿带, 可划分为庐枞火山岩盆地、孔城凹陷、巢南-庐江褶皱隆起带、大别造山带东缘以及长江凹陷带五个部分

(2) 匹配滤波、解析延拓、求导等异常分离方法较精准地分离出重磁区域异常和局部异常, 可为地质找矿提供靶区目标, 创造优选有利对象。庐枞矿集区局部重力异常主要由铁矿体、铁矿化、黄铁矿化、含矿玢岩体等高密度体引起, 异常分离后的剩余异常分布地段是寻找玢岩型铁矿的重力综合信息标志。同时, 亦可利用剩余磁异常提取与铁矿有关的矿致异常。

(3) 庐枞矿集区不同部位、不同地层产出不同的矿床类型, 矿床和矿化具有明显的带状和环状分布特点, 基底隆起和断裂对成矿具有重要的控制作用, 火山构造和火山岩浆活动制约着铁、硫、铜(金) 矿床的分布, 岩浆岩、隐伏岩体对铁矿床具有明显的控矿作用。罗河、泥河、龙桥这类铁矿与火山岩有关, 受基底隆起和断裂所控制；沙溪斑岩型铜矿及其它铅锌矿矿床与中酸性侵入岩有关, 受基底断裂构造控制, 且与郯庐断裂带的形成演化密切相关。

(4) 借鉴罗河、泥河、龙桥等磁铁矿床经验, 正向重力局部异常可成为庐枞矿集区找矿的重要标志。庐枞矿集区高背景场的低缓磁异常和重力异常的叠加地段, 仍有较大的找矿潜力, 有必要进行钻探验证。