0 引言

在二道沟金矿床的 1∶2.5 万重力测量工作中，由于不同岩性之间密度相近、存在包含关系，难以利用重力异常区分差异不大的老地层和中性侵入岩以及火山岩和酸性侵入岩。本文在收集同期取得的 1∶1 万磁测数据后，采用重磁三维反演双参数联合对深部构造进行了解释，结合区域构造及矿区矿产地质资料，研究了二道沟基底构造、金矿脉与岩体及深层断裂的空间关系，对二道沟金矿成因进行了判断，总结了成矿地质条件，提出了二道沟找矿有利地段和找矿探测应以深层断裂及其次级断裂为对象。该项成果作为重磁三维联合解释方法首次在矿山应用，取得了基底和深部构造的新认识，可作为矿山的基础资料在其找矿增储中提供参考。

重磁三维反演技术是一种地球物理资料处理解释的方法（陈召曦等，2012），通过结合已获得的异常特征、地质信息和其他相关资料，求解地下源体的空间位置、形状及物性特征参数，从而实现对地质结构的精细研究。随着计算技术的发展，三维重磁反演解释技术在地质找矿中的应用已经取得了显著的进展，尤其是在深部找矿方面展现出了其独特的优势和潜力。目前三维重磁反演技术主要应用于断裂构造、岩石圈结构等关键基础问题的研究，在已知矿区通过三维地质建模和已知矿床物性特征的研究，可实现深部构造的“透明化”，有助于认识理解成矿系统，进行深部找矿及预测。

由于三维反演计算和地质解释的复杂性，加之软件尚不完善，一定程度制约了该方法的应用，应用的范围还不能普及到一般的生产当中，多用于科研攻关。国内外反演软件主要有中国地质大学（武汉）研发的 MAGS 软件（刘天佑，2009）；中国地质调查局发展研究中心研发的 RGIS 软件（张明华等， 2011）；中国国土资源航空物探遥感中心研发的 GeoProbe 软件（王林飞和何辉，2010）；加拿大 Geosoft 公司研发的 Oasis montaj 软件（Cheesman et al.，1998；Smith et al.，1998；胥值礼等，2014；汤乐峰，2015）；美国 Pitney Bowes 公司开发的软件 Encom Model Vision（张洪瑞和范正国，2007；马腾飞和刘彦，2013；陈应军和严加永，2014）；加拿大不列颠哥伦比亚大学地球物理反演方法研究组研发的 UBC MAG3D and GRAV3D 软件（Li and Oldenburg， 1996，1998，2003；Oldenburg and Li，2015）等。国外重、磁方法的处理及反演软件起步较早，在理论、方法、技术、软件功能及系统性能方面相对比较成熟（陈靖和王万银，2017）。总之三维反演软件的计算的反演精度、地质解释地质体建模还需进一步改进和优化。

1 研究区地质与矿产

辽宁二道沟金矿床属辽宁省朝阳市北票市，经纬度坐标为：东经120°15'~120°22'，北纬41°56'~42° 02'。矿区距赤峰市 185 km，距北票市 55 km，矿区地貌为中等切割的低山区，最高海拔970 m，最低海拔700 m，相对高差270 m。研究区及外围包含采矿权有 5处，其中中金集团下属矿权区 2处，为二道沟矿区和金厂沟梁东矿区，研究区为二道沟矿区及外围面积共33 km²。

1.1 区域地质

辽宁二道沟金矿床，位于华北地台北缘中段东部（图1a），努鲁儿虎（建平）隆起东北段龙潭地块中间地带，南、北方向分别受北票—承德，赤峰—开源深大断裂带控制，背斜两翼和核部分布有太古界片麻岩为主的地层，且沿背斜轴部发育以海西—燕山期中酸性侵入杂岩体为主的构造岩浆带（图1b）。

1 —海西或燕山期花岗岩；2—太古宙变质岩；3—震旦纪以后地层；4—金矿床/点及编号；5—断裂；6—研究区位置；

（矿床点：1—金厂沟梁；2—二道沟；3—大黑山；4—黄花沟；5—沙金沟；6—迷力营子；7—平房；8—东五家子；9—小塔子沟；10—中三家； 11—热水；12—安家营子；13—撰山子；15—巧红花沟；16—莲花山；17—柴胡栏子；18—东风；19—烧锅营子）

1.2 矿床地质

矿床出露地层主要为太古界变质片麻岩、中生界侏罗纪喷发—溢流相的火山碎屑岩及酸性熔岩为主的陆相火山岩、白垩火山碎屑岩—中偏碱性火山熔岩组成的陆相火山岩、第四系松散沉积物。

太古界建平群小塔子沟组变质岩（Arjnx），为金厂沟梁金矿床的主要赋矿层位，广泛分布于东、西矿区；地层分布受后期构造控制明显，呈菱形格子状分布。小塔子沟组地层为一套角闪岩相的变质岩，主要岩石类型为角闪斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩及角闪岩等。此外，见少量的浅砾岩、混合片麻岩、磁铁石英岩、磁铁角闪斜长片麻岩及含磷灰石角闪斜长片麻岩等。

中上侏罗统火山岩（Jλ（ft）），分布于金厂沟梁东矿区及与之相邻的二道沟矿区，以楼上—东对面沟北西向断裂分界形成了二道沟断陷盆地。岩性主要以喷发—溢流相的火山碎屑岩及酸性熔岩为主的陆相火山岩组成。由下而上可分为 3 个部分：下部：由流纹质熔岩角砾、角砾熔岩、火山角砾岩及集块岩等火山碎屑岩组成。该层厚度变化较大，金厂沟梁东矿区厚仅70余米，而二道沟地区厚499 m。中部：主要见于金厂沟梁东矿区，由中酸性凝灰岩夹薄层凝灰质砂页岩组成，层厚233 m。上部：广泛分布于二道沟矿区，由溢流相的流纹岩为主。底部为流纹岩夹流纹质凝灰熔岩及凝灰质角砾熔岩，顶部渐变为球粒流纹岩。该层厚1 250 m。

下白垩统火山岩（KIBy），分布于头道沟断裂以西的乌拉山和双庙一带，为一套火山碎屑岩—中偏碱性火山熔岩组成的陆相火山岩，地层总厚 1065 m。

第四系沉积物（Q），主要分布于河谷及冲沟，覆盖深度从数米到数十米不等。

基底构造，努鲁儿虎（建平）隆起是一北东东— 东西向的倒转背斜，二道沟—金厂沟梁金矿田区位于北翼，金厂沟梁矿区为一向南倾斜的单斜，二道沟金矿床为一叠加在倒转背斜构造上的断陷火山盆地。二道沟断陷盆地，原地质推断基底为太古界变质岩，此次重磁研究确定基底以海西侵入岩为主。

断裂构造，古生代之前，地块相对稳定，多数断裂发生在晚古生代之后，燕山期构造运动控制了火山机构和构造盆地的形成。1∶20万区域地质图（图2）显示矿田区主要构造断裂有对面沟断裂、头道沟断裂、东对面沟—楼上断裂和来毛沟断裂。

对面沟断裂，通过西对面沟岩体，呈北东东走向，倾向北北西，倾角 65°左右，延长 5 km 以上。头道沟断裂，长达 5 km 斜贯整个金厂沟梁金矿，将金厂沟梁金矿分为东、西两个矿区，其走向 45°北东向，倾向北西，倾角80°左右。

头道沟断裂位于金厂沟梁金矿区，其东西两矿区控矿断裂发育的密度、矿化类型与矿化强度迥然不同。东矿区控矿断裂发育密度较低，矿化类型有石英脉型、蚀变岩型金矿化及靠近西对面沟岩体边界的铜矿化；而西矿区南北向—北西向控矿断裂密度大，发育石英脉型、蚀变岩型金矿化，矿石品位高。

东对面沟—楼上断裂，出露于矿田中部，西临金厂沟梁东矿区，断裂以东为二道沟火山断陷盆地，走向 310°~320°北西向，北段转向南北，倾向南西，倾角 70°~80°，总长约 7 km。该断裂早期控制了二道沟断陷盆地的形成及火山岩的喷发，是成矿前十分重要的断裂之一。

毛来沟断裂，走向 320°北西向，倾向南西，倾角 70°~80°，在地貌上形成一条北西向的笔直深沟，地表蚀变破碎带最宽可达 27 m，其中有闪长玢岩、正长斑岩和花岗斑岩脉侵入，并控制了55号等矿脉的分布。

岩浆岩，在矿田范围出露有两个规模较大的花岗岩岩体和一个规模较小的闪长岩岩体。花岗岩岩体，分别为位于金厂沟梁矿区正南侧的西台子岩体和位于二道沟矿区的西侧的于家营子岩体，闪长岩岩体规模较小，为出露在二道沟矿区南侧的楼上岩体。

矿田区脉岩可分为两类，一类为与侵入岩有关的脉岩，有花岗斑岩、正长斑岩、细晶岩及闪长玢岩等，这类脉岩大多产于侵入岩体外围的地层内；另一类是与火山岩有关的脉岩，包括安山玢岩、流纹斑岩、石英斑岩等，主要分布在坳陷盆地外缘。

20万区域地质图（K-51-19 朝阳幅）显示矿田范围侵入岩受区域北东东向主断裂带控制，沿努鲁儿虎（建平）隆起带分布，常呈岩基和岩株产出，有两个高峰时期，早期发生在二叠世，岩类以中酸性为主，如西台子岩体；晚期出现在侏罗纪－白垩纪，其岩浆侵入期次多，岩类以中酸性为主，如于家营子岩体、对面沟和楼上岩株及其它脉状，表1。

1.3 矿产特征

矿田矿床分布见图3，围绕西对面沟岩体分布有北部的金厂沟梁金矿床、其东部的二道沟金矿床、西南部的长皋沟金矿床，共同组成金厂沟梁一二道沟金矿田，其中金厂沟梁金矿床分为东、西两区，矿体赋存在新太古界建平群小塔子沟组片麻岩中；东部的二道沟金矿均产于侏罗系的火山岩中； 西南的长皋沟金矿各矿脉产于西台子似斑状花岗岩中。

矿田内金矿以矿脉产出，脉多为石英-硫化物复合脉型。矿脉一般长150～500 m，最长大于1000 m，厚 0.5～0.7 m，最厚 1.65 m，平均品位 7.67×10^-6～19.45×10^-6。矿脉延深不一，主矿脉倾斜延深超过 720 m，延深浅者100～150 m。

二道沟金矿（化）脉，按平面分布大致可分为 3 组，见图4：

（1）分布在二道沟、来毛沟断裂附近的北西向金矿（化）脉，约十几条，为目前二道沟矿区具有工业价值在开采矿金矿脉，位于来毛沟断裂附近，走向北西向和北西西向，产状近直立，主要矿脉有Ⅰ、 Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ、Ⅴ-1、Ⅹ-1、Ⅹ-2、M-1等；

（2）分布在东对面沟-大北沟沿线附近的东西向金矿（化）脉，约十几条，如编号 16#，54#，14#， 44#，48#，38#等；

（3）围绕西对面沟岩体呈放射性分布的金矿化脉，约二十多条，如315#，107#，33#，202#，8#等。

矿石按照矿物组合可以分为：黄铁矿为主硫化物石英脉型、黄铜矿为主硫化物石英脉型以及磁黄铁矿为主的硫化物石英脉型，各种类型伴有相应的硫化物蚀变岩。

矿区的围岩蚀变按蚀变发生时温度从高到低大概发育有钾长石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐（方解石、菱铁矿）化及贯穿整个成矿过程的黄铁矿化等。与成矿作用关系密切的蚀变主要是绢云母化，其次为绿泥石化和硅化，碳酸盐化不具成矿性。

1—晚白垩纪火山岩；2—晚侏罗纪流纹岩；3—太古宙片麻岩；4—对面沟斑状花岗闪长岩；5—对面沟花岗闪长岩；6—金厂沟梁片麻状二长花岗岩；7—西台子似斑状二长花岗岩；8—各类脉岩；9—金矿脉；10—火山断陷盆地；11—断层；12—航磁解译断层

二道沟金矿在采金矿脉，均产于二道沟火山断陷盆地中，盆地出露地层为上侏罗统张家口组英安流纹质火山岩，按岩性、岩相可分上、下两部分，上部为灰紫、灰黄色流纹岩，球粒流纹岩夹流纹质角砾熔岩。下部由英安流纹质熔结角砾岩、火山角砾岩、流纹质凝灰岩组成，是金矿脉的主要围岩。表2 为二道沟主要金矿脉带特征统计，图5为矿区 10号勘探线揭示的矿脉分布和地层结构。

二道沟金矿成因认识（王志等，1989；张敬陆， 1991；张雪松，2013；刘玉廷，2018），金矿脉在空间上，与印支—燕山期的二长花岗岩系列的岩体关系密切；矿脉受北西向区域断裂及西对面沟岩体侵入形成的主动式断裂构造控制，构造交切部位矿脉矿化相对富集；金矿脉的产出与围岩无关；金矿物质来源为建平群小塔子沟岩组变质系及中生代岩浆活动；二道沟金矿为岩浆热液交代型金矿床，金矿脉属石英-硫化物复合脉型。

2 岩石物性特征

本次研究工作采集标本358块（表3），综合标本测试统计数据和三维重磁反演对比勘探剖面地层的密度、磁化率高低，总结二道沟金矿床岩石地层重磁物性特征如下。

1）岩矿石密度

（1）太古界建平群小塔子组，斜长角闪片麻岩、燕山期第三期侵入的闪长岩，平均值达 2.73~2.79 g/cm³，属于矿区密度最高岩类；

（2）华力西期侵入的斑状花岗岩和二长花岗岩、燕山期第四期侵入的花岗闪长岩，平均值达 2.58～2.61 g/cm³，属于矿区密度次高岩类；

（3）中生界中侏罗统，流纹岩、爆破角砾岩平均值达2.54~2.57 g/cm³；属于矿区密度中低岩类；

（4）中生界中侏罗统流纹质角砾熔岩、燕山期第四期侵入的片麻状二长花岗岩及脉岩类的正长斑岩、闪长玢岩和石英斑岩平均密度值分别为2.53 g/cm³、2.52 g/cm³ 及 2.40~2.54 g/cm³，属于本区密度最低岩类。

2）岩石磁性

（1）燕山期第三期侵入的花岗闪长岩、闪长岩磁性最强，磁化率几何平均值分别为 1642（4π× 10^-6 SI）、1477（4π×10^-6 SI）；

（2）中等磁性岩石，华力西期二长花岗斑岩、斑状花岗岩和太古界建平群小塔子组斜长角闪片麻岩，磁化率几何平均值分别为 382（4π×10^-6 SI）、279 （4π×10^-6 SI）和473（4π×10^-6 SI），脉岩正长斑岩，磁化率几何平均值为503（4π×10^-6 SI）；

（3）弱磁性岩石，中生界中侏罗统流纹岩，磁化率几何平均值为93（4π×10^-6 SI）；

（4）中生界侏罗系中流纹质角砾熔岩、燕山期第四期侵入的片麻状二长花岗岩及脉岩类闪长玢岩和石英斑岩、爆破角砾岩磁性最低，几乎无磁性，磁化率几何平均值小于23（4π×10^-6 SI）。

3）岩石地层重磁异常特征

（1）太古界建平群小塔子组地层，燕山期第三期侵入的闪长岩（楼上岩体），表现为高重力特征、范围不大，研究区西侧对面沟岩体表现为低重力异常，研究区中部大面积为低重力异常区和中高重力异常区分别为中生界侏罗系地层和华力西期花岗岩地层的反映，东侧于家沟岩体则表现为与华力西期花岗岩近似相同的中高重力异常。

（2）最强磁异常对应地表出露的楼上岩体，研究区中部大面积为低磁异常区和中高磁异常区分别为中生界侏罗系地层和华力西期花岗岩地层的反映，东侧于家沟岩体为中高磁异常，研究区西侧对面沟岩体总体表现为低磁异常，与中生界侏罗系地层接触部位磁异常凌乱，地表穿插有燕山期第四期侵入的无磁性花岗岩及岩脉。

3 重磁数据及处理

重力布格数据来源为本次重力测量专项实测，网度 250 m×50 m，面积 33 km²；磁测数据为收集物探专项取得的与重力同网度和同面积磁测△T化极数据。

重磁异常定性解释是对平面数字进行滤波处理，突出异常，判断异常源的性质，获取地下地质体的大致分布，为深部构造解释提供依托。

重磁异常（半）定量解释采用三维反演方法，三维反演计算出空间物性（密度、磁化率）分布，依据物性特征和已知地质资料等对空间物性进行深部构造地质解释。

重磁异常三维反演计算方法，对研究区数据进行等间距 50 m×50 m 网格抽取，采用 50 m×50 m×25 m的网格剖分模块，经过反演目标函数优化计算，取得研究区的三维密度、磁化率模型，得到地下密度、磁化率的三维分布。

4 重磁异常解释

4.1 重力异常及定性解释

重力布格异常最小值为-3. 088×10^-5 m/s²，最大值为 8.766×10^-5 m/s²，平均值为 2.255 ×10^-5 m/s²，划分为 3 个区，G-Ⅰ重力低值区，对应位于研究区西南角的西对面沟岩体；G-Ⅲ重力低值区，对应研究区北东部大面积火山沉积地层；G-Ⅱ为上述重力中高值区，对应出露太古界片麻岩地层。中高值区地表出露为火山沉积地层，结合上延处理异常的变化情况，推测其下伏存在中高密度侵入岩地层，二道沟矿区局部低值区为火山洼地。

图6 为布格异常减去上延 1 km 区域异常的重力剩余异常等值线平面图，根据剩余重力异常的平面特征，确定背景场值约 0. 04（10^-5 m/s²），按重力高异常下限 0（10^-5 m/s²），重力低异常上限-0. 08（10^-5 m/s²）划分了 8 个重力高异常和 4 个重力低异常，编号分别为 G-1~G-8、G-9~G-12。按照异常起因分类可将其划分为5类。

G-1、G-8 重力高异常，幅值最高，为太古界片麻岩地层异常；G-7重力高异常，幅值高、规模较小，为燕山第三期石闪长岩 δ₅^2-3异常；G-1、G-3、G-4、 G-5 重力高异常，幅值较高、规模最大，为华力西花岗岩 γ₄³异常；G-6 重力高异常，幅值较高、规模较大，为燕山第三期石英二长岩 ηο₅^2-3 异常；G-9、G11 重力低异常，幅值低，为燕山第四期花岗岩γ₅³ 异常； G-10、G-12重力低异常，幅值低、规模最大，为火山沉积岩地层异常。

4.2 磁异常及定性解释

图7为二道沟金矿床△T 化极异常等值线平面图，磁异常最小值为-7745 nT，最大值为 3321 nT，平均值为129 nT。

△T 化极平面异常场按高低划分为 4 个区，T-Ⅰ磁场低值区，对应位于测区西南角的西对面沟 （中心）岩体；T-Ⅳ磁场中低值区，对应位于测区东部的于家沟岩体；T-Ⅲ磁场中低值区，对应测区北东部和东南部火山沉积地层；T-Ⅱ为围绕中心岩体的磁场高值区，高值区地表出露为火山沉积地层，结合上延处理异常的变化情况，推测其下伏存在中高磁性侵入岩地层。

根据化极磁异常平面图的相对背景场综合划分了 11 个局部异常，编号为 M1－M11。M-6、M-7 幅值高、规模大，为华力西花岗岩γ₄³ 异常；M-8幅值高、规模大，为燕山第三期石英二长岩 ηο₅^2-3 异常； M-5幅值高、规模小，为燕山第三期石闪长岩δ₅^2-3 异常；M-1、M-2、M-3、M-4 幅值高、规模小，围绕西对面沟外围分布，推测为华力西花岗岩γ₄³ 被后期无磁性岩体穿插分离形成；M-10、M-11幅值小、呈带状，为构造断裂沿断裂带蚀变岩石磁性增高引起。

4.3 重力异常三维反演

重力异常三维反演结果密度率模型，反演剩余密度-0.259~0.292 g/cm³，平均值为 0. 015 g/cm³。重力异常三维反演精度为 0. 054（10^-5 m/s²），模型密度连续不凌乱，物性分布定性分析一致，对应地表出露地质体体元密度与参数测定一致，三维反演结果密度模型基本反映了地下地质体的密度分布情况（图8）。

密度模型，对应测区西北角金厂沟梁东矿区和测区东南角出露太古界片麻岩地层为高密度体，沿两个高密度区连接的带状区域呈相对高密度区，其余区域为低密度区，对应火山沉积洼地，南部为二道沟矿区所在的二道沟火山洼地，北部为大北沟火山洼地，地表出露可比较的物性体，于家沟岩体反演模型为中高密度体，楼上岩体反演模型为高密度体，火山沉积岩为中低密度体。

a—模型全貌；b—y 4646000切面；c—x 529000切面；d—z 400切面

4.4 磁异常三维反演

三维反演磁化率模型，反演磁化率 0～8690 （4π×10^-6 SI），平均值为525（4π×10^-6 SI）。

三维反演结果磁化率模型拟合精度为13.2 nT，结果模型磁化率较连续不凌乱，整体物性分布与定性分析一致，对应地表出露的可比较地质体，其反演体元磁性与参数测定一致，综合判断磁异常三维反演结果磁化率模型基本反映了测区地下地质体的磁化率分布情况，见图9。

磁化率模型，对应西对面沟（中心）岩体周围呈宽带状、范围为高磁性区，于家沟岩体为高磁性区，其余区域为中低磁性区。地表出露可比较的物性体，于家沟岩体反演模型为高磁性体、楼上岩体反演模型为高磁性体，火山沉积岩为中低磁性体。

4.5 三维反演物性体与地质体的对应关系

为了对反演的物性体元进行准确的地质解释，首先要掌握地层岩体的密度和磁性特征，并根据其特征揭示其分布关系，为此在矿区 2号和 10号已知勘探剖面上扯旗重磁三维反演物性剖面（图6、图7），通过已知岩性地层对应的物性大小综合确定本区三维反演物性与地质体的对应关系，图10 为 10 号勘探剖面重磁反演对比图。

三维反演物性与岩性地层的定量对应关系，密度和磁化率可划分为三至四级，分别对应本区相应的地层岩性。

（1）重力异常反演剩余密度：高密度0. 08~0.18 g/cm³，可能对应的岩性地层为太古界小塔子组片麻岩（Arjnx）、闪长岩 δ₅^2-3；中等密度 0. 01~0. 08 g/cm³，可能对应的岩性地层为华力西期斑状花岗岩（γ₄³）、燕山较早期的石英二长岩（ηο₅^2-3）；低密度-0. 06~0. 01 g/cm³，可能对应的岩性地层为中生界侏罗系中统流纹岩（流纹质角砾熔岩）（J-λ（ft）），燕山期晚期花岗岩（γ₅³）。

a—模型全貌；b—y 4646000切面；c—x 529000切面；d—Z 300切面

（2）磁异常反演磁化率：较强磁性（3185~6369） 4π×10^-6 SI，可能对应的岩性地层为闪长岩δ₅^2-3；具磁性（796~3185）4π×10^-6 SI，可能对应的岩性地层为华力西期斑状花岗岩（γ₄³）、燕山较早期的石英二长岩 （ηο₅^2-3）；弱磁性（318~796）4π×10^-6 SI，可能对应的岩性地层为太古界小塔子组片麻岩（Arjnx）、中生界中侏罗统流纹岩（J-λ）；无磁性<（318）4π×10^-6 SI，可能对应的岩性地层为中生界中侏罗统流纹质角砾熔岩（J-ft）、燕山期晚期花岗岩（γ₅³）。

上述三维重磁反演对比勘探剖面取得的岩性地层密度、磁化率的高低，在高低排序上与标本测试结果一致，在数值（差）上相近，根据这种物性与岩性地层的对应关系，对三维物性体进行岩性地层解释其结果与重磁异常宏观定性解释是一致的，综合判定上述三维反演物性与地质体的数值对应关系是合理的。

4.6 重磁岩性构造解释

重磁三维物性岩性构造解释的主要内容是地层、岩体和大的构造，构建勘查区深部构造格架，为已知矿床成因研究、找矿预测、协助建立地质模型提供深部地质资料。

（1）火山洼地及基底

根据三维反演物性与岩性地层的定量对应关系，对地层的三维立体判断可简化为，密度大于 0. 08 g/cm³ 的体元近似视为太古界地层的分布；密度大于 0. 01 g/cm³ 可近似视为太古界地层和燕山早期及海西期岩体的分布；密度小于 0. 01 g/cm³ 近似视为火山岩地层和燕山早期以前的岩体的分布。

a—大于0. 08 g/cm³ 体元俯视图；b—大于0. 01 g/cm³ 体元俯视图；c—小于0. 01 g/cm³ 体元俯视图；d—小于0. 01 g/cm³ 体元底部仰视图

图11为不同密度等级三维物性体的分布情况，密度大于 0. 08 g/cm³（a）仅小范围的分布在研究区西北角金厂沟梁东矿区和测区东南角，地表出露太古界片麻岩地层；

密度大于 0. 01 g/cm³ 的三维体（b）分布于整个研究区的下部空间，即近似视为海西期岩体及燕山早期构成基底地层，上覆三维体（c）密度小于 0. 01 g/cm³ 为火山岩盖层。

通过不同密度等级对应地层的空间分布叠加显示，对测区地层的宏观分布确定为，西侧为西对面沟岩体，东侧为于家沟岩体，之间夹持为二道沟火山盆地，盆地基底为华里西花岗岩，盆地中央基底由西向东呈舌状隆起，隆起带西起东西向转北西走向，使火山盆地分为南北两个火山洼地，南部二道沟火山洼地、北部大北沟火山洼地。

（2）地层划分及断裂构造解释

为了在深度空间上更准确的判断和确定地质体及产状，对重磁异常反演取得的空间密度和磁化率体，图切了 3 条地层控制性剖面 P₁、P₂、P₃，具体位置见（图6、图7），采用重磁联合解释沿剖面对地层界线及断裂构造进行确定。其中 P₁、P₂为近东西向分别通过二道沟火山洼地和大北沟火山洼地、P₃为近南北向通过两个洼地。

剖面岩性地层的划分采用重磁联合解释，首先利用密度断面划分出可能的主要岩性地层范围，再套合磁化率断面在密度划出的范围内，根据单一地层的磁化率参数确定其范围边界，依据地层不连续推断断裂。

实际剖面中，岩体边界和断层附近往往磁化率较凌乱、物性应该连续而不连续，更多的是出现小范围的低磁、低密度区的情况，推断为侵入岩枝或岩脉，把低磁、低密度区划分为酸性侵入岩（图12）。

深层断裂构造与金矿密切相关，为了尽可能连续追踪地层剖面发现的深层断裂，解释除上述 3 条主剖面外还图切了 10 条辅助物性剖面对深层断裂进行空间产状控制，测区共推断深层断裂14条。

（3）重磁岩性构造解释结果

综合重磁定性及三维定量计算解释，绘制二道沟矿区及外围岩性构造平面图（图13）。

地层结构：二道沟矿区及外围为火山盆地，地层结构上部为火山沉积岩，基底为海西期花岗岩，盆地西边以东对面沟—楼上断裂（F₂）为界、东边以于家营子岩体为界，东西约 4 km，南边以楼上断裂 （F₁）为界、测区东北角盆地没有封闭，南北约5 km。

二道沟火山盆地由于中部基底凸起的东对面沟基岩隆起带，使其分离为南北两个洼地，南部二道沟洼为现在的二道沟矿区，北部为大北沟火山洼地，测区东北部没有封闭。图13为 400 m 标高划分的地层界限。

东对面沟基岩隆起：位于二道沟盆地中央、二道沟矿区北边，基底呈舌状隆起、整体为向南弯曲的弧形墙岩，将二道沟盆地分为南北两洼地。 400 m 标高基岩平面图上，隆起西侧呈圆形直径约 1800 m，地面标高约 800 m；向东转北西向带状，长约2700 m，宽约550 m，地面标高约650 m，转向处有来毛沟断裂通过，基岩顶深为100~600 m。

二道沟洼地：平面位于二道沟矿区，地面标高约 600 m，400 m 标高基岩平面上，形状呈近北西向矩形，面积北西长、北东短约2 km×1.5 km。南部基底出露、北部被东对面沟基岩隆起圈闭，中央范围基底呈盆状，洼地中心位于二道沟矿区，二道沟洼反演基底最大深度标高约-1200 m（中心为二道沟矿区Ⅲ号金矿脉断裂，并沿来毛沟断裂延伸向东南），目前二道沟矿区采矿最深标高约-200 m。

大北沟洼地：平面位于金厂沟梁东矿区以东，二道沟矿区以北，东西向大于 4 km，南北向大于 3 km，到测区东北角没有封闭，地面标高约 800 m， 400 m 标高基岩平面显示，靠近金厂沟梁东矿区约 1.5 km，来毛沟和金厂沟梁—于家营子断裂交汇处有一个深度中心、测区东北角为一个更大的凹陷，反演基底最大深度标高多小于-2000 m，深度大于 3000 m。

深层断裂：测区共推断深层断裂 14 条，按规模长度分三级，其中一级 3条为区内框架构造，二级 6 条判断为一级断裂的次级构造，三级 5 条判断为一二级断裂的次级构造。

区内 3 条一级断裂分别为，出露地表的东对面沟—楼上断裂（F₂），走向北西、倾向北东，倾角陡立，为二道沟盆地西边界；位于测区中部的来毛沟断裂 （F₃），走向北西、倾向北东，倾角陡立，贯穿二道沟盆地；位于测区中北部的金厂沟梁—于家营子断裂 （F₆），走向近东西、倾向南，倾角陡立，沿大北沟火山洼的南边剪切来毛沟断裂（F₃）。

区内 6 条二级断裂，近 EW 向断裂有 4 条，分布在二道沟洼地的边沿和中心，最南端出露地表的楼上断裂（F₁），位于二道沟火山洼地的 F₄、F₅断裂，位于东对面沟基岩隆起区的 16 号金矿化脉。北西向有2条分布在大北沟火山洼地F₇、F₈断裂。

深层断裂的含矿情况，二道沟已发现主要矿脉共8条，其中1条在划分的二级断裂中F₅（Ⅱ-2号金矿脉），其他7条金矿脉均在划分出深层断裂的次级断裂中，现象说明金矿脉主要出现在深层断裂的次级断裂中，由于统计数量较少关于深层断裂本身的含矿性，尤其是二三级断裂的含矿性建议在矿区找矿中加以重视。

岩浆岩：在矿田范围出露有两个较大的岩体，分别为位于金厂沟梁矿区正南侧的华力西期西台子岩体和位于二道沟矿区西侧的燕山早期于家营子岩体，在二道沟矿区的南侧出露有模较小的闪长岩楼上岩体。

重磁解释结果，位于测区西南部的西对面沟岩体，为燕山后期继承西台子岩体侵入的酸性岩体，二道沟盆地基底为华里西期花岗岩，岩体边界和断层附近侵入有不同时期的岩枝或岩脉，除此次之外，缺少大的酸性岩与围岩的磁性特征，判断勘探范围内存在大的酸性岩体的可能性较小。

5 深部构造成矿研究

5.1 岩浆岩活动与金矿关系

根据金厂沟梁—二道沟金矿田的地质成矿研究成果，二道沟金矿为岩浆热液蚀变破碎带（交代） 型金矿床，金矿物质来源于建平群小塔子沟岩组变质系及中生代岩浆活动，与印支—燕山期花岗岩岩体相关，构造控矿（张雪松，2013）。矿田围绕西对面沟岩体分布，北部的金厂沟梁金矿床矿体赋存在新太古界建平群小塔子沟组片麻岩中；东部的二道沟金矿产于侏罗系的火山岩中；西南的长皋沟金矿各矿脉产于西台子似斑状花岗岩中。

综合本次重磁对二道沟岩性构造的解释结果以及金矿产出空间分析，对矿田区岩浆岩侵入活动与金矿的关系给出认识上的判断：

华力西期侵入细粒花岗岩西台子岩体形成二道沟基底地层；燕山早期先后侵入石英二长岩于家沟岩体、闪长岩楼上岩体，同时沉积侏罗系火山岩； 燕山后期深部酸性花岗岩继承老岩体侵入，地表表现为西对面沟岩体以及沿东对面沟—楼上断裂（F₂） 出露的岩枝、岩脉，同时发展形成了目前的断裂构造格局，因岩浆侵入产生的热液在深层断裂及其次级断裂富集成金矿。

5.2 金矿成因分析

利用重磁岩性构造解释结果分析矿床成因，是通过已知金矿（化）脉与地下岩性构造的相关性分析判断成矿地质体，结合金矿的基本成矿理论、有利成矿要素分析成矿有利条件，建立成矿模型。

（1）矿田范围内金厂沟梁金矿床矿体赋存在新太古界建平群小塔子沟组片麻岩中；二道沟金矿产于侏罗系的火山岩中；长皋沟金矿产于西台子华力西期似斑状花岗岩中，说明区内主要的地层，太古界片麻岩地层、华力西花岗岩地层及侏罗系火山沉积岩地层都可成为金矿脉的围岩地层，都可以提供金矿物质来源；

（2）重磁推断西对面沟为燕山后期酸性侵入岩，围绕岩体周围规律性的产出呈放射状分布的金矿化脉，可以判断燕山后期的酸性侵入为本区金矿成矿的主要热源和矿液来源之一；

（3）二道沟矿区具有工业价值开采的金矿脉，均分布在重磁推测的二道沟火山洼地中，从矿脉平面走向上看多为北西西向，与来毛沟断裂呈剪切分布，判断为来毛沟断裂的次级断裂。在深度上如 2 勘探线重磁解释综合剖面（图14）显示金矿脉位于厚大的火山沉积地层中，与重磁推断深层断裂相伴、平行分布，深部延伸方向垂直向下，进一步推测二道沟更深部存在燕山后期酸性侵入岩，为二道沟金矿脉的成矿热源。按照有利成矿要素判断，二道沟火山围岩金矿有利成矿条件为（a）深层断裂是热源的通道；（b）厚大的火山岩地层提供了充足的金的物质来源；（c）火山洼地形成一个较封闭的聚热环境，使热液保持并循环、萃取围岩中的金元素富集成矿。

综合以上分析，二道沟金矿及外围金矿成因，深部燕山后期酸性花岗岩提热源和部分含金热液，在二道沟洼地相对封闭的环境中热液沿深层断裂上升、循环同时萃取火山岩中的金在次级断裂中富集成矿。

5.3 二道沟金矿床及外围找矿潜力分析

依据二道沟主要金矿脉成矿条件及成因分析，对二道沟矿区及外围现有金矿（化）脉的找矿潜力进行分析，并划分出3个成矿预测区，见图15。

（1）西对面沟岩体周边找矿

围绕西对面沟岩体周边发现较多的的金矿化脉，如 309#、107#、35#、202#、33#、8#等，平面上以岩体为中心呈放射状分布，脉体较小、品位不高，判断为岩体岩浆矿液直接成矿，由于西对面沟岩体规模不大，建议进一步进行成因研究。

（2）二道沟洼地找矿

成矿条件充分，二道沟矿区工业矿体都分布在其中偏北部，从重磁推测的来毛沟断裂和F₄、F₅断裂平面分布上看，洼地南部围绕深层断裂东南延长方向仍具有发现新矿脉体的潜力。二道沟矿区深部找矿潜力评价，二道沟火山洼地地面标高约600 m，根据重力异常反演确定的基底为华力西期花岗岩，最大深度标高约-1200 m，目前二道沟矿区探采最大深部标高为-200 m，按照二道沟金矿主要金矿脉成因研究结果，-200 m 标高到基底尚有至少 500~1000 m的厚大火山岩地层成矿空间，判断二道沟深部找矿潜力尚在。

（3）基岩隆起区找矿

对应重磁推测的基岩隆起区，地表发现有16#，54 #，14#，44#，48#，38#等多条金矿化脉，平面走向为近东西向与来毛沟断裂呈剪切分布，推测为来毛沟断裂的次级断裂，与二道沟矿区不同，在深部此组金矿化脉断裂可能延伸到华力西基底花岗岩地层，与长皋沟金矿产出相似，不排除深部成富矿的可能，本次把分布在基岩隆起区的这组金矿化脉划为找矿预测区，主要提示围绕来毛沟深层断裂附近找矿，探寻已发现矿脉深部的富矿性。

（4）北上沟洼地找矿

北上沟洼地目前没有金矿脉发现，重磁推测地层构造属火山洼地，火山岩地层较二道沟厚大，由于测区范围限制，基底面貌不全，来毛沟断裂、金厂沟梁—于家营子断裂、F₇、F₈多条深层断裂通过，与二道沟洼地相似成矿条件有利，围绕重磁推测的深层断裂具有很大的找矿潜力。

6 结论与建议

6.1 结论

（1）成矿地质环境

研究区西北角为金厂沟梁东区太古界建平群老变质岩系，西南部为燕山期晚期花岗岩对面沟岩体、东边部为燕山期早期花岗岩于家营子岩体，中东部大面积为中生代火山碎屑沉积岩。中生代火山碎屑沉积岩基底为华力西花岗岩地层，可划分为南北两个相对独立的火山洼地，二道沟火山洼地和大北沟火山洼地，二道沟矿区位于二道沟火山洼地之中，火山盆地受以来毛沟为主的北西向和近东西向深层断裂控制，盆地基底埋深大于 1800 m，推测盆地深层断裂5条。

（2）二道沟金矿成因

研究二道沟金矿脉与岩体及深层断裂的空间关系发现，围绕对面沟岩体周围呈放射性分布的小矿脉，说明二道沟金矿成矿作用与燕山后期酸性花岗岩相关，而矿区在采主要金矿脉位于二道沟火山洼地的中部与此次发现的深部断裂相关，深部断裂均为指向深部，推测深部存在酸性岩体。

根据获得的深部地层结构和深部断裂构造，按照有利金矿成矿要素理论分析二道沟主要金矿脉具备以下成矿条件：①二道沟火山洼地提供了厚大物质来源且相对封闭聚热的环境；②深层断裂提供了热源循环通道和金矿沉积的空间；③推测深部存在酸性岩体提供了成矿热源和物质。二道沟金矿金矿成因，在厚大且相对封闭的火山盆地，深部酸性岩体热源和物质通过深部构造通道在火山洼地断裂构造附近富集成矿。

（3）二道沟金矿深部找矿评价

二道沟火山洼地地面标高约 600 m，根据重力异常反演确定的基底为华力西花岗岩，最大深度标高约-1200 m，目前二道沟矿区探采最大深部标高为-200 m，按照二道沟金矿金矿成因研究结果，-200 m 标高到基底尚有至少 500~1000 m 的厚大火山岩地层成矿空间，判断二道沟深部找矿潜力尚在。

6.2 找矿预测区及建议

依据二道沟金矿金矿成因研究结果，提出二道沟火山洼地和大北沟火山洼地和基岩隆起区3个找矿有利地段——预测区。建议火山洼地找矿以洼地内的深层断裂及其次级断裂为探测对象，二道沟火山洼地深层断裂，来毛沟断裂（F₃）、F₄、F₅；大北沟火山洼地深层断裂，来毛沟断裂（F₃）、F₆、F₇、F₈；基岩隆起区找矿以围绕来毛沟深层断裂（F₃）附近找矿，探寻已发现矿脉深部的富矿性。

参考文献