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摘要：甘肃北山造山带位于中亚造山带南缘，属于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的结合部。它被认为是天山复杂弧盆系的东延部分，是中国西北地区最重要的有色金属和贵金属成矿带之一。本研究以北山构造区柳园裂谷构造单元为研究对象，通过高精度磁测手段，分析了该区域不同时期岩浆活动形成的磁场特征，推断了构造解译并进行了远景靶区预测。同时，本文还详细说明了该区域的断裂构造特征和岩体分布情况，为进一步深部和边缘找矿预测以及重磁异常解剖提供了依据。
关键词：北山；高精度磁测；岩浆活动；断裂构造
北山造山带所处的大地构造位置非常特殊，地质构造非常复杂，形成了多层次、多旋回、多时代、多体制、多尺度的构造组合，呈现出复杂多样的形式。该区域的构造主要受到红柳河-牛圈子-洗肠井大断裂（缝合带）、黑山-咸泉子断裂、柳园-大奇山断裂（缝合带）的影响，形成了近东西向的区域深大断裂为主体和紧闭、线状、倒转褶皱发育为特征的区域构造格局。各大断裂旁侧还发育有复杂的次级断裂系统，并对区域内侵入岩的分布、成矿物质的活化、迁移和富集成矿起着重要的控制作用。因此，北山地区形成了著名的韧性变形带Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Mn-W三级成矿带。
地面高精度磁测可以准确地研究磁异常与各种地质因素之间的对应关系。通过垂向、水平梯度、小波变换等位场处理手段，可以有效抑制干扰和浅层信息，从而对中、深部磁场特征和隐伏磁性体进行有效放大，得到准确的区域磁场信息。这对于研究区域的地质构造和找矿预测具有重要意义。
1地质背景
调查区位于北山造山带南缘，处于华北板块、塔里木板块、柴达木—祁连板块和哈萨克斯坦板块的结合部。自元古代以来，经历了漫长而复杂的地质演化过程，形成了复杂的造山带。晚古生代是北山造山带的一个重要阶段，三大板块汇聚并伴随着大量的构造岩浆活动和金属成矿事件。
该区域受到红柳河—牛圈子—洗肠井大断裂（缝合带）和敦煌基底杂岩隆起的影响，构造形迹复杂，呈近东西走向。强烈的挤压、走滑和韧性剪切是其特征，对侵入岩的分布、成矿物质的活化、迁移和富集等成矿过程起着重要的控制作用。
北山造山带的岩浆活动非常频繁，各个演化阶段都形成了不同规模、类型和成因的岩浆岩。其中，加里东中晚期和华里西期的岩浆活动达到了鼎盛时期，形成了大面积的侵入岩体和双峰式火山岩。区域内的岩浆及其作用具有多来源、多成因、多阶段和复杂多样的特征，不同层次的岩浆混合作用是其重要标志，多期次的岩浆活动为该区域的成矿提供了重要的热源供给体系。
该区域的重磁场由一系列东西拉长的局部重磁异常组成。花牛山-墩墩山-哥德坑一线以北呈现出高重力、负磁异常的特征，而南侧则呈现出低重力、高磁力异常的特征。北山北带局部的重力低、磁场高异常带与石炭系酸性火山岩及火山碎屑岩相对应，已经发现了南金山等火山岩型银金矿。南带的柳园-音凹峡区域呈现出重力低、磁力高的异常带，反映了华里西晚期酸性侵入岩及石炭系、二叠系火山岩的组合特征。
2磁场区划分
该区域的实测磁场呈现出明显的南北分带和东西分块的特征。自北向南，磁场变化趋势为低-高-低。高场区内存在低、负磁场间隔或排列，形成了不同磁场变化区域和局部异常。低场主要以平缓的背景为主，偶尔出现局部升高的正磁场区块。将该区域的磁场划分为三个大区：骆驼泉-哥德坑东山平静负磁场区（I）、后红泉北山-红柳泉北山正负变化磁场区（II）和后红泉-红柳泉平静负磁场区（III）。
2.1骆驼泉—哥德坑东山平静负磁场区（I）
位于骆驼泉幅、后红泉幅北部地区和红柳泉北幅北部，主要是大面积平缓降低的负磁场。磁场强度在0nT至-100nT之间，从北向南逐渐减小，每公里下降10nT至20nT。该区域的局部异常较少，形态多为宽缓的带状，与南部磁场区（II）以密集的梯度带连接。
该区域主要出露华力西晚期中酸性、酸性花岗岩和花岗闪长岩等岩石。蓟县系平头山组（Jxp）和长城系古硐井群（ChG）地层主要分布在西北、东北和中部，是一套浅变质沉积岩。此外，该区域还有一些石炭纪和侏罗纪地层，但出露面积较小，主要分布在中部和东部。该区域的岩石物性多为无磁或弱磁性，这是形成平缓磁场的主要原因。南部边缘磁场面貌发生了较大变化，表现为升高的磁场。经过分析，这一带主要分布有中生代火山岩地层、下石炭统红柳园组（Ch）和下二叠统方山口组（Pf）。
2.2后红泉北山—红柳泉北山正负变化磁场区（II）
位于调查区的中南部，即后红泉北山-红柳泉北山一带，磁场呈东西向未封闭状态。该区域的特征是平缓的负磁场背景上叠加了一系列起伏变化的正磁异常。局部异常相当发育，多呈条带状或孤立团块状，强度不一，主要呈近东西或近北西向发展。异常幅度在20nT至300nT之间，峰值可达1790nT。
异常区广泛分布着上新统苦泉组（Nk），岩性主要为砂质泥岩和砂岩，其北、东、西三面地势较低处则为全新统松散砂、砾、碎石沉积。局部集中分布有中生代火山岩地层—下石炭统红柳园组（Ch）和下二叠统方山口组（Pf），这些是异常集中反映的区域。同时，该区域还存在少量华力西晚期花岗岩、闪长岩和辉长岩，它们分布在异常区的东西两端。通过分析发现，该区域的背景磁场与中生代岩层和新生界覆盖层相对应，异常可能与侵入的华力西期岩体和含磁火山沉积岩有关。
2.3后红泉—红柳泉平静负磁场区（III）
位于调查区南部，且南部未封闭。总体呈现为低缓的负磁场，局部存在零星的正磁团块异常孤立产出，与北部的II磁场区相隔有明显的负磁场带。该区异常基本呈北西向展布，呈团块状产出，异常强度不高，一般在-20nT至80nT之间。该区多以新生界覆盖，局部有石炭系地层分布，后红泉磁低缓区主要分布在冲积—洪积扇区，红柳泉大面积磁低缓区以华力西晚期花岗侵入岩为主。该区大多岩石为无磁性或弱磁性，异常分散且幅度很低。
3主要构造推断分析
在磁场分区架构形成的基础上，通过数据处理并参考地质、化探、遥感等资料，以局部磁场特征延伸开来，分析异常引发原因，对磁场构造和岩性进行推断，形成本区典型的地球物理场构造发育特征。
3.1后红泉—红柳泉北山一级深大断裂（L-5）
位于测区中部，自后红泉以北至红柳泉北山西侧，走向由北西转为东西。该断裂表现为磁场分区界限、磁场梯度带，断裂两侧磁场面貌差异较大，断裂以北为大面积负磁场区，磁场背景值在-100nT至0nT之间，未出现孤立或条带状异常，断裂以南为明显的升高异常分界，构造两侧梯度变化平均在200nT以上。
垂向一阶导数等值线图上，断裂位置呈现为条带状串珠异常；上延300m等值线图上，断裂位置西侧异常范围缩小，幅值下降较快，说明该区为浅部高磁小范围异常，矿产资源东侧异常缩减程度较弱，为深部异常，上延至500m后的异常缩小程度减缓，断裂形态加深，说明其具有深大断裂的磁场特征—随着深度的增加，特征更加明显；二阶小波变换反应的梯度变化带更加明显，深度和宽度均有放大，说明该断裂为早期的深大断裂。
断裂主要位于苦泉组地层中，其中北西段北侧为方山口组玄武岩、英安岩等火山岩，并受到大规模华力西期辉长岩的侵入，南侧主要为方山口组，两者之间的苦泉组是断裂的主要发育部位，南东段被苦泉组覆盖。地理位置与芦草井-骆驼泉-哥德坑东山深断裂相吻合，受后期断裂中华力西期中酸性岩的侵入，易形成具有热液型特征的矿化层位。
3.2歌德坑南站—红柳泉北山一级断裂（L-6）
该断裂位于测区中部，自歌德坑南站至红柳泉北山西侧，走向北西。断裂表现为磁异常错动线，断裂两侧磁场特征相似，推测该断裂是晚期构造对原磁性体的破坏错动，磁场梯度变化为220nT，具有明显的带状分布特征。
垂直一阶导数等值线图上，断裂位置存在带状负异常；在上延300m等值线图上，断裂仍然具有梯度变化，但幅值和变化程度下降，上延至800m后，两侧高场团块基本融为一体，梯度变化消失，说明该断裂是晚期构造分割原磁性体所致，并不具备一级断裂特征；二阶小波变换所反应的梯度变化带非常明显，深度和长度都有延伸，且东侧出现负磁场团块，与北东向出现的负磁场产状相一致，由此也证明该断裂是后期的构造活动形成。
断裂主要位于苦泉组地层中，属于新生代新井南断陷盆地范围，地表观察并无侵入岩体或岩脉，但偶见褐铁矿化现象，推测原岩受深部岩浆活动引发蚀变，此类地层中钼、铀有相对富集成矿的可能性，具有寻找砂岩型钼铀矿的潜力。
该断裂与石阶子—白山井断裂吻合，为芦草井-骆驼泉-哥德坑东山深断裂的次级断裂，在华力西运动晚期，沿断裂侵入造成接触带蚀变，是赋存铜、铁的有利部位，断裂西侧为新发现歌德坑南站铁矿化点，南接遥感综合异常区，羟基异常、铁染异常分布集中，说明该断裂作为早期深大断裂的次级断裂，在新矿点探明的基础上具备成熟的成矿优势。
3.3红柳泉北山铁矿点—南东一级断裂（L-13）
该断裂位于测区东南角，自红柳泉北山铁矿点向南东发育。该断裂表现为磁场分区界限，同时也是磁场梯度带。其两侧分别为北部约120nT的正磁场区和南部约-260nT的负磁场区，整体呈带状分布，没有明显的突变尖峰异常。
在垂向一阶导数等值线图上，断裂位置呈现出串珠状异常带。而在上延等值线图上，断裂仍然具有带状梯度变化，幅值和串珠状规律有所下降，南侧负磁场区范围缩小，但边界更加清晰，异常减小的同时仍具有一定的延伸深度，这说明异常可能埋深较深。通过二阶小波变换，我们可以清楚地看到梯度变化带，深度和范围略有缩减。
断裂主要位于石炭系红柳园组大理岩中，存在着破碎蚀变现象，并有大量闪长岩侵入。根据地质成果显示，该断裂北西侧为新发现的红柳泉北山铁矿化点，侵入接触部位存在褐铁矿化和较强的硅化。而南东侧则是新发现的白山井铜铁矿化点，围岩呈现矽卡岩化、硅化、绿帘石化以及孔雀石化等现象。由此可见，该断裂控制着岩浆岩的分布，并为含矿热液的活化富集提供了空间，对矿产的形成具有积极影响。在石炭系红柳园组的断裂构造中以及在华力西晚期中酸性岩浆岩的接触带附近，具备寻找金、银、铜和铁矿产的有利条件。
此外，该断裂与歌德坑南站-红柳泉北山断裂间断相连，在空间位置上与实测遥感断层重合，并且与石阶子-白山井断裂吻合。综上所述，L-6和L-13作为深大断裂的一部分，其产状和发育特征类似，受到构造运动和岩浆活动的影响，形成了断裂破碎和接触蚀变等现象，为金属元素的赋存提供了非常有利的地质环境。
3.4红柳泉东—白山井铜铁矿点二级断裂（L-11）
位于测区东南角的3.4红柳泉东-白山井铜铁矿点二级断裂（L-11）呈东西转北西走向。该断裂在磁场梯度带中表现出来，北部为正磁场区，磁场强度在180nT到400nT之间，峰值达到540nT。南部为背景场，磁场强度在-60nT到50nT之间。整体上呈带状分布，西段梯度变化强，东段梯度变化较弱，南东段没有封闭。
从垂向一阶导数等值线图可以看出，断裂位置呈串珠状异常带。而从上延等值线图上观察，断裂幅值和串珠状规律明显下降，这说明异常整体规模较小，埋深较浅。通过二阶小波变换可以清楚地看到梯度变化带，但深度和范围有所缩减。
断裂位于石炭系红柳园组，中部穿过了第四系，与红柳泉东铁矿化点在西段相吻合。围岩主要是灰绿色英安岩，表现为弱褐铁矿化、绿泥石化和绿帘石化。南东末端与白山井铜铁矿化点相接，围岩则表现为矽卡岩化、硅化、绿帘石化和孔雀石化。与F-13异常类似，西侧断裂构造和岩浆活动有利于金属元素的富集，对寻找热液型矿床具有指示作用。而东侧受到侵入的破坏作用，形成了接触带富矿层位，具备矽卡岩型矿床的典型特征。因此，可以证明L-11断裂的存在，并且其形成原因也有所不同。
3.5后红泉北山三级断裂（L-1—L-4）
L-1—L-4四条断裂位于测区后红泉北山的化探综合异常区内。L-1—L-3断裂自南西-北东展布，而L-4断裂则由北向南展布，相互交织呈网状。
这些断裂表现为磁异常的错动线，整体呈蜂窝状异常。磁场强度在-50nT到600nT之间，以小团块形式汇集，内部梯度变化明显。与L-5断裂共同封闭了4条断裂和其间的异常。
从垂向一阶导数等值线图可以看出，断裂位置呈串珠状异常带，形态清晰。相比之下，上延等值线图中断裂幅值和串珠状规律明显下降，北东部异常幅度仍然较大，说明该区异常在西部较浅，在东部较深。同时，南北边缘的梯度变化也很明显。通过二阶小波变换可以观察到正负变化梯度带。
这些断裂位于二叠系方山口组中，区内广泛发育了华力西期基性侵入岩（辉长岩）。这些侵入岩主要分布在侵入岩的接触带以及近东西向的断裂破碎蚀变带中。北西西向和近东西向的断层控制了岩浆岩的分布，并为含矿热液的活化富集提供了空间。与L-1—L-3三条断裂相比，L-4断裂以近南北向切断了这三条断裂，并且期间还夹杂着许多北东、南北向的次级小断裂。这些断裂对早期北西向构造造成了错断，共同形成了该区域类似网状的异常形态。
通过以上分析，我们可以看到测区内形态清晰、主次分明的断裂构造共有14条。其中，主要断裂（7条）呈北西-西向展布，多期北东向为次级断裂。这两者形成了类似网状的结构，共同控制了该区地层展布、岩浆侵位和矿产分布。
4结论与讨论
通过对北山地区的高磁实测成果进行分析，我们建立了一个基本的地球物理模型，以揭示该地区构造成矿的特征。该模型考虑了不同时期和强度下的构造活动的叠加和复合，从而形成了独特的大地构造背景及其对应的磁场特征和磁源构造。这些结果对于确定赋矿层位和远景靶区具有重要的指示意义。
区域性大断裂在宏观上主导了区域的构造格架、沉积物的演化、变质作用的类型和强度以及岩浆活动的发育。在微观尺度上，大断裂对各种成矿和成岩元素的富集和分散起着至关重要的作用。由于多期活动性，各种构造破碎带通常是地质体内的薄弱带，水体可以在这些带中汇聚，成为岩石中各组分运移和重新分配的通道。同时，断裂构造也为成矿物质的运移、沉淀、聚集和赋存提供了空间条件，因此它是成矿元素富集中不可或缺的重要因素之一。
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