Discussion on Structure and Prospecting Direction of Xitieshan Lead-zinc Deposit Sedimentary Basin in Qinghai Province
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摘要:
锡铁山铅锌矿床位于柴达木盆地北缘，矿体主要产于奥陶系滩间山群O3tna-2正常沉积岩段。对深部构造的探测和原始成矿环境的恢复一直是勘查研究工作的重点。矿山以往深部找矿投入了瞬变电磁法（TEM）和可控源音频大地电磁测深法（CSAMT），对深部的结构、构造反映不够清楚，找矿效果也不理想。2020年首次投入了高分辨广域电磁法（WEFM），取得了较好的勘查效果。笔者结合已有的地质资料，对广域电磁法成果进行综合分析，初步认为锡铁山铅锌矿床原始沉积盆地走向为EW向，属于南高北低的抬斜式盆地。受NE-SW向的斜向推覆作用，形成目前盆地的构造形态；同时推测盆地内部存在两条主要的同生断裂。笔者依据同生断裂和已知矿体的空间位置预测了找矿靶区，指出了锡铁山沉积盆地内铅锌矿的找矿方向。
Abstract:Xitieshan lead-zinc deposit is located in the northern margin of Qaidam Basin, and the ore body is mainly produced in the normal sedimentary rock section of O3tna-2 of the Ordovician Tanjianshan Group. The exploration of deep structures and the restoration of the original metallogenic environment have always been the focus of exploration and research work. In the past, transient electromagnetic method (TEM) and controlled source audio frequency magnetotelluric sounding (CSAMT) were used in deep prospecting of the mine, which did not reflect the deep structure and structure clearly enough, and the prospecting effect was not ideal. In 2020, the high-resolution wide area electromagnetic method (WEFM) was put into use for the first time, and good exploration results were achieved. Based on the existing geological data and the comprehensive analysis of the results of the wide area electromagnetic method, this paper preliminarily believes that the original sedimentary basin of the Xitieshan lead-zinc deposit is oriented in the east-west direction and belongs to an uplifted basin with the south high and the north low. Due to the NE－SW oblique nappe, the current structural form of the basin was formed; At the same time, it is speculated that there are two main contemporaneous faults in the basin. Based on the syngenetic faults and the spatial location of known ore bodies, this paper predicts the prospecting target area and points out the prospecting direction of lead-zinc deposits in the Xitieshan sedimentary basin.
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锡铁山铅锌矿床产于柴北缘加里东造山带中段早古生代大型沉积盆地的次级盆地内（张德全等，2005），锡铁山次级盆地内分布一套火山–沉积岩系（祝新友等，2006）。铅锌矿体即赋存于奥陶系滩间山群中，是中国最大的铅锌矿床之一。自20世纪50年代被发现以来，前人作了大量研究工作，主流学者认为矿床成因为海底喷流沉积型（邓达文等，2003；祝新友等，2006；冯志兴等，2010；宋忠宝等，2012）。由于受后期板块推覆作用的影响（孙华山等，2017），形成了目前较为陡立的矿体产状特征。1999年，邓吉牛（1999）提出了褶皱构造控矿（后期推覆作用的结果），对于锡铁山矿床的地质勘查具有重大意义，使其找矿增储效果明显。
一直以来，锡铁山盆地的原始沉积面貌以及构造格架现状是地质人员研究和争论的重点之一，这关系到矿山的找矿方向问题。邬介人等（1987）认为矿区为单斜构造，不同时代的地层以断层接触。邓吉牛（1999）认为矿区为中央背斜和两翼向斜的复式向斜构造，剖面上呈“W型”，又称“口袋状向斜”。在研究广域电磁法成果的基础上，结合矿区地层、构造、矿体等空间分布规律，尝试对锡铁山铅锌矿床成矿时期的原始沉积盆地进行了恢复。通过分析已知矿体的电阻率异常特征，推测了分布于原始沉积盆地内同生断裂的位置，结合板块之间的推覆作用过程，推论了整个矿区的构造格架，在此基础上探索锡铁山铅锌矿的找矿方向。
1. 锡铁山沉积盆地地质背景
1.1 地层
矿区地层从老到新出露依次为：早元古代旋回形成的基底构造层——下元古界达肯大坂群（Pt1dk）；加里东旋回形成的裂谷构造层——上奥陶统滩间山群（O3tn）；华力西旋回形成的裂谷盖层构造层——上泥盆统阿木尼克组（D3a）和下石炭统城墙沟组（C1c）以及新近系干柴沟组（N1g）、第四系（Q）覆盖层。
达肯大坂群（Pt1dk）呈NW–SE向分布在锡铁山沟、无名沟、中间沟和断层沟以北地区，与上覆上奥陶统滩间山群（O3tn）呈不整合接触，多为断层接触关系。达肯大坂群（Pt1dk）厚约为
5000 m，为一套混合岩化的白云母、二云母片岩、黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩和大理岩系，变质较深，混合岩化程度强烈。上奥陶统滩间山群（O3tn）是一套经受了区域变质的浅海相基性-酸性火山喷发熔岩、火山碎屑岩夹正常碎屑岩及少量碳酸盐岩的绿色片岩系，其呈NW–SE向狭长带状展布，在锡铁山沟–中间沟一带出露最宽，达2.4 km。该套地层受造山作用影响，大多已变质，变质程度较高，岩石劈理/片理化特征明显，说明后期构造变形作用对锡铁山铅锌矿床的改造强烈。按岩石组合特征、喷发旋回和沉积环境特点，上奥陶统滩间山群（O3tn）可划分为a、b、c、d等4个岩性组，a、d岩组又划分为2个和4个岩性段。其中，O3tna-2正常沉积岩段是矿区主要含矿层位，O3tnb中基性火山碎屑岩组是矿区次要含矿层位。
上泥盆统阿木尼克组（D3a）在矿区南西部一带断续分布，走向SE，倾向NE，倾角为30°～50°，局部岩层扭曲，与上覆地层呈不整合接触。岩性为暗紫红色复成分砾岩（以绿色片岩和大理岩砾石为主）、紫红色复成分细砾岩（主要为石英砾石）、含砾砂岩夹砂岩透镜体。
下石炭统城墙沟组（C1c）沿南西侧柴达木盆地北缘断续分布，走向SE，倾向NE，倾角为30°～50°，局部岩层扭曲，与上覆地层呈断层接触。本组上部为黄褐色、杂色粉–细砂岩夹砂鲕状灰岩、生物碎屑灰岩；下部为紫红色、黄色长石石英砂岩、细砂岩、粉砂岩夹含砾砂岩、砾岩。底部有一层黄褐色底砾岩。本组总厚度为13～609 m。
新近系干柴沟组（N1g）沿南侧柴达木盆地北缘断续分布。走向SE，倾向NE，倾角为30°～50°，岩性为砖红色、黄褐色砂岩、含砾砂岩及砾岩。
第四系（Q）沿矿区沟谷地带分布。主要为残坡积物、含砾风积砂土（图1）。
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图 1 锡铁山铅锌矿区地质简图（据魏俊浩等，2015）1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组第一岩性段；4.石炭系城墙沟组第二岩性段；5.泥盆系阿木尼克组；6.滩间山群d组第四岩性段；7.滩间山群d组第三岩性段；8.滩间山群d组第二岩性段；9.滩间山群d组第一岩性段；10.滩间山群c组；11.滩间山群b组；12.滩间山群a组第二岩性段；13.滩间山群a组第一岩性段；14.达肯大坂群；15.闪长岩；16.斜长角山岩脉；17.矿体；18.大理岩；19.不整合界线；20.正断层；21.逆断层；22.产状（片理、片麻理）；ATF.阿尔金断层；F1～F6 .断层编号；a.构造位置图：b.矿区地质简图Figure 1. Geological sketch map of Xitieshan lead-zinc mining area1.2 构造
锡铁山铅锌矿所处区域大地构造位置及早古生代构造演化过程显示，原特提斯洋自早古生代早期开始俯冲、消减、碰撞、闭合过程中，形成了以柴北缘超高压变质带（UHPB）为代表的构造混杂产物（林成贵等，2017；王佳兴等，2020），作为其中的一部分，滩间山群这个地质体整体经历了加里东造山运动的强烈构造运动，发生了角闪岩相–低绿片岩相区域埋深变质作用，其后被未变质弱变形的泥盆系为代表的晚古生代地层不整合覆盖（冯志兴等，2010）；所谓的滩间山群在地层系统里是一个复杂的群，在承认存在早古生代喷流成矿体系的前提下，早古生代构造混杂过程对矿山矿体的叠加改造以及后期构造运动进一步改造应该是锡铁山矿床深部找矿的基准。也就是说，深部找矿潜力研究需要回答早期喷流沉积成矿系统在构造混杂过程中被改造情况、埋深变质的表现、以及新生代走滑逆冲作用对成矿系统的剥蚀、抬升过程的刻画。
1.2.1 褶皱构造
长期以来,有关锡铁山矿床的褶皱构造的争论一直很热烈。过去在矿山地表容矿地层中曾识别出大量的“褶皱构造”，并以此为基础还总结出锡铁山矿床“主褶皱构造”及其控矿规律。矿区滩间山群深部形态及延伸状况也是一个争议的话题，目前有3种观点，①地层呈NW走向，向SW倾斜的单斜层。②该地层构成向斜，核部是“紫色层”。③下部绿片岩是向南东侧伏倒转背斜。
邓吉牛（1999）根据地层层序和展布形态的分析，认为锡铁山矿区的褶皱关系为一核部背斜和两翼向斜的复式向斜，北东侧为口袋状倒转向斜，南西翼为倒转翼，锡铁山铅锌矿床产于倒转向斜南西翼。祝新友等（2006）提出，可能是岩溶塌陷部分引起了地表褶皱构造的假象。孙华山等（2017）认为矿区南侧O3tnd岩组内部发现存在一个向斜，该向斜以O3tnd-3岩段为核部，O3tnd-1、O3tnd-2（O3tnd-2/O3tnd-3之间断层接触，导致南翼断失）和O3tnd-4为两翼。
1.2.2 断裂构造
矿区断裂构造非常发育，按照断裂的走向沿伸可以将其分为两组：NW走向和NE走向。其中，NW走向断裂为矿区内区域性断裂，沿伸远，规模大，断面波状起伏，整体向北倾，以逆冲性质为主，从N至S编号分别为F1、F2、F3、F4、F5、F6；NE走向断裂延伸短，规模较小，以左行平移断层为主，局部具正断性质。
（1）NW向断裂，矿区最重要的控制性构造，不同区段走向略有变化，南东段走向为340°～350°，往北西延伸逐渐转为320°～300°，略呈弧形延伸，与地层走向总体有20°左右的交角。断裂规模巨大，具区域性深大断裂特征。李厚有等（2014）认为在早期裂谷演化阶段，具同生断裂性质，控制裂谷盆地的形成与演化，并对盆地的喷流沉积成矿等有重要的控制作用，晚期（裂谷封闭阶段和陆内造山阶段）强烈挤压推覆，产生韧性剪切、滑移，并且在浅表发生脆性破坏。断裂倾角总体较陡，但据深部钻孔揭露资料，向深部产状有变缓的趋势。
（2）NE向断裂，走向约为40°～60°，呈锯齿状追踪延伸，断层以倾向南东为主，倾角陡直。断层性质多为张性，且大致呈等间距分布（从西往东沿沟分布，如黄羊沟、红柳沟、瀑布沟、锡铁山沟、无名沟、中间沟、断层沟、绿石岗沟、红石岗沟、全集河沟等）。野外地质路线对比观察发现，每个沟的平面展布形态都呈齿状弯曲（张性追踪）伸展。虽没有发现明显大的断裂破碎带，但每个山沟的东、西两侧山坡，仅间隔30～40 m或60～80 m，同一岩层的厚度、夹层等沿走向无法对比，但大的层位又没有明显错位或缺失。该组断裂将矿带分为数段，成矿后又对矿体产生破坏作用。
1.3 岩浆岩
区内岩浆活动微弱，无大规模的岩浆侵入活动，仅在达肯大坂群局部见岩浆侵入迹象。
2. 锡铁山铅锌矿体特征
2.1 矿体类型
锡铁山矿区含矿层地表由北东至南西划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4个矿带二大类型，
3222 m中段以下Ⅰ、Ⅱ矿体合并为一个矿带，空间位置相当于Ⅱ矿带的位置，即绝大部分矿体完全可归并为同一矿体，矿体之间的分离甚至平行排列是由于后期构造错动所致，通过构造恢复可连为一个矿体，Ⅲ矿带矿体在3222 m以下只有零星的矿体分布。2600 m以下，在1勘探线以东新发现的以片岩为赋矿围岩的矿体群，因其产出形态、矿化特征等特点不同于其他矿体，故将其划分为Ⅳ矿带。依据赋矿围岩的区别将矿体划分为大理岩型矿体和片岩型矿体两大类。与祝新友等（2007）提出的非层状铅锌矿体、层状铅锌矿体相对应。它们与大理岩及网脉状的蚀变带共同构成喷流沉积系统。（1）大理岩型矿体，主要是Ⅱ矿带，包括部分Ⅰ矿带，主要分布在矿区23线以西的大理岩发育地段（
3002 m中段），或大理岩与上部片岩接触部位，矿体形态和产状变化大，呈透镜状、束状、似层状、囊状，与围岩界线清晰，向深部具有分枝现象，以块状、稠密浸染状矿石为主，单个矿体规模中等偏小，Pb+Zn品位一般大于10%，矿体连续性较好，是矿区的主要矿化类型。（2）片岩型矿体，主要是Ⅳ、Ⅲ矿带，包括部分Ⅰ矿带，主要分布在矿区1线以东大理岩变薄至尖灭而片岩发育地段，主要产于片岩中及片岩与下部大理岩接触带部位的片岩中，矿体形态比较规整，呈似层状–透镜状，沿走向和倾向形态及品位变化较小，矿化均匀，以、透镜状条带状、层状、纹层状、浸染状矿石为主，与围岩界线不清，少量矿化呈细脉浸染状沿裂隙充填切穿围岩层理，Pb+Zn品位一般小于10%。
锡铁山铅锌矿床属于海底喷流沉积矿床，主要矿体赋存在大理岩与绿片岩接触部位及大理岩中，明显受地层层位和岩性控制，矿体产出与围岩产状基本一致。在2018年储量核实范围内共圈出铅锌矿体179个，有53个矿体分布于大理岩内及大理岩与片岩接触带中；有126个矿体分布于片岩中。
根据矿山生产资料显示，矿化带呈SE向，长大于
2000 m，延深大于1200 m，矿体倾角10°～86°，呈似层状、透镜状及脉状。经工程控制单个矿体水平长一般为14～878 m。矿体产状与地层产状基本一致，走向NW，倾向SW或NE，Ⅱ号矿带矿体倾角为22°～86°，Ⅲ号矿带矿体倾角为42°～76°，Ⅳ号矿带矿体倾角为4°～40°。矿体多呈雁行排列，自北西往南东侧伏。主要成矿期后层间滑动和斜向断层较为发育，但对矿体破坏影响不大。
2.2 矿体形态
（1）大理岩型矿体
大理岩型矿体主要分布于大理岩内及大理岩与片岩接触带中。矿区大理岩型矿化带呈NW–SE向展布，长约为900 m，延深大于
1200 m。矿体多呈似层状、透镜状及脉状，局部出现波状扭曲。主矿体倾向SW，局部倾向NE，主矿体倾角较陡，倾角约为42°～86°。在2942 m中段以下经工程控制单个矿体水平长一般为14～878 m；矿体最小厚为1 m，最大厚为42 m。矿体多呈雁行排列，自北西往南东侧伏，总体侧伏角为30°～45°，少数为60°。矿体与大理岩密切相关，大理岩往深部变薄，矿体随之尖灭；若大理岩向深部延伸变厚，矿体规模亦大。矿体厚大部位位于矿区25～33线间的厚层状大理岩及条带状硅质岩最发育地段。
（2）片岩型矿体
片岩型矿体主要分布在15线以东，是中间沟-断层沟矿区的主要矿体类型。含矿围岩为碳质泥岩–细砂岩夹较多硅质纹层，围岩主要岩石类型有：碳质绿泥片岩、含碳绿泥片岩、绿泥（石英）片岩、绢云石英片岩、碳质纹层硅质岩、纹层硅质岩等。其中，碳质层较发育地段成矿相对较好。矿体产状与围岩产状基本一致，走向NW，倾向SW，倾角为50°～82°。沿走向矿体有明显的膨缩现象，从09线到031线，脉状矿体厚度逐渐减薄，到031线以东有逐渐尖灭趋势：沿含矿层倾向方向变化大，尖灭快。矿体以层状、似层状为主，次为透镜状、脉状；矿石构造以条带状、浸染状为主，次为块状、角砾状。矿区共圈出27个铅锌矿体、数个小铅锌矿体。
锡铁山片岩型矿体后期改造较弱，矿石的沉积型结构保留完整。本区相对锡铁山沟–中间沟矿区，勘探开发时间比较晚，研究程度相对较低。
2.3 矿石特征
（1）矿物组成
锡铁山铅锌矿床矿石中主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿，少量白铁矿、毒砂、黄铜矿、黄锡矿、磁黄铁矿、磁铁矿、铬铁矿、银金矿、金银矿、自然金、硫金银矿、黝锑银矿、银砷铜银矿、银锌砷铜银矿、银黝铜矿、硫镉矿、锡石、铜蓝、辉铜矿和金红石等。矿石中主要非金属矿物为石英、方解石、钠长石、绿泥石和碳泥质，其次有绢云母、菱锰矿和石膏等。
（2）矿石结构
半自形–他形粒状结构：金属矿物多呈半自形–他形粒状，互相连生或镶嵌，分布广泛。矿物粒度由粗至细粒均有。环带结构：隐晶质的胶状黄铁矿常具环形，环的核心部分常包有石英及其他杂质，有的包有黄铁矿晶体。交代结构：方铅矿交代闪锌矿及磁黄铁矿，闪锌矿中见乳滴状黄铜矿。充填交代结构：碳酸盐充填胶结闪锌矿，包裹闪锌矿小晶体。压碎粒状结构：闪锌矿及黄铁矿呈压碎粒状。交织结构：方铅矿、闪锌矿和黄铁矿交代组成不规则的交代网脉，呈交织状。
（3）矿石构造
致密块状矿石：由方铅矿、闪锌矿、黄铁矿的粒状集合体组成。条带构造：由不同金属矿物条带状组成，或由片岩纹层与金属矿物组成相间条带，具沉积特征。星散浸染状构造：由细粒黄铁矿、方铅矿、闪锌矿呈星点浸染状分布于围岩中或片理、层理裂隙中。斑状构造：大理岩中硫化物呈斑状分布。角砾状构造：大理岩和片岩角砾被硫化物胶结。
3. 锡铁山矿区深部同生断裂地球物理证据
锡铁山铅锌矿床成因为海底喷流沉积型，同生断裂的位置直接决定着成矿有利部位的圈定。孙华山等（2017）及陈正乐等（2020）依据蚀变特征、砾石成分、矿石结构构造特征，在锡铁山矿区识别出多个海底喷流管道相，但是受观察资料所限，难以判定锡铁山矿区内存在同生断裂以及原生喷流系统。
进入21世纪，锡铁山铅锌矿进入深部找矿阶段。随着先进物探方法的引入，人们对锡铁山矿区深部结构构造的认识逐渐加深，使得识别原生喷流系统成为可能。这个阶段采用的主要为探测深度较大的电磁法，包括瞬变电磁法（TEM）（张小路等，2010）和可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）（李艳等，2017），由于矿区干扰大、方法分辨率低，对深部的结构、构造反映尚不够理想，找矿效果不佳。2020年，锡铁山矿山为减少勘探投资风险，在类比其他勘探手段的前提下，选择高分辨广域电磁法（WEFM）开展深部探测研究，重点探索锡铁山矿区东部中间沟5线～015线范围内滩间山群含矿层位深部空间的分布形态特征（测线具体位置见图2中5线、03线、015线），为下一步钻探工程布置提供依据。广域电磁法成果显示锡铁山矿区深部可能存在成矿期同生断裂，结合分析矿区地质背景，对矿区的原始成矿环境有了新的认识。
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图 2 推测深部成矿通道在地表的投影范围示意图1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组；4.泥盆系阿木尼克组；5.滩间山群d组第四岩性段；6.滩间山群d组第三岩性段；7.滩间山群d组第二岩性段；8.滩间山群d组第一岩性段；9.滩间山群c组；10.滩间山群b组；11.滩间山群a组第二岩性段；12.滩间山群a组第一岩性段；13.达肯大坂群；14.大理岩；15.地层界线；16.断层；17.铅锌矿体；18.推测深部成矿通道在地表的投影Figure 2. Schematic diagram of projection range of inferred deep metallogenic channels on the surface3.1 深部探测的地球物理前提
为了解锡铁山矿区深部的地层、构造等的分布特征，矿山以往开展过多种物探方法，并测定了丰富的岩矿石电性资料，统计结果见表1。
表 1 岩矿石电性参数统计表Table 1. Statistical table of electrical parameters of rocks and ores岩（矿）石名称 块数 电阻率ρ（Ω·m） 变化范围 几何平均值 块状铅锌矿 34 0.1～11 0.2 碳质绿泥片岩 6 90～810 170 碳质二云片岩 27 14～400 55 钙质绿泥片岩 83 800～ 3700 1800 绢云绿泥片岩 23 530～ 7570 2290 含碳片麻岩 57 140～ 8860 1400 片麻岩 55 440～ 6000 1560 紫色砂砾岩 37 26～ 2800 1160 角闪岩 95 180～ 8100 1400 大理岩 56 650～ 2500 1240 从表1可知，电阻率值最高的为滩间山群中的钙质绿泥片岩、绢云绿泥片岩，电阻率值大于
1800 Ω·m；达肯大板群中的片麻岩和角闪岩等深变质岩系、滩间山群中的大理岩、砂砾岩电阻率稍低，电阻率值位于1000 ～1600 Ω·m之间；不同岩石含有碳质后，电阻率值均有所降低，阻值大小与含碳多少相关，范围几十至上千Ω·m不等；块状铅锌矿电阻率最低，平均值小于1 Ω·m。矿区岩矿石电性差异较大，具备开展物探电法工作的前提。3.2 深部探测方法的选择
3.2.1 深部探测方法的选择
一般深部找矿可供选择的物探方法有：可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM）、短偏移距瞬变电磁法（SOTEM）、音频大地电磁测深（AMT）、广域电磁法（WEFM）等。其中CSAMT探测深度勉强可以达到，但磁分量衰减快，抗干扰能力较差；TEM探测深度一般不超过
1000 m，所测二次场易受干扰；SOTEM探测深度可以达到，但目前主要探测磁场分量，抗干扰能力较差；AMT探测深度大，采用天然场源，抗干扰能力差；广域电磁法由于采用了伪随机信号，探测深度大、抗干扰能力强、深部精度高。鉴于锡铁山铅锌矿区探矿研究深度已达千米以上，区内又存在较为严重的人文干扰，综合分析后选择广域电磁法作为该区开展深部探测的首选方法。3.2.2 广域电磁法原理
广域电磁法（WEFM）是相对于传统的可控源音频大地电磁法（CSAMT）和地面电磁波法（MELOS）提出来的（何继善，2010），在深部地球物理找矿中取得了较好的应用效果（王瑞廷等，2023；陈靖等，2024）。CSAMT采用人工场源，克服了MT法场源的随机性和信号微弱的缺点。但是它沿用在远区测量一对正交电、磁分量，按远区近似公式计算视电阻率的做法，又限制了它的适用范围。远区测量的信号微弱，背离了采用人工源使信号强大的初衷；如果在近一些的地方测量，确实能增大信号强度，可是远区近似公式又难以成立（略去了不可略去的高次项，降低了精度），出现了新的矛盾。
MELOS方法突破了“远区”的限制，大大拓展了频率域电磁法的观测范围。与CSAMT相比，它具有一定的优势。但是它把非远区的测量结果“校正”到远区去的作法，增加了野外和室内工作量的代价，又回到了远区的老路。有点得不偿失。
广域电磁法继承了CSAMT使用人工场源克服场源随机性的优点，也继承了MELOS方法非远区测量的优势，既不沿用卡尼亚公式，也不把非远区校正到远区，而是用适合于全域的公式计算视电阻率，大大拓展了人工源电磁法的观测范围，提高了观测速度、精度和野外效率。广域电磁法和伪随机信号电磁法结合起来，形成了独具特色的一种新的电法勘探方法。
可控源音频大地电磁法（CSAMT）要求在远区测量一对相互正交的电场、磁场分量，同样计算二者之比（阻抗）来提取地下的视电阻率。以电偶源为例，
$$ {{\text{E}}_\varphi } = \frac{{{\text{I}}\rho dL\sin \varphi }}{{2\pi {r^3}}}[2 - {e^{ - ikr}}(1 + ikr)] $$ (1) $$\begin{split} H_r= & -\frac{I d L}{4 \pi r^2} \sin \varphi \left\{6 I_1\left(\frac{i k r}{2}\right) K_1\left(\frac{i k r}{2}\right)+ \right. \\& \left. i k r\left(\frac{i k r}{2}\right) K_0\left(\frac{i k r}{2}\right)- I_0\left(\frac{i k r}{2}\right) K_1 \left(\frac{i k r}{2}\right)\right\} \end{split} $$ (2) 当观测点距离场源处于“远区”时，近似地有：
$$ |{E_\varphi }| \approx \frac{{I\rho dL\sin \varphi }}{{\pi {r^3}}} $$ (3) 和
$$ |{H_r}| \approx \frac{{IdL\sin \varphi }}{{\pi {r^3}\sqrt {\sigma \mu \omega } }}{e^{ - i\tfrac{\pi }{4}}} $$ (4) 仿照MT的做法取二者之比
$$ |{E_\varphi }|/|{H_r}| = \sqrt {\omega \mu \rho } $$ (5) 提取卡尼亚视电阻率：
$$ {\rho _a} = \frac{1}{{\omega \mu }}\frac{{|{E_\varphi }{|^2}}}{{|{H_r}{|^2}}} $$ (6) 但是公式（6）是个近似公式，对于非“远区”，则不能利用（6）式计算视电阻率。
为在不满足“远区”条件的广大区域能够进行电磁测深，何继善（2010）提出了广域电磁测深法。所谓“广域”，就是指突破“远区”的局限，在包括远区，也包括非远区的广大地区进行测量，把电磁测深的观测范围扩大到包括非远区的广大区域。其算法是直接从（1）和（2）式出发，或者转换到直角坐标：
$$ {E_x} = \frac{{IdL}}{{2\pi \sigma {r^3}}}[1 - 3{\sin ^2}\varphi + {e^{ - ikr}}(1 + ikr)] $$ (7) （7）是均匀大地表面上水平电偶极源的Ex的严格的、精确的表达式。根据（7）式可以定义广域意义上的视电阻率:
$$ {\rho _a} = {K_{E - Ex}}\frac{{\Delta {V_{MN}}}}{I}\frac{1}{{{F_{E - {E_x}}}(ikr)}} $$ (8) 式中:
$$ {K_{E - Ex}} = \frac{{2\pi {r^3}}}{{dL \cdot MN}} $$ $$ \Delta {V_{MN}} = E{}_x \cdot MN $$ （8）式构成了E-Ex广域电阻率的计算基础。
在包括远区也包括部分非远区在内的广大区域进行测量，观测人工源电磁场的一个分量（而不是彼此正交的一组电、磁分量），计算广域视电阻率值，这就是广域电磁法的基本原理。
在广域电磁法实际施工过程中，要求接收电极MN与发射电极AB的夹角小于3°，但受客观条件影响，测线可能并非平直，尤其是在地形条件很差的情况下，很难保证MN与AB平行，即观测到的电场并不是Ex分量，而是含有其他方向电场的矢量值，命名其为E-Emn。
3.3 同生断裂的物探异常反映
本次广域电磁深部探测在中间沟一带共布置了5线、03线、015线3条测线，测线方位53°。依据场源与测线的最小收发距约大于3δ（趋肤深度）原则，将供电场源布设于矿区东南部的戈壁滩，最小收发距为8.0 km，探测深度可达
2000 m以上；供电电流75A以上，保证了接收信号的可靠性。3条剖面均反映出深部地层、构造的分布特征，验证钻孔在015线物探推断的成矿有利部位见到了片岩型铅锌矿体（图3），地层构造的分布特征与物探推断结果一致，说明本次广域电磁测量成果较为可靠，为推断同生断裂提供了依据。![]()
图 3 锡铁山铅锌矿区015线断面及推断成果图1.滩间山群d段第一岩性组；2.滩间山群c段；3.滩间山群b段；4.滩间山群a段第二岩性段；5.滩间山群a段第一岩性段；6.达肯大坂群；7.变流纹岩；8.地质界线；9.断裂；10.铅锌矿体；11.黄铁矿；12.深部高阻界面；13.预测A级找矿有利部位；14.预测B级找矿有利部位；15.成矿通道（同生断裂）Figure 3. Cross section and inferred results of line 015 in Xitieshan lead zinc mining area图3为015线广域电阻率一维有源连续介质反演结果，显示本次广域电磁法探测深度超过
2000 m。电阻率曲线特征显示电阻率异常从上至下大致分为3部分，上部300 m以浅近水平高阻层；中部300 m以深至1800 m标高之间的相对低阻异常区；深部1800 m标高以下总体近水平、局部垂向分布的电阻率异常区。上部近水平高阻层位于近地表300 m以浅，电阻率曲线具有水平展布特征，电阻率值高达500 Ω·m以上。由于矿区气候干旱少雨多风，蒸发量远大于降雨量，近地表岩石电阻率远大于深部。矿区内大多数的地层分界线位于电阻率梯级带上，大多数地层产状北倾。
中部相对低阻异常区主要位于300 m以深至1800 m标高之间，电阻率异常呈现近垂向、高低阻相间条带状分布。中部异常的分布形态与矿区地层产状较为相符，从异常形态看，深部地层呈现明显的反转特征，与钻孔所见一致。由区内地层电性特征可知，达肯大板群深变质岩系比滩间山群的中等变质岩电阻率低，因此推测剖面北部背景值较低的地层为达肯大板群的分布范围，大致位于330点以北。该地层与南侧的滩间山群地层以断层F1相接。图3南部滩间山群中的两条黑色实线为a岩组第一、第二岩性段及b岩组的地层分界线。锡铁山铅锌矿主要分布于a岩组第二岩性段。其中,位于标高为
2200 ～2600 m的高阻异常主要为深部变流纹岩的反映。标高为2282 m以上的已知矿体位于高阻异常之间，即位于两层变流纹岩的夹层中，呈现低阻特征。说明015线的矿体类型属于片岩型。推测矿区向东至此处已无大理岩型矿体。深部
1800 m标高以下为高阻异常区，标高1800 m的电性界面可能反映了区内推覆作用影响的最深位置，电性界面以下因未受推覆作用影响，岩石较为规整，从而呈现高阻。高阻区内分布两个近乎垂直的V型低阻异常。异常特征与03线深部相对应部位的异常特征完全一致，综合推测为成矿通道，也就是锡铁山铅锌成矿期的同生断裂位置之所在。理由如下：陈正乐等（2020）在03线的钻孔ZK104003-1中见到了喷流口的迹象，钻孔浅部矿体中存在被晚期切割的泥岩条带，表明该处存在强烈的后期水动力环境。而泥岩条带正好位于物探推断的成矿通道正上方；其次，03线深部（标高
1900 m以下）发现厚大的黄铁矿体，该黄铁矿体刚好就位于物探推断的成矿通道附近，两者相距约数十米之近。综合分析认为物探推断的成矿通道就是锡铁山沉积成矿期的同生断裂。依据成矿规律推测已知矿体末端至成矿通道为成矿有利部位，见图3中的A级和B级找矿有利部位。为了验证物探推断结果，矿山在015线深部圈出的A级找矿有利部位布设了ZK110015-02、ZK110015-03两个钻孔。结果在预测部位发现了新的片岩型铅锌矿体，从而验证了广域电磁预测成果的可靠性。
4. 锡铁山沉积盆地原始沉积面貌分析
邬介人等（1987）认为：“柴达木盆地北缘晚奥陶世绿岩带火山岩与锡铁山块状硫化物矿床的形成受大陆古裂谷作用的控制，是中朝–塔里木古板块进一步解体的结果”。在裂谷带内与裂谷伴生有一系列的同生断层,裂谷盆地的形成依赖于这些同生断层的活动和发展,同生断层的特点是能长期持续的活动,保证构造通道畅通，使深部矿液不断沿断裂带迁移上升。
广域电磁在锡铁山矿区5线、03线、015线深部的探测成果显示，3条测线在深部均发现了成矿通道，即同生断裂。锡铁山矿区深部的同生断层与锡铁山原始沉积盆地一样，均受原始裂谷带构造控制（张代斌，2004）。亦即裂谷带控制了原始沉积盆地的延展形态。说明同生断裂的延伸方向与沉积盆地的走向基本一致。因此，判断同生断裂的位置、原始沉积盆地的走向、矿体的空间分布状态之间的关系，对预测矿区内铅锌矿体的分布范围有至关重要的作用。
锡铁山沉积盆地的现状是：由锡铁山沟向东经无名沟、中间沟到断层沟，铅锌矿体赋存的滩间山地层由向南西倾的单斜层过渡到浅部反倾（北东倾）、深部南西倾的状态（魏俊浩等，2021），显示了区域构造运动的斜向推覆作用（图4）。将深部广域电磁推断的同生断裂位置投影到地表看（图2），投影位置与F4断裂的北侧分支F4-1断裂的走向基本一致。因此有理由认为F4-1断裂与深部的同生断裂存在较深层次的内在联系。F4-1断裂是在板块运动过程中沿同生断裂走向，在其上部形成的断裂带，为继承性断裂。深部同生断裂属于成矿期断裂，F4-1断裂属于后期断裂。
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图 4 锡铁山铅锌矿区找矿靶区预测图1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组第一岩性段；4.石炭系城墙沟组第二岩性段；5.泥盆系阿木尼克组；6.滩间山群d组第四岩性段；7.滩间山群d组第三岩性段；8.滩间山群d组第二岩性段；9.滩间山群d组第一岩性段；10.滩间山群c组；11.滩间山群b组；12.滩间山群a组第二岩性段；13.滩间山群a组第一岩性段；14.达肯大坂群；15.闪长岩；16.斜长角山岩脉；17.矿体；18.大理岩；19.不整合界线；20.正断层；21.逆断层；22.产状（片理、片麻理）；23.同生断裂在地表投影；24.物探预测找矿靶区； ATF.阿尔金断层； F1～F6.断层编号； a.构造位置图；b.矿区地质简图Figure 4. Prospecting target area prediction of Xitieshan lead zinc mining area根据继承性断裂F4-1的走向以及地表矿体的出露范围，可以判断同生断裂走向大致呈近EW向，这应该是原始裂谷带的走向，同时也是锡铁山沉积盆地的原始伸展方向。该同生断裂大致位于沉积盆地的中部，长度从锡铁山沟延伸至断层沟（属于推测），见图4中的推断的F11断裂，F11属于广域电磁推断的同生断裂在地表的投影。张代斌（2004）认为，锡铁山原始沉积盆地属于抬斜式盆地，在成矿阶段南西高北东低，同生断层位于主矿区（锡铁山沟–无名沟）的南西侧。这与笔者推断的同生断裂F11位于矿体南西侧的认识是一致的。
图4中的F22断裂位于F11断裂南侧，与F11呈平行展布。据矿区地质资料，F22断裂以东的滩间山群地层中未发现明显的矿化特征；矿区地质图显示，F22断裂与F11断裂之间的地层较外围地层剥蚀程度深，推测两断裂之间的地块深部存在易分离的层间破碎带，即可能存在原始喷流沉积层位。综合推测F22为分布于沉积盆地南部的同生断裂在地表形成的继承性断裂。
5. 找矿方向浅议
从广域电磁推测的同生断裂、矿区矿体的空间分布特征、区内推覆作用以及原始沉积盆地的展布方向等方面，对锡铁山矿区的找矿方向进行预测。综合研究预测，锡铁山铅锌矿区可圈出两个找矿靶区（均为隐伏矿体在地表的投影范围），其中A级找矿靶区一个，B级找矿靶区一个。具体分析如下：
A级找矿靶区：靶区位于锡铁山沟与断层沟之间，以中间沟为界分为两部分。中间沟以西找矿靶区位于地表出露矿体以南，范围包括地表矿体与F4-1断裂之间的三角区域。该靶区赋存的矿体产状南西倾（和浅部矿体与同生断裂的连线吻合），深部矿体末端与同生断裂之间部位有找矿潜力。赋矿地层属于单斜地层。
中间沟以东找矿靶区位于地表出露矿体以北，范围包括地表矿体与同生断裂（图4中F11）之间的三角区域。因区域斜向推覆作用（NE-SW向），中间沟与断层沟之间的找矿靶区，浅部矿体产状北东倾，深部矿体则会反向，呈南西倾。赋矿地层呈倒转向斜。北部边界会超出同生断裂在地表的投影位置。矿区2007年开展详查工作，在断层沟085线深部钻孔ZK085-11中见到厚为7.62 m的铅锌矿体，铅＋锌平均品位为17.98％，说明断层沟一带深部找矿潜力较大。
B级找矿靶区：靶区位于图4中F22断裂以北的深部。F22断裂西端起于F4断裂，东端止于断层沟，地表继承断裂长大于2.5 km。由F11断裂长度推测F22向东绝不限于断层沟。由于区域斜向推覆作用，导致局限于F2、F3、F4断裂之间的滩间山群地块由窄向宽产生挤出效应（由西向东逃逸），此时会沿断裂出现走滑现象，同时由于同生断裂的存在，容易在地表出现其继承性断裂F22。F22断裂深部对应同生断裂，因挤出效应，其北侧地层会抬升。断裂北侧剥蚀出奥陶系，其南侧出露泥盆系及石炭系。北侧地层早于南侧地层，即为这种构造运动的结果和证据。
F22断裂深部对应的同生断裂位于锡铁山成矿盆地的南边部，与中部的同生断裂平行，沿裂谷带走向伸展发育，其深度通常会浅于盆地中部的同生断裂。如果同生断裂为成矿通道，则成矿流体会向盆地中部运移。因此，推测F22断裂对应的深部同生断裂北侧为成矿有利部位，其在地表的投影部位见图4中B级靶区。依据03线的广域电磁成果，锡铁山沉积盆地南部的滩间山群地层在深部呈近水平状分布，据此推测，如果B级靶区深部有矿，则矿体产状可能呈近水平状。
6. 结论
（1） 通过分析深部广域电磁探测异常信息，充分利用矿区地质资料，进行符合地质规律的逻辑推理去预测找矿靶区，广域电阻率异常显示，锡铁山铅锌矿区03线以东，中间沟一带主要分布片岩型矿体，此处似乎已无大理岩型矿体。
（2）初步推测锡铁山矿区深部存在两条同生断裂。其中,同生断裂F11位于原始沉积盆地中部；同生断裂F22位于原始沉积盆地南部。两条断裂相互平行，走向近EW向。地表出露其继承性断裂。
（3）锡铁山原始沉积盆地受裂谷带构造控制，走向近EW向。后经NE–SW向区域构造运动的斜向推覆作用，才形成目前盆地的构造形态。同生断裂与盆地走向一致，其中F11位于原始沉积盆地中部，喷流成矿位于其北侧，经推覆作用后形成目前已知的锡铁山铅锌矿矿床体系，投影到地面上则成为文中预测的A级靶区；F22位于原始沉积盆地南部，由于盆地南高北低，喷流成矿位于其北侧，该处深部滩间山群地层近于水平，如果其中产出铅锌矿体，推测矿体产状近水平展布，投影到地表即文中预测的B级靶区。
致谢：特别感谢审稿专家对本文提出的宝贵意见，在此表示诚挚的谢意；野外工作中得到西部矿业公司领导、员工的支持和关怀，在此一并感谢。
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图 1 锡铁山铅锌矿区地质简图（据魏俊浩等，2015）
1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组第一岩性段；4.石炭系城墙沟组第二岩性段；5.泥盆系阿木尼克组；6.滩间山群d组第四岩性段；7.滩间山群d组第三岩性段；8.滩间山群d组第二岩性段；9.滩间山群d组第一岩性段；10.滩间山群c组；11.滩间山群b组；12.滩间山群a组第二岩性段；13.滩间山群a组第一岩性段；14.达肯大坂群；15.闪长岩；16.斜长角山岩脉；17.矿体；18.大理岩；19.不整合界线；20.正断层；21.逆断层；22.产状（片理、片麻理）；ATF.阿尔金断层；F1～F6 .断层编号；a.构造位置图：b.矿区地质简图
Figure 1. Geological sketch map of Xitieshan lead-zinc mining area
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图 2 推测深部成矿通道在地表的投影范围示意图
1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组；4.泥盆系阿木尼克组；5.滩间山群d组第四岩性段；6.滩间山群d组第三岩性段；7.滩间山群d组第二岩性段；8.滩间山群d组第一岩性段；9.滩间山群c组；10.滩间山群b组；11.滩间山群a组第二岩性段；12.滩间山群a组第一岩性段；13.达肯大坂群；14.大理岩；15.地层界线；16.断层；17.铅锌矿体；18.推测深部成矿通道在地表的投影
Figure 2. Schematic diagram of projection range of inferred deep metallogenic channels on the surface
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图 3 锡铁山铅锌矿区015线断面及推断成果图
1.滩间山群d段第一岩性组；2.滩间山群c段；3.滩间山群b段；4.滩间山群a段第二岩性段；5.滩间山群a段第一岩性段；6.达肯大坂群；7.变流纹岩；8.地质界线；9.断裂；10.铅锌矿体；11.黄铁矿；12.深部高阻界面；13.预测A级找矿有利部位；14.预测B级找矿有利部位；15.成矿通道（同生断裂）
Figure 3. Cross section and inferred results of line 015 in Xitieshan lead zinc mining area
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图 4 锡铁山铅锌矿区找矿靶区预测图
1.第四系；2.新近系干柴沟组；3.石炭系城墙沟组第一岩性段；4.石炭系城墙沟组第二岩性段；5.泥盆系阿木尼克组；6.滩间山群d组第四岩性段；7.滩间山群d组第三岩性段；8.滩间山群d组第二岩性段；9.滩间山群d组第一岩性段；10.滩间山群c组；11.滩间山群b组；12.滩间山群a组第二岩性段；13.滩间山群a组第一岩性段；14.达肯大坂群；15.闪长岩；16.斜长角山岩脉；17.矿体；18.大理岩；19.不整合界线；20.正断层；21.逆断层；22.产状（片理、片麻理）；23.同生断裂在地表投影；24.物探预测找矿靶区； ATF.阿尔金断层； F1～F6.断层编号； a.构造位置图；b.矿区地质简图
Figure 4. Prospecting target area prediction of Xitieshan lead zinc mining area
表 1 岩矿石电性参数统计表
Table 1 Statistical table of electrical parameters of rocks and ores
岩（矿）石名称 块数 电阻率ρ（Ω·m） 变化范围 几何平均值 块状铅锌矿 34 0.1～11 0.2 碳质绿泥片岩 6 90～810 170 碳质二云片岩 27 14～400 55 钙质绿泥片岩 83 800～ 3700 1800 绢云绿泥片岩 23 530～ 7570 2290 含碳片麻岩 57 140～ 8860 1400 片麻岩 55 440～ 6000 1560 紫色砂砾岩 37 26～ 2800 1160 角闪岩 95 180～ 8100 1400 大理岩 56 650～ 2500 1240 
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