Rural Land Space Planning Based on the Rigid Constraints of Water Resources-Taking Gaoxigou village in Mizhi County as an Example
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摘要:
水资源是基础性和战略性的自然资源，也是国土空间管控的基本要素，与国土空间规划之间存在着相互制约、协调互动的复杂关系。笔者以陕北黄土高原生态治理示范村—米脂县高西沟村为例，开展水资源承载力评价以及基于水资源刚性约束条件下的国土空间优化研究。结果表明：①现状高西沟村主要依赖地下水资源，且极其匮乏，水资源利用程度较高，进一步开发难度大、开采潜力小，已达到过载状态，地下水水质评级为差或极差，主要超标因子为：Cr6+、SO42−和TDS，需经过处理方能作为生活用水。②考虑灌溉模式、节水灌溉率、集雨技术、灌溉比例、研学规模、多水源联合运用等方面，构建四种水资源利用情景集进行预测，水资源承载能力仍处于过载或者超载状况。③高西沟村国土空间规划应当严控水资源约束条件，严守生态红线，提倡旱作农业节水技术，提升农田灌溉体系，控制发展研发旅游等第三产业规模，加强水资源联合调度，构建完善的供排水设施。本次基于水资源刚性约束条件下的乡村国土空间发展规划优化成果，为高西沟村国土空间优化及其其他类似地区的国土空间规划提供科学依据。
Abstract:Water resources are the basic and strategic natural resources, and also the key element of land space management and control. There is a complex relationship between water resources and land space planning. This paper takes Gaoxigou as an example, a demonstration village of the ecological management in Mizhi County, in Loess Plateau of northern Shaanxi, and carries out the researches of the evaluation for water resources carrying capacity, the optimization of land space based on the rigid constraints of water resources. The results show that: ①in the current situation, Gaoxigou village mainly depends on groundwater resources, which is extremely scarce. The utilization rate of water resources is high. It is very difficult for the further development. So the exploitation potential is small, and it has reached an overload state. The groundwater quality rate is the level of poor or very poor. The main exceeding factors are: Cr6+, SO42- and TDS, which needs to be treated before they can be used as domestic water.②Considering the irrigation mode, the rate of the water-saving irrigation, rainwater harvesting technology, irrigation ratio, the scale of the research activity, combined use of multiple water sources, etc., the four water resources utilization scenario sets are constructed for the prediction of water resources carrying capacity. The simulation result shows that it is overloaded. ③Land space planning of Gaoxigou village should be strictly controlled under the constraints of water resources and ecological red line, and advocate the water-saving technology of dry land farming, and improve the irrigation system, and control the scale of tertiary industry such as research tourism, and strengthen the joint regulation of water resources, then build perfect water supply and drainage facilities. The optimization results of rural land space planning based on the rigid constraints of water resources provide a scientific basis for Gaoxigou village and other similar areas.
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新疆东天山铜镍成矿带是中国重要的铜镍矿集区（Feng et al., 2018; 师震等，2019），分布有香山、黄山、图拉尔根、葫芦等多个铜镍硫化物矿床，其空间分布可划分为两个带，分别受康古尔大断裂和黄山大断裂控制。位于黄山东至图拉尔根成矿带之间的浅覆盖区，是黄山断裂成矿带之间的空白区，成矿潜力巨大。新疆地矿局物化探大队、中国国土资源航空物探遥感中心、中国地质调查局西安地质调查中心等单位在该区域开展过1∶5万综合物化探调查和1∶5万、1∶20万重力、航磁调查以及1∶5万矿产地质调查等。新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队根据区域航空磁测成果，在大黄山浅覆盖区发现多个航磁异常，利用综合物探方法推测出类似黄山东的基性-超基性岩体，并在钻孔中发现了含铜镍矿超基性岩体，初步估算矿体规模达到中型。尽管取得了一定的进展，但是该区域依然存在很大的找矿潜力，因此依据大黄山的找矿成果，对大黄山一带浅覆盖区内的物探异常进行筛选，发现红石岗南区域存在1∶5万航磁异常与重力异常套合较好，同时前人研究表明，该浅覆盖区域北侧的红石岗岩体存在形成铜镍硫化物矿床的潜力（王志福等，2012; 王亚磊等，2017; Feng et al., 2018），目前对红石岗南区域调查研究程度不高，该区存在大规模第四系覆盖，无岩体出露，1∶5万航磁数据表明在该区的负异常背景场上叠加少量局部正磁异常，异常形态多呈椭圆状，磁异常幅值较小，因此很难评估该区域存在的隐伏异常体，难以对其成矿潜力进行评价。因此本文在附近区域矿床及岩体研究的基础上，开展高精度地面磁测，对该调查区磁异常数据采用磁异常化极、垂向一阶导数、归一化总梯度法、二维剖面模拟和三维磁异常反演方法进行研究，实现对区内隐伏异常体和断裂构造的初步勘探研究，确定了异常体的数量、磁化强度、埋深、产状要素、规模及断裂构造的位置，为探测隐伏异常体和后续在该区域所开展的勘探工作，提供了可信的地球物理依据和勘查实例。
1. 区域地质和地球物理背景
东天山红石岗南调查区位于新疆维吾尔自治区哈密市东南约160 km，整体上大地构造位于准噶尔洋壳板块与塔里木陆壳板块的聚合处，中天山隆起和吐哈盆地之间（王亚磊等，2017），区内地层出露主要以泥盆系和石炭系为主，少量奥陶系、志留系和侏罗系（Xiao & Wang, 2017）。红石岗南调查区在康古尔－黄山韧性剪切带内（宫辰，2020），处于东天山铜镍成矿带东段，附近存在多处铜镍矿床，如图拉尔根、葫芦、黄山、黄山东、香山铜镍矿等，红石岗镁铁-超镁铁质岩体位于土墩-镜儿泉断裂和黄山-镜儿泉断裂之间，而红石岗南调查区位于黄山-镜儿泉断裂以南，整体处于镜儿泉矿集区（图1a）。在黄山-康古尔断裂的北部，主要岩层为梧桐窝子组深灰色-灰绿色的海相喷发岩，而南侧则出露干墩组深灰-灰黑色浅变质的硅质岩、泥质岩等。区内铜镍矿和镁铁-超镁铁质岩体主要分布于这两套地层中（王志福等，2012）。调查区内侵入岩以花岗岩类为主，镁铁-超镁铁质岩为辅，镁铁-超镁铁质岩主要为晚石炭世-早二叠世（王亚磊等，2017），铜镍矿床也主要赋存于这些岩体中，整体呈南西-北东向分布，年代学研究表明矿集区内铜镍硫化物矿床均形成于早二叠世（韩宝福等，2004; Mao et al., 2016; 师震等，2019）。
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图 1 （a） 东天山地区主要铜镍矿床及镁铁-超镁铁岩体分布图（据Mao et al., 2014修改）；（b） 东天山地区航磁异常图；（c） 红石岗南地区航磁异常图；（d） 红石岗南地区布格重力异常图Figure 1. (a) The distribution map of important copper-nickel deposits and mafic-ultramafic intrusion in the Eastern Tianshan Mountains ; (b) Aeromagnetic anomaly map of the Eastern Tianshan Mountains; (c) Aeromagnetic anomaly map of the southern Hongshigang area; (d) Bouguer gravity anomaly map of the southern Hongshigang area区域航磁调查成果显示（图1b）黄山-镜儿泉断裂以北存在诸多正磁异常，异常幅值大于200 nT，其中位于黄山和香山附近，夹于土墩-镜儿泉断裂和黄山-镜儿泉断裂的区域存在一片高磁区域，异常最强处幅值高于800 nT。该区域存在的矿床普遍位于土墩-镜儿泉断裂和黄山-镜儿泉断裂附近，矿床附近区域磁异常整体小于200 nT。雅满苏断裂形成连续的串珠状磁异常（图1b），而雅满苏断裂以北，大范围新生代沉积物覆盖区，磁异常很低。南侧中北天山北缘断裂东北部存在条带状高磁异常带，异常幅值高于200 nT。红石岗南调查区附近磁异常相对香山和黄山区域整体较弱（图1b~图1c），磁异常呈扁椭圆状，长轴方向约40°，长约8 km，宽约4 km，异常值140~250 nT，极大值282 nT，北侧伴生似圆形正磁异常，长约3.5 km，异常极大值约252 nT（图1c）。整个调查区对应在高重力和低重力异常之间的梯度带上，等值线呈密集束状，梯度变化率4.4 mGal/km（图1d）。
整个红石岗南调查区表层覆盖新生代沉积物（图1a），沉积层较厚，地形平缓，受控于区域性主干断裂带所派生的次级断裂或裂隙系统，可能为镁铁-超镁铁质岩浆的就位与成矿提供了良好的导矿和储矿空间（王亚磊等，2017）。由于岩浆活动是矿产形成的关键性因素之一（杨大欢等，2022; 肖丹等，2022），因此红石岗南调查区可能会存在铜镍硫化物矿床赋存于镁铁-超镁铁质岩体中。
2. 岩矿石磁性特征
由于调查区内覆盖层较厚，且针对该区域还未开展任何钻探工作，因此需要使用调查区附近岩石样品的磁性数据参考，根据前人的研究，区内岩石出露的主要岩石类型为闪长岩、辉长岩和苏长岩等（王亚磊等，2017; 师震等，2019），因此统计了附近铜镍矿床岩石标本的体积磁化率、剩磁和Q比（图2，表1），其中Q比是柯尼希斯贝格比（Koenigsberger ratio, Q比）（Koenigsberger, 1938），是剩余磁化和感应磁化的比值，$ Q={M}_{R}/{M}_{i}=\mathrm{N}\mathrm{R}\mathrm{M}[A/m]/\kappa \left[SI\right]\times H[A/m] $，其中$ {M}_{R} $表示剩余磁化，$ {M}_{i} $表示感应磁化，NRM是自然剩余磁化强度（Natural remanent magnetization），$ \kappa $是岩石样品的磁化率，H是当地地磁场强度，在文中计算时使用的地磁场强度为45.68 A/m （
57406.2 nT）。Q比大于1表明磁异常场主要是由剩余磁化引起的，Q比小于1主要是由感应磁化引起的，Q比等于1表明感应磁化和剩余磁化起同样的作用。一般而言大陆喷出岩具有较高的Q比（Parkinson & Barnes, 1985），但具有商业价值的铁矿床几乎都具有低Q比（Jahren, 1965）。虽然这些统计数据并不能代表所有岩性单元的真实值，但根据区内标本的实测值可以为磁异常的正反演提供有效的约束。![]()
表 1 区域岩矿石磁性范围统计表Table 1. Statistical table of magnetic range of rock and ore岩石类型 磁化率（10−5 SI） 剩磁（10−3 A/m） Q比 备注 区域变质岩 14-72 13-25 0.4-3.91 包括变粒岩、片岩等 沉积岩 50-101 50-100 1.10-4.44 包括砂岩、粉砂岩 花岗岩 19-50 10-50 1.15-2.22 图拉尔根、黄山东样品 闪长岩 12-458 11-150 0.17-2.22 图拉尔根、图拉尔根钻孔、黄山东样品 凝灰岩 40-290 11-50 0.15-2.22 图拉尔根、图拉尔根钻孔、黄山东样品 辉长岩 91-165 14-150 0.29-2.02 图拉尔根钻孔、黄山东样品 辉石岩 37-806 11-226 0.29-0.65 图拉尔根钻孔样品 橄榄岩 2160 -3610 196-792 0.20-0.45 黄山东、图拉尔根岩心、土墩井中、黄山井中样品 矿化橄榄岩 7470 -17800 1290 -12200 0.13-1.91 黄山东、土墩井中、黄山井中样品 铜镍矿石 3560 -18800 417- 7910 0.23-1.88 图拉尔根岩心样品 统计结果表明（图2），该区域的岩矿石磁化率的常见值处于101× 10−5~105 × 10−5 SI之间，剩磁常见值则为101× 10−3~105 × 10−3 A/m。橄榄岩、矿化岩石和铜镍矿石普遍具有高磁化率和高剩磁，与围岩存在显著的磁性差异（图2），和矿化有关的这些岩石磁化率高于103 × 10−5 SI，绝大多数样品的Q比小于1，这表明在矿化区域，岩矿石的感应磁化可能主导着区域磁异常。而调查区附近的区域变质岩、沉积岩和花岗岩的磁性偏弱（图2和表1），闪长岩、凝灰岩、辉长岩和辉石岩稍强，但磁化率整体小于103 × 10−5 SI，剩磁强度小于300 × 10−3 A/m。该区域所有岩矿石的Q比处于0.1~10之间，大部分样品的Q比小于1（图2），这表明该区域的围岩磁性可能也是由感应磁化主导的，当然Q比也与岩矿石中的磁性矿物的浓度和粒度有关（刘隆等，2021），需要进一步研究。因此，根据图2和表1的结果，含矿超基性岩体的磁化率普遍大于
6000 × 10−5 SI，因此在后续二维剖面模拟和三维反演中，假设异常体平均磁化率为6000 × 10−5 SI进行物性约束。3. 数据采集与处理
2022年由中国地质调查局西安地质调查中心在红石岗南调查区（图1）进行了100 m × 40 m网格的地面高精度磁测，测区约80 km2。数据采集和处理流程见图3，在获得地磁场总强度T后，通过日变改正和基于国际地磁参考场IGRF13th模型（Wardinski et al., 2020）的正常场改正（IGRF改正）之后得到地磁场异常$ \mathrm{\Delta }T $，整个调查区的研究区总磁场强度、磁倾角和磁偏角的平均值分别为57 335.79 nT、63.56°和−0.35°，磁测总精度为2.44 nT。
对磁异常数据进行化极处理，以消除斜磁化影响（Baranov, 1957; 骆遥，2013），并进行垂向一阶导数计算，更好地确定磁性体边界。而为了确定异常体的场源信息，对化极后的磁异常数据剖面进行归一化总梯度法计算。归一化总梯度法通过在跨越磁场源的截面上构造一个特殊变换的场（总归一化梯度），使其可以用来探测源位置（Elysseieva, 2019）。另一方面，为了估算到异常体的深度并圈定异常体形态，使用了Geosoft公司的Oasis Montaj软件中的2D GM-SYS建模模块，创建一个假设的地质模型，并计算磁响应（Xiangjin et al., 2017; Ekwok et al., 2019, 2022）。用于建模的两条剖面A’-A和B’-B数据来源于原始磁异常剖面数据，剖面走向分别为315°和334°，模拟中使用真实地形数据，观测高度为实际仪器高度，约2 m。
最后进行三维反演和可视化，在本研究中为了解决正则化平滑反演难以揭示真实的地质情况，模糊的边界不能很好地反映地质结构（Vanzon, 2006; Sun , 2014; Utsugi, 2019）和平滑度反演通常会低估恢复的磁化率的值（Sun, 2015）的情况，所以采取稀疏范式的三维反演方法（Meng, 2018）。在正则化中使用混合$ {\mathit{L}}_{p} $范数解决反演问题。利用迭代重加权最小二乘法（Iterative Reweight Least Square, IRLS）进行离散和评估，改写最小的模型组分，通过有限差分算子代替梯度项等步骤，得到最终的正则化函数。$ {\mathit{L}}_{p} $范数正则化是高度非线性的，随着迭代过程的进行和阈值趋近于0，正则化函数的重点关注模型值的范围，直到迭代持续到算法达到预定义的收敛标准。开源框架SimPEG（Cockett et al., 2015）已实现混合$ {\mathit{L}}_{p} $范数反演，本文中的三维模型反演工作均在SimPEG中进行，反演中使用地形数据为真实地形数据。
通过对磁异常数据的处理、二维剖面模拟、三维反演及可视化，可以确定异常体的数量、磁化强度、埋深、产状要素等。进一步结合区域地质资料和物性资料，判断异常体的岩性、规模和形态等（图3）。
4. 结果
4.1 平面磁异常解释
原始磁异常等值线图表现磁异常带总体呈现近SW—NE走向，异常中心存在高值，可达220 nT，异常高值呈条带状（图4a），主要异常位于调查区南侧，呈现近SW—NE走向。化极后磁异常形态突出，圈定了5个主要的磁异常（图4b）。C-1异常位于红石岗南调查区西部，整体异常幅值较小，幅值约210 nT，呈现近SW—NE走向，为条带状正磁异常（图4b）。因此该处异常体为近SW—NE走向，北侧等值线下降较缓慢，因此异常体埋藏可能较深并北倾。C-2异常是整个调查区的主要异常，位于调查区中心，呈现近SW—NE走向，椭圆状正磁异常，异常幅值约为160 nT（图4b），因此异常体为近SW—NE走向。通过对等值线异常分析，其正值范围很大，西北侧等值线下降缓慢，而东南侧下降很快，表明异常体向西北侧倾斜且埋藏很深。C-3异常位于调查区北部，为圆状正磁异常，幅值约160 nT（图4b）。C-4异常则处于调查区东北部，异常整体走向为近SW—NE走向，异常幅值约110 nT，东北侧等值线下降缓慢，而西南侧下降很快并出现较低值，表明异常体向东北侧倾斜且埋藏很深（图4b）。C-5异常幅值与C-4异常接近，但异常等值线西侧等值线下降缓慢，而东北侧下降很快并出现较低值，所以异常体可能向西侧倾斜（图4b）。同时化极磁异常显示在调查区北侧和南侧存在串珠状磁异常，与存在的断裂构造相关，其中北侧异常走向为南西-北东（图4b-c），垂向一阶导数更清晰地展示了该处异常（图4c蓝色箭头所指推测断层），可能是黄山-镜儿泉断裂。南部异常（图4c紫色箭头所指推测断层）走向一致，可能为区内次级断裂。垂向一阶导数结果也显示出其他5个异常体的顶面局部隆起处的地质边界（图4c）。
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图 4 （a）调查区原始磁异常平面等值线图；（b）调查区磁异常化极平面等值线图；（c）调查区化极磁异常垂向一阶导数；（d）剖面A’-A和B’-B的磁异常归一化总梯度计算结果Figure 4. (a) Contour map of the RTP magnetic anomaly in the survey area; (b) Contour map of the RTP magnetic anomaly in the survey area; (c) The first vertical derivative of the RTP magnetic anomaly in the survey area; (d) Normalized total gradient of magnetic anomalies for profiles A’-A and B’-B选取的红石岗南调查区磁异常数据两条剖面A’-A和B’-B（图4a显示剖面位置）应用归一化总梯度法进行计算，极值最大值对应的深度和埋藏异常体的中心深度相关。从图4d的结果来看穿越C-1异常体的剖面A’-A下方异常中心深度约200 m，C-1异常体中心对应的埋藏深度可达200 m，穿越C-2异常体的剖面B’-B下方异常深度与剖面A’-A类似，因此C-2异常体埋藏深度可达200-300 m，但规模大于C-1异常体。
4.2 二维剖面模拟和三维反演模型的地球物理解译
进行二维剖面模拟的2条剖面A’-A和B’-B沿着东南-西北方向（图4a），贯穿调查区西侧C-1异常体和中心地区C-2异常体，剖面走向分别为315°和334°（图4f），模拟误差均小于2.62 nT（图5）。在跨越C-1异常体的剖面A’-A观察到一个规模相对较小的磁性异常体，由于上层新生代沉积物覆盖层的磁性接近0，背景磁化率设置为1× 10−5 SI，剖面A’-A的磁异常主要来源于C-1异常体。C-1异常幅值较小，假设异常体磁化率为
6000 × 10−5 SI，得到的二维总磁强度模型显示在约240 m的深度存在约120 m厚度的异常体（图5a）。而跨越C-2异常体的剖面B’-B观察到一个规模较大的磁性异常体，假设异常体磁化率为6000 × 10−5 SI时，获得的二维总磁强度模型显示在约280 m的深度存在约160 m厚度的异常体（图5b）。二维剖面模拟的结果与归一化总梯度法确定的场源深度基本是一致的。![]()
图 5 剖面A’-A和B’-B的二维总磁强度模型Figure 5. The two-dimensional total magnetic intensity model of profiles A-A' and B'-B.三维反演模型和可视化处理更好地揭示了隐伏异常体的形态特征和分布规律（图6），恢复的观测数据（图6a）和实际数据拟合的很好（图4a）。在红石岗南调查区，三维反演异常体的最大磁化率为
10000 × 10−5 SI，假设剩余磁化与当前地磁场方向一致时，将剩余磁化强度转换为磁化率，根据图2中磁性强度最强的矿化样品计算，该区域样品磁化率最大值为17000 × 10−5 SI，反演恢复的磁化率结果在这个范围内，因此是可信的。通过反距离插值法对反演结果进行处理，生~成三维可视化模型（图6b~图d）。可观察到异常体走向为近SW—NE向（图6b~图d），存在5个主要的异常体，异常体磁化率接近6000 × 10−5 SI，主要分布在红石岗南调查区中部和北部，形态接近长轴圆柱体，中部为调查区最大异常体（即C-2异常体），北部存在多个较小的异常体，异常体整体向北倾，总体上异常体深度可能位于新生代沉积物覆盖层之下，约200~300 m之间。![]()
图 6 （a）三维反演恢复的磁异常；（b）三维反演磁化率模型200 m深度（海拔高度1180 m）切片；（c）三维反演磁化率模型264 m深度（海拔高度1116 m）切片；（d）红石岗南调查区隐伏异常体三维可视化图像，显示阈值0.06 SIFigure 6. (a) Prediction of magnetic anomalies; (b) 200 m depth (Altitude1180 m) slice of 3D inversion susceptibility model; (c) 264 m depth (Altitude1116 m) slice of 3D inversion susceptibility model; (d) Three-dimensional visualization image showed a threshold value of 0.06 SI of the underground anomalous body in the southern Hongshigang area需要注意的是，反演时模型区域进行适当的扩大以减小边界效应，对反演数据进行补空，边界处未出现畸变（图6b~图6d），但反演结果垂向分辨率有待提高，存在一定的细节缺失。整体上，多种方法分析磁异常的结果对调查区隐伏异常体的水平和垂直位置限定相一致。
5. 找矿潜力分析
通过在红石岗南调查区开展的地面高精度磁测，并利用磁异常化极、归一化总梯度法、二维剖面模拟、三维磁异常反演确定了红石岗南调查区异常体的数量、磁化强度、埋深、产状要素及规模。化极数据显示存在5个正磁异常，走向普遍为近SW—NE向，异常体向东北侧倾斜且埋藏很深（图4a、图4b），北部和南部的串珠状异常指示调查区内存在2条近SW—NE向的断裂（图4b-c），其中北部为前人推断的黄山-镜儿泉断裂，南部为调查区内次级断裂（图4c）。利用归一化总梯度法确定了异常体的埋深可能达到200~300 m（图4d），二维模拟和三维可视化模型进一步对异常体的形态进行了精细刻画，异常体平均磁化率值约
6000 × 10−5SI，走向主要为近南西-北东向并向北侧倾斜。在对红石岗南异常体的岩性进行判断时，需要考虑该区域存在大规模新生代沉积物的覆盖，根据对北山裂谷带梧桐窝子组、甘泉组沉积物（He et al., 2021）和黄山~镜儿泉侏罗系煤窑沟群底砾岩（邵行来，2012）的磁性测试，其磁化率平均值小于100 × 10−5 SI，几乎没有磁性，因此红石岗南调查区的异常体与新生代沉积物和石炭统沉积岩无关。尽管该区域存在泥盆统火山岩，但除泥盆系下统大南湖组第四亚组凝灰岩、中基性火山凝灰岩显著高值（
13000 × 10−5 SI）外，泥盆系下统大南湖组的凝灰岩、火山角砾、粉砂岩大部分磁化率为100 × 10−5 SI和1000 × 10−5 SI量级，且此区域范围内泥盆统火山岩主要出露在土墩~镜儿泉断裂以北（图1b），所以红石岗北和红石岗的磁性异常体不是泥盆统火山岩。因此在红石岗区域异常体可能与闪长岩、花岗岩类及镁铁~超镁铁质岩体相关（图1b）。根据表1的统计结果，图拉尔根和黄山东的闪长岩的磁化率为12× 10−5~458 × 10−5 SI，剩磁量级为11× 10−3~150 × 10−3 A/m，远小于二维模拟和三维反演得到的异常体平均磁化率6000 × 10−5 SI。而花岗岩类的磁化率为19× 10−5~50 × 10−5 SI，剩磁量级为10× 10−3~50 × 10−3 A/m（表1），也远小于异常体平均磁化率6000 × 10−5 SI，东天山成矿带其他区域的闪长岩和花岗岩类也存在类似的磁性（邵行来等，2010; 刘璎等，2011; 惠卫东等，2011; 2012;Xiao, 2017; 吴功成，2018; 侯朝勇等，2021）。因此，红石岗南调查区的异常体不是闪长岩和花岗岩类。根据表1的结果，橄榄岩和矿化样品具有显著的高磁化率和剩磁值，结合区域地质情况，推测红石岗南调查区的隐伏异常体可能是镁铁-超镁铁质岩体，其平均磁化率约为
6000 × 10−5 SI，该区域新生代沉积物覆盖层厚度约50-140 m，下石炭统沉积岩厚度较大（李彤泰，2011），岩体埋深约200~300 m，走向主要为近SW—NE向，岩层向北侧倾斜。同时前人推断黄山-镜儿泉断裂通过红石岗南调查区（图1b），化极磁异常和垂向一阶导数的结果（图4b~图4c）指示了黄山-镜儿泉断裂断层的存在，同时发现了调查区内与黄山-镜儿泉断裂走向一致的次级断裂（图4c）。区域断裂构造意味着在基底内的薄弱地带，其为侵入体创造了侵入条件，超镁铁质岩等岩石的侵入对于矿床形成具有重要的控制作用，当超镁铁质岩侵入到地下时，其高温和高压作用会促进地下矿物的熔融和矿床的形成，同时改变地下流体的成分和运移路径，影响矿床的分布（Yurichev , 2017; 石煜等，2022），已在黄山-镜儿泉断裂带上发现多个铜镍矿床（图1a）。因此，在红石岗南地区可能存在镁铁-超镁铁岩和岩浆对中泥盆统火山岩和石炭统沉积岩（图1b）地广泛入侵，源区由岩石圈地幔和软流圈地幔组成，岩浆入侵期间遭受地壳物质的混染（王亚磊等，2017; 师震等，2019）。而侵位于干墩组的镁铁-超镁铁质岩体普遍规模较大，且含矿性较好（尹希文，2015; 宋谢炎等，2022），因此红石岗南调查区存在的超镁铁质岩体具有较好的找矿潜力。6. 结论
通过对红石岗南的高精度地面磁测数据的处理，利用磁异常化极、垂向一阶导数、归一化总梯度法、二维剖面模拟、三维磁异常反演等方法，发现红石岗南调查区呈现出5个磁性隐伏异常体，其平均磁化率约为
6000 × 10−5 SI，埋深大约在200~300 m范围内。异常体主要走向为近SW—NE向，并且显示出岩体向北侧倾斜的特征。磁异常反演结果揭示了该区域存在规模较大的异常体和延伸较长的断层，其中调查区中心存在C-2主要磁异常体，处于浅覆盖层之下，厚约160 m，与南部推测断层接壤。异常体可能由磁化率较高的镁铁-超镁铁质岩体构成。而推断出的2处断层具有明显与区域大构造走向一致的特征，与地质背景相符合，为解译黄山东至图拉尔根成矿带之间的浅覆盖区地质构造提供了重要线索。磁异常特征和反演结果显示，红石岗南区域可能存在潜在的镁铁-超镁铁质岩体，这些岩体具有较高的磁化率。此外，推测的断层也为铜镍矿床形成提供了有利条件。因此，红石岗南浅覆盖区内具有进一步寻找基性-超基性岩型铜镍矿床的潜力。
致谢：感谢各位审稿专家提出的宝贵意见！
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图 1 研究区概况及取样点分布图
Figure 1. Overview of the study area and distribution of sampling points
表 1 高西沟村井泉情况一览表
Table 1 The list of wells and springs in Gaoxigou village
编号 位置 类型 含水层时代 井深
（m）水位埋深
（m）利用情况 GX1 姜新庄大银山沟养殖场 钻孔 Qhpl+T3y 240 170 供2户村民、兼零星灌溉。 GX2 高西沟高锦仁家路旁 大口井 Qhal 10.12 8.03 供9户村民、养殖场300头羊饮用，兼零星灌溉。 GX3 高西沟二郎沟 大口井 Qhal 6.94 5.74 供附近9户村民饮用，兼零星灌溉。 GX4 高西沟水库库尾北岸 下降泉 T3y 以扩泉的方式利用，潜水泵抽水，
供附近6户村民饮用。GX5 聂沟沟口水库北岸 下降泉 T3y 以扩泉的方式利用，潜水泵抽水，
供附近8户村民饮用。GX6 白草峁沟口水库北岸 下降泉 T3y 以扩泉的方式利用，潜水泵抽水，
供附近10户村民饮用。GX7 高西沟水库大坝 地表水 绿化景观用水 
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表 2 大气降水入渗补给量计算表
Table 2 Calculation of atmospheric precipitation infiltration recharge
地貌单元 面积F（km2） 不同保证率降水量 保证率 25% 50% 75% 90% 95% 多年平均 降水量（mm） 513.0 405.8 363.8 296.4 276.5 443.40 入渗系数αi 不同保证率降水量下的补给量Q（104 m3/a） 黄土梁峁区 3.84 0.05 9.85 7.79 6.98 5.69 5.31 8.51 河谷区 0.23 0.2 2.36 1.87 1.67 1.36 1.27 2.04 合计 4.07 12.21 9.66 8.66 7.05 6.58 10.55
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表 3 高西沟村人畜用水开采量
Table 3 The exploitation amount of human and livestock water in Gaoxigou village
分类 数量 日用水定额（L/人·d） 日用水量（m3/d） 年用水量（104 m3/a） 人口 124（常住） 65 8.06 0.29 600（在籍） 65 39.00 1.42 牲畜 400 10 4.00 0.15 注：人畜用水及农业灌溉定额来源《行业用水定额（陕西省地方标准DB61/T 943-2014）》
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表 4 高西沟村农业灌溉开采量表
Table 4 The agricultual irrigation exploitation amount in Gaoxigou village
土地类型 km2 农作物 水文年 灌溉定额
（m3/ m2·a）现状年用水量
（104 m3/a）预计最大
年用水量
（104 m3/a）备注 耕地 0.66 玉米（充分灌溉/
非充分灌溉）湿润年 0.13/0.09 8.91/5.94 中等年 0.19/0.13 12.86/8.91 干旱年 0.28/0.19 18.80/12.86 园地（含菜地、
果林）0.025 蔬菜（按常住户数计算
菜地、瓜地面积数）湿润年 0.34 0.85 每户按333.33 m2计算 中等年 0.49 1.22 干旱年 0.63 1.55 0.065 蔬菜（按全村户数计算
菜地、瓜地面积数）湿润年 0.34 2.24 每户按333.33 m2计算 中等年 0.49 3.22 干旱年 0.63 4.10 1 苹果（微灌） 湿润年 0.07 6.73 中等年 0.13 13.47 干旱年 0.18 17.96
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表 5 高西沟村地下水沿河流纵向径流排泄量统计表
Table 5 The Statistics table of longitudinal runoff discharge of groundwater along the river in Gaoxigou village
断面位置 B（m） H（m） I K（m/d） Q（m3/d） Q（104 m3/a） 高西沟地下水断面 6288.72 2 0.005 3.338 209.92 7.66
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表 6 高西沟村地下水现状排泄量统计表
Table 6 Statistics of groundwater discharge in Gaoxigou village
排泄项目 排泄量（104 m3/a） 比例 人工开采排泄量 0.44 4.72% 农业生产开采量（中等年） 1.22 13.09% 地下水径流排泄出境 7.66 82.19% 合计 9.32 100.00%
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表 7 高西沟村水质分析测试结果表
Table 7 Water quality analysis and test results of Gaoxigou village
单位：mg/L 编号 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Cl− SO42- HCO3− NO3− F− TDS As Cr6+ GX1 0.76 182 50.8 62.0 66.5 351.0↑ 383 12.4 0.56 952 0.0012 ↑0.009 GX2 0.79 185 52.9 66.7 67.3 200.0 579 55.4↑ 0.42 970 0.0011 ↑0.032 GX3 4.50 208 67.0 88.8 139.0 455.0↑ 401 21.0 0.43 1260 ↑＜0.001 0.089↑ GX4 1.2 217 60.3 78.1 147.0 322.0↑ 444.0 65.2↑ 0.8 1170 ↑＜0.001 0.053↑ GX5 0.9 197 34.3 49.2 90.6 264.0↑ 371.0 36.6 1.1↑ 890 ＜0.001 0.055↑ GX6 0.5 164 15.1 18.6 30.6 114.0 377.0 12.6 1.5↑ 582 ＜0.001 0.037 GX7 3.7 227 31.1 80.7 159.0 357.0↑ 381.0 2.0 0.8↑ 1100 ↑＜0.001 0.004↑ 注：“↑”表示该项指标超过地下水质量标准（GB/T 14848-2017）Ⅲ级限值
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表 8 承载指数与等级划分
Table 8 The bearing index and classification
类型 承载状况 WCCI 超载率（Rp） 盈余率（Rw） 盈余 富富有余 0＜0.30 / Rw≥65% 富裕 0.30≤WCCI＜0.50 / 50%≤Rw＜65% 盈余 0.50≤WCCI＜0.68 / 35%≤Rw＜50% 平衡 平衡有余 0.68≤WCCI＜1.00 / 0%≤Rw＜35% 临界超载 1.00≤WCCI＜1.35 0%≤Rp＜35% / 超载 超载 1.35≤WCCI＜2.0 35%≤Rp＜100% / 过载 2.0≤WCCI＜5.0 100%≤Rp＜400% / 严重超载 WCCI≥5.00 Rp≥400% /
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表 9 各评价指标计算值
Table 9 The calculated values of each evaluation index
偏离系数（Ie） 偏离系数（Ip） 负载指数（C） 承载指数（WCCI） 超载率（Rp） 0.05 12 7.95 36 3500
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表 10 水资源承载能力潜力多情景预测
Table 10 Multi scenario prediction of water resources carrying capacity potential
情景集 节水灌溉 多水源联合运用
或调水措施集雨技术 灌溉比例
（%）研学规模（人/d） 承载状况 现状 较少 无 个别农户 3.4 过载 I 5% 无 30% 10 200 过载 Ⅱ 10% 无 50% 20 500 超载 Ⅲ 30% 联合运用 80% 30 500 临界超载
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