Characteristics of geological hazard development and disaster-inducing environment of the MS6.2 earthquake in Jishishan, Gansu Province
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摘要: 2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生MS 6.2地震，此次地震诱发了崩塌、滑坡和泥流等一系列地质次生灾害，是近年来中国6级以上地震损失极其严重的一次。综合分析区域孕灾环境及地质次生灾害发育特征发现，拉脊山地区海拔高、地形复杂、活断裂作用显著以及第四纪松散堆积物覆盖广且厚度大等因素，使得该地区在地震作用下极易产生蠕滑−拉裂破坏并诱发滑坡等地质次生灾害。利用层次分析法综合考虑断裂、地层岩性、植被覆盖、坡度及降水5个关键因子对积石山区域地质灾害发育的影响。研究结果显示，地层岩性是区域地质次生灾害的主导因素，其权重可达42%；其次是断层，权重约占26%；而降水的影响权重虽然只占6%，但也不可忽视。积石山及其邻区地质次生灾害危险区主要集中在震中周围的拉脊山前缘一带，呈条状分布，与VIII度地震烈度区域大体一致。地质次生灾害点受软弱地质环境影响为主，集中在拉脊山断裂带下盘，尤其是积石山县、大家河镇和白藏镇等地，灾害分布密集且受地震影响显著，需要重点监测及预防，同时对第四系黄土层防护工程也应予以足够重视。另一方面，在余震分布密集区，未发现显著的地质次生灾害点，推测是因为主震释放了较大应力，诱发了主要地质次生灾害。在多次余震之后，岩体应力状态逐渐趋于平衡，地质构造在震后重组并趋向稳定，从而降低了进一步发生地质次生灾害的风险。Abstract:
Objective The MS6.2 earthquake that struck Jishishan County, Gansu Province, on December 18, 2023, triggered a series of secondary geological disasters, including landslides, collapses, and debris flows. This earthquake is considered one of the most devastating seismic events in China in recent years. The study aims to analyze the characteristics of seismicity-induced disasters in the region and identify the underlying geological factors contributing to these secondary geological hazards. Specifically, the research focuses on how the geological environment influences the development of these disasters, particularly landslides, collapses, and debris flows. This understanding will help to develop better disaster prevention and mitigation strategies for similar seismic regions. Methods To investigate these issues, the study uses a combination of field investigations, remote sensing image interpretation, and the analytic hierarchy process (AHP). The AHP was employed to evaluate the relative importance of five key factors—faults, lithology, vegetation cover, slope, and precipitation—in the formation of secondary geological hazards. The analysis also includes a detailed spatial distribution study of these factors and how they interact under seismic conditions. This multi-method approach provides a comprehensive understanding of the complex geological environment in Jishishan. Results Based on the integrated analysis, the secondary geological hazard zones of the study area are primarily concentrated along the front edge of Lajishan, closely aligned with the VIII seismic intensity zone of the Jishishan MS6.2 earthquake. Fewer hazard zones are located at the northern edge of Lijia Village, Guantan Village, and Manisigou Township. The higher-risk areas are centered around Jishishan County, extending eastward toward Lijia Village and Hanji Town. The secondary geological disaster points are concentrated in Jishishan County and the area surrounding it, particularly in valleys where Quaternary strata are abundant, forming a band-like distribution. Landslides are most prevalent in Jishishan County and Dahejia Town, where steep terrain, fragile geological structure, and significant rock weathering make the area vulnerable. The lack of vegetation exacerbates surface instability. Debris flows mainly occur in Baizang Town and around Jishishan, where steep slopes, concentrated rainfall, and abundant loose materials create ideal conditions for disaster. These debris flow sites are located near rivers or lakes, indicating that water flow and increased soil saturation are key factors triggering such events. Landslide sites are generally scattered but concentrated in areas of significant topographic change, following the Quaternary strata in valleys. These sites are denser near the Lajishan fault zone, showing the influence of fault proximity and rainfall on landslide occurrence. Each type of geological disaster exhibits distinct spatial patterns: landslides and debris flows are more likely to occur in areas with steep slopes and proximity to water bodies, while collapses tend to occur in exposed rock areas, influenced by local lithology. Evidently, the distribution of secondary geological hazards in the study area is primarily influenced by weak geological conditions, with seismic activity, vegetation, topography, and precipitation compounding the risk. Hazard zones are concentrated along the front of Lajishan, matching the VIII seismic intensity zone. The disaster sites are primarily located in valleys with dense fourth-level strata, confirming the consistency between the simulated and actual hazard zones. Conclusion To conclude, lithology was found to be the most significant factor influencing disaster formation, with a weight of 42%, followed by fault zones (26%). While precipitation had the least impact, contributing only 6%, it still played a role in increasing the risk of landslides and debris flows. The high-risk disaster areas correspond closely to the seismic intensity zone VIII, particularly around the earthquake epicenter, where the geological conditions are most conducive to these hazards. The distribution of secondary geological disasters in Jishishan is primarily controlled by the weak geological conditions of the region. Besides, compared to the Wenchuan earthquake, where disasters were concentrated along the hanging wall of reverse faults, the disaster sites in Jishishan were mainly located in the down-thrust areas of fault zones. Additionally, fewer disaster points were observed in aftershock zones, suggesting that the main shock alleviated a significant amount of tectonic stress, leading to regional stabilization. [ Significance ] This study highlights the relationship between geological factors and seismicity-induced secondary disasters in Jishishan, emphasizing the need for targeted monitoring and protective measures in areas with loose Quaternary deposits and steep slopes. The results provide valuable insight for disaster prevention strategies in Jishishan and other seismic regions with similar geological conditions. -
Key words:
- Jishishan earthquake /
- disaster-prone environment /
- landslide /
- mudflow /
- spatial analysis
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陕西省汉阴县坝王沟金矿位于秦岭—大别成矿省(东段)之南秦岭Au-Pb-Zn-Fe-Hg-Sb成矿亚带，成矿环境优越，成矿作用强烈，成矿潜力巨大。但该区多期次脆-韧性构造叠加，多期面理发育，赋矿岩性难以确定，制约了继续找矿及扩大矿床规模。以往工作区找矿主要是侧重于化探异常查证和工程控制，缺乏金矿有效评价方法的系统研究，影响矿田有效勘查进程，急需开展综合研究，快速实现找矿突破。本文采用“三位一体”找矿预测研究方法[1]，在研究区进行成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等研究，以期探索一套适合该区金矿找矿理论和预测评价方法，并加以示范应用，确保在较短的时间内取得找矿的突破。
1. 研究区地质背景
研究区属于南秦岭—北大巴山多层次韧性滑脱逆冲推覆褶皱带之石泉—神河韧性滑脱逆冲推覆带[2]。地质构造复杂多样，月河断裂、牛山复背斜及其北翼一系列倒转背向斜及脆韧性剪切带构成了区内基本构造格架(见图 1)。区域内有火山活动，在凤凰山、牛山、平利3个基底形成大量富钠质基性—酸性火山岩，侵入岩有基底隆起中以石英闪长岩为主的岩基、盖层中沿断裂产出的岩脉。
图 1 安康北部金矿区域地质构造略图[3]1—脆性正性走滑断层；2—脆性高角度正断层；3—脆性剥离断层；5—脆性滑脱断层；6—晚期韧性推覆断层；7—韧性斜推断层；8—太山庙—麻坪推覆体；9—银杏坝—吕河推覆体；10—石泉—神河滑覆体；11—牛山—凤凰山基底岩块；12—白垩系；13—中泥盆—二叠系；14—泥盆系；15—志留系；16—奥陶系；17—震旦系；18—花岗岩；19—整装勘查区位置；20—坝王沟金矿区位置Figure 1. A regional geological sketch of the gold deposit in northern Ankang研究区地层区划隶属于南秦岭—大别山地层区迭部—旬阳地层分区的牛山地层小区，主要为一套古生界深水盆地—台地相的炭硅质-碳酸盐岩-陆源碎屑岩建造[3]。区内主要出露地层为志留系梅子垭组[4]。区内褶皱不发育，总体为一变形复杂的单斜层[5]，南老北新，倾向北西—北东，局部南倾，倾角较陡，岩层沿走向和倾向均具波状起伏变化特征。区内断裂较发育，以韧性剪切断裂为主[6]，脆性断裂次之。
区内变质岩为各类片岩、变砂岩、碳酸盐岩等；变质相为低绿片岩相，局部可达高绿片岩相；原岩主要为一套含炭泥质碎屑岩系。
2. 成矿地质体
坝王沟金矿区属于南秦岭构造带南部石泉—神河滑脱逆冲推覆带，经历了加里东—海西期拉张裂陷-伸展隆升，印支期南北向强烈挤压收缩褶皱造山，燕山期—喜马拉雅期的多期陆内造山—碰撞后热应力垮塌伸展—挤压褶皱和逆冲推覆—走滑伸展+抬升剥蚀等阶段[7]。
研究区金矿带呈现带状分布、分段聚集的特点，主要受脆-韧性剪切带控制，构成了典型的导矿、聚矿、容矿构造组合系列。区内1:200000航磁及重力资料显示，金矿带对应航磁异常带或重力异常带，与北东向构造运动有关，说明北东向大型脆-韧性剪切带对金矿床后期成矿、改造起一定的控制作用。坝王沟金矿的金矿体均存在于R2f3、R2f4、R2f5脆-韧性剪切断裂带及其附近的强片理化带内(见图 2)，主要矿体平均产状25°∠68°，由于受脆-韧性剪切带控制，其产状与金矿体产状变化近似。脆-韧性剪切带附近岩石明显硅化、黄铁矿化，Au、Ag、As等元素高值异常明显。
图 2 坝王沟金矿区一带构造岩相图1—梅子娅组；2—斑鸠关组；3—奥陶系；4—寒武系；5—耀岭河岩组；6—武当岩群；7—脆-韧性剪切带及代号；8—糜棱岩带；9—花岗岩；10—灰岩条带；11—褐铁矿化条带；12—金矿床、矿点；13—研究区Figure 2. The tectonic lithofacies map of the Bawanggou gold mine area研究区金矿与脆-韧性剪切带具有时间、空间和成因上的联系。时间和成因上，产于脆-韧性剪切带中的金矿，其成矿作用随脆-韧性剪切带的多期活动同步演化，成矿作用与脆-韧性剪切变形作用同步进行，成矿作用是剪切作用的一个反映；空间上，3条规模较大的脆-韧性剪切带(R2f3、R2f4、R2f5)与矿化蚀变带相叠合，且矿(化)体无例外地产于构造推覆体强变形带和弱变形域(见图 2)。可以看出，脆-韧性剪切带是该区金矿富集的最主要因素。
脆-韧性剪切带控制了金矿化带的分布，矿化强度受剪切带规模制约，矿化类型与剪切带性质息息相关。平面上，坝王沟金矿主要沿北西西—南东东向R2f3—R2f5脆-韧性剪切带呈线状分布，且剪切带规模大小、退化变质作用强弱及蚀变作用强弱与金矿床规模、矿化强度呈正相关。在垂直剖面上，金矿化类型随构造深度变化或剪切带性质的转变而变化[8]。如：R2f4脆-韧性剪切带，在600 m标高附近，构造变形以韧性为主，金矿化呈薄膜状、发丝状的微细浸染状和星散浸染状含金硫化物型；而在800 m标高以上，脆性成分增加，金矿化类型以细脉状网脉状和扁豆体状含金石英脉、含金硫化物脉为主，显示了脆-韧性剪切带在空间上的控制作用。矿体赋存于脆-韧性剪切构造强变形带，强变形带以纵向置换为主，矿物定向排列的褶劈理、构造岩石地球化学剖面都显示出糜棱岩带与金异常的对应关系。
研究区规模较大的控矿剪切带，其主要控矿机制为：
① 大型脆-韧性剪切带是地壳中的薄弱带，在后期地质作用中易于活化，多期活动有利于多次成矿作用的叠加。
② 大型脆-韧性剪切带延伸远，发育深度大，与基底构造有一定联系，有利于深部和浅部流体循环，提供广泛的矿质和流体来源。
③ 脆-韧性剪切形成的片理化带以及演化中产生的各种韧-脆性、脆性构造，既为成矿流体提供了通道和容矿空间，也有利于流体与围岩之间发生物质交换，促使围岩中的金等成矿物质活化并进入流体。
④ 控矿剪切带的温压条件接近或低于热液中金沉淀所需要的温压条件，有利于热液中金的沉淀。
⑤ 控矿剪切带只要叠加在区域上的含矿层或预富集体之上，在无后期深部含矿热液上升情况下也可成矿。
该区金矿属于南秦岭印支期碰撞后陆内脆-韧性剪切变形带大型构造控制的造山型金矿，矿床分布主要受印支期主造山期和晚印支期—燕山期造山后碰撞-伸展-热力塌陷-隆升阶段的韧性和脆-韧性剪切带大型变形构造控制。因此，南秦岭石泉—旬阳金矿整装勘查区的成矿地质体为区域大型脆-韧性剪切带变形构造。
3. 成矿构造和成矿结构面
南秦岭构造-成矿带是一个多期次构造活动强烈叠加、置换的构造带，地层受区域强多期次构造作用而复杂化[9]，多以糜棱面理和强直片理、拉伸线理、鞘褶皱、Z字型剪切褶皱或紧闭同斜褶皱、石英细脉密集发育、石英脉和石英团块强烈剪切变形为特征。岩石变形常会产生一组新生的透入性面状构造，包括不同方式热力-应力作用下产生的各类构造，发育多期面理构造。区内断裂较发育，以韧性剪切断裂为主，脆性断裂次之。在地壳浅部含矿热液会充填于脆性断裂或裂隙之中。
坝王沟一带的F1脆性断层主要为北西—北东向，倾角20°—76°，长度1~3 km，破碎带宽度1~20 m，其中K4矿体产于该断裂带中(见图 3)。金矿体呈中等—陡倾斜，似层状、波曲状膨胀收缩、分枝复合现象。向北东陡倾，具尖灭再现、侧现等延伸规律。矿体受顺层片理化带(S2面理)控制，与石英脉关系密切，呈似层状产出。金矿赋存于下志留统梅子垭组中的变形变质岩石内，该区金矿化主要受区域变质岩黑云母变斑晶石英片岩和变石英砂岩界面片理控制。至少经历过三期面理变形和构造置换过程，发育有多条韧性剪切和脆-韧性剪切变形组构：第一期为伸展体制下的塑性固态流变，以S0为面理的褶皱变形，形成海西—早印支期S1面理；第二期为碰撞环境挤压体制下的韧性推覆，以S1为面理的褶皱变形，形成陆内碰撞期和碰撞后晚印支—早燕山期一系列轴面北倾的连续褶皱和透入性面理S2面理及脆-韧性剪切带，表现为不同尺度紧闭同斜褶皱，伴随强烈的逆冲型脆-韧性剪切带，褶皱轴面和主面理(S2)倾向北东，倾角30°—70°；第三期以S2为面理的褶皱变形，形成轴面北陡倾的燕山期S3劈理。源于深部的成矿物质沿韧性剪切带上涌，主要沿S2期片理化运移至有利地段成矿。这些与多期次构造作用有关的各期压扭性面理构造(以S2为主、S1和S3为辅)置换强烈，是该区金矿成矿构造和主要的成矿结构面。
图 3 坝王沟金矿K4矿体平面地质图Figure 3. A planar geological map of K4 ore body in the Bawanggou gold mine area脆-韧性剪切带或韧性变形叠加后期脆性变形是金成矿的有利构造条件[10]。韧性剪切带是金矿床最直接、最重要的控矿储矿主构造。通过对区内控矿构造、容矿构造及与矿体、矿化蚀变带的对应关系对比，韧性剪切带旁侧次级构造为金矿有利富集构造部位。即矿体易赋存于大型剪切带旁侧平行或小角度斜交的脆性断裂、片理化带(糜棱岩带)。坝王沟金矿产出于韧性剪切带旁侧的次级构造中，这些次级构造可以是韧性构造、脆-韧性构造、也可以是脆性构造，在地壳浅部含矿热液会充填于脆性断裂或裂隙之中。
研究区成矿构造主体归属于断裂成矿构造系统，成矿结构面主要属于叠加在脆-韧性剪切带之上的断裂破碎带，金的成矿作用发生在韧性—脆-韧性剪切变形构造带的转换时段和转换空间，多数是叠加在稍后期的韧-脆性断裂破碎带上。
4. 成矿作用特征标志
研究区金矿体产出位置位于不同的岩性界面-应变带上，具体表现在矿体多产出于黑云母变斑晶绢云石英片岩、含碳绢云石英片岩和石英变砂岩三者的接触面上，同时又位于断层破碎带附近的节理、片理、劈理、石英脉裂隙及与围岩接触带上。
4.1 成矿蚀变带特征
研究区蚀变类型有：硅化、黑云母化、(磁)黄铁矿化、黄钾铁钒化、绿泥石化等。与成矿有关的蚀变类型主要有硅化、黑云母化和(磁)黄铁矿化。
4.1.1 硅化
硅化主要有2种，一种是呈石英细脉、小扁豆体沿岩石的片理、裂隙、劈理分布，石英呈烟灰色、青灰色和灰白色；另一种是石英呈网脉、团块分布于岩石中，尤其在高应变区域可以形成一定的密集带，表现为沿脆-韧性剪切带出现大量脉状、透镜状石英脉或石英团块[11]。硅化分为3期：① 海西—早印支期S1面理；② 燕山期S3劈理呈石英细脉，矿化零星；③ 顺晚印支—早燕山期S2面理贯入石英脉为含金石英脉，矿化富集。硅化是金矿形成的有利条件，在硅化较强，尤其是网脉状硅化与网脉状金属硫化物共生的部位，金有明显的富集。
4.1.2 黑云母化(钾化)
矿区变形的泥质细碎屑岩中可见细小的黑云母颗粒或稍大斑晶状黑云母，呈团斑状或聚片状分布，黑云母变斑晶非常普遍，主要分布于脆-韧性剪切带两侧附近。本次研究证实黑云母变斑晶为区域变质作用后期叠加了一期较强烈的热变质作用，与该区金成矿作用密切相关，代表了一期热液蚀变或热变质叠加的蚀变类型。
4.1.3 (磁)黄铁矿化
研究区黄铁矿化比较发育，磁黄铁矿化较少。一种是半自形粒状沿岩石裂隙、劈理、片理呈细脉、网脉产出，另一种是自形—半自形粒状分布于早、中期石英脉的裂隙中。(磁)黄铁矿化与金矿化关系非常密切，紧密共生，(磁)黄铁矿化很弱的地段，一般金达不到工业品位。
当黑云母变斑晶发育，硅化石英细脉或网脉发育，并且伴有(磁)黄铁矿化时，金矿化品位往往较高。
4.2 成矿作用物理化学条件
研究区金矿床的形成和产出富集部位，均与石英脉有时空和成因上的紧密联系。本次分别在不同地段采集了不同期次面理中产出的石英脉样品，观测其特征，进行流体包裹体制样和测试研究。
4.2.1 研究区石英脉特征
石英脉在区内普遍发育，按成因分为两类，一类为硅化成因，另一类为热液成因。部分石英脉或石英团块的产出与断裂破碎带有关，受到构造应力的作用而呈石英透镜体或石英脉形态产出。石英脉风化面多呈烟灰色、黄褐色等，未风化面呈乳白色。多数顺S2面理产出，或与S2小角度斜交产出，少数沿S1、S3面理产出；部分受挤压、褶皱后发生变形(见图 4a)，其裂隙面上具较强的褐铁矿化。
图 4 石英脉产出特征照片及素描图Figure 4. Pictures and sketch of occurrence characteristics of quartz vein石英脉长度在1~3000 cm之间，宽度1~150 cm。根据形成条件不同可将其分为两类，一类由热液形成，沿裂隙面理发育，脉较长较宽(见图 4b)；另外一类是由于受到构造应力影响，岩石内部的硅质活化，沿岩石内部裂隙面发育成脉状，脉较细较短(见图 4c)。石英透镜体长度在0.5~5 m，宽度范围2~30 cm。
由于研究区发生过多期构造变形，S1期构造不是很明显，沿S1面理贯入的石英脉出露较少，近东西向，脉宽较小，常呈细长条状或拔丝状顺面理发育，部分受构造作用被错断，部分地段石英脉呈波浪状切穿地层(见图 4d)。受岩层变形的影响，局部地区石英揉皱(见图 4e)，石英明显拉长细粒化、糜棱岩化，脉体宽度小。此类石英脉颜色较暗(灰白色—烟灰色)，局部褐铁矿化，新鲜面为乳白色。受构造作用变形强烈，矿化不明显。
沿S2面理贯入的石英脉，延伸方向在290°—360°之间。自西向东，延伸方向由北北西向逐渐转为北西西向，之后再转为近东西—北西西向。脉宽及长度大小不一，形状各异，裂隙、节理中多含黄铁矿，有的具有褐铁矿化，局部磁黄铁矿化；与S2小角度斜交产出石英脉宽度较小，裂隙、节理中多含黄铁矿。局部可见S2方向石英脉发生揉皱呈倒S形(见图 4f、4g)，部分地段S2方向石英脉斜切S1面理，还可见沿S1、S2、S3方向的石英脉相互斜交产出，在构造、韧性变形的转折端石英脉顺S2面理变形，呈砂糖状、透镜体状、雁列脉状。此类石英脉较透明，乳白色、烟灰色均有，结构较为致密，与金矿化关系较为密切。
沿S3面理方向产出的石英脉较少(见图 4h)，延伸方向多为近东西向；部分可见沿S3方向石英脉斜切S2面理(见图 4i)。
区内石英脉主要分布在强变形带内部，且与脉岩伴生，推测脉岩的产生为硅质的活化提供了热力作用和热能，形成硅质热液，当热液通过S3、S2、S1面理或构造裂隙流动冷却后形成石英脉；石英脉的分布与强变形带、黑云母变斑晶带、含碳带等联系比较密切，并且与金矿化带、金的地球化学异常带联系比较紧密。
4.2.2 流体包裹体的岩相学特征
坝王沟金矿区控矿主石英脉中包裹体可分为原生包裹体和次生构造包裹体两类[12](见图 5)。
图 5 坝王沟矿区石英脉流体包裹体显微照片Figure 5. Micrograph of fluid inclusion in quartz vein in the Bawanggou mining area① 原生包裹体：一般沿石英颗粒生长边界呈环带或孤立产出，部分呈群体带状展布，混圆状—球状，粒径在10 μm左右，不易观察，大小不一但均匀变化。升降物台时包裹体群条带在不同位置隐现，可见其在石英脉中呈面状倾斜展布，应为原生过程中热液流动使包裹体呈群带聚集的结果。
② 次生构造包裹体：沿石英颗粒间裂隙呈条带或串珠状分布，粒径一般为2~15 μm，呈椭圆状或不规则棱角状。次生包裹体气泡较小，不易观察，但其沿裂隙呈条带展布非常明显。
石英脉中流体包裹体主要为气液包裹体，其特征为：室温下多为两相(L+V)，多为灰白色，不规则状、椭圆状或长条状，沿裂隙孤立或成群产出；大小多在2×4~4×12 μm，最大8×20 μm。气液比5%~30%不等，平均15%~20%。
4.2.3 流体包裹体测温结果
流体包裹体测温在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室完成，使用仪器为Linkam THMS600型冷热台，测温范围-196~600 ℃，冷冻数据和加热数据精度为±0.1 ℃，实验室温度为恒温20 ℃。包裹体测试过程中的升温和降温速率为5~20 ℃/min。
坝王沟金矿区的石英脉流体包裹体测温结果如图 6所示。流体包裹体均一温度范围大致分为2个阶段：一期温度范围196.1~283.7 ℃，平均248.6 ℃，峰值温度主要集中于210~270 ℃；另一期温度范围320.6~383.6 ℃，平均357.8 ℃，峰值温度主要集中于330~370 ℃。这说明长沟矿区成矿流体的热液活动是多期次的，在野外宏观上表现为石英脉的多期性和相互穿插关系。
图 6 坝王沟金矿床流体包裹体均一温度直方图Figure 6. Histogram of fluid inclusion homogenization temperature in the Bawanggou gold mining area5. 找矿标志
研究区金矿床找矿标志首选构造叠加部位，近东西向区域性韧性剪切带控制了地层片理化走向和主要金矿床的分布，北东向、北西向、东西向、南北向构造在区域上叠加部位是金富集成矿有利场所。
① 地层岩性层位：梅子垭组—斑鸠关组变砂岩与片岩界面、变硅质岩与变泥质粉砂岩界面、含碳层段。
地层岩性对成矿有一定专属性，金矿主要产在梅子垭组第二、第四岩性段，主要为含碳黑云绢云母石英片岩[13]，夹有变粉砂岩、粉砂质(硅质)板岩、变细砂岩。变粉砂岩或粉砂质板岩与黑云母变斑晶石英片岩的接触面及其附近多是金矿体产出的有利部位，矿体的展布方向与岩层的展布方向基本一致，且与围岩无明显界线。
② 构造标志：明显的揉皱变形、脆-韧性剪切变形带、伴随断层破碎岩、S2面理弯曲突变地段、多组构造叠加段。
研究区目前发现的金矿床主要分布在脆-韧性剪切带附近，显示明显的脆-韧性剪切带控矿特征；区域上脆-韧性剪切带与断裂破碎带叠加部位是矿体产出的有利部位；剪切褶皱变形较强烈，褶皱局部位置如核部、转折处、产状变化处往往是金矿相对富集发育的部位[14]；脆-韧性变形标志(如石英σ旋转碎斑和旋转透镜体、糜棱岩化石英脉、黄铁矿和磁黄铁矿拔丝状结构、石香肠构造、S-C组构、雁列式石英脉等)发育的部位，往往说明了多期构造活动的叠加，可为成矿提供有利空间。
③ 热液蚀变和热变质叠加段：热液蚀变主要有磁黄铁矿化、黄钾铁钒化、褐铁矿化等。热变质叠加段为粗晶黑云母-石榴石变斑晶叠加段。蚀变矿物是金矿化的直接标志，一般形成金矿的地区都能看到黄铁矿化、褐铁矿化、磁黄铁矿化、黄钾铁钒，特别是黄铁矿拔丝状构造。其次是黑云母变斑晶、石榴子石、硅化等。硅化、黄铁矿化均较强烈的部位是找矿的重要标志部位。
④ 石英脉密集分布带：一般1 m范围内有5~10条以上区段。
石英脉在研究区比较发育，部分金矿与密集分布的石英细脉关系密切，但金一般赋存在石英脉与围岩的接触带上，很少存在于石英脉中，特别是糖粒状石英脉是指示金矿成矿的有利标志。
⑤ 花岗闪长岩脉和煌斑岩脉密集分布带：一般100 m范围内有多条岩脉。
⑥ 化探异常：金的重砂异常、金砷锑元素组合异常带等[15]。
6. “三位一体”找矿模型
综合陕西石泉—旬阳金矿整装勘查区中典型矿区“三位一体”要素特征(见表 1)认为，坝王沟金矿成矿地质体为韧性剪切带的韧-脆性转换带、叠加了韧性构造带的脆性构造；成矿构造为脆-韧性剪切、与韧性叠加脆性断层，成矿结构面为S-C面理；成矿结构面主要为S-C面理；成矿作用特征标志为黑云母变斑晶绢云石英片岩+变砂岩或硅质岩。本区属造山带型金矿。根据成果，初步构建了本区金矿找矿预测地质模型[16](见图 7)。
表 1 坝王沟金矿“三位一体”要素特征Table 1. The trinity characteristics of the Bawanggou gold mine分类 要素 特征 成矿地质体特征 成矿构造特征 韧性剪切带次级脆-韧性断裂 矿体产状 平行S2面理 蚀变组合 硅化、黄铁矿化、磁黄铁矿化 性质 脆-韧性右行断裂 产状 北西—南东 规模 中—小型 期次 印支—燕山期，第二构造期 成分 糜棱岩化片岩、硅质岩 运动方式 逆冲 强度 较强烈 受控地质建造 黑云母变斑晶绢云石英片岩+变砂岩或硅质岩 影响范围 志留系梅子垭地层 判别标志 大型变形构造矿产 成岩成矿年代 印支—燕山期 矿体和成矿地质体关系 成矿经历了沉积变质和后期弱的低温热液改造叠加，为低—中温成矿，金成矿有较多热卤水参与 成矿动力源 造山运动[17] 矿床和成矿地质体空间关系 位于韧性剪切带脆性构造—脆性构造部位。 矿体剥蚀深度 小于2 km 成矿构造和成矿结构面 成矿构造 韧性剪切带断裂 断裂构造系统 韧性剪切断裂构造 成矿结构面 脆-韧性构造剪切带的转换位置S-C面理 构造期 成矿前加里东期，形成S1面理；成矿期印支—燕山期，形成S2面理；燕山—喜马拉雅期，形成S3面理。 成矿作用特征 主要元素地球化学特征 Au原生晕主要分布在韧性剪切带内。带内岩性主要为黑云母变斑晶绢云石英片岩、石英变砂岩、硅质岩等。分带指数法：由浅至深：Zn—Hg—Sb—Pb—Bi—W—Ag—Cu—Au—As 成矿流体形成的矿物特征 金矿化的有利标志，硅化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、黑云母变斑晶化等。第二期硅化与金成矿关系最为密切。包裹体特征显示：本区成矿经历了沉积变质和后期弱的低温热液改造叠加的特点，低—中温成矿。金成矿有较多热卤水参与，可能是深部来源。发生于区域变质晚期(M2) 叠加的热液变质作用，主要形成了黑云母变斑晶与该区金成矿有一定关系 成矿地球化学障 中性组合：石英+绢云母/绿泥石+矿体。沿断裂结构面带状发育，酸性组合 
图 7 找矿预测模型图1—石英变砂岩；2—绢云石英片岩；3—炭质绢云石英片岩；4—黑云变斑晶绢云石英片岩；5—脆-韧性断裂构造带；6—岩脉；7—硅化石英脉；8—黄铁矿脉；9—金矿体；10—(磁)黄铁矿Figure 7. The model of prospecting prediction7. 找矿理论在勘查工作的应用
7.1 坝王沟金矿找矿预测
区内韧性剪切带的分布与金成矿关系极为密切，因此将预测找矿靶区基本确定为工作区内出露的R2f3、R2f4、R2f5韧性剪切带分布地段(见图 2)。
根据以上规律，坝王沟金矿很可能在已知K4矿体的西南部沿北西西向(285°—310°)更深部位斜列产出矿(化)体。在工作区范围内，同一构造体制下形成的R2f3、R2f4、R2f5均具有有利的成矿环境。它们近于平行分布，且具有相同的构造特征，可以借鉴坝王沟金矿R2f5的成矿规律，在其他韧性剪切带上找矿。
7.2 找矿勘查模型应用
根据整装勘查区三位一体找矿预测模型，认为成矿地质体以大型脆-韧性剪切带变形构造为主；成矿构造为脆-韧性剪切带转换带、叠加带；成矿结构面为S-C面理；成矿作用特征标志为黑云母变斑晶绢云石英片岩+变砂岩或硅质岩。项目实施过程中根据“三位一体”建模成果，以物化探异常分带典型地段对应附近脆-韧性剪切带为突破口，将坝王沟金矿分北部金斗坡矿段、南部长沟矿段、中部猫儿沟—腊油沟共3个地段开展工作。金斗坡矿段地表沿主矿体K1、K5走向延伸方向施工探槽追索圈定矿体，在7—20线之间进行钻探工程控制，评价其资源远景。长沟矿段工作程度较高，开展了373 m标高以上详查工作，分析认为主矿体K4在28线以西深部有较大找矿潜力，且矿体沿走向具向西侧伏特征，据此在16—28线之间373 m标高以下针对K4矿体开展钻探工程控制，进行探边摸底，查明矿体在深部的赋存情况。猫儿沟—腊油沟一带通过1:25000土壤测量进一步确定异常位置、规模、形态，采用地化剖面、槽探工程对重要化探异常进行查证，进一步缩小找矿靶区，对新发现的矿化蚀变带、矿(化)体进行地表槽探工程稀疏揭露，对确定的有利成矿地段大胆进行钻探工程验证。
7.3 勘查工作验证结果
① 工作区北部金斗坡矿段经地表追索控制，K1、K5金矿体沿走向延伸稳定，钻孔所揭露地质情况与地表基本对应，特别是K5矿体向深部延伸连续且有变好的趋势。金矿体的产出主要受叠加于主韧性剪切带上的脆性断层控制。
② 工作区南部长沟矿段经工程控制，通过分析研究认为K4矿体主控矿断裂F1延伸稳定，在16线、20线、24线施工的6个钻孔深部均见到相应含矿层(构造)及K4矿体，证明矿体沿走向具向西侧伏特征且规模仍有进一步扩大的趋势。金矿体主要产出于韧、脆性断裂转换带上，成矿结构面为S2面理。
③ 工作区中部石板沟—腊油沟一带通过开展1:25000土壤测量及异常查证工作圈出了新的金矿(化)体。目前新发现的矿化蚀变带、金矿体与土壤测量圈定的一系列近东西向展布的带状Au异常有相互对应关系，均产于R2f3和R2f5之间次级断裂发育地段。
坝王沟金矿区依据三位一体找矿模型找矿成果较显著。经重型工程施工，扩大了矿体规模，增加了资源量，累计估算334以上金资源量10 t。同时在工作区中部猫儿沟—石板沟一带新发现了3条金矿(化)体。
8. 结论
在陕西省汉阴县坝王沟金矿勘查过程中，依据三位一体找矿模型，开展了找矿预测研究。研究确定韧性剪切带的韧-脆性转换带、叠加韧性构造带的脆性构造为成矿地质体，成矿构造为脆-韧性剪切、与韧性叠加脆性断层，成矿结构面为S-C面理，成矿作用特征标志为黑云母变斑晶绢云石英片岩+变砂岩或硅质岩。通过预测有利地段，指导勘查工程布设，取得了中型矿床规模，通过继续勘查，可望获得大型金矿规模资源量。本次研究工作也为全整装勘查区的找矿突破提供了很好的借鉴作用。
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图 1 区域构造地质图（据陆诗铭等，2024修改）
其中活动断裂相关数据源自郑文俊等，2019与袁道阳等，2004a；地震数据与震源机制解数源自USGS；GPS数据源自Wang, et al.，2020
Figure 1. Regional tectono-geological map (modified after Lu et al., 2024)
The active fault data are from Zhen et al.,2019 and Yuan et al., 2004a. The earthquake data and focal mechanism solutions are from the USGS, and the GPS data are from Wang et al., 2020.
图 2 拉脊山−积石山地区坡度、坡向统计图
a—拉脊山−积石山地区坡度−坡度频率图 ；b—拉脊山−积石山地区坡向−坡向频率图
Figure 2. Gradient and slope orientation statistics for the Lajishan-Jishishan area
(a) Gradient frequency in the Lajishan-Jishishan area; (b) Slope direction frequency in the Lajishan-Jishishan area
图 3 区域地震构造图及余震分布剖面图（据陆诗铭等，2024修改）
其中地震烈度数据源自应急管理部中国地震局（
https://www.mem.gov.cn/ ）；余震数据源自郭祥云等，2024；断层活动强度数据源自吴中海和周春景，2018a—区域地震地质构造图；b—区域地形剖面图及余震分布图Figure 3. Geotectonic map of the region and aftershock distribution profile (modified after Lu et al.，2024)
(a) Geotectonic map of the region; (b) Topographic section of the region and the distribution of aftershocks. The earthquake intensity data are from
https://www.mem.gov.cn/ , and the aftershock data are from Guo et al., 2024. The fault activity intensity data are from Wu and Zhou, 2018.
图 5 1900—2024年拉脊山及其邻区中—强震震级−时间（M-T）图
Figure 5. Magnitude-Time (M-T) diagram for moderate to strong earthquakes in Lajishan and neighboring areas from 1900 to 2024
图 6 地质次生灾害点野外调查图
a—积石山县东南侧边坡旁地裂缝；b—中川乡东南侧泥流；c—积石山县东南侧滑坡群；d—大河家镇北侧见崩塌落石
Figure 6. Images of geological hazard sites
(a) Ground cracks in the southeast of Jishishan County; (b) Mudflow in the southeast of Zhongchuan Township; (c) Landslides in the southeast of Jishishan County; (d) Avalanches in the north of Dajiahe Town
图 7 甘肃积石山地震震后灾害点分布图及数量直方图（灾害点数据来源于甘肃省环境监测院
https://gsigem.gsdkj.net/ ）F1-1—拉脊山北缘断裂带西支；F1-2—拉脊山北缘断裂带东支；F1-3—拉脊山北缘断裂带东支反向断层；F2—拉脊山南缘断裂带a—地震次生灾害区域分布图；b—地震次生灾害数量统计图
Figure 7. Distribution of post-earthquake disaster sites and statistical tables for the Jishishan earthquake in Gansu Province (the disaster site data are from the Gansu Provincial Environmental Monitoring Institute; https://gsigem.gsdkj.net/ )
(a) Map of the regional distribution of secondary seismic hazards; (b) Histogram of secondary disasters of earthquakes F1-1: West branch of the Lajishan Fault Zone; F1-2: East branch of the northern margin of the Lajishan Fault Zone; F1-3: Reverse fault of the east branch of the north margin of the Lajishan Fault Zone; F2: South branch of Lajishan Fault Zone
图 8 甘肃积石山地震震后次生灾害综合评价图（灾害点数据来源于甘肃省环境监测院；
https://gsigem.gsdkj.net/ ）Figure 8. Comprehensive evaluation of secondary, post-earthquake disasters in Jishishan, Gansu Province (the disaster site data are from the Gansu Provincial Environmental Monitoring Institute;
https://gsigem.gsdkj.net/ )表 1 积石山区域周边5级以上的历史地震表
Table 1. Table of historical earthquakes of magnitude 5 or greater in the area around Jishishan
序号 时间 地点 震级 震中烈度 参考文献 1 1371年1月29日 渭源北 5 VI 梁明剑，2008 2 1901年 兰州西固区南 5 VI 梁明剑，2008 3 1944年 乐都南 5 VI 袁道阳等，2005 4 1590年7月 乐都东 5 VI 袁道阳等，2005 5 1821—1850年 循化 5 VI 袁道阳等，2005 6 1878年10月 榆中高崖 5 VI 梁明剑，2008 7 1629年 兰州 5½ VII 梁明剑，2008 8 1875年2月6日—1875年3月7日 西宁 5½ VII 袁道阳等，2005 9 1890年2月17日 西宁东 5½ VII 袁道阳等，2005 10 1893年6月1日 西宁南 5½ VII 袁道阳等，2005 11 1968年12月22日 化隆西 5.4 VI 袁道阳等，2005 12 1819年2月24日 化隆 5¾ VII 袁道阳等，2005 13 1847年7月12日 西宁 5¾ VII 袁道阳等，2005 14 1590年7月7日 永靖东南 6 VIII 袁道阳等，2007 15 公元406年 榆中县菀川 6 VII 袁道阳等，2001 16 1440年11月4日 永登 6¼ VIII 梁明剑，2008 17 1936年 康乐 6¾ IX 张波等，2015 18 公元138年 金城−陇西 6¾ IX 袁道阳等，2004b 19 1125年8月30日 兰州 7 IX 袁道阳等，2002 20 1927年 古浪 8 XI 谢虹等，2014 
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表 2 因子选取说明及其数据来源
Table 2. Description of selected factors and their data sources
编号 因子 因子内容 数据说明 来源 1 断裂 距断裂距离 指示断裂运动对周边环境影响，靠近断裂危险性越大，远离断裂危险性越小 陆诗铭等，2024 2 地层岩性 地层岩性分区 将地层划分为全新统、古近系及古近系之前与古生代侵入岩等，全新世地层尚未固结成岩，易受地震等影响发育滑坡、泥流、坍塌等灾害 全国地质资料馆https://www.ngac.cn/125cms/c/qggnew/zxfw.htm 3 植被覆盖 植被覆盖分类 根据土地利用分布图绘制植被覆盖图，植被较多的地方土地稳定性大，较难发生滑坡等地质次生灾害 中国科学院地理科学与资源研究所http://www.igsnrr.ac.cn/ 4 坡度 地形特点 坡度越大，则坡体易受地震、降水等影响产生滑坡等地质次生灾害 ALOS DEM (30m分辨率) 5 降水 区域月均降水量 考虑区域降水大小对坡体稳定性影响程度 彭守璋，2020
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表 3 1—9度判断矩阵
Table 3. The AHP judgement matrix from 1 to 9
降水 坡度 植被覆盖 断裂 地层岩性 降水 1.000 0.500 0.333 0.250 0.200 坡度 2.000 1.000 0.500 0.333 0.250 植被覆盖 3.000 2.000 1.000 0.500 0.333 断裂 4.000 3.000 2.000 1.000 0.500 地层岩性 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000
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表 4 因子权重表
Table 4. Factor weights
项 特征向量 权重值 最大特征值 CI值 降水 0.312 6.238% 5.068 0.017 坡度 0.493 9.857% 植被覆盖 0.805 16.105% 断裂 1.309 26.179% 地层岩性 2.081 41.621%
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表 5 随机一致性指标
Table 5. Stochastic consistency indicators
n 阶 3 4 5 6 7 8 9 RI值 0.5200 0.8900 1.1200 1.2600 1.3600 1.4100 1.4600 n 阶 10 11 12 13 14 15 16 RI值 1.4900 1.5200 1.5400 1.5600 1.5800 1.5900 1.5943 n 阶 17 18 19 20 21 22 23 RI值 1.6064 1.6133 1.6207 1.6292 1.6358 1.6403 1.6462 n 阶 24 25 26 27 28 29 30 RI值 1.6497 1.6556 1.6587 1.6631 1.667 1.6693 1.6724
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表 6 CR值计算及一致性检验结果表
Table 6. Calculation of the CR value and result of the consistency test
最大特征根 CI值 RI值 CR值 一致性检验结果 5.068 0.017 1.120 0.015 通过
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表 7 评价指标及其分值表
Table 7. Evaluation indicators and their scores
评价指标 指标分类 原始分值 权重分值 总权重//% 地层 全新统 9 3.78 42 古近系 2 0.84 老地层及岩体 1 0.42 断裂 ≤5km 9 2.34 26 5～15km 7 1.82 15～30km 3 0.78 ≥30km 1 0.26 植被覆盖 未利用土地 9 1.44 16 居民、工矿等用地 3 0.48 耕地、草地 2 0.32 林地 1 0.16 水域 0 0 坡度 ≥40° 9 0.9 10 30°～40° 7 0.7 20°～30° 5 0.5 10°～20° 3 0.3 ＜10° 1 0.1 降水 ≥43mm 9 0.54 6 40～43mm 7 0.42 37～40mm 5 0.3 32～37mm 3 0.18 ≤32mm 1 0.06
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