寧夏月亮山西麓找礦遠(yuǎn)景預(yù)測中的重磁資料應(yīng)用研究

程建華,尹秉喜

(寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院,銀川 750021)

寧夏月亮山西麓找礦遠(yuǎn)景預(yù)測中的重磁資料應(yīng)用研究

程建華,尹秉喜

(寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院,銀川 750021)

這里對月亮山西麓重磁資料進(jìn)行了處理解釋,研究了磁異常、重力異常和地球化學(xué)組合的異常特征。通過對成礦地質(zhì)背景條件的分析,解釋了研究區(qū)磁異常很可能是隱伏的中基性潛火山巖,或是與其相關(guān)的鐵～銅多金屬所為,同時(shí)還預(yù)測了車路灣南、趙家佬、泉兒灣、王民北磁異常為研究區(qū)重要的找礦遠(yuǎn)景靶區(qū)。

重磁資料;找礦遠(yuǎn)景預(yù)測;月亮山西麓

0 前言

研究區(qū)位于北祁連加里東造山帶的西吉斷陷盆地區(qū)。在早古生代及以前,屬北祁連加里東活動帶走廊南山巖漿弧東段之西吉弧間(弧前?)盆地;在晚古生代～中生代,演化為隆起帶(局部可能有晚古生代陸緣盆地沉積);在新生代時(shí)期,于隆起的早古生代建造層之上形成斷陷性上疊盆地。因大面積新生界覆蓋,目前尚未發(fā)現(xiàn)任何金屬礦產(chǎn)。但向西至同處一條構(gòu)造帶的甘肅白銀～靖遠(yuǎn)一帶,是我國著名的鐵、銅、鉛鋅、銀等多金屬礦集區(qū)和成礦帶(北祁連多金屬成礦帶),已發(fā)現(xiàn)眾多中型、大型銅、鉛鋅、鐵、金多金屬礦床,特別是以白銀礦床為代表的火山巖型銅～鉛鋅多金屬硫化物礦最具意義。但從分布的航磁異常和重力異常特征聯(lián)系,并結(jié)合沿此線分布的金、銀、銅、鉛礦點(diǎn),礦化和伴有的Au、Cu、Pb、A s化探組合異常表明,研發(fā)區(qū)航磁異常很可能是加里東晚期巖漿活動磁性礦物富集所致。因此,通過研究月亮山西麓航磁異常,對實(shí)現(xiàn)寧夏金屬礦找礦突破具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置歸屬昆侖～祁連～秦嶺～祁連造山系,位于北祁連加里東褶皺帶的靖遠(yuǎn)疊拗陷,其地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)的祁連～北秦嶺地層分區(qū)之海原—西吉地層小區(qū)。

北祁連加里東活動帶走廊南山巖漿弧開始于中元古,至早古生代晚期結(jié)束。以島弧、弧間盆地建造為主。其中,中元古界主要是以基性火山巖、火山碎屑巖、潛火山巖與碳酸鹽巖～細(xì)碎屑巖建造為主,厚度巨大,已變質(zhì)為綠片巖相變質(zhì)巖系。早古生界主要為火山碎屑巖、酸～中基性火山巖、細(xì)碎巖夾少量碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖等。早古生代晚期(志留紀(jì))至晚古生代主要為碰撞造山環(huán)境,伴隨有酸性～中酸性巖漿巖侵入。局部發(fā)育少量上疊盆地型的陸緣拗陷型海陸交互相碎屑沉積層。中新生代以擠壓推覆～走滑為主,發(fā)育陸內(nèi)拉分或斷陷盆地型碎屑～泥質(zhì)沉積層。西吉斷陷盆地即為在巖漿弧間盆地基礎(chǔ)上,經(jīng)過火山盆地沉積、碰撞造山隆起加局部上疊盆地沉積和走滑～斷陷沉積等幾個(gè)大的構(gòu)造～建造階段形成。在區(qū)內(nèi),斷裂主要為月亮山～六盤山西麓斷裂和靖遠(yuǎn)～莊浪斷裂二大斷裂夾持,形成了研究區(qū)較典型擠壓—剪切型斷陷盆地。盆地二端(北西端和南東端)收斂并尖滅,中部扭曲膨大。此外可能還有多條北西～南東向發(fā)育斷裂。

月亮山～六盤山西麓斷裂位于研究區(qū)西北部并延伸至研究區(qū)北部的南西化山,呈北西～南東向展布,其性質(zhì)為逆沖斷層,中元古界海原群變質(zhì)巖逆覆于新近系碎屑巖之上。由一系裂寬約數(shù)十至數(shù)百米的破碎帶組成,總體傾向南西。其時(shí)代形成于中元古界,加里東中晚期活動加劇。沿?cái)嗔延兄兴嵝詭r侵入,并發(fā)現(xiàn)有超基性巖轉(zhuǎn)石。華力西～喜馬拉雅各期均有活動,是近代重要的地震活動帶之一,在1920年,著名的海原大地震與其密切相關(guān)。沿?cái)嗔哑扑閹УV化明顯,對南西華山多金屬成礦帶的形成,具有一定的控制作用,是研究區(qū)域內(nèi)重要的導(dǎo)礦構(gòu)造。

2 重磁數(shù)據(jù)的處理

眾所周知,布格重力異常是地殼內(nèi)部密度不均勻的綜合反映,磁異常是地下居里深度以上磁性不均勻的綜合反映,二者都包含著地下目標(biāo)體和非目標(biāo)體的綜合信息。為了獲得所探測目標(biāo)地質(zhì)體的信息和可靠的地質(zhì)解釋,對重、磁數(shù)據(jù)處理是非常重要的。通過對數(shù)據(jù)的處理,不僅能壓制和消除原始資料中的隨機(jī)誤差、淺層密度、磁性不均勻影響,而且還能分離水平方向上相互疊加的局部異?；虼怪狈较蛏系寞B加異常,并能提取與斷裂有關(guān)的地質(zhì)礦產(chǎn)信息。

重、磁數(shù)據(jù)處理的目的,是根據(jù)地質(zhì)圖、物性資料,對異常的起因做出定性判斷。對隱伏地質(zhì)體,依據(jù)地質(zhì)環(huán)境、物性資料和異常特點(diǎn)加以判斷。這是解釋工作中最重要的一步,也是定量反演的基礎(chǔ)。因此,需要進(jìn)行必要的處理圖件,處理圖件包含ΔT化極平面等值線圖、剩余重力異常圖和重、磁水平一階導(dǎo)數(shù)平面圖等。其數(shù)據(jù)處理內(nèi)容主要為異常分離、解析延拓、導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換和各種濾波計(jì)算等。

研究區(qū)采用的航磁數(shù)據(jù),是由中國國土航空物探遙感中心提供的甘肅白銀—天水地區(qū)1∶50 000航磁剖面數(shù)據(jù),重力數(shù)據(jù)是1∶200 000重力數(shù)據(jù)。依據(jù)區(qū)內(nèi)物性特征及所要解決的問題進(jìn)行以下處理:

(1)利用向上解析延拓,以壓制、消除隨機(jī)誤差和規(guī)模較小的(如局部的、淺而小的)異常體的特征,從而突出規(guī)模較大的(如區(qū)域性的,或深部較大規(guī)模的)異常體的異常特征。反之,則需向下解析延拓,以突出局部和深部的異常特征及其分解在水平方向上的疊加異常,定性地確定場源的深度。

(2)斷裂信息的提取。利用磁異常的轉(zhuǎn)換參數(shù)(如導(dǎo)數(shù)、水平總梯度模、解析信號等)圖件所反映的線性異常特征,進(jìn)行地質(zhì)對比研究,提取隱伏構(gòu)造信息。

(3)區(qū)域異常分離。其方法主要為滑動平均,趨勢分析、解析延拓等。

(4)磁異?；瘶O。其目的是把斜磁化的異常,轉(zhuǎn)換為垂直磁化或順層磁化異常。通過化極處理異常形態(tài),往往變得較為簡單,便于定性分析和定量解釋。

3 地球物理特征

3.1 磁性特征

表1是前人在西華山、南華山及甘肅白銀等地區(qū),采集測定巖石標(biāo)本的磁參數(shù)。通過以往巖石磁性資料分析,本區(qū)上古生界、中生界及新生界,一般都不具有磁性。元古代、早古生代地層中的淺變質(zhì)巖系,特別是含有磁鐵礦的各類片巖,有較強(qiáng)的磁性。加里東期基性、超基性巖磁性中等,能引起地磁場的變化,在一定的地質(zhì)條件下,可顯示出局部磁異常。

表1 區(qū)域內(nèi)部份巖石磁參數(shù)表Tab.1 Table of rockm agnetic param eters in the region

3.2 密度特征

前人對巖石密度統(tǒng)計(jì)如表2所示?？梢钥闯?中元古界海原群,下古生界與上覆巖系之間為一個(gè)明顯的密度分界面,密度差為0.2×103kg/m3～0.3×103kg/m3。該界面的起伏,控制了本區(qū)重力場的分布,是導(dǎo)致重力場變化的主要因素。第四系與下伏第三系雖有較大的密度差異,但它只能影響重力場的局部變化。研究區(qū)巖漿侵入具有面積小,侵入時(shí)代早的特點(diǎn)。侵入時(shí)代分中條期和加里東期,且以中條期巖漿活動強(qiáng)烈,面積較大。侵入巖以中酸性巖為主,基性、超基性侵入巖較少,且多以巖脈形式出現(xiàn)。巖漿巖的巖石密度值一般與下古生界的巖石密度值接近。

綜合上述特征可以判定,本區(qū)侵入巖在重力場中,一般以幅值弱,面積小的特點(diǎn)出現(xiàn)。中酸性侵入巖為相對剩余重力低,而中基性巖為相對剩余重力高,超基巖為重力高。

表2 巖石密度統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Tab le of statisticsof rock density

4 重磁異常特征分析及找礦遠(yuǎn)景預(yù)測

4.1 重磁異常特征分析

由圖1看出,沿興隆～趙家佬～新營一線航磁異常呈走向北西向帶狀分布,共分布有十三個(gè)局部磁異常。前人將其異常性質(zhì)定性為乙類和丙類異常,其乙類磁異常有車路灣南、上堡子南、趙家佬、泉兒灣、王民北、王民南、沙塘七個(gè)磁異常,這些磁異常均分布在寬5 km～10 km地帶。從其異常特征來看,本區(qū)磁異常具有較好的分帶性,其正異常多伴有一定幅度的負(fù)磁異常,各局部異常正峰值,分別為100 nT～430nT。

對比重力異常圖(見下頁圖2)可以看出,磁異常帶和相對重力高帶,在空間分布上基本重合。這表明場源地質(zhì)體與其圍巖之間,即有明顯的磁性差異,又有較大的剩余質(zhì)量(見下頁圖3)。如以區(qū)域內(nèi)巖石物性資料和地史演化特征為依據(jù),則重磁異常重合帶與隱壯于沉積蓋層之下的元古代火山沉積巖系,以及侵位于其中的巖漿巖侵入體密切有關(guān)。重力高帶反映了基底巖系相對隆起。

在磁異常帶北東側(cè),重力異常值急劇下降,Δg(剩)等值線密集,重力梯度帶明顯,顯示出西吉新生代斷陷盆地的平面形態(tài)和控制盆地邊緣的區(qū)域性斷裂構(gòu)造的分布位置。在南西側(cè),重磁異常值同步平緩下降,形成北西向延伸的磁力低和重力低重合帶,這可能是以上古生界為基底的拗陷構(gòu)造的反映。另外從重、磁場特征線來看,重磁異常極大值(極小值)軸線及異常梯度帶均呈北西～南東向分布。而最明顯、突出的是相對重力高帶與重力低帶近于等間距平行排列,這些特征凸現(xiàn)出隴西系主旋廻褶帶在該區(qū)的分布格局和構(gòu)造形態(tài)。

圖2 研究區(qū)布格重力異常圖Fig.2 The Bouguer gravity anom alousm ap of the study area

圖3 研究區(qū)剩余重力異常圖Fig.3 The residual gravity anom alousm ap of the study area

對比地球化學(xué)組合異常來看,車路灣南、趙家佬、泉兒灣、王民北磁異常均處于地球化學(xué)組合異常Cu、Pb、Zn的外、中、內(nèi)帶,異常對應(yīng)較好,這些地球化學(xué)異常特征,為航磁異常解釋提供了佐證。

4.2 找礦遠(yuǎn)景預(yù)測

1961 年,前人曾在泉兒灣一帶進(jìn)行了針對航磁異常的二處鉆孔驗(yàn)證。其中一個(gè)鉆孔的孔深度為501.53m,在孔深490m～499.3m處,鉆遇到花崗巖閃長巖、黑云母閃長巖,以及穿插其間的偉晶巖和石英脈。黑云母閃長巖的礦物成份有斜長石、角閃石、黑云母和綠簾石、磁鐵礦等,其中角閃石含量占45%,孔深499.93 m～501.53 m未取巖芯,巖性不明。另一驗(yàn)證孔的孔深度為784m,其中第四系厚15 m,第三系甘肅群厚470 m,485 m～299m為加里東期基性～超其性(未見底)。

根據(jù)前人的鉆孔資料及地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境分析,西吉盆地位于新生界覆蓋層之下,應(yīng)該是以中元古界海原群、寒武系黑茨溝組、奧陶系陰溝群等,以火山巖、火山碎屑巖和細(xì)碎巖為主的地層,與侵入其中的加里東期中酸性和基性～超其性侵入巖(脈)等組成,不排除局部存在有石炭～二疊系。

4.3 找礦遠(yuǎn)景預(yù)測

鑒于上述和磁異常特征分析認(rèn)為,盡管西吉盆地因大面積新生界覆蓋,目前尚未發(fā)現(xiàn)任何金屬礦產(chǎn)。但向西至同處一條構(gòu)造帶的甘肅白銀～靖遠(yuǎn)一帶,則是我國著名的鐵、銅、鉛鋅、銀等多金屬礦集區(qū)和成礦帶(北祁連多金屬成礦帶),已發(fā)現(xiàn)眾多中型、大型銅、鉛鋅、鐵、金多金屬礦床。特別是以白銀礦床為代表的火山巖型銅～鉛鋅多金屬硫化物礦最具意義。因此可以認(rèn)為,研究區(qū)磁異常具有形成磁性礦產(chǎn)的地質(zhì)條件,其車路灣南、趙家佬、泉兒灣、王民北的磁異常,很可能為形成于西吉弧間盆地中的中基性火山巖型鐵礦或鐵～銅多金屬礦引起的礦致異常,是研究區(qū)找礦遠(yuǎn)景區(qū)。當(dāng)然,也不排除是由含鐵質(zhì)高的中基性潛火山巖或侵入巖等非礦巖體引起的可能。

5 磁異常定量計(jì)算

磁異常解釋主要是以地檢查證、成礦地質(zhì)環(huán)境分析、磁性分析、異常特征分析、航磁異常地形分析、綜合物探方法分析,來進(jìn)一步確定是否為磁性礦產(chǎn)引起。在對區(qū)內(nèi)磁異常進(jìn)行篩選后,可進(jìn)一步推斷出其地質(zhì)成因,并指出其找礦前景。定性研究包含了磁異常圖與地質(zhì)礦產(chǎn)圖的對比研究,成礦環(huán)境分析,巖石和礦石的物性特征等。本次定量計(jì)算,是以二級查證的趙家佬異常為例。

對于該磁異常,前人已進(jìn)行了地面1∶10 000高精度面積性查證,圖4是磁測結(jié)果。在平面圖上,ΔT正等直線呈規(guī)則的帶狀,沿N 44°W方向延伸。磁異常帶形態(tài)、輪廓與航磁相近,只是在北側(cè)分解了一個(gè)次級異常。異常帶主要特點(diǎn)表現(xiàn)在:

(1)以正ΔT異常為主體。在平面圖上,如以150 nT等直線圈定異常范圍,其延伸長度約5.5 km,寬1.2 km～1.8 km,長/寬≈3.7。

(2)負(fù)ΔT異常相對不明顯。在遠(yuǎn)離ΔTmax的北東翼,負(fù)異常值和水平梯度值均很小ΔTmin/ΔTmax≈0.1;另一翼ΔT逐漸遞減到零值左右。

(3)正ΔT曲線近于呈軸對稱。在ΔT曲線近于呈軸對稱,在ΔT剖面平面圖上,ΔTmax兩側(cè)的正ΔT值和梯度相近。

(4)正ΔT曲線特征點(diǎn)(拐點(diǎn))不明顯,這表明異常低緩。

利用垂直于異常長軸剖面進(jìn)行磁異常2.5D計(jì)算(見下頁圖5)。計(jì)算顯示該磁性體為“V字形”形體,得到磁性體磁化強(qiáng)度為54 277.76×10-3A/m,磁化傾角為54.35°,磁化偏角為-2.8°,磁性體最小頂面埋深為947m。從磁異常計(jì)算結(jié)果來看,趙家佬磁異常定量反演其磁性體磁化強(qiáng)度在45 500×10-3A/m～54 300×10-3A/m,而本研究區(qū)外南西華山出露的巖性其磁化強(qiáng)度均小于所計(jì)算得到的磁性體磁化強(qiáng)度。從同處一個(gè)成礦帶已發(fā)現(xiàn)的基性火山巖型鐵～銅多金屬磁性礦床來看,其磁化強(qiáng)度多在40 000×10-3A/m～60 000×10-3A/m。鑒于上述可推測,趙家佬磁異常很可能為基性火山巖鐵～銅多金屬礦所為,當(dāng)然也不排除為基性火山巖本身所為。

6 結(jié)論

通過對研究區(qū)重、磁異常,以及地球化學(xué)組合異常特征分析,并結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)背景條件認(rèn)為,研究區(qū)磁異常具有形成磁性礦產(chǎn)的地質(zhì)條件,并得出車路灣南、趙家佬、泉兒灣、王民北磁異常,很可能是形成于西吉弧間盆地中的中基性火山巖型鐵礦,或鐵～銅多金屬礦引起的礦致異常,是研究區(qū)重要的找礦遠(yuǎn)景區(qū)靶區(qū)。

圖4 趙家佬地區(qū)地磁異常圖Fig.4 Them agnetic anom alousm ap in ZhaoJialao area

圖5 趙家佬主磁異常2.5D反演剖圖Fig.5 The 2.5D inversion p rofile ofm ainm agnetic anom alies in ZhaoJialao area

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P 631.2+4

A

1001—1749(2011)01—0045—06

全國礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)項(xiàng)目資助(1212010813029)

2010-07-21 改回日期:2010-11-02

程建華(1958-),男,高級工程師,寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局總工程師兼寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院院長,現(xiàn)從事地質(zhì)調(diào)查管理工作。