利用航空物探資料圈定隱伏巖（磁性）體——以巴彥淖爾—包頭地區(qū)為例

王培建 李曉祿 龔育齡 李兵海 張 翔

1.東華理工大學(xué)，江西撫州， 344000；2.核工業(yè)航測遙感中心，河北石家莊；050002

航空地球物理探測，簡稱航空物探，是地球物理勘探技術(shù)與航空技術(shù)相結(jié)合的一門高新技術(shù)【1】。應(yīng)用航空物探資料圈定隱伏巖體是現(xiàn)在比較有效的方法，不同時期形成的地層或巖體巖石組合具有不同特征，反映在物性上往往也具有一定的差異和規(guī)律，因此可利用航空物探資料進行巖性填圖，和地質(zhì)單元相同或非常接近，可以幫助解決一些地質(zhì)問題，還可以圈定淺覆蓋區(qū)的隱伏巖體。本文在對巴彥淖爾－包頭航磁、航放綜合解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、物性和化探資料，優(yōu)選有明顯特征差異的資料使用，并相互結(jié)合、相互印證，應(yīng)用航磁、航放信息圈定覆蓋區(qū)的隱伏巖體和隱伏磁性體，為尋找鐵及多金屬礦提供信息【2～4】。

1 工作區(qū)概況

工作區(qū)位于華北地臺北緣，一級構(gòu)造單元包括華北地臺、內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系和天山地槽褶皺系【5】。行政區(qū)劃分屬巴彥淖爾市和包頭市，控制面積3.7萬km2。區(qū)內(nèi)出露地層有太古宇、元古宇、寒武－奧陶系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系【6】。工作區(qū)自太古宙以來，伴隨多次構(gòu)造運動，巖漿活動強烈且期次繁多，所形成的巖漿巖分布廣泛。巖漿活動受構(gòu)造運動控制明顯，形成有元古宙、加里東、華力西、印支、燕山等旋回，以華力西旋回巖漿巖較發(fā)育。其巖性有超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖。工作區(qū)蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源。主要有硫、銅、鉛、鋅、鎳、煤、金、銀、稀土、石墨、鉻鐵礦、寶石等。其中，銅、鉛、鋅、硫鐵等儲量在內(nèi)蒙古自治區(qū)乃至全國名列前茅。

2 區(qū)域地球物理地球化學(xué)特征

2.1 區(qū)內(nèi)巖石磁性特征

通過巖石磁性參數(shù)測量工作得到的巖石磁性特征，是圈定隱伏地層和巖體最為直接的物理依據(jù)。表1、2是實測的主要地層巖石磁化率。測區(qū)中新生界（除新近紀(jì)、早白堊世玄武巖外）、古生界、元古宇以無磁—弱磁性為主，磁化率一般在(n～n×10) ×10-5SI，中新生代玄武巖、古生代部分火山巖、元古宙含鐵礦層位、太古宙部分地層為強磁性層。區(qū)內(nèi)侵入巖磁性具有變化較大的特點，但總體呈現(xiàn)出從酸性—中性—基性—超基性巖增強的規(guī)律，超基性、基性巖大多是測區(qū)內(nèi)的強磁性體。

表1 工作區(qū)野外實測主要地層巖石磁化率參數(shù)表Table 1 Statistics of the main layer rock magnetic susceptibility parameters in work area

表2 工作區(qū)野外實測主要侵入巖巖石磁化率參數(shù)表Table 2 Statistics of the main intrusive rock magnetic susceptibility parameters in work area

2.2 區(qū)內(nèi)巖石放射性特征

通過地面巖石放射性參數(shù)測量工作，獲取了工作區(qū)各地質(zhì)單元的K、U、Th核素含量。放射性元素鉀、鈾、釷含量較高的地層有：白堊系固陽組，其巖性主要為泥巖、砂巖、砂礫巖，其在烏拉特后旗附近已有小型工業(yè)鈾礦床產(chǎn)出，地面實測鈾含量為（42.4～108）×10-6g/g；中—上侏羅統(tǒng)白女羊盤組火山巖，其鉀、鈾、釷含量分別為 4.3%、3.1×10-6g/g、14.0×10-6g/g；中下侏羅統(tǒng)石拐群泥巖頁巖，其鉀、鈾、釷含量分別為4.0%、5.4×10-6g/g、16.3×10-6g/g；中新元古界渣爾泰群增隆昌組、劉鴻灣組、白云鄂博群都拉哈拉組；古元古界寶音圖群中局部地段鉀、鈾、釷含量也偏高；太古宇烏拉山群混合片麻巖鉀、鈾、釷含量高于全區(qū)平均值，鉀、鈾、釷含量分別為 7.2%、6.5×10-6g/g、41.8×10-6g/g。

區(qū)內(nèi)侵入巖放射性核素鉀、鈾、釷含量有從老到新，從基性—中性—酸性巖呈逐步增高趨勢：燕山期、印支期及華力西晚期花崗巖鉀、鈾、釷的含量明顯偏高，構(gòu)成區(qū)內(nèi)中新生代盆地的重要鈾源體。加里東期花崗巖鉀、鈾、釷的含量明顯偏低；古元古代侵入巖由于后期變質(zhì)作用差異及原巖性質(zhì)不同，放射性核素鉀、鈾、釷含量差異較大，出露在烏拉特后旗陜達古廟一帶的角閃鉀長片麻巖、黑云母角閃鉀長片麻巖釷含量較高，為（22.1～36.5）×10-6g/g。

2.3 工作區(qū)內(nèi)地球化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)地球化學(xué)集散規(guī)律明顯，與地質(zhì)體的分布和發(fā)育的地質(zhì)現(xiàn)象有關(guān)，反映了不同地質(zhì)單元和地質(zhì)現(xiàn)象間地球化學(xué)規(guī)律。造巖元素族和巖石的酸堿性質(zhì)密切相關(guān)無疑，對于鐵族元素分布的高值區(qū)與中新元古界渣爾泰群基本一致，在道老都廟一帶東西向展布。基性巖漿巖區(qū)也是鐵族元素的高值或較高分布區(qū)。稀有稀土元素高值區(qū)與酸性巖有關(guān)，如罕烏拉巖體、烏梁斯太巖體。在基性巖和覆蓋區(qū)含量較低，太古宇烏拉山群分布區(qū)也有高值顯示。

放射性鈾釷元素高值在東升廟、潮格鎮(zhèn)、道老都廟和包爾汗圖一帶，是白堊紀(jì)沉積地層的高值異常區(qū)。在印支期酸性侵入巖和沉積變質(zhì)巖中也有部分高值區(qū)或異常區(qū)。Mo、W元素高值分布在酸性侵入巖與太古宇色爾騰山群、中新元古界渣爾泰群與下二疊統(tǒng)大紅山組火山巖的接觸帶上，低值主要分布于華力西期輝長巖印支期花崗巖區(qū)，其它為背景區(qū)。成礦元素Cu、Zn分布與中新元古界渣爾泰群、太古宇色爾騰山群及一些基性火成巖有關(guān)，有七個異常帶，分別是東升廟北東 60°異常帶、狼山口北東 50°異常帶、庫倫補隆-道老都廟高值帶、克布東西向異常帶、海流圖東西向玄武巖異常帶、小井子玄武巖異常帶和巴彥布拉溝北西315°帶狀高值區(qū)等。Pb高值區(qū)、異常區(qū)與酸性巖分布有關(guān)，存在成礦的專屬性。Au、Ag、Hg分布規(guī)律性較差，常在小范圍內(nèi)急劇變化。Au分布的高值區(qū)有大柳樹、陜達古廟、薩音呼都格、卓斯毛勒、紅峰牧場、查干陶勒蓋、巴彥布拉溝等地。它們大多與中基性侵入巖、石英脈、或者與太古宇色爾騰山群變粒巖有關(guān)。Cd分布與 Mo、W 有相同的特征，也是在中酸性侵入巖與下二疊統(tǒng)大紅山組的接觸帶上，Sn分布高值區(qū)與花崗巖分布、巴彥布拉溝輝長巖有關(guān)。

3 隱伏巖（磁性）體的識別方法及預(yù)測結(jié)果

3.1 隱伏巖（磁性）體的識別方法

由于構(gòu)成地殼的不同地質(zhì)體的巖石組成、礦物成分、結(jié)構(gòu)特征等方面存在差異，從而產(chǎn)生巖石物理化學(xué)性質(zhì)的差異，這種差異可通過不同物理性質(zhì)的地質(zhì)體所反映的地球物理場來反映。在覆蓋區(qū)應(yīng)用航磁、航放信息圈定的隱伏磁性體和隱伏巖體，是在對航磁、航放綜合解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料進行的。

航磁信息不僅能夠反映淺部信息還能夠反映較深部的信息。另外航磁可以區(qū)分磁性差異較大的侵入巖體和地層，如基性超基性（強磁性）巖體、規(guī)模較大的酸性巖體（弱磁性）及其巖體外圍的蝕變帶、地層中強磁性層位及火山巖區(qū)，尤其在覆蓋區(qū)可利用航磁資料圈定隱伏巖體。航放主要反映的是地表和近地表的信息，一般能夠較為準(zhǔn)確的反映淺層地質(zhì)體的邊界。而巖性填圖以淺部填圖為主，所以在巖性填圖過程中，對淺層地質(zhì)體盡量用航放資料填出。主要利用了航放總計數(shù)率等值線和剖面平面圖，結(jié)合鉀、鈾、釷含量等值線圖。全區(qū)侵入巖體的航放總計數(shù)率差異明顯，利用航放資料圈定巖體的界線效果較為明顯。

3.2 隱伏巖（磁性）體預(yù)測結(jié)果

根據(jù)航磁和航放資料在巴彥淖爾－包頭中新生代覆蓋區(qū)共圈定隱伏巖體或隱伏磁性體 53片。其中利用航磁資料推斷隱伏巖體45片，推斷隱伏磁性層位6片，推斷隱伏火山巖區(qū)1片；利用航放資料推斷隱伏巖體1片。

3.2.1 航磁圈定隱伏巖（磁性）體 位于測區(qū)北部川井-桑根達來盆地，航磁異常多為橢圓形正磁異常，呈北東和北西向展布，異常展布方向與區(qū)域構(gòu)造方向一致，推斷為沿構(gòu)造侵入的中性、中基性侵入巖形成的磁異常；位于烏拉特中旗南部的海流圖盆地，航磁異常為不規(guī)則的橢圓狀正磁異常，地面檢查時在航磁異常區(qū)域見零星出露的閃長巖，故推斷該區(qū)域的異常是由隱伏的閃長巖引起。其它航磁推斷隱伏巖體分布在工作區(qū)北部的桑根達來坳陷區(qū)。

在新寶勒格盆地，根據(jù)航磁異常推斷圈出隱伏磁性體。異常呈東西或北東向展布的橢圓狀正磁異常，其異常形態(tài)和展布方向與出露的白云鄂博群的磁性層尖山組十分類似，故推斷該異常為隱伏的白云鄂博地層中的磁性層所引起（圖1）。

位于烏拉特前旗大佘太以東的佘太川地區(qū)，航磁異常為東西向展布的帶狀或橢圓狀正異常。據(jù) 1︰20萬區(qū)域礦產(chǎn)資料介紹，1965年地質(zhì)隊鉆井檢查異常，在管家窯子鉆探250m左右見含釩鈦磁鐵礦的角閃輝長巖脈。因此認(rèn)為該區(qū)域的磁異常為沿色爾騰山南緣深大斷裂侵入的基性巖脈引起的異常（圖2）。

3.2.2 航放圈定隱伏巖體 利用航放推斷的隱伏巖體位于毛呼都格。地表被第四系和新近系地層覆蓋，航放顯示為一圓形高場，與異常附近西側(cè)出露的二疊紀(jì)花崗巖航放特征十分類似，故推測該航放高場為被淺覆蓋的二疊紀(jì)花崗巖所引起（圖3）。

4 結(jié)論

（1）本文利用航磁、航放資料在巴彥淖爾－包頭地區(qū)中新生代覆蓋區(qū)內(nèi)圈定隱伏層體 53片，其中利用航磁資料推斷隱伏層體52片；利用航放資料推斷隱伏巖體1片。對篩選覆蓋區(qū)的有利磁異常找礦區(qū)段具有重要意義。

（2）利用航磁、航放資料進行巖性填圖與傳統(tǒng)意義上的地質(zhì)填圖方法相比有其獨特的優(yōu)越性，填圖成果對比成礦認(rèn)識，尤其是對淺覆蓋區(qū)的成礦環(huán)境評價有重要的指導(dǎo)意義。豐富了區(qū)域地質(zhì)信息，為在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦、巖石出露區(qū)尋找盲礦提供參。

1 熊盛青.發(fā)展中國航空物探技術(shù)有關(guān)問題的思考[J].中國地質(zhì)，2009，36 (6)：1366～1374

2 張維宸，劉建芬，謝連文，等.利用航磁數(shù)據(jù)推斷隱伏(半隱伏)巖體[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，31(4)：349～356

3 鄭廣如，喬春貴，劉英會.高精度航磁資料圈定隱伏巖體的效果[J].物探與化探，2003，27 (1)：18～22

4 趙玉巖，吳燕岡， 郝立波，等.利用航磁數(shù)據(jù)識別淺覆蓋區(qū)地質(zhì)體的方法研究[J].物探化探計算技術(shù)，2008，30(2)：125～127

5 潘啟宇，沈鴻章，李文國，等.內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1991

6 李文國，李慶福，賀希格等.內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996