地面高精度磁法測(cè)量在北蘇丹國(guó)哈馬迪金礦勘查中的應(yīng)用

楊學(xué)明，秦正永，劉文奎，李建超，鄭軍，趙洪鵬

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；2.天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

地面高精度磁法測(cè)量在北蘇丹國(guó)哈馬迪金礦勘查中的應(yīng)用

楊學(xué)明1、2，秦正永2，劉文奎2，李建超2，鄭軍2，趙洪鵬2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；2.天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

北蘇丹國(guó)哈馬迪金礦區(qū)位于新元古代泛非造山運(yùn)動(dòng)時(shí)期地殼增長(zhǎng)形成的阿拉伯-努比亞地盾的西南端，處在古地塊拼接縫合帶上，具備較好的成礦遠(yuǎn)景。為了擴(kuò)大哈馬迪金礦區(qū)及外圍的地質(zhì)找礦效果，利用地面高精度磁測(cè)方法，對(duì)礦區(qū)及外圍進(jìn)行了掃面，通過(guò)研究了解哈馬迪金礦區(qū)隱伏的控礦構(gòu)造和含礦蝕變破碎帶的分布特征，利用磁測(cè)異常追索和圈定出含金蝕變片理化帶。同時(shí)，對(duì)比分析已知金礦床(體)磁場(chǎng)特征，建立了哈馬迪礦區(qū)地質(zhì)-地球物理找礦模型，進(jìn)行深部盲礦體預(yù)測(cè)。在重點(diǎn)區(qū)段實(shí)施初步工程驗(yàn)證，取得了較好的找礦效果，從而說(shuō)明地面高精度磁法測(cè)量在哈馬迪礦區(qū)間接找尋金礦的可行性和有效性。

地面高精度磁法；哈馬迪金礦區(qū)；蝕變片理化帶；深部盲礦體；找礦預(yù)測(cè)

哈馬迪（Hamadi）金礦區(qū)位于蘇丹尼羅河州，努比亞沙漠和Bayuda沙漠結(jié)合部位，處于Bayuda沙漠區(qū)北部瓦迪辛格爾盆地。前期地質(zhì)工作主要針對(duì)淺部，并取得了較好的勘查效果，控制的礦體大部分在100 m以?xún)?nèi)，但部分礦段礦體深部并沒(méi)有完全控制，具備較理想的深部找礦空間[1]。工作區(qū)地處沙漠腹地，考慮到沙漠環(huán)境特征，利用直接找礦（金屬硫化物礦）方法，如大功率直流激電法很難實(shí)施，因而本次采用1：1萬(wàn)高精度磁法測(cè)量，通過(guò)類(lèi)比地表信息特征繼而實(shí)現(xiàn)由淺及深的類(lèi)推，了解深部控礦情況，達(dá)到快速評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)深部找礦的目的。

1 成礦地質(zhì)背景及巖（礦）石磁性特征

1．1 成礦地質(zhì)背景及分析

蘇丹哈馬迪金礦區(qū)位于新元古代泛非造山運(yùn)動(dòng)時(shí)期地殼增長(zhǎng)形成的阿拉伯-努比亞地盾的西南端。阿拉伯-努比亞地盾由眾多個(gè)小古地塊拼接而成，而哈馬迪金礦就是處在古地塊(體)間的縫合帶上。

區(qū)內(nèi)出露地層為新元古界變質(zhì)巖，經(jīng)歷了多次區(qū)域變質(zhì)作用和強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，巖石主要為中深變質(zhì)的石榴角閃片麻巖、絹云石英片巖等，其原巖為中基性的火山巖和碎屑沉積巖互層，長(zhǎng)期強(qiáng)烈的變質(zhì)作用使巖層中的金等成礦物質(zhì)變?yōu)楠?dú)立相且活化遷移，成為本區(qū)重要的成礦物質(zhì)來(lái)源，隨變質(zhì)熱液在有利的構(gòu)造部位富集形成金礦。

哈馬迪礦區(qū)位于瓦迪.辛格爾盆地北部邊緣北東向斷裂東南部的一復(fù)式褶皺北東端，受其影響，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，而巖漿巖不甚發(fā)育，主要有基性巖和閃長(zhǎng)巖出露。

根據(jù)礦體成群成帶的分布特征，初步劃分了5個(gè)礦段，共計(jì)28個(gè)礦帶。礦帶展布受剪切構(gòu)造和哈馬迪褶皺控制，產(chǎn)在哈馬迪復(fù)式背形的核部及兩翼，在平面上呈“∧”型，北西翼礦帶呈北東向展布，斷續(xù)延長(zhǎng)約6300 m，東翼呈近南北向延長(zhǎng)約3500 m。

經(jīng)研究分析認(rèn)為，新元古界蝕變片巖的片理化帶是金礦（化）體的主要賦存部位，產(chǎn)在哈馬迪復(fù)式背形的核部及兩翼，核部的張剪裂隙是另一個(gè)重要的賦礦部位。

1．2 巖（礦）石磁性特征

采用加拿大產(chǎn)GSM-19T型質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀，在哈馬迪礦區(qū)附近地磁背景場(chǎng)平穩(wěn)區(qū)對(duì)巖石標(biāo)本進(jìn)

行了磁參數(shù)測(cè)定，結(jié)果列于表1。從表中可以看出：原生礦石的磁化率值最高，平均值數(shù)倍于其他巖性，說(shuō)明賦礦圍巖在多期次的構(gòu)造-熱液事件中，伴隨著蝕變片理化帶形成，金元素與一定量的鐵磁性物質(zhì)伴生富集；滑石片巖和硅化灰?guī)r（大理巖）具有相對(duì)較高的磁性；而含角閃石的片巖和片麻巖表現(xiàn)出相對(duì)較低的磁性特征，同時(shí)片巖及片麻巖兩種巖性在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)分布較多，其整體穩(wěn)定性較差，在不同區(qū)塊的這兩種巖性的磁性特征存在明顯差異。整體來(lái)看，在長(zhǎng)期的變質(zhì)及構(gòu)造應(yīng)力作用下，蝕變片理化帶的形成及金元素的富集，影響了地層巖性的物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，形成了礦體賦存地層與原巖地層的磁性差異，從而為在哈馬迪礦區(qū)開(kāi)展高精度磁法間接找礦工作奠定了物性基礎(chǔ)[2-3]。

表1 工作區(qū)內(nèi)巖（礦）石磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistic results of rock magnetic parameters in the workaround

2 磁測(cè)異常分布特征

本次對(duì)哈馬迪金礦區(qū)及外圍進(jìn)行了系統(tǒng)的地面高精度磁法測(cè)量工作，網(wǎng)度100 m×40 m，面積20 km2。對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了日變改正、正常場(chǎng)改正和高度改正，求出磁異?！鱐值，并經(jīng)化極處理。在化極后的磁異?！鱐等值線(xiàn)平面圖上（圖1），全區(qū)磁場(chǎng)值總體較弱，幅值一般為60～450 nT，在測(cè)區(qū)的北西部為負(fù)的弱磁異常區(qū)，磁場(chǎng)值相對(duì)平穩(wěn)、變化小；而南東部大范圍內(nèi)磁場(chǎng)值變化較大，有多個(gè)明顯的局部異常呈線(xiàn)狀或面狀排列分布，呈現(xiàn)出該區(qū)段相對(duì)較高的磁異常特點(diǎn)。已知的哈馬迪金礦帶主要分布在該磁異常區(qū)內(nèi)。

圖1 哈馬迪金礦區(qū)地質(zhì)磁法綜合平面成果圖Fig．1 Geological magnetic composite result plane diagrams in Hamadi goldfield

2．1 北西部的負(fù)弱磁異常區(qū)

負(fù)的弱磁異常區(qū)在F1斷裂以北大面積分布，磁場(chǎng)變化平緩，異常等值線(xiàn)規(guī)則，場(chǎng)值大部分在-30～0 nT之間變化，通過(guò)物性采集結(jié)果可知新元古界角閃片巖在該區(qū)分布，表現(xiàn)為弱磁特征，推斷異常應(yīng)由此引起。

2．2 南東部半梭狀相對(duì)強(qiáng)磁異常區(qū)

本區(qū)磁異常值在-30～400 nT之間變化，異常呈中間張開(kāi)、兩端收縮的半梭狀，與北東端抬起、向南西方向散開(kāi)的倒轉(zhuǎn)背形形態(tài)基本一致，該異常可分為以下四個(gè)異常亞區(qū)。

（1）相對(duì)中等異常亞區(qū)

異常呈帶狀，主體走向北東，正負(fù)異常相間分布，場(chǎng)值在-30～180 nT之間。根據(jù)異常形態(tài)特征又可劃分出4個(gè)具有一定規(guī)模的中等強(qiáng)度的帶狀異常，均為北東走向，其中南部3個(gè)磁異常，受后期近南北向斷裂帶影響，異常錯(cuò)斷，局部不連續(xù)。分析認(rèn)為，該地段磁異常是新元古界角閃片巖及角閃片麻巖含金地層的反映，受長(zhǎng)期強(qiáng)烈變質(zhì)作用的影響，巖石受擠壓形成了片理化帶或小型構(gòu)造帶，金元素等成礦物質(zhì)變?yōu)楠?dú)立相發(fā)生了遷移富集。該過(guò)程中改變了地層巖性的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，影響了巖性的物性特征。

（2）相對(duì)中高異常亞區(qū)

東邊部中高異常亞區(qū)，場(chǎng)值在60～250 nT之間，異常形態(tài)多為封閉的環(huán)狀，呈串珠狀不連續(xù)分布，主體走向近南北。該地段新元古界片巖受多期構(gòu)造應(yīng)力活動(dòng)作用，在巖性接觸帶或地層軟弱區(qū)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，形成了剪切帶及片理化帶。分析認(rèn)為該區(qū)段中高磁異常的不均勻性反映了多種巖性的分布特征，也預(yù)示著成礦元素在巖層中富集的不均勻特點(diǎn)。

（3）相對(duì)高異常亞區(qū)

在中南部出現(xiàn)明顯的高磁異常，形態(tài)近似橢圓狀，場(chǎng)值變化為140～400 nT，異常區(qū)東西延展近1.2 km，寬約500 m，化極上延500 m后整體異常強(qiáng)度變?nèi)酰?guī)模變大。綜合分析認(rèn)為，磁異常是由具有一定埋深的隱伏基性巖脈或巖枝引起。

（4）相對(duì)弱磁亞區(qū)

中部的弱磁異常亞區(qū)，場(chǎng)值在0～30 nT之間，該區(qū)大面積出露為新元古界石英絹云母片巖，局部有角閃片巖、角閃片麻巖的巖脈穿過(guò)。結(jié)合物性參數(shù)測(cè)定結(jié)果可知，石英絹云母片巖、角閃片麻巖的磁化率偏低，與該區(qū)磁異常分布特征基本吻合。在測(cè)區(qū)北西部出露的巖性為二云母片巖，其

磁化率值較高，但與該地段磁異常分布不一致，分析認(rèn)為是在成礦后期受構(gòu)造活動(dòng)作用，原巖強(qiáng)烈破碎，生成了構(gòu)造巖，其結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都發(fā)生了退磁變化[4-5]的緣故。

3 斷裂構(gòu)造的解釋推斷

斷裂構(gòu)造帶及其次級(jí)發(fā)育體多為本區(qū)重要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，斷裂構(gòu)造的解譯對(duì)指導(dǎo)找礦具有重要意義。參考前人的經(jīng)驗(yàn)[6-8]，總結(jié)歸納反映斷裂的磁異常標(biāo)志有：斷續(xù)分布或連續(xù)排列的若干局部異常組成的鏈狀、帶狀和串珠狀等正負(fù)異常帶；不同特征磁場(chǎng)的分界線(xiàn)、線(xiàn)性磁場(chǎng)梯度帶及具有明顯疊加特征的正負(fù)背景磁異常，這些反映異常宏觀分布規(guī)律的磁異常特征是斷裂構(gòu)造帶的標(biāo)志。

通過(guò)對(duì)工作區(qū)地面高精度磁測(cè)結(jié)果的處理分析，全區(qū)推斷出斷裂破碎帶及構(gòu)造裂隙帶共6條（圖1），其中北東向斷裂構(gòu)造帶1條、北西西向斷裂1條，北東東向斷裂2條，近南北向斷裂2條，而多條北東向小規(guī)模的線(xiàn)性發(fā)育體應(yīng)為地層巖性層間發(fā)育的蝕變片理化帶或小的節(jié)理裂隙(表2)。

表2 斷裂特征解譯表Table 2 Interpretation result of the faults features

測(cè)區(qū)主要斷裂以北東向展布為主，主干斷裂和次級(jí)斷裂相互交錯(cuò)，斷裂傾角較陡，傾向多為北西。多方向斷裂相互交錯(cuò)構(gòu)成了本區(qū)近似環(huán)形的構(gòu)造基本格架，也反映區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的復(fù)雜性。各種跡象表明本區(qū)處于構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域，不同形式、不同期次的構(gòu)造相互疊加、相互作用形成了復(fù)雜的構(gòu)造面貌。

4 礦體預(yù)測(cè)定位及工程驗(yàn)證

礦體預(yù)測(cè)定位是在地質(zhì)、物探資料綜合研究的基礎(chǔ)上，提出的成礦有利地段[9]。通過(guò)對(duì)成礦地質(zhì)條件的分析、結(jié)合物探磁測(cè)異常，更準(zhǔn)確地掌握了蝕變片理化帶及張剪裂隙的磁性特征，為本次采用物探方法劃分成礦靶區(qū)、圈定盲礦體提供了條件與依據(jù)[10]。通過(guò)對(duì)比分析，得出哈馬迪金礦區(qū)賦礦區(qū)段與物探異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即地質(zhì)-地球物理模型：中等強(qiáng)度磁異常，呈條帶狀分布，走向與地層巖性基本一致，總體反映了礦（化）體是沿背形核部及兩翼的層間裂隙或蝕變片理化帶等軟弱巖層富集發(fā)育，多期次的褶皺與構(gòu)造活動(dòng)形成了熱液運(yùn)移及含礦元素富集的軟弱層，同時(shí)也改變了賦礦圍巖的物性結(jié)構(gòu)，使其磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于含礦巖石原巖，物性特征的改變提供了對(duì)深部盲礦體圈定的依據(jù)。

綜上分析，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行了靶區(qū)圈定和礦（化）體預(yù)測(cè)定位，確定了7處有望區(qū)段，分別編號(hào)為YC-Ⅰ、YC-Ⅱ、YC-Ⅲ、YC-Ⅳ、YC-Ⅴ、YC-Ⅵ、YC-Ⅶ（圖1、表3）。

上述多個(gè)定位靶區(qū)確定后，有針對(duì)性地對(duì)YC-Ⅱ及YC-Ⅲ號(hào)靶區(qū)進(jìn)行了查證。工程驗(yàn)證結(jié)果證實(shí)了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)了多處隱伏礦（化）體。KC-1 (YC-Ⅱ靶區(qū))終孔深度247 m，在29.8～173.5 m深處見(jiàn)到三層厚度在1.0～5.0 m的礦體或礦化體，真厚度最低可采厚度達(dá)到0.7～3.0 m，單件樣品金品位達(dá)到9.23×10-6，平均品位3.54×10-6；KC-2

(YC-Ⅲ靶區(qū))終孔深度225 m，在92.8～101.5 m深處見(jiàn)到單層視厚度達(dá)到8.7 m左右的礦體或礦化體，平均品位達(dá)到2.74×10-6以上。以上驗(yàn)證資料顯示，哈馬迪金礦區(qū)及外圍進(jìn)行的隱伏金礦體預(yù)測(cè)定位效果是十分明顯的，對(duì)擴(kuò)大礦床的經(jīng)濟(jì)價(jià)值起到了很大的作用。

表3 有望異常統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics results of the high possible anomalies

5 結(jié)論

（1）哈馬迪金礦區(qū)的最主要控礦地質(zhì)條件是層間裂隙或蝕變片理化帶，金是沿著背形核部及兩翼的層間裂隙或蝕變片理化帶等軟弱巖層富集。

（2）多期次的褶皺與構(gòu)造活動(dòng)形成了熱液運(yùn)移及含礦元素富集的軟弱層，同時(shí)也改變了賦礦圍巖的物性結(jié)構(gòu)，使其磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于相同的含礦原巖，物性特征的改變?yōu)楦呔却艤y(cè)對(duì)盲礦體的圈定提供了依據(jù)。

（3）中等強(qiáng)度的磁異常分布，走向與地層巖性一致，總體反映了礦（化）體沿背形核部及兩翼的層間裂隙或蝕變片理化帶等軟弱巖層富集發(fā)育。

（4）驗(yàn)證孔中見(jiàn)到了較好的金礦體，證明了在哈馬迪金礦區(qū)高精度磁測(cè)定位盲礦體的效果明顯。

[1]張道忠，楊昌正，呂秋霞.蘇丹哈馬迪金礦區(qū)成礦地質(zhì)背景及成礦條件分析［M］.地質(zhì)出版社-非洲地質(zhì)經(jīng)濟(jì)，2009，P27-32.

[2]吳國(guó)學(xué),尹學(xué)義,李鳳友,等.黑龍江團(tuán)結(jié)溝金礦成礦地質(zhì)條

件分析及電法勘查評(píng)價(jià)［J］.世界地質(zhì),2008,27(2)：183-187.

[3]梁德超,鄧軍,楊立強(qiáng).地面高精度磁測(cè)在膠東某金礦普查區(qū)的應(yīng)用[J].地質(zhì)與勘探,2000,36(3)：67-70.

[4]郝天姚,江為為.綜合地球物理方法在山東百里店地區(qū)找尋隱伏金礦中的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào),1998,41(增刊)：404-413.

[5]張立軍,高飛.發(fā)揮高精度磁測(cè)作用的幾個(gè)實(shí)例［J］.地質(zhì)與資源,2001,10(3)：184-189.

[6]張立軍,高飛.高精度磁法在大板金礦勘查中的應(yīng)用［J］.遼寧地質(zhì),2000,17(4)：300-303.

[7]吳國(guó)學(xué).金礦勘查中的地面高精度磁法測(cè)量——以黑龍江烏拉嘎金礦外圍十三公里勘查區(qū)為例[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，1637-1641.

[8]齊文秀.地面高精度磁測(cè)在金礦勘查中的應(yīng)用效果[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,26(2)：153-156.

[9]龍昭陵.地面高精度磁測(cè)在湖南地質(zhì)找礦中的效果及“九·五”期間的設(shè)想[J].湖南地質(zhì),1997,16(1)：42-46.

[10]高淑芳,崔軍.地質(zhì)找礦過(guò)程中如何提高物探工作質(zhì)量[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2005,20(1)：97-103.

Application of the Ground High-Precision Magnetic Measurement to the Reconnaissance of Hamadi Gold Deposit in North Sudan

YANG Xue-ming1，2,QIN Zheng-yong2,LIU Wen-kui2,LI Jian-chao2, ZHENG Jun2,ZHAO Hong-peng2
(1.China University of Geosciences,Beijin,100083，China；2.Tianjin Geophysical Exploration Center,Tianjin 300170,China)

Hamadi gold deposit,North Sultan,is located in southwest of Arab-Nubian,which is formed by crustal growth during the Neoproterozoic pan-African orogenic period.It is situated on the splicing structure zone of Kerns,where could be preferable matallogenic prospected area.In order to improve the geological prospecting effect of Hamadi gold deposit and its periphery,we scanned this area by the ground high-precision magnetic measurement,and established the geology-geophysics prospecting model of Hamadi ore field to forecast the deep blind ore-bodies through studying the distribution of the concealed ore-control structure and ore-bearing altered fracture zone,tracking and delineating the gold-bearing alteration schistosity zone by utilizing magnetic anomaly, and analyzing contrastively the magnetic anomaly characteristics of the known gold deposits(bodies).The drilling engineering verification shows that there is a good discovery.So,we can conclude that the Ground High-Precision Magnetic Measurement is a feasible and effective method for exploring gold ore indirectly in the Hamadi ore field.

ground high-precision magnetic measurement；Hamadi gold field；alteration schistosity zone；deep blind gold orebody；prospecting prediction

P613.2+21

A

1672-4135（2013）03-0233-06

2013-05-14

中央地質(zhì)勘查基金國(guó)外礦產(chǎn)資源勘查項(xiàng)目：蘇丹尼羅河州Block 20地區(qū)金礦詳查（101002B050）

楊學(xué)明（1982-），男，工程師，2005年畢業(yè)于桂林工學(xué)院工程物探專(zhuān)業(yè),長(zhǎng)期從事地球物理方法的應(yīng)用及研究工作,E-mail：xuemingyang_82@163.com。