納米比亞奧姆博姆博航磁異常特征及找礦意義

周錫明，張光軍，陳 超，李愛勇，張明鵬

（1.中國地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院，武漢 430074；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局814隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212005）

0 引言

納米比亞礦產(chǎn)資源十分豐富，素有“戰(zhàn)略金屬儲備庫”之稱，但地質(zhì)勘查程度較低。根據(jù)目前已有的地質(zhì)工作成果，納米比亞的鐵礦資源主要產(chǎn)于新元古界達(dá)馬拉系奧塔威（Otavi）群朝斯（Chuos）組中。含鐵礦層朝斯組在庫內(nèi)內(nèi)省西北部，出露長近700 km，分布面積超過38 000km2，鐵礦的潛在資源量可達(dá)百億噸，顯現(xiàn)出巨大的資源經(jīng)濟(jì)潛力。本文通過對庫內(nèi)內(nèi)省奧姆博姆博（Ombombo）航磁資料的處理解釋［1－4］，提取了異常信息，對優(yōu)選目標(biāo)區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，在埋深220m處，見到厚30m左右的磁鐵礦體，使該地區(qū)取得較好的鐵礦找礦效果。

1 礦區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露新元古界和第四系。新元古界Rasthof組（Nrh）、Gruis組（Ngu）、Maleberg組（Nma）和Elandshock組（Nel）的巖性以白云巖為主（圖1，表1）。

區(qū)內(nèi)的含鐵層位為朝斯組（Nch），該組呈條帶狀分布，主要由混積巖、礫質(zhì)砂巖、薄層粉砂巖、細(xì)粒碳酸鹽巖碎屑以及含鐵層構(gòu)成，不整合于奧姆博姆博亞群之上，分布于區(qū)內(nèi)復(fù)式向斜兩翼。根據(jù)顏色和巖性特征，朝斯組可分為上、中、下3個(gè)巖段。

朝斯組下段以紅褐色的鐵硅質(zhì)巖為主。鐵硅質(zhì)巖為化學(xué)沉積的產(chǎn)物，水平層理，條帶狀構(gòu)造，赤鐵礦條帶與硅質(zhì)條帶互層，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。朝斯組下段與Ombombo亞群呈不整合接觸。

朝斯組中段巖性為灰綠色頁巖、中細(xì)粒砂巖、含礫砂巖和礫巖，這些巖層的膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，抗風(fēng)化能力較弱，含鐵量一般低于10%，磁化率也較低。

朝斯組上段巖性主要為紅褐色含礫鐵質(zhì)砂巖，巖層中含鐵量一般都能達(dá)到20%以上。含鐵礦物主要為赤鐵礦，磁鐵礦少量。露頭見有赤鐵礦和赤鐵礦化磁鐵礦（或假象赤鐵礦），鉆孔內(nèi)見到較好的磁鐵礦層。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)發(fā)育由Otavi群構(gòu)成的向斜構(gòu)造，Abenab亞群（Nab）構(gòu)成向斜核部，朝斯組構(gòu)成兩翼。從向斜軸向可明顯看出，在達(dá)馬拉運(yùn)動中經(jīng)歷了2次強(qiáng)烈構(gòu)造變形：第一次形成了近NW和NNE向的褶皺；第二次使近NNE向的褶皺軸發(fā)生了二次褶皺，產(chǎn)生了SN向緊閉褶皺。

圖1 納米比亞奧姆博姆博地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Ombombo in Namibia

1.3 巖石地球物理特征

圍巖巖性主要為白云巖、灰?guī)r、礫巖和砂巖，屬中、低密度，無磁性或弱磁性（表1）。礦體主要由赤鐵礦、磁鐵礦組成：赤鐵礦具高密度、弱磁性，磁性隨磁性物質(zhì)增多而增強(qiáng)，表現(xiàn)為中等磁性；磁鐵礦為高密度、強(qiáng)磁性，平均磁化率達(dá)到118 750×10－5SI以上，具備磁法勘探尋找隱伏鐵礦體的地球物理?xiàng)l件。

表1 區(qū)域地層簡表Table 1 Regional stratigraphic profile in Ombombo area，Namibia

表2 巖礦石密度與磁化率參數(shù)Table 2 Rock and mineral density and magnetic susceptibility parameter statistics

2 航磁異常特征

2.1 航磁數(shù)據(jù)

1994年，納米比亞地質(zhì)調(diào)查局（GSN）和德國地質(zhì)科學(xué)與自然資源聯(lián)邦研究院（BGR）共同開展了納米比亞1∶20 000航空物探測量。航磁測量技術(shù)參數(shù)：測線線距200m；切割線線距2 500m；測線方向?yàn)槟媳毕?；切割線方向?yàn)闁|西向；離地飛行高度80 m；采樣間隔0.1s。對航磁測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了地球正常磁場校正（IGRF 1990年模型）、飛行方向差校正、飛行海拔高度校正、磁日變校正、測量絕對磁場值校正及磁場水平調(diào)整［5］，取得航磁異常（圖2）。

圖2 納米比亞研究區(qū)航磁異常圖Fig.2 Aeromagnetic anomaly map of study aera in Namibia

納米比亞位于南半球，奧普沃地區(qū)航磁ΔT異?？傮w格局為南負(fù)北正，正異常為主。由于區(qū)內(nèi)朝斯組發(fā)育了一套含鐵地層且具有較強(qiáng)的磁性，而其他沉積地層磁性較弱，區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，因此磁異常主要反映了朝斯組內(nèi)含鐵地層的分布。磁異常形態(tài)以條帶狀為主，正負(fù)異常相伴。

2.2 航磁異常處理

磁力異常是地下由淺至深各類地質(zhì)體的綜合疊加效應(yīng)，不容易區(qū)分與目標(biāo)地質(zhì)體相關(guān)的異常信息，必須用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)從綜合疊加場中將要研究的目標(biāo)場分離或提取出來，并盡可能壓抑或消除干擾噪聲，增強(qiáng)有用信息，以提高利用磁異常綜合解決復(fù)雜地質(zhì)問題的能力。常規(guī)處理程序：首先對磁力資料進(jìn)行化極處理，然后進(jìn)行匹配濾波、函數(shù)逼近、統(tǒng)計(jì)分析、延拓、插值切割等，以提取局部異常信息；通過水平總梯度、小子域?yàn)V波等處理方法強(qiáng)化斷裂構(gòu)造信息；利用小波變換、帶通濾波提取可突出不同深度、規(guī)模地質(zhì)體引起的磁異常信息［6－7］。磁力化極處理是基礎(chǔ)，垂直磁化時(shí)磁性體與磁異常之間的關(guān)系會簡單一些，將磁異?；降卮艠O，如果處理得當(dāng)，可以取得好的效果，能有效地降低解釋的難度，提高解釋的可靠性［8－9］。

奧姆博姆博位于納米比亞北部，測區(qū)中心經(jīng)緯度：東經(jīng)14°8＇10"，南緯18°40＇46"。通過 Oasis montaj重磁異常處理軟件求取該地區(qū)（1994）的磁傾角－60°、磁偏角 －12.8°，進(jìn)行航磁化極處理［9－11］。ΔT 化極后，異常形態(tài)與化極前形態(tài)相似，南正北負(fù)，以正異常為主（圖3），極大值往南偏移［11］，正異常形態(tài)與朝斯組露頭吻合更好，磁鐵礦體露頭位于磁異常北側(cè)（或東側(cè)）的梯度帶上，即正負(fù)異常過渡帶上。

圖3 奧姆博姆博航磁化極ΔT及各分量異常圖Fig.3 Aeromagnetic reducting to the pole anomaliy map of the total field and three component

由化極后各磁分量異常圖（圖3）可知，Hax突出了南北向的磁異常，壓制了東西向磁異常，Hay則反之；Za分量磁異常具有南半球典型異常特征“北正南負(fù)”，以負(fù)異常為主，與北半球磁異常特征“北負(fù)南正”分布相反。航磁化極總場（圖4）比3個(gè)磁分量能更好地反映朝斯組與鐵礦體引起的磁效應(yīng)，異常形態(tài)規(guī)整，因此，在納米比亞地區(qū)采用航磁化極總場異常來進(jìn)行地質(zhì)解釋比較合理，其他3分量磁異常輔助解釋。

2.3 航磁異常特征

圖4 奧姆博姆博ΔT航磁化極異常圖Fig.4 Aeromagnetic reducting to the pole anomaliy map of the total field

區(qū)內(nèi)航磁異常呈條帶狀分布（圖4），異常形態(tài)比較簡單，總體呈“U”形，與朝斯組分布形態(tài)相吻合，航磁異常主要有3個(gè)異常帶組成：SN向的Ⅰ號異常帶，NEE向的Ⅱ號異常帶，NW向的Ⅲ號異常帶。

Ⅰ號異常帶位于測區(qū)西部，走向近SN向，長度5 000m、寬480m左右；正異常兩側(cè)等值線基本對稱，西側(cè)略緩，東側(cè)有負(fù)異常伴生，異常最大值為1 400nT，其東側(cè)梯度帶上有磁鐵礦脈出露。Ⅱ號異常帶位于測區(qū)南部，走向?yàn)镹EE向，總體長7 000m，寬800 m左右。Ⅱ號與Ⅰ號異常帶呈70°夾角，交接部位構(gòu)造復(fù)雜，存在褶皺和斷裂構(gòu)造；異常帶南正北負(fù)，正異常北陡南緩，南翼等值線寬緩，推測磁性體向S傾斜。Ⅱ號異常帶由3個(gè)局部磁異常組成，呈帶狀分布，中段局部異常強(qiáng)度最大，達(dá)2 500nT，其北側(cè)梯度帶上發(fā)現(xiàn)有磁鐵礦脈出露。Ⅲ號異常帶位于測區(qū)東部，走向NW，總體長約5 500m，從東南到北西分布4個(gè)局部磁異常，磁異常強(qiáng)度逐漸減弱。

本次工作對區(qū)內(nèi)強(qiáng)磁異常帶進(jìn)行了初步地質(zhì)調(diào)查，在航磁化極異常的梯度帶上，發(fā)現(xiàn)了2條磁鐵礦礦脈。對A—A’剖面進(jìn)行航磁異常磁化率反演（圖5），推測磁性體向S傾斜，磁性體中心埋深在200～300m之間，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在埋深220m處，見厚30 m左右的磁鐵礦體。

以往地質(zhì)資料認(rèn)為該地區(qū)以沉積變質(zhì)赤鐵礦為主。經(jīng)過這次地質(zhì)調(diào)查及鉆井揭露，磁異常主要由朝斯組內(nèi)的磁鐵礦引起，磁鐵礦極有可能在局部地區(qū)富集。朝斯組上高磁異常帶是尋找磁鐵礦床的優(yōu)選目標(biāo)靶區(qū)，該區(qū)具有較大的磁鐵礦找礦潛力。

3 找礦標(biāo)志

（1）地球物理標(biāo)志。朝斯組磁鐵礦具有強(qiáng)的磁性特征，平均磁化率118 750×10－5SI，能引起數(shù)千納特航磁異常，磁異常與朝斯組分布基本一致，鐵礦露頭一般分布在磁異常梯度帶上［3，13－14］，磁異常是該地區(qū)找礦的一個(gè)重要標(biāo)志。朝斯組磁鐵礦密度一般在2.90 g／cm3以上，其圍巖（白云巖和砂巖）密度在2.80g／cm3左右，磁鐵礦與圍巖存在明顯的密度差異，磁鐵礦能引起重力高異常，因此重力異常也是尋找該區(qū)鐵礦的一個(gè)標(biāo)志。

圖5 A—A＇剖面磁異常地質(zhì)綜合圖Fig.5 A－A＇Profiles of magnetic anomalies comprehensive geological map

（2）地層標(biāo)志。沉積型鐵礦幾乎都產(chǎn)于新元古界達(dá)馬拉（Damara）系Otavi群Abenab亞群的朝斯組中。Otavi群是以碳酸鹽巖為主的地層，而產(chǎn)于其中的朝斯組則是以碎屑巖為主的地層，這種巖性野外容易辯認(rèn)。從區(qū)域來看，朝斯組與頂、底板地層的巖性（均為白云巖）也比較容易區(qū)別，其在色調(diào)上與其他地層具有較大差異。

（3）地貌標(biāo)志 。磁鐵礦耐風(fēng)化，比重較大，其風(fēng)化產(chǎn)物常散落于露頭附近，并在山坡及河谷形成鐵礦轉(zhuǎn)石的堆積。如果在富鐵礦區(qū)域，可形成鋼灰色的黑斑（富鐵礦轉(zhuǎn)石在山坡的覆蓋區(qū)）和鋼灰黑的黑帶（被富鐵礦轉(zhuǎn)石充填的河床和沖溝）。

（4）圍巖蝕變標(biāo)志。主要為泥化、碳酸鹽化、絹云母化，次為陽起石化及綠泥石化、黑云母化等。

4 結(jié)語

納米比亞地處南半球，工作區(qū)航磁異常的總體特征為北正南負(fù)，磁異常以正異常為主。磁異常是尋找本區(qū)磁鐵礦的重要標(biāo)志，磁鐵礦露頭一般分布在磁異常的梯度帶上或正負(fù)異常交變帶上；磁異?？陀^反映了不同巖性的空間分布特征。朝斯組含鐵地層是引起磁異常的主要因素，朝斯組分布區(qū)高磁異常帶是磁鐵礦床勘查優(yōu)選靶區(qū)。

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