西藏羅布莎鉻鐵礦區(qū)重磁勘探應(yīng)用效果

陳琳榮，張 皓，武 斌，3，曹蜀湘，張 淳

（1 吉林省地震局震災(zāi)預(yù)防中心，長春 130022；2 四川省地質(zhì)勘查勘查開發(fā)局 物探隊，成都 610072；3.成都理工大學地球物理學院，成都 610059）

西藏羅布莎鉻鐵礦區(qū)重磁勘探應(yīng)用效果

陳琳榮1，張 皓2，武 斌2，3，曹蜀湘2，張 淳2

（1 吉林省地震局震災(zāi)預(yù)防中心，長春 130022；2 四川省地質(zhì)勘查勘查開發(fā)局 物探隊，成都 610072；3.成都理工大學地球物理學院，成都 610059）

中國鉻礦資源比較貧乏，按可滿足需求的程度看，屬短缺資源。鉻鐵礦是國家經(jīng)濟建設(shè)所需要的重要戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源。我國探明的資源儲量非常有限，不能滿足經(jīng)濟建設(shè)的需要。西藏鉻鐵礦高精度重磁勘探結(jié)合了以往重磁勘探的經(jīng)驗，運用新的高精度重磁勘探儀器與數(shù)據(jù)處理方法，推斷了研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架及巖體分布情況，劃出了區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造并圈出了目標地質(zhì)體。

鉻鐵礦；重磁勘探；應(yīng)用；羅布莎

1 巖礦石物性和地質(zhì)地球物理模型

1.1 物性特征

根據(jù)以往相鄰礦區(qū)測定結(jié)果，超基性巖與圍巖、鉻鐵礦與圍巖間存在一定的密度和磁性差異，這與本次工作中巖(礦)石標本物性測量的成果是一致的，為重磁方法找礦提供了地球物理前提。從表1、表2可以看出，標本的磁性參數(shù)變化較為復(fù)雜，蛇紋巖為強磁性，蛇紋石化斜輝輝橄巖和斜輝輝橄巖為強磁性磁，但磁性變化較大，均值略小于蛇紋巖。究其規(guī)律，推測變質(zhì)越強，磁性相對越大。羅布莎礫巖和純橄巖為弱磁性。鉻鐵礦的磁性介于上述的強磁性（蛇紋巖、蛇紋石化斜輝輝橄巖和斜輝輝橄巖）和弱磁性體（羅布莎礫巖和純橄巖）之間，屬于中等或較弱磁性體。

通過對前人成果[1]及本次物性測試結(jié)果分析，得出以下結(jié)論：

1）測區(qū)引起重力異常的地質(zhì)體主要為鉻鐵礦，斜輝輝橄巖、純橄巖、石英菱鎂巖次之，砂板巖、灰?guī)r和羅布莎礫巖最小。富集的鉻鐵礦與其他地質(zhì)體的密度差異較為明顯，而斜輝輝橄巖、純橄巖、石英菱鎂巖、砂板巖、灰?guī)r和羅布莎礫巖之間的密度差異相對較小。

2）鉻鐵礦磁性屬中等或較弱磁性體，區(qū)內(nèi)超基性巖體（斜輝輝橄巖、蛇紋巖）屬強磁性巖體，且變質(zhì)越強，磁性越強。其他巖體則為弱磁性巖體。

1.2 地球物理模型

對鉻鐵礦的重磁研究，建立二維地質(zhì)模型，說明鉻鐵礦產(chǎn)生的重磁異常時明顯的，使用重磁法對鉻鐵礦研究方法是有效的。

如圖1所示，建立二維板地質(zhì)模型，板寬、板厚分別為2m×5m、4m×10m、5m×10m，板的頂部埋深分別為10m、10m、1m，板中心位置X坐標均為100m,板的剩余密度為1g/cm3。二維板會在地面上形成一個幅值在0.01～0.14mGal，寬度在40～80m的一個局部高重力異常。根據(jù)以往西藏鉻鐵礦勘查成果分析，鉻鐵礦體能夠產(chǎn)生寬度在幾十至一二百米，幅值在0.1-0.6mGal的重力局部高異常[2]。

在磁性上，借鑒前人的結(jié)果建立地質(zhì)模型（圖2），為一寬4m，下延10m，頂部埋深為1-5m的二維板。通過野外標本實際測量并結(jié)合該地區(qū)已知的物性成果，可以得出鉻鐵礦具有中等磁性，該礦與超基性巖體的剩磁大于感磁，其磁異常有反轉(zhuǎn)磁化的特征[3]、[4～7]。

表1 羅布莎鉻鐵礦區(qū)巖（礦）石密度表

表 2 羅布莎鉻鐵礦區(qū)巖（礦）石磁性表

綜上所述，本次羅布莎鉻鐵礦區(qū)重磁勘探有意義的異常區(qū)為：重力異常幅值在0.1～0.6 mGal，屬于中等磁性的正、負磁異常區(qū)，寬度從幾十米到一、兩百米間。

2 野外工作方法技術(shù)

2.1 野外工作方法與技術(shù)要求

本次工作設(shè)計的比例尺為1∶5000，線點距為50m×20m，布格重力異?？偩取?.150mGal,測點高程均方誤差±0.700m。野外施工實際達到的布格重力異?？偩葹?.071mGal，高程均方誤差為±0.040m，能夠識別大于0.1mGal的局部重力異常。高精度磁法總精度小于5nT。

2.2 中間層改正與地形改正

中間層改正通過取不同中間層密度試驗得出，當中間層密度取2.67g/cm3時，計算出的布格異常與地形的相關(guān)性最小，所以本次礦區(qū)中間層改正才用的密度為2.67g/cm3。

近區(qū)地形改正（0～20m），本次將工作區(qū)基本地形類型分為“平坦”、“錐形”兩類。斜坡與錐形地形時，將測點周圍地域劃分為間隔45°角的八方位圓域，視各子域為錐面，用RTK測出每方位20m處的高程值；并對某些復(fù)雜地形加密，RTK測出該方位10m處的高程值。利用錐形公式或錐形與扇形公式相結(jié)合計算得出各方位地改值，再對八方位地改值累加求和得出該測點的近區(qū)地改值。

中區(qū)地形改正（20～200m），通過對1∶5000地形圖矢量化數(shù)字化成高程網(wǎng)格數(shù)據(jù)，然后利用軟件采用方域計算公式進行計算。由于本次工作測網(wǎng)網(wǎng)度為50m×20m，對高程網(wǎng)格數(shù)據(jù)的網(wǎng)格間距進行了試驗工作，選取了5×5m、10×10m、以及20m×20m三種網(wǎng)格間距進行計算分析對比，最終確定網(wǎng)格距為5m。

遠區(qū)地形改正（200～2 000m），利用1∶50000地形圖矢量化數(shù)字化成高程網(wǎng)格數(shù)據(jù)通過軟件采用方域公式計算地改值，其高程網(wǎng)格間距選擇方式同中區(qū)地形改正相同，最后選擇10m網(wǎng)格距。地改對鉻鐵礦異常是非常重要的。

圖1 二維板模型重力剩余異常正演圖

圖2 鉻鐵礦磁異常特征

圖3 羅布莎鉻鐵礦區(qū)布格重力異常圖

圖4 羅布莎鉻鐵礦區(qū)ΔT磁異常圖

3 重、磁場分布特征及斷裂推斷

3.1 布格重力異常

從重力布格異常圖（圖3），測區(qū)內(nèi)重力等值線大體為東西、南北走向，至西向東依次為重力低-重力高-重力低-重力高分布。西部低重力異常以帶狀向南北方向延伸分布，在西部低重力背景下，有局部高重力異常出現(xiàn)。在工區(qū)總體高的重力背景值下，包夾了幾個相對獨立的高值重力體，高、低重力異常過渡部分梯級現(xiàn)象明顯。

總體來看，工作區(qū)布格重力異常均以正值出現(xiàn)，介于290×10-5m/s2～317×10-5m/s2之間，其差值達到26×10-5m/s2。

3.2 ΔT磁異常

在磁異?！鱐磁異常圖上（圖4），該區(qū)磁場最明顯的特征是南為正磁異常，北為負磁異常，正負磁場負磁異常幅值變化較大。在中-東部工區(qū)，正、負磁異常面積分布相當；在中-西部工區(qū)，磁異常0值線向北移，呈約135度方位角走向，且有負磁異常帶嵌入正磁異常帶中。正磁異常帶在工區(qū)南部正磁異常區(qū)呈串珠狀、長條狀突出顯示，其走向呈東西向。在高精度磁測中，參考使用了化極、四個方向的導(dǎo)數(shù)、向上延拓等成果。

在工區(qū)南部，有中等蛇紋石化斜輝輝橄巖（其κ范圍由2 692×10-6×4πSI到37 622×10-6×4πSI，Jr范圍由2 318×10-3A/M到19 967×10-3A/M）及強蛇紋石化斜輝輝橄巖（其κ范圍由505×10-6×4πSI到2 089×10-6×4πSI，Jr范圍由103×10-3A/M到2047×10-3A/M）出露，屬強、中型磁性地層。工區(qū)北部分布有少量羅布莎礫巖、砂板巖，屬弱磁性地層。測區(qū)南部的串珠狀磁異常高值帶位置主要出露為板巖（其κ范圍由12×10-6×4πSI到150×10-6×4πSI，Jr范圍由10×10-3A/M到124×10-3A/M）。推測分析該處為斜輝輝橄巖與板巖的擠壓構(gòu)造部位，中等蛇紋石化及強蛇紋石化的斜輝輝橄巖下傾插入并下伏于板巖下，板巖則覆蓋于斜輝輝橄巖之上。

3.3 推測構(gòu)造斷裂

利用重磁確定斷裂的標志如下：①水平方向一階導(dǎo)數(shù)串珠狀異常軸連線；②重磁場梯級帶；③重磁場線性分布的高低異常過渡帶；④線狀（窄帶）異常帶；⑤重磁場異常等值線規(guī)則扭曲部位；⑥重磁場異常等值線的疏密突變帶；⑦重磁場異常（異常軸線）錯動線；⑧重磁場異常（特別是多異常）的寬度突變帶；⑨重磁場串珠裝異常的分布帶。

依據(jù)重、磁場異常等值線平面圖所表現(xiàn)出來的特征，結(jié)合斷裂識別的標志進行劃分。結(jié)合礦區(qū)布格重力異常、△T磁異常及重磁水平方向?qū)?shù)[8]，在整個工區(qū)內(nèi)共找出5條斷裂構(gòu)造（圖5）。這些斷裂分布全區(qū)，為鉻鐵礦的運移富集提供了良好的通道，為鉻鐵礦異常的研究提供了依據(jù)。

4 資料的處理與解釋

4.1 局部異常的提取方法

利用方域窗口滑動平均方法分別求取了50×

150m、50×200m、50×300m、50×400m以及50×500m五種窗口的剩余重力異常，通過對比分析，50 ×400m、50×500m窗口求取剩余異常后，其區(qū)域場變化很小，剩余異常較為突出，選定50×400m窗口作為求取剩余布格重力異常的滑動平均窗口。同時利用對重力求取水平導(dǎo)數(shù)，計算得到0°、45°時效果最佳，這兩種方法得到的剩余重力異常等值線平面圖、0°方向水平一階導(dǎo)數(shù)等值線平面圖以及45°方向水平一階導(dǎo)數(shù)等值線平面圖能突出反映剩余布格重力異常，亦即局部重力異常。故本次選用△g50×400m的剩余重力異常等值線平面圖作為局部異常提取以及解釋的基礎(chǔ)圖件。

圖5 羅布莎鉻鐵礦區(qū)推測斷裂構(gòu)造圖a重力布格異常圖；b △T磁異常圖

4.2 重磁異常解釋

1）重力異常解釋：剩余重力異常解釋圖中（圖6），劃分出11個局部異常（其中有四個組合異常包括共計11個圈閉異常）。按照地質(zhì)起因初步分析確定工作區(qū)局部異常包括巖體引起的異常13個，分別為G1-2、G1-3、G1-4、G2、G3-1、G3-2、G3-3、G4-1、G4-2、G5、G6、G10、G11-2；可能由礦化后或地層內(nèi)高密度地質(zhì)體引起的異常5個，分別為G1-1、G7、G8、G9、G11-1。

2）ΔT磁異常解釋：ΔT磁異常解釋圖中（圖7），共劃分出異常帶13條，編號分別為M1～M13，其中M1、M2、M4、M8、M9、M10、M13為正磁異常，M3、M5、M6、M7、M11、M12為負磁異常。

3）重磁異常綜合解釋：經(jīng)過重、磁與地質(zhì)綜合分析，并結(jié)合前面資料，共找出滿足與目標地質(zhì)體地球物理特征套合的重力高且ΔT磁異常中、低區(qū)域共4處，分別為： G1-1與M1、G7與M7、G9與M10和G11-1與M12。特別指出重力G7和磁法M7共同反映的異常，就是現(xiàn)在正在開挖的3號礦洞。

圖6 羅布莎鉻鐵礦區(qū)剩余重力異常解釋圖

圖7 羅布莎鉻鐵礦區(qū)ΔT磁異常解釋圖

5 結(jié)論

1）羅布莎鉻鐵礦區(qū)重磁勘探有意義的異常區(qū)為：重力異常幅值在0.1-0.6mGal，寬度從幾十米到一、兩百米之間，并且具有一定強度磁異常的地段。

2）通過進行綜合對比，發(fā)現(xiàn)4處重磁套合異常，推測其很可能為礦化引起的異常，為找礦有意義異常，異常區(qū)周圍為成礦有利地段。

3）鉻鐵礦屬于中等磁性異常，在周圍強磁性的超基性巖體影響下，礦致磁異常很可能被圍巖磁性覆蓋。

4）在面對實際工區(qū)內(nèi)地形條件差，坡陡、懸崖、巨石頻出的條件下，重力中間層改正及地形改正都遇到了不小困難。如當測點在巨石上時，中間層改正的密度并不能正確反映該測點下面地質(zhì)體的真實密度。同時采用RTK實測測點8方位高程的地改方式，并不能很好的反映測點附近的地形情況，特別是陡崖、峭壁等起伏較大地形。使得測區(qū)的布格重力異常圖在對應(yīng)部分切割較大的地形時有較為明顯的中間層改正和近區(qū)地改不完全的現(xiàn)象。

因此，對于羅布莎復(fù)雜的地質(zhì)、地形條件所對應(yīng)的高精度重磁測量，重力只要取得合適的中間層密度，采用恰當?shù)慕鼌^(qū)地改方式，二者結(jié)合相得益彰，對西藏羅布莎地區(qū)鉻鐵礦研究是非常有效的。

[1] 徐進才．西藏的鉻鐵礦[J]．中國地質(zhì)，1985(9):26～27．

[2] 靳寶福. 重磁法在西藏鉻鐵礦勘察中的應(yīng)用效果[J].西藏地質(zhì),1996(1):94～106.

[3] 劉天佑. 西藏朗縣秀溝鉻鐵礦高精度重磁勘探效果[J].物探與化探,2012,3(36).

[4] 吳欽．陳颙，劉振興，鄒光華，等. 用物探方法在西藏找到隱伏鉻鐵礦[G]. 地球物理與中國建設(shè)．北京：地質(zhì)出版社, 1997．

[5] 王德發(fā)，劉英才，熊盛青，等．西藏鉻鐵礦接替資源航磁勘查及找礦方向探討[J]．地質(zhì)通報，2007,26(4):476～482．

[6] 余中明．高精度磁測技術(shù)在鉻鐵礦勘探中的應(yīng)用效果[J]．地質(zhì)找礦論叢，2006,21:165～167．

[7] 曹緒宏．祁連山地區(qū)鉻鐵礦和超基性巖體的地球物理特征及物探找礦方法[J]．地質(zhì)與勘探，1999,26(2):40～44．

[8] 郭華，于長春，吳燕岡．改進的斜導(dǎo)數(shù)方法及應(yīng)用[J]．物探與化探,2009, 33(2)．

The Results of Application of Gravity and Magnetic Survey to the Luobusha Chromite Deposit in Tibet

CHEN Lin-rong1ZHANG Hao2WU Bin2,3CAO Shu-xiang2ZHANG Chun2
(1-Earthquake Disaster Prevention Center, Seismological Bureau of Jilin Province, Changchun 130022; 2-Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072; 3-Geophysical College, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Chromite ore in China is resource in short supply. Combined with experiences of previous gravity and magnetic survey, this paper applies high-precision instruments and data processing method to inference of structural framework and distribution of ore-bearing rockbodies and to delineation of fracture structures and ore-bearing geological bodies in the Luobusha area.

chromite; gravity and magnetic survey; application; Luobusha

P631.1、2；P618.31

A

1006-0995（2014）04-0603-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.030

2013-05-07

陳琳榮（1975-），女，工程師，主要從事工程場地地震安全性評價和地球物理勘探及分析等相關(guān)工作