紅格鐵礦三維反演與地質(zhì)建模

何敬梓，范正國(guó)，黃旭釗，葛藤菲，楊 榮

(1. 國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京 100083; 2. 四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川成都 610083)

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紅格鐵礦三維反演與地質(zhì)建模

何敬梓1，范正國(guó)1，黃旭釗1，葛藤菲1，楊 榮2

(1. 國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京 100083; 2. 四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川成都 610083)

四川紅格釩鈦磁鐵礦是我國(guó)重要的巖漿巖型鐵礦石產(chǎn)出基地。在過(guò)去幾十年中，對(duì)紅格地區(qū)進(jìn)行了不同程度的勘探，積累了大量地質(zhì)、物化探資料。但是，這些工作比較分散，不同單位不同時(shí)期用多種方法開展了多種比例尺的地質(zhì)、物化探工作，資料零散的分布于不同單位，沒有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的梳理及研究。本文對(duì)紅格礦區(qū)進(jìn)行有地質(zhì)約束的三維磁異常反演，建立了三維地質(zhì)模型，并實(shí)現(xiàn)了三維可視化。分析所建三維地質(zhì)模型，從宏觀上推測(cè)了紅格鐵礦的成礦控礦規(guī)律及巖漿運(yùn)移通道，微觀上預(yù)測(cè)了紅格礦區(qū)礦體空間位置、形態(tài)及控礦、容礦、含礦地質(zhì)體的分布規(guī)律。另外，結(jié)合地質(zhì)模型還進(jìn)行了找礦潛力評(píng)價(jià)，分析了礦區(qū)外圍和深部的找礦前景。

三維反演 三維地質(zhì)建模 紅格 攀西 鐵礦

He Jing-zi,Fan Zheng-guo,Huang Xu-zhao,Ge Teng-fei,Yang Rong.Three-dimensional inversionof magnetic data and geological modeling for the Hongge iron deposit[J].Geology and Exploration,2015,51(6):1049-1058.

鐵礦資源是礦產(chǎn)資源的重要組成之一，在人類發(fā)展過(guò)程中占據(jù)及其重要的地位，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)、國(guó)防與社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。磁法勘探對(duì)鐵礦資源的勘探開發(fā)做出了突出的貢獻(xiàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)約80%以上的磁鐵礦都是通過(guò)磁測(cè)提供線索發(fā)現(xiàn)或擴(kuò)大的(培慧等，1993；管志寧等，2005)。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了充分利用物探、地質(zhì)資料，進(jìn)行三維反演地質(zhì)建模已經(jīng)逐漸成為一種趨勢(shì)和必要手段(劉天佑等，2006)。本文利用地面磁測(cè)、地質(zhì)、鉆孔等資料進(jìn)行了有約束的三維磁法反演建立了地下三維地質(zhì)模型。在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合所建地質(zhì)模型及地質(zhì)資料，總結(jié)了紅格礦區(qū)礦體空間位置、形態(tài)及控礦、容礦、含礦地質(zhì)體的分布規(guī)律，進(jìn)行了成礦預(yù)測(cè)，完善了起伏地形下磁法建立三維地下地質(zhì)模型的技術(shù)流程(周國(guó)信等，1981；盧記仁等，1987；鐘玉芳等，1999；武斌等，2010，2012)。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)

紅格礦區(qū)位于揚(yáng)子陸塊與松潘-甘孜活動(dòng)帶的西南結(jié)合部，西鄰三江造山帶，屬康滇地軸中段的中軸偏東部位。區(qū)域上新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，各地層出露較齊全(武斌，2010，2012)。由于受到區(qū)內(nèi)南北向斷裂影響，地層主要為南北向展布。區(qū)域內(nèi)的火山巖和侵入巖均較發(fā)育，火山巖主要是基性的二疊紀(jì)峨眉山玄武巖；侵入巖則由于后期的風(fēng)化、剝蝕等作用，地表出露分布較為廣泛，從堿性巖類、酸性巖類、基性巖類到超基性巖類均有發(fā)育，其中以酸性侵入巖類最為發(fā)育，與釩鈦鐵磁鐵礦成礦有關(guān)的為基性、超基性巖類。區(qū)域內(nèi)斷裂的活動(dòng)導(dǎo)致形成了獨(dú)特的山谷地貌、第四紀(jì)斷陷盆地，也造成了局部地段地層倒置及其兩側(cè)次級(jí)斷裂的廣泛發(fā)育。在斷裂帶內(nèi)可見數(shù)米到數(shù)十米寬度由擠壓而造成的破碎帶。區(qū)域內(nèi)幾條對(duì)控礦作用明顯，長(zhǎng)期活動(dòng)的南北向主干斷裂帶，加上區(qū)域東西向基底褶皺，構(gòu)成了攀西地區(qū)構(gòu)造的基本特征。

1.2 礦床地質(zhì)

紅格釩鈦磁鐵礦礦區(qū)圖1是紅格含礦巖體的一部分，其地層出露較為簡(jiǎn)單，但分布較零亂，并且出露不全(圖1)。出露地層主要有第四系(Q)、第三系昔格達(dá)組(N2x)、二疊系峨眉山玄武巖(P2β)、震旦系燈影組(Zbdn)。其中二疊系峨眉山玄武巖(P2β)主要分布在礦區(qū)東北部大黑山一帶，經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕之后，在礦區(qū)的殘留規(guī)模相對(duì)較小，年齡應(yīng)該為260Ma或者稍大。其內(nèi)穿插有大小不同、產(chǎn)狀不規(guī)則的正長(zhǎng)巖脈、花崗巖脈及輝綠巖脈。西側(cè)靠近含礦巖體處常有含礦巖體的俘虜體，它的次火山相即具輝綠結(jié)構(gòu)的玄武巖(輝綠輝長(zhǎng)巖)巖枝、巖脈貫入含礦巖體或礦層中。震旦系燈影組(Zbdn)分布在工作區(qū)南部中干溝、昔格達(dá)一帶，上部為灰白色、灰色薄層至中厚層大理巖夾長(zhǎng)英砂巖；下部為灰至灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾大理巖、石英砂巖，多構(gòu)成含礦巖體底板或含礦巖體侵入于大理巖之中。在灣子田、中干溝地段燈影組地層有可能構(gòu)成含礦巖體頂板。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖按照形成時(shí)期分類主要有晉寧期巖漿巖、海西期巖漿巖、印支期巖漿巖、燕山期巖漿巖。晉寧期巖漿巖主要是出露于中干溝以西地段的石英閃長(zhǎng)巖，形成于晉寧中期，巖體走向北西，向南西傾斜，灰白色，粒狀結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。海西早期形成含釩鈦磁鐵礦層狀基性-超基性巖體，巖體侵位于震旦系上統(tǒng)燈影組地層之中，燈影組地層在各礦區(qū)多構(gòu)成含礦巖堆的底板并發(fā)生角礫化。巖體中侵入有輝綠輝長(zhǎng)巖、花崗巖、正長(zhǎng)巖、輝綠玢巖。海西晚期主要形成呈脈狀產(chǎn)出的堿性正長(zhǎng)巖和呈巖墻狀產(chǎn)出的正長(zhǎng)巖兩類巖漿巖(同位素年齡2.63 億年)，侵入于上述含釩鈦磁鐵礦層狀基性-超基性巖體、峨眉山玄武巖及震旦紀(jì)以前的老地層中。印支期巖漿巖為分布在研究區(qū)東南部的矮郎河花崗巖體，花崗巖體侵位于玄武巖，伏于白果灣組地層之下，同時(shí)又被后期的輝綠玢巖侵入。燕山期巖漿活動(dòng)不強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)僅發(fā)育一些細(xì)小的輝綠巖脈、花崗斑巖脈。這些巖脈侵入于矮郎河花崗巖及其它的老巖體。

紅格礦區(qū)被安寧河斷裂與昔格達(dá)斷裂所夾，巖體產(chǎn)出位置及分布規(guī)律受昔格達(dá)斷裂控制，南北向壓扭性斷裂多次活動(dòng)，使紅格礦區(qū)經(jīng)歷了不同時(shí)期、規(guī)模、性質(zhì)的構(gòu)造發(fā)育。成礦前南北向壓扭性斷裂與東西向基底褶皺共同控制生成多字形構(gòu)造體系，總體上呈斜列式展布。震旦系地層節(jié)理、裂隙發(fā)育，該構(gòu)造體系控制了后期貫入燈影組的含礦巖體的巖漿房形態(tài)和展布規(guī)律。成礦后由于構(gòu)造疊加改造，特別是是海西期的南北向斷裂和印支期的帚狀構(gòu)造，破壞了含礦巖體，把原來(lái)是完整的大巖體分割成了現(xiàn)在的大小不等、巖相帶不全、剝蝕程度不同的巖體(塊)群(傅敏軍，2012；趙偉2013)。

1.3 礦體特征

紅格礦區(qū)含礦巖體可分為三個(gè)巖相帶，輝長(zhǎng)巖巖相帶、輝石巖巖相帶和橄輝巖巖相帶。根據(jù)巖相帶內(nèi)礦體的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、礦化程度等特征，又可劃分為六個(gè)含礦層，即輝長(zhǎng)巖巖相帶中含礦層(ν2)、輝長(zhǎng)巖巖相帶下含礦層(ν3)、輝石巖巖相帶上含礦層(φ1)、輝石巖巖相帶中下含礦層(φ2+3)、橄輝巖巖相帶上含礦層(σφ1)和橄輝巖巖相帶下含礦層(σφ2)(盧記仁等，1987；鐘玉芳等，1999)。

紅格釩鈦磁鐵礦床形成時(shí)，由于多期次的斷裂發(fā)育和巖漿活動(dòng)，使含礦巖漿涌入巖漿通道，進(jìn)入巖漿房，每次大的巖漿活動(dòng)，就有可能形成一個(gè)堆積旋回。每個(gè)旋回在合適的溫度、壓力、氧逸度等條件下，巖漿發(fā)生重力分異和結(jié)晶分異，分別堆積于韻律層的不同部位，即形成自上而下巖石基性程度和含礦性逐漸增高的韻律式變化。

總之，紅格含礦巖體巖石類型，自上而下由基性-超基性巖組成，且?guī)r性呈逐漸過(guò)渡關(guān)系。而各巖石類型之間，由于巖性和含礦性的過(guò)渡，一般界線清楚，因而顯示出明顯的韻律式變化。

2 三維反演建模

2.1 三維反演地質(zhì)建模流程

目前，三維反演地質(zhì)建模技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已有應(yīng)用。澳大利亞Yilgarn東Norseman-Ailuna地區(qū)進(jìn)行了2.5D重力模擬，對(duì)36條E-W向剖面進(jìn)行重力模擬，最后將所有剖面完成后導(dǎo)入到GOCAD軟件中顯示其工區(qū)的3D巖性分布。瑞典Uppsala大學(xué)在Skellefte礦集區(qū)內(nèi)進(jìn)行了重磁震聯(lián)合反演建模研究，最終建立了Skellefte成礦帶西部Kristineberg礦集區(qū)的3D地質(zhì)-地球物理模型(Malehmi Aetal，2006，2009)。Williams and Dipple在西澳的南Agnew-Wiluna綠巖帶和Leinster鎳礦床以先驗(yàn)地質(zhì)信息為參考模型，進(jìn)行三維物性反演，獲得了密度和磁化率三維模型，結(jié)合鉆孔資料，探索了礦化蝕變填圖方法(Williams，2008，2009)。范正國(guó)等根據(jù)鉆孔、電測(cè)深、地震和航磁資料確定淺部地質(zhì)構(gòu)造信息，根據(jù)航磁和重力正演擬合結(jié)果確定深部地質(zhì)構(gòu)造信息，完成了由8條剖面組成的北京地區(qū)構(gòu)造立體透視推斷圖(范正國(guó)等，2007)。毛先成等以福建省尤溪縣丁家山鉛鋅礦床為實(shí)例，通過(guò)計(jì)算研究區(qū)所建三維體元模型總磁場(chǎng)異常并且與實(shí)測(cè)異常對(duì)比分析，來(lái)檢驗(yàn)隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性，實(shí)現(xiàn)了立體地質(zhì)預(yù)測(cè)與物探方法在定量層面上的結(jié)合(單文法等，2011)。王功文等在欒川鉬多金屬礦區(qū)，開展了基于地質(zhì)(巖性地層及其物性特征、地質(zhì)體產(chǎn)狀數(shù)據(jù)及稀疏剖面)與重磁正反演集成技術(shù)組合的三維地質(zhì)模型建模研究(王功文等，2011)。呂慶田等在安徽廬樅地區(qū)開展了先驗(yàn)地質(zhì)信息約束的三維重磁建模研究，通過(guò)重磁數(shù)據(jù)反演建立了廬樅礦集區(qū)的三維地質(zhì)模型(祁光等，2012，2014)。

圖1 紅格釩鈦磁鐵礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)四川地礦局106隊(duì)修改，2010)Fig.1 Geologic map of thevanadium-titanium magnetite deposit in the Hongge area(modified from 106 Geological Brigade of Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources,2010)1-第四系；2-震旦系燈影組；3-第三系昔格達(dá)組；4-二疊系峨眉山玄武巖；5-正長(zhǎng)巖；6-花崗巖；7-輝綠巖；8-輝長(zhǎng)巖；9-輝長(zhǎng)巖含礦帶中含礦層；10-輝長(zhǎng)巖含礦帶下含礦層；11-輝石巖含礦帶上含礦層；12-輝石巖含礦帶中下含礦層；13-橄輝巖；14-逆斷 層；15-正斷層；16-滑動(dòng)斷層；17-斷裂帶；18-推斷斷層；19-實(shí)測(cè)斷層1-Quaternary;2-Sinian Dengying Fm;3-Tertiary Xigeda Fm;4-Permian Emeishan basalt;5-syenite;6-granite;7-diabase;8-gabbro;9-middle ledge in gabbro;10-lower ledge in gabbro;11-upper ledge in pyroxenite;12-lower ledge in pyroxenite;13-josefite;14-reverse fault;15-normal fault;16-slide fault;17-fault zone;18-inferred fault;19-measured fault

本文進(jìn)行三維反演地質(zhì)建模的整體思路是參照三維物性反演的結(jié)果，結(jié)合礦區(qū)地表地質(zhì)、鉆孔資料及地質(zhì)剖面資料建立一系列的2.5D剖面地質(zhì)模型，最后將其拼合成3D地質(zhì)模型。其流程如下圖所示(圖2)。

2.2 反演數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.2.1 測(cè)區(qū)反演數(shù)據(jù)

野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量會(huì)直接影響到反演結(jié)果的可靠性，本文所用高精度地面磁測(cè)資料、物性資料及地質(zhì)資料均由四川省地質(zhì)調(diào)查院提供，具有極高的可信度。進(jìn)行反演前對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值、圓滑、網(wǎng)格化、低緯度化極、上延及裁剪處理，由于礦區(qū)范圍較小，未進(jìn)行磁異常分離。最終得到大小為3km×4km，網(wǎng)格間距為20m的化極上延25m網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為形態(tài)反演的原始數(shù)據(jù)，大小為3km×4km，網(wǎng)格間距為20m的上延25m數(shù)據(jù)作為物性反演的原始數(shù)據(jù)(圖3，4)。

2.2.2 測(cè)區(qū)物性特征

物性是連接地球物理與地質(zhì)的紐帶，真實(shí)準(zhǔn)確的第一手物性資料是地球物理反演解釋的基礎(chǔ)。正是由于地下巖石的磁化率、密度不均勻，才導(dǎo)致地表地球物理場(chǎng)出現(xiàn)異常。對(duì)巖石物性的測(cè)量研究分析為地球物理結(jié)果解釋提供了重要約束。本次研究利用了前人的物性資料，并且添加新近鉆孔的巖芯測(cè)量資料。

由表1可見，釩鈦磁鐵礦礦石的磁性最強(qiáng)。次強(qiáng)磁性的巖(礦)石有輝綠輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)石、輝石巖、橄輝巖等。中強(qiáng)磁性的巖石有玄武巖、受混染的正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、少量的浮土。研究區(qū)第四系(N2x)、第三系昔格達(dá)組(P2β)以及震旦系燈影組(Zbdn)地層磁性都比較弱，對(duì)反演結(jié)果影響較小。

2.3 三維物性反演建模

三維物性反演主要是將研究區(qū)地下半空間剖分成規(guī)則的網(wǎng)格單元，通過(guò)一定的反演方法確定各離散單元的物性值，由物性的分布來(lái)確定場(chǎng)源的實(shí)際分布。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和反演算法的改善，目前物性反演已逐漸成為國(guó)內(nèi)外重磁反演的主要發(fā)展方向(姚長(zhǎng)利等，2002，2003，2007；陳召曦等，2012)。

本文使用UBC-GIF軟件對(duì)紅格礦區(qū)進(jìn)行了磁法三維物性反演，軟件的核心算法是有Lietal., (1996，1998)提出的。軟件能夠方便的將不同階段勘探所得的地質(zhì)信息以參考模型的方式添加到反演進(jìn)程中去，從而約束反演，使反演結(jié)果在吻合真實(shí)地下地質(zhì)信息的同時(shí)能夠擬合實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，反演相對(duì)靈活，結(jié)果相對(duì)可靠。軟件中線性反演的基本思路是通過(guò)公式Gm=dobs求取m，式中G是核函數(shù)，dobs是觀測(cè)數(shù)據(jù)。若用M個(gè)矩形單元格組成地下三維半空間，觀測(cè)數(shù)據(jù)為N維向量，則核函數(shù)G即為N×M矩陣。一般情況下，M遠(yuǎn)大于N，導(dǎo)致核函數(shù)G不可逆，反演問題就演變成一個(gè)使模型函數(shù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)的擬合差最小化的最優(yōu)化問題。

圖2 三維反演地質(zhì)建模研究工作流程Fig.2 Workflow of 3D inversion and geological modeling

圖3 原始地磁數(shù)據(jù)Fig.3 Raw geomagnetic data

圖4 化極地磁數(shù)據(jù)Fig.4 Geomagnetic data reduced to the pole

由于鉆孔深度大多都在1500m以內(nèi)，考慮到實(shí)際地質(zhì)情況，及反演目的，故而設(shè)計(jì)反演深度為2000m。設(shè)計(jì)剖分網(wǎng)格核心區(qū)域包含60×80×42個(gè)單元格，每個(gè)單元格的尺寸為50m×50m×50m，邊部擴(kuò)充后的總單元格為70×90×47，擴(kuò)充的網(wǎng)格單元大小為200m×200m×100m。

表1 巖石樣本磁參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of rock samples’ magnetic parameters

將搜集到的地表物性資料、地質(zhì)資料以及鉆孔資料等信息，添加到參考模型去約束三維物性反演，反演結(jié)果如下圖5，6：

圖5 紅格礦區(qū)三維物性反演結(jié)果切片圖Fig.5 Slice view of 3D physical property inversion in Hongge mining area

圖6 紅格礦區(qū)三維物性反演礦體空間分布圖(susceptibility>0.35SI)Fig.6 Spatial distribution of ore bodies for 3D physical property inversion in Hongge mining area(susceptibility>0.35SI)

2.4 三維形態(tài)反演建模

本文建模區(qū)域是紅格南北礦區(qū)3km×4km的范圍，垂向上范圍是自高程500m處到地表，建模區(qū)域基本包含了礦區(qū)所有礦體的賦存空間。擬定建模剖面30條，其中北礦區(qū)建模剖面15條，剖面方位角是55°，剖面長(zhǎng)度不等；南礦區(qū)建模剖面15條，剖面方位角是90°，剖面長(zhǎng)度為3km。

在對(duì)建模區(qū)域地表地質(zhì)、地質(zhì)資料(斷裂分布、成礦規(guī)律、巖體大致形態(tài)走向等)、鉆孔及巖芯資料等系統(tǒng)梳理的基礎(chǔ)上，整理出研究區(qū)域地層巖體的劃分、推斷地層巖體界面、巖礦體空間形態(tài)位置、主要斷裂的分布等建模必備要素，參考勘探地質(zhì)剖面以及三維物性反演結(jié)果，建立初始模型。根據(jù)搜集整理得到的巖石物性范圍及常見值，給所建模型各巖性賦值，通過(guò)MODELVISION軟件進(jìn)行反演。下圖7為L(zhǎng)55線的剖面反演結(jié)果(由于參照大量詳實(shí)的地質(zhì)資料，巖層及斷裂劃分較為細(xì)致)。

最終將30條建模剖面進(jìn)行拼合，分別采用MODELVISION(圖8)和ENCOM PA(圖9，10)軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行三維可視化，依據(jù)物性與巖性有相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以把地球物理模型轉(zhuǎn)化為地質(zhì)模型。在軟件中，可以任意旋轉(zhuǎn)3D地質(zhì)模型，分析其個(gè)地質(zhì)單元的空間形態(tài)和展布規(guī)律、巖礦體的空間賦存位置大小等。

進(jìn)行三維物性反演時(shí)，僅將少量準(zhǔn)確的鉆孔資料及地表地質(zhì)資料作為參考模型約束反演并且地下網(wǎng)格剖分有限；而三維形態(tài)反演則是將已知的所有地質(zhì)資料及操作者自己的理解全部添加到反演進(jìn)程中去。故而，本文默認(rèn)為三維物性反演結(jié)果作為參考，三維形態(tài)反演結(jié)果更加可靠。

3 建模結(jié)果分析解釋

巖漿活動(dòng)及斷裂發(fā)育對(duì)紅格礦區(qū)的成礦有至關(guān)重要的作用，巖體的形態(tài)大小分布情況對(duì)認(rèn)識(shí)成礦規(guī)律極為重要，但由于礦區(qū)斷裂的多期發(fā)育，使巖體破碎較為嚴(yán)重，在三維模型中也只能從大體上去觀察其形態(tài)大小分布情況。

從三維模型中可以看到紅格南北礦區(qū)釩鈦磁鐵礦埋深都相對(duì)較淺且集中，互相之間在東部連通，其中南礦區(qū)礦體相對(duì)在深部有較大延伸。礦體整體上呈近南北走向，在南北礦區(qū)經(jīng)結(jié)晶分異和熔離作用得到堆積。整體上看，南北礦區(qū)呈“啞鈴”狀，是由兩個(gè)不完整巖盆構(gòu)成，盆內(nèi)巖體主要是層狀的基性-超基性巖體，礦區(qū)邊部有零星的小礦體。含礦巖體呈層狀有韻律式結(jié)構(gòu)特征，從上到下分別為輝長(zhǎng)巖相帶、輝石巖相帶、橄輝巖相帶，其中輝石巖相帶礦化最好，輝長(zhǎng)巖相帶次之，礦體明顯主要集中在各巖相帶的中部或者下部。正長(zhǎng)巖侵入到含礦巖體，形成一系列的豎直正長(zhǎng)巖脈，東部也有零星輝綠巖穿插于巖體。

由圖6,9,10建模結(jié)果顯示，礦區(qū)地勢(shì)東北較高，西南較低，最高處高程約2200m，最低處約1400m，在礦區(qū)淺部即有礦體分布，礦區(qū)適合露天開采。在高程1600m左右時(shí)南北礦區(qū)礦體已連接起來(lái)，更是驗(yàn)證了南北礦區(qū)兩個(gè)不完整巖盆擁有相同的巖漿來(lái)源，幾乎在相同的時(shí)刻成礦。在高程1300m左右，北礦區(qū)基本上不再有礦體。在高程700m左右，南礦區(qū)礦體也急劇減小，更深部未發(fā)現(xiàn)礦體的存在。

圖7 紅格南礦區(qū)L55線2.5D反演剖面圖Fig.7 2.5D inversion profile of line 55 in Hongge mining area

圖8 紅格礦區(qū)三維形態(tài)反演建模結(jié)果Fig.8 Result of 3D morphological inversion in Hongge mining area

圖9 紅格礦區(qū)三維地質(zhì)模型切片圖Fig.9 Slice view of 3D geologic model in Hongge mining area

圖10 紅格礦區(qū)礦體模型側(cè)視圖Fig.10 Side view of ore body model in Hongge mining area

4 紅格鐵礦找礦潛力分析

結(jié)合兩種反演建模結(jié)果，全面透視分析地下地質(zhì)模型體的三維形態(tài)及空間展布，可以很好的了解研究區(qū)地層、巖體、礦體、斷裂等地質(zhì)要素之間的關(guān)系，對(duì)研究礦區(qū)有利成礦地質(zhì)條件和控礦因素具有重要指導(dǎo)意義。

區(qū)域上的深大斷裂為深部基性-超基性巖漿活動(dòng)提供了通道，能夠控制產(chǎn)出巖漿巖的分布，即間接控制賦存于基性-超基性巖中的鐵礦的產(chǎn)出。而節(jié)理、裂隙發(fā)育的震旦系燈影組灰?guī)r、大理巖則直接控制了鐵礦的產(chǎn)出。由于礦床的成礦物質(zhì)是來(lái)自于深部的上地幔玄武巖，而在紅格礦區(qū)深部只有很厚的東西向起伏變質(zhì)褶皺基底，并沒有一個(gè)能夠讓幔源物質(zhì)運(yùn)移上來(lái)的通道，所以推測(cè)成礦物質(zhì)是從別的區(qū)域深部涌出之后沿著一定的通道，近似水平運(yùn)移到紅格地區(qū)的。即，外來(lái)的巖漿沿構(gòu)造薄弱位置的斷裂侵位于震旦系燈影組灰?guī)r中，多次脈動(dòng)式貫入的含礦巖漿，在結(jié)晶分異和熔離作用下，形成韻律式結(jié)構(gòu)的層狀巖體。

推測(cè)外來(lái)的巖漿為幔源物質(zhì)沿著深斷裂涌上來(lái)，而紅格附近最近的兩條斷裂帶分別是西部的昔格達(dá)斷裂帶和東部的安寧河斷裂帶。其中昔格達(dá)斷裂帶是一種向左平移的逆沖推覆構(gòu)造斷裂帶，北寬南窄，斷層面向西陡傾，這些因素很大成程度上否定了幔源物質(zhì)自其深部而來(lái)的推測(cè)。對(duì)于紅格東部的安寧河斷裂帶則是長(zhǎng)期活動(dòng)性質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域性復(fù)活型斷裂帶，南北走向，向西傾。另外，紅格巖體形態(tài)不對(duì)稱，近安寧河斷裂西的巖體底盤深、厚，巖相帶發(fā)育較全，西部相反，甚至殘缺，故可能巖漿通道在巖體東側(cè)(安寧河斷裂)。

對(duì)深部找礦啟示：從三維模型中可以明顯看到其底部為深厚的震旦系燈影組灰?guī)r大理巖，不再有容礦的基性超基性巖體的大量存在，所以推測(cè)深部高程700m以下存在新礦體的可能性很小。

對(duì)外圍找礦啟示：由于其成礦物質(zhì)可能來(lái)自于東部的安寧河斷裂，向西運(yùn)移到紅格地區(qū)，故而在運(yùn)移的過(guò)程中也有可能侵入到通道中部分?jǐn)嗔褍?nèi)，形成類似于紅格礦區(qū)的礦床。紅格礦區(qū)含礦巖體形成時(shí)代與峨眉山玄武巖的噴發(fā)時(shí)期大致是同一時(shí)期，在三維模型中可見在礦區(qū)東北部有透鏡狀礦體存在，推測(cè)礦區(qū)外圍玄武巖中也可能存在其他成因的礦體，建議擴(kuò)大勘察范圍，打鉆驗(yàn)證。

另外，由上圖(圖9，10)可知礦區(qū)所建模型的東北部，有礦體存在于玄武巖中，但是礦體形態(tài)較小，而且較為分散。由于建模范圍較小，無(wú)法得知礦區(qū)東北部大范圍玄武巖中是否有大規(guī)模的礦體存在。目前玄武巖中礦體的成因未知，還沒有系統(tǒng)的成礦理論指導(dǎo)在玄武巖中找礦。

通過(guò)分析所建三維模型以及收集的地質(zhì)資料可以做出以下預(yù)測(cè)：(1)紅格礦區(qū)巖漿巖可能來(lái)自安寧河斷裂帶；(2)紅格礦區(qū)深部存在新礦體的可能性很??；(3)紅格礦區(qū)東部可能存在類似的礦床；(4)紅格礦區(qū)東北部玄武巖中可能存在可供開采礦體。

5 結(jié)果及討論

本文系統(tǒng)地總結(jié)了紅格礦區(qū)各時(shí)期不同單位所做工作，結(jié)合新測(cè)鉆孔巖芯資料，統(tǒng)計(jì)出了礦區(qū)巖石物性值。以地面磁測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)結(jié)合地表地質(zhì)資料及鉆孔資料分別進(jìn)行了三維物性反演和三維形態(tài)反演，并建立了紅格礦區(qū)的三維地質(zhì)模型。結(jié)合個(gè)人對(duì)礦區(qū)的認(rèn)識(shí)及所建三維模型，宏觀上分析了紅格礦區(qū)地磁異常形成機(jī)制，微觀上分析了紅格礦區(qū)礦體空間位置、形態(tài)及控礦、容礦、含礦地質(zhì)體的分布規(guī)律。兩種反演地質(zhì)建模結(jié)果相互印證，對(duì)比分析所建模型，總結(jié)了研究區(qū)的礦體、地層、斷層等地質(zhì)要素的相互關(guān)系，及其構(gòu)造特征及控礦規(guī)律，以進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)，幫助礦區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)勘探開發(fā)。

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Three-dimensional Inversionof Magnetic Data and Geological Modeling in the Hongge Iron Deposit

HE Jing-zi1,FAN Zheng-guo1,HUANG Xu-zhao1,GE Teng-fei1,YANG Rong2

(1.ChinaAeroGeophysicalSurvey&RemoteSensingCenterforLandandResources,Beijing100083;2.GeologicalSurveyofSichuanProvince,Chengdu,Sichuan610083)

The Hongge vanadium-titanium magnetite deposit is one of significant iron ore outputs in our country.In the last few decades,exploration of varied degrees have been conducted in this area,accumulating a large number of geological,geophysical and geochemical data.However,these surveys are relatively scattered,with data collected in different institutions at different times,using a variety of methods on various scales.These data have not been processed in a systematic way.In this paper,geological constraint is adopted to perform three-dimensional inversion of magnetic data and a 3D geological model is constructed for the Hongge mine area,And 3D visualization is realized.By the analysis of the 3D geological model,the laws of mineralization and ore controlling and metallogenic magma migration pathways are inferred,and the spatial positions and morphology of ore bodies,as well as regularities of ore control,ore capacity and the distribution of ore-bearing bodies are predicted for the study area.Moreover,in combination with the geological models,prospecting potential of this mine is evaluated and the ore-search prospect of the perimeter and deep subsurface of this area is also analyzed.

3D inversion,geological modeling,Hongge,Panxi,iron ore

2015-09-21；

2015-11-20；[責(zé)任編輯]郝情情。

國(guó)家“973”計(jì)劃課題(編號(hào) 2012CB416805)資助。

何敬梓(1990年-)，男，2015年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，獲碩士學(xué)位，助理工程師，現(xiàn)從事地球物理處理解釋研究工作。E-mail: hejingzi90@126.com。

P318

A

0495-5331(2015)06-1049-10