磁法勘探在河北省西北部礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

段凌峰

摘要：磁法勘探是地球物理勘探方法之一。巖、礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生不同磁場(chǎng)，形成相應(yīng)的磁異常。利用物探儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進(jìn)而尋找磁性地質(zhì)體和研究地質(zhì)構(gòu)造。其作用主要為勘查與磁性有關(guān)的礦產(chǎn)（鐵礦）、配合地質(zhì)調(diào)查進(jìn)行地質(zhì)填圖、研究地質(zhì)構(gòu)造和大地構(gòu)造等方面的問(wèn)題。根據(jù)磁異常的定性及定量解釋成果，布置鉆探工程，以確定磁性體的空間分布。本次磁法勘探使用儀器為加拿大生產(chǎn)的GEM—35型鉀光泵磁力儀。

關(guān)鍵詞：磁異常；等值線；磁力儀

1. 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，地質(zhì)找礦依舊是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力。目前地表礦、露頭礦越來(lái)越少，勘探難度日益增大，找隱伏礦體成為地礦事業(yè)發(fā)展的重中之重。因此，充分發(fā)揮地球物理、地球化學(xué)方法在找礦中的作用越來(lái)越重要。

磁法勘探是我國(guó)應(yīng)用較早較成熟的地球物理勘探方法之一。不僅在地球的基礎(chǔ)科學(xué)方面應(yīng)用較廣，而且在資源、環(huán)境、城市工程等方面也發(fā)揮著重要作用。其主要應(yīng)用于勘查與磁性有關(guān)的礦產(chǎn)（如鐵礦和有鐵磁性礦物伴生的鉛鋅礦、銅礦等）；配合地質(zhì)調(diào)查進(jìn)行地質(zhì)填圖；研究地質(zhì)構(gòu)造和大地構(gòu)造等方面的問(wèn)題。磁法勘探的成果取決于磁測(cè)儀器的質(zhì)量和精度，新型GSMP—35鉀光泵磁力儀分辨率為0.0001nT，是世界具有最高分辨率和絕對(duì)精度的磁力儀，它可以獲得高質(zhì)量的磁場(chǎng)和梯度數(shù)據(jù)，在推斷隱伏磁性體的中心埋深、產(chǎn)狀、幾何形態(tài)和賦存狀態(tài)等方面優(yōu)于其他磁力儀，值得推廣應(yīng)用。通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)等值線的定性及定量解釋，為地質(zhì)找礦提供了地球物理勘探依據(jù)，在實(shí)踐中積累了大量的磁法勘探工程實(shí)例，取得了良好的找礦效果。

2. 工作原理

磁法勘探是通過(guò)觀測(cè)和分析由巖石、礦石或其他探測(cè)對(duì)象磁性差異所引起的磁異常，進(jìn)而研究地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源或其他探測(cè)對(duì)象分布規(guī)律的一種地球物理勘探方法。通過(guò)磁法儀器測(cè)量取得磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析磁異常。磁異常是磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加在地球磁場(chǎng)之上而引起的地磁場(chǎng)畸變，它是一個(gè)空間矢量場(chǎng)，可以通過(guò)它在三個(gè)坐標(biāo)軸的分量或正常地磁場(chǎng)方向的投影量來(lái)確定。因此，它是一個(gè)多參量磁場(chǎng)，起因取決于地球磁場(chǎng)和巖（礦）石磁性，兩者是磁法勘探的物理基礎(chǔ)。而用高精度磁力儀觀測(cè)獲得磁異常多參量信息是磁法勘探的重要環(huán)節(jié)。

3. 工程實(shí)例

2015年4月，河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)物探處在河北省張家口某礦集評(píng)價(jià)區(qū)做了高精度磁法測(cè)量工作。具體任務(wù)是：設(shè)計(jì)工作量1∶1萬(wàn)高精度磁法測(cè)量30km2；1∶5000磁法精測(cè)剖面15km。使用儀器為加拿大生產(chǎn)的鉀光泵磁力儀。經(jīng)過(guò)磁法測(cè)量確定了礦體范圍，通過(guò)曲線二維反演解釋，推斷出了鐵礦體的中心埋深及產(chǎn)狀，經(jīng)鉆探驗(yàn)證與物探推斷吻合，取得了良好的找礦效果。并構(gòu)建了冀西北找礦預(yù)測(cè)綜合信息模型。

3.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

3.1.1 地層

礦區(qū)地層除廣泛分布的第四系外，主要出露有下元古界桑干群變質(zhì)巖系地層，同時(shí)在工作區(qū)東南部出露長(zhǎng)城系白云巖地層。

太古界桑干群（Ars）：太古界桑干群變質(zhì)巖地層為該區(qū)最老地層，分布于工作區(qū)中部。變質(zhì)巖系多呈捕虜體或殘留體產(chǎn)出，主要巖性為含石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、花崗片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖、變粒巖等巖石組合。局部地段夾有透鏡狀大理巖和似層狀石墨片巖。

巖石中普遍伴有較弱條帶混合巖化，長(zhǎng)英質(zhì)不規(guī)則的脈體順片麻巖類巖石的片麻理或裂隙貫入，形成脈體。

長(zhǎng)城系高于莊組（Chg）：該組地層主要出露于工作區(qū)東南部，主要為濱海——淺海相，由動(dòng)蕩潮間能和潮下高能沉積的粉砂巖、白云巖、含燧石條帶白云巖等組成，其中以各種類型的白云巖為主。巖性主要為灰——灰白色中——厚層硅質(zhì)白云巖含燧石條帶，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，礦物成分主要由白云石、石英及少量方解石組成。

新生界第四系（Q4）：第四系覆蓋工作區(qū)大部，主要為殘坡積、腐殖土及殘坡積碎石層，沖洪積多見(jiàn)于大的現(xiàn)代河床溝谷之中。

3.1.2. 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀為252°～278°∠31°～47°，發(fā)現(xiàn)F1斷層。

3.1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，出露的有正長(zhǎng)石英斑巖、正長(zhǎng)斑巖、煌斑巖。

正長(zhǎng)石英斑巖（ξλπ）：出露于工作區(qū)北部，巖石呈淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為正長(zhǎng)石、石英及少量斜長(zhǎng)石、黑云母等。

正長(zhǎng)斑巖（ξπ）：出露于工作區(qū)東南角，巖石呈肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶成分主要為鉀長(zhǎng)石，呈自形——半自形，基質(zhì)為隱晶質(zhì)。

煌斑巖（χ）：出露于工作區(qū)西部，呈脈狀產(chǎn)出。巖石呈灰——黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶成分主要為較自形的角閃石和黑云母。

3.2 儀器設(shè)備

本次磁法勘探使用儀器為加拿大生產(chǎn)的GSMP—35鉀光泵磁力儀，它可以獲得高質(zhì)量的磁場(chǎng)和梯度數(shù)據(jù)，在磁測(cè)任務(wù)、性能精度、解釋推斷及有效性評(píng)價(jià)等方面優(yōu)于其他磁力儀。

其性能參數(shù)如下：

①靈敏度：0.0025 nT at 1 Hz

②分辨率：0.0001 nT

③絕對(duì)精度：±0.1 nT

④動(dòng)態(tài)范圍：20，000nT～120，000nT

3.3 巖（礦）石的磁性特征

本區(qū)物性標(biāo)本的磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總于下表：

由物性標(biāo)本的磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)：巖（礦）石的磁性強(qiáng)弱可分三類：含磁鐵黑云斜長(zhǎng)片麻巖為較強(qiáng)磁性；黑云斜長(zhǎng)片麻巖為弱磁性；頁(yè)巖為弱磁性或無(wú)磁性。

含磁鐵黑云斜長(zhǎng)片麻巖磁性較強(qiáng)，可引起明顯磁異常。但磁參數(shù)變化范圍較大，說(shuō)明該巖石磁性不均勻。

3.4 測(cè)區(qū)（ΔΤ）磁異常解釋推斷

由300線精測(cè)剖面圖可見(jiàn)：異常曲線寬緩，梯度變化不大。異常中心位于650點(diǎn)，ΔΤmax=3860nT；異常寬約100m，西南側(cè)曲線跳躍呈鋸齒狀，東北側(cè)曲線圓滑，且伴有負(fù)值。由化極剖面圖可知，化極異常與地面實(shí)測(cè)異常位置基本對(duì)應(yīng)，正負(fù)異常更加明顯。由400線精測(cè)剖面圖可見(jiàn)：異常明顯，梯度變化較大，呈雙峰狀。異常峰值分別位于680點(diǎn)、1000點(diǎn)，ΔΤmax=3900nT；異常寬約100m，南側(cè)曲線緩，北側(cè)曲線陡。由化極剖面圖可知，化極異常與地面實(shí)測(cè)異常位置基本對(duì)應(yīng)，南側(cè)異常峰值更加明顯，北側(cè)異常變低變緩，且伴有負(fù)值。解釋推斷異常為埋深較淺，南傾，具有一定規(guī)模的厚板狀含磁鐵黑云斜長(zhǎng)片麻巖引起。

經(jīng)鉆探驗(yàn)證（ZK01），與磁法勘探反演解釋推斷（圖1）埋深、產(chǎn)狀吻合。

4. 結(jié)語(yǔ)

磁法勘探在冀西北礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)中效果明顯，并建立了找礦模型，為本區(qū)地質(zhì)工程提供了第一手資料。在勘探鐵礦方面是其他物探方法不可替代的。其優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用廣泛；儀器輕便易行、效率高、成本低；工作不受地域限制。但還應(yīng)結(jié)合物探其他方法及化探綜合找礦效果更佳。

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