鐘姑地區(qū)典型礦床的重磁找礦模式

汪啟年，朱將波，郭信，周月，葛誠，時靜，佟月

（安徽省勘查技術(shù)院， 安徽合肥 230031）

鐘姑地區(qū)典型礦床的重磁找礦模式

汪啟年，朱將波，郭信，周月，葛誠，時靜，佟月

（安徽省勘查技術(shù)院， 安徽合肥 230031）

鐘姑地區(qū)位于寧蕪中生代火山巖盆地南段，已發(fā)現(xiàn)有白象山鐵礦等多個大型鐵礦，是長江中下游成礦帶以玢巖型鐵礦為主的礦集區(qū)。本文以鐘姑地區(qū)實測巖石物性參數(shù)為橋梁，以實測重磁數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了該區(qū)白象山鐵礦、鐘九鐵礦和云樓鐵礦的重磁場分布特征，并根據(jù)典型礦區(qū)已知地質(zhì)條件，運用成熟的2.5D重磁聯(lián)合反演技術(shù)進行計算，從定量角度認識鐵礦體深部發(fā)育形態(tài)、位置與重磁異常之間對應(yīng)關(guān)系，建立鐘姑地區(qū)白象山鐵礦等典型礦床的重磁找礦模式，為該區(qū)進一步找礦突破提供地球物理場信息。

鐘姑地區(qū) ；玢巖型鐵礦； 重磁場 2.5D；重磁反演；找礦模式

0 引言

鐘姑地區(qū)位于長江中下游寧蕪火山巖盆地［2］南段，是長江中下游成礦帶［5］鐵礦礦集區(qū)，姑山鐵礦、白象山鐵礦等大型礦區(qū)都位于該區(qū)。在鐘姑地區(qū)開展1∶2.5萬高精度重磁測量，進行數(shù)據(jù)精細處理和解釋，研究典型礦區(qū)的重磁場分布特征，通過重磁剖面定量計算，分析不同礦體形態(tài)對應(yīng)的重磁異常，建立典型礦區(qū)地質(zhì)—物探找礦模式，對鐘姑地區(qū)實現(xiàn)找礦再突破具有十分重要的意義。

1 測區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)大部分都為第四系覆蓋?；鶐r地質(zhì)圖表明：區(qū)內(nèi)出露地層（圖1）有三疊系中統(tǒng)周沖村組（T2z）白云質(zhì)灰?guī)r夾膏鹽層，中統(tǒng)黃馬青組（T2h）砂頁巖，侏羅系中下統(tǒng)磨山組（J1-2m）砂頁巖，白堊系下統(tǒng)姑山組（K1g）為一套安山質(zhì)火山角礫巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、雜礫巖，白堊系上統(tǒng)浦口組（K2p）含礫砂石［1，4］。區(qū)域性與鐵礦成礦密切相關(guān)的地層為周沖村組及黃馬青組［4］。

圖1 鐘姑地區(qū)基巖地質(zhì)圖Fig.1 Bedrock geological map of the Zhonggu area

測區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，北北東向、北西西向斷裂構(gòu)成了斷陷盆地的骨架，它們形成的時間主要為燕山期，在喜馬拉雅期有明顯的繼承性活動。褶皺以鐘姑復(fù)式背斜為主體，貫通鐘姑地區(qū)，軸向NNE，沿姑山-鐘山-陶公山一線分布；軸部局部見周沖村組，兩翼依次為黃馬青組、象山群；兩翼巖層傾角近30°。從屬次背斜有白象山背斜［2］等。

區(qū)內(nèi)巖體主要分布于鐘姑復(fù)式背斜核部。巖漿巖為一套中性富鈉安山玄武質(zhì)火山—侵入雜巖，為燕山運動期的產(chǎn)物，是同一巖漿源在同一構(gòu)造變動時期不同階段形成的一套陸相火山—次火山巖，與礦田內(nèi)的內(nèi)生礦產(chǎn)直接有關(guān)。

2 重磁數(shù)據(jù)處理

在對重磁數(shù)據(jù)進行了擴邊和網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，開展了磁化極、向上延拓、匹配濾波、小波變換、重磁2.5D剖面反演等處理。

向上延拓是根據(jù)觀測平面上的重力異常值計算高于它平面上異常值的過程［3］。將實測重磁異常值換算得到觀測面以上的某一高度上的異常值，目的是突出區(qū)域性的構(gòu)造特征；匹配濾波將深源與淺源地質(zhì)體重磁場分離；不同尺度的小波變換是結(jié)合地質(zhì)體分布特征，合理提取局部異常用于地質(zhì)解釋；而重磁2.5D剖面反演是以已知地質(zhì)、鉆孔和物探等信息為約束，開展人機交互正反演計算，獲得合理的剖面地質(zhì)地球物理模型，展示不同密度地質(zhì)體分布的重磁場響應(yīng)［6］。

3 測區(qū)重磁場特征

3.1 巖礦石物性特征

通過對測區(qū)收集和實測的巖礦石物性標本密度及磁化率資料進行統(tǒng)計分析，總結(jié)了區(qū)內(nèi)巖礦石的物性特征，其統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 鐘姑地區(qū)巖石物性參數(shù)表Table 1 Petrophysical parameters of the Zhonggu area

本區(qū)白堊系和侏羅系為一套低密度層；三疊系中統(tǒng)黃馬青組為中等密度層，三疊系下統(tǒng)周沖村組主要巖性為灰?guī)r和硬石膏，平均密度在2.76×103～2.90×103kg/m3之間，為高密度層；侵入巖中閃長巖和二長斑巖密度接近，閃長巖鈉化后密度變小。

本區(qū)巖石磁性以磁鐵礦最高，閃長巖及二長斑巖次之；閃長巖鈉化硅化后磁性顯著減弱。沉積地層中，白堊系火山巖地層為弱磁性，角巖等蝕變圍巖有一定磁性，其余都無磁性。剩磁方面，測區(qū)及周邊磁性參數(shù)表明磁鐵礦剩余磁化強度一般在2000×10-5～5000×10-5A/ m，遠小于感應(yīng)磁化強度，因此不考慮剩磁影響。

另外，通過對鉆孔物性統(tǒng)計分析，閃長巖體隨著深度增大其密度和磁性都有明顯變化：地表閃長巖密度在2.55×103kg/m3，在-500m至-750m增大至2.65×103kg/m3左右；地表閃長巖磁性變化大，至-400～-500m以下磁性逐漸穩(wěn)定。

3.2 區(qū)域重磁場特征

測區(qū)位于沿江重力高值帶，表明沿江地區(qū)處于地幔上隆的地殼薄弱的部位，為深部巖漿的侵入作用提供了巨大的空間，形成了沿江一系列火山噴發(fā)巖帶及侵入巖帶。目前沿江地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的眾多鐵、銅、硫等內(nèi)生金屬礦產(chǎn)，幾乎全部位于幔隆帶。

測區(qū)也位于沿江航磁異常帶，主體為北東走向，呈線性分布，與重力區(qū)域高值帶具有很好的對應(yīng)關(guān)系，反應(yīng)構(gòu)造變化強烈，斷裂發(fā)育，為深部巖漿侵入提供了通道（圖2）。

3.3 測區(qū)重磁場特征

測區(qū)布格重力異常（圖3）可知，等值線主體為北北東走向，呈中部高、東南和西北兩側(cè)低的分布趨勢。測區(qū)中部重力高值為鐘姑復(fù)背斜的反應(yīng)，高密度的三疊系周沖村組地層抬升至地表。測區(qū)東南部，布格重力異常幅值最小為3.2×10-5m/s2，以北東向重力梯級帶與中部高值區(qū)分界，發(fā)育較厚的新生界及白堊系，其厚度在1km以上。

北東向高值異常帶上，和睦山背斜、白象山背斜等都表現(xiàn)為局部重力正異常；和睦山背斜北部被北西向斷裂所錯動，白象山背斜近南北向展布，延伸3km以上。南部年徒至楊莊一帶發(fā)育大型重力低值異常，對應(yīng)年徒—楊莊閃長巖體，其兩側(cè)重力高值帶對應(yīng)地質(zhì)上的三疊系出露，實際上就是鐘姑背斜的兩翼。鐘九、太白一帶也發(fā)育有小規(guī)模的低值圈閉，為沿斷裂侵入的小型巖體所致。

地磁化極異常圖上，異常等值線也呈北北東走向，與重力場的分布形態(tài)有很好對應(yīng)關(guān)系。中部北北東向高值磁異常帶，最大幅值3300nT，兩側(cè)為磁場平靜區(qū)；地磁異常有明顯的疊加效應(yīng)，高值背景上疊加的磁局部正異常主要是鐵礦體的反應(yīng)，如鐘九礦區(qū)和白象山礦區(qū)等位置。磁局部異常是鐘姑地區(qū)尋找鐵礦的主要依據(jù)之一。

此外，姑山鐵礦周邊，磁背景場幅值在100～400nT之間，低于楊莊—年徒一帶背景場（一般600～1000nT），主要是輝石閃長巖的磁性較閃長巖磁性弱很多。

圖2 鐘姑地區(qū)所在區(qū)域重磁場特征（左：區(qū)域重力異常圖 右：區(qū)域航磁異常圖）Fig.2 Regional gravity-magnetic field features of the Zhonggu area （left： regional gravity anomaly map； right： regional airborne magnetic anomaly map）

圖3 鐘姑地區(qū)重磁場特征（左：重力異常圖 右：地磁異常圖）Fig.3 Gravity-magnetic field features of the Zhonggu area （left： gravity anomaly map； right：airborne magnetic anomaly map）

4 典型礦區(qū)重磁場特征及找礦模式

4.1 白象山礦區(qū)重磁場特征分析

礦區(qū)位于白象山背斜，背斜南部以F1斷裂為界，核部出露三疊系中統(tǒng)黃馬青組，兩側(cè)依次為侏羅系下統(tǒng)磨山組；南部為白堊系下統(tǒng)姑山組；沿F1斷裂發(fā)育侵入巖。

布格重力異常圖（圖4，B）上白象山背斜表現(xiàn)為顯著的重力高值異常（最大值16.7×10-5m/s2），幅值北高南低，表明背斜北部黃馬青組較厚，局部高值異常呈北北東向展布，延伸3.3km，南部等值線有向東偏轉(zhuǎn)的趨勢，應(yīng)與F1斷裂錯動有關(guān)。F1斷裂以南，布格重力異常等值線呈北東向，且幅值較低。該斷裂兩側(cè)在地質(zhì)和重力異常上都是有明顯變化，對中生界有明顯控制作用。提取重力局部異常后（圖4，C），背斜東西兩側(cè)出現(xiàn)密集等值線，形態(tài)更加清晰，且背斜異常上出現(xiàn)南北兩個次級峰狀異常，北側(cè)為較厚的黃馬青組地層所致，南側(cè)主要為礦體所致。

白象山背斜磁異常（圖4，D）也表現(xiàn)為高值，幅值南高北低，與重力異常相反，此為礦體主體位于局部異常南部所致，最大值近1700nT。地磁局部異常及磁異常背斜上亦出現(xiàn)兩個峰值，南部幅值最大，為400nT，對應(yīng)于重力次級峰狀異常。礦區(qū)南部閃長巖體所處位置磁異常幅值為400～600 nT，可認為是背景場。

分析認為白象山礦區(qū)整體為重磁同高（重力為低背景中的相對高），局部（細節(jié)）表現(xiàn)亦是重磁同高組合。

圖4 白象山礦區(qū)地質(zhì)物探剖析圖Fig.4 Geological and geophysical analysis map of the Baixiangshan ore district

重磁定量計算（圖5）結(jié)果表明白象山礦區(qū)已知礦體基本能夠擬合重磁局部異常，實測地磁異常1547nT，擬合計算結(jié)果為1565nT，相差-18nT，表明其深部找礦潛力不大，該處找礦方向應(yīng)為礦區(qū)外圍。

4.2 鐘九礦區(qū)重磁場特征分析

礦區(qū)位于鐘九背斜，背斜核部遭受斷裂破壞，被侵入巖占據(jù)，局部出露三疊系周沖村組，兩側(cè)為黃馬青組；南部沿北西西向斷裂發(fā)育閃長巖帶。礦體受北東向斷裂控制，主礦體賦存于周沖村組灰?guī)r與姑山組變火山碎屑沉積巖接觸部位。

圖5 白象山鐵礦區(qū)某線重磁2.5D定量反演結(jié)果Fig.5 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Baixiangshan iron ore district

圖6 鐘九礦區(qū)地質(zhì)物探剖析圖Fig.6 Geological and geophysical analysis map of the Zhongjiu ore district

布格重力異常圖（圖6，B）上鐘九背斜表現(xiàn)為北北東向重力低值區(qū)（帶），為閃長巖等侵入及發(fā)育低密度白堊系所致；與前鐘山南部的大型重力低值圈閉形成一個整體，其最小值14.8×10-5m/s2；南側(cè)異常等值線呈北西西向走向，與該方向斷裂及閃長巖帶對應(yīng)；重力局部異常（圖6，C）呈現(xiàn)出一高三低的分布形態(tài)，即：中部重力次級高值異常圈閉，北部、東南和西南重力次級低值異常圈閉，推斷該次級高值圈閉主要由礦體所致。

磁異常（圖6，D）為明顯的橢圓形高值圈閉，長軸方向近北東向，最大幅值2700nT，最大梯度為3600nT/km；該異常東南等值線向外凸起，形成一個低緩次級異常。提取磁局部異常后形態(tài)與磁異?；疽恢?，與重力次級高值異常圈閉對應(yīng)較好。而地質(zhì)上出露礦體位置對應(yīng)在磁異常峰值邊部，說明出露只是礦體的邊緣部分。

定量計算（圖7）表明：重力低值區(qū)是由白堊系及周沖村組下部巖體所致，而礦體剩余異常所產(chǎn)生的重力場在曲線上表現(xiàn)為低緩的相對高值帶。計算已有礦體產(chǎn)生的理論磁異常與實測異常接近。以上分析認為鐘九礦區(qū)整體為重低磁高，局部（細節(jié)）表現(xiàn)為重磁同高的組合特征。

4.3 云樓礦區(qū)重磁場特征分析

礦區(qū)位于鐘姑背斜核部，被閃長巖占據(jù)；巖體周邊出露地層有三疊系周沖村組，兩側(cè)為黃馬青組。礦體受北北東向斷裂控制，賦存于周沖村組與閃長巖接觸部位。

布格重力異常上（圖8，B）該區(qū)中部整體低值（最小值13.8×10-5m/ s2），為閃長巖所致；對應(yīng)基巖地質(zhì)圖可見周沖村組下部存在閃長巖侵入；重力異常等值線多有變化，小波變換后表現(xiàn)為豐富的局部異常，從局部異?？矗V區(qū)位置并非與重力局部正異常對應(yīng)，仍然處于局部異常的邊部，綜合推斷認為該處重力局部異常與地層及相應(yīng)礦體厚度等有關(guān)，主要反應(yīng)的是巖體之下存在三疊系周沖村組，礦致重力異常不明顯。

圖7 鐘九礦區(qū)某線重磁2.5D定量反演結(jié)果Fig.7 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Zhongjiu ore district

圖8 云樓礦區(qū)地質(zhì)物探剖析圖Fig.8 Geological and geophysical analysis map of the Yunlou ore district

磁異常（圖6，D）為橢圓狀，近北北東向，最大幅值1500nT。計算磁局部異常后細節(jié)更加突出，該磁異常位于布格重力異常梯級帶，局部重力異常主體也處于梯級帶，在礦區(qū)西南側(cè)有次級異常出現(xiàn)，外圍找礦較為有利。

重磁數(shù)據(jù)分析認為鐘九礦區(qū)整體為重梯磁高，局部異常也表現(xiàn)為重梯磁高的組合特征。

定量計算（圖9）表明：似層狀礦體位于三疊系中統(tǒng)周沖村組與閃長巖體接觸帶，接觸面復(fù)雜交錯；該梯級帶西側(cè)重力低值為巖體所致，東部重力高值異常為隱伏較大型的周沖村組地層引起，礦層厚不大，重力異常不明顯，地磁表現(xiàn)為明顯的疊加異常，使得出現(xiàn)重邊磁高的組合特征。

4.4 重磁找礦模式

除了對上述三個重磁組合特征不同的典型礦區(qū)進行分析以外，對鐘姑地區(qū)其他礦區(qū)也開展了初步研究，比如姑山、和睦山和楊莊等，這些礦區(qū)在重磁場上和局部異常上都表現(xiàn)為重磁同高（形態(tài)會有不同）。

因此，鐘姑地區(qū)找礦還是以重磁同高為主；重邊磁高往往反應(yīng)的是有利地層和侵入巖接觸部位，計算的局部異常往往與地層厚度、礦體規(guī)模等相關(guān)，因此局部異常會產(chǎn)生重高磁高、重邊磁高的組合；至于重低磁高，低是低密度地質(zhì)體發(fā)育所致，規(guī)模礦體及賦礦地層會產(chǎn)生重力局部異?；虼渭壷亓植慨惓?。

以白象山礦區(qū)、鐘九礦區(qū)和云樓礦區(qū)為例，以已有礦床地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，建立了鐘姑地區(qū)重磁找礦模式，見表2。

圖9 云樓礦區(qū)某線重磁2.5D定量反演結(jié)果Fig.9 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Yunlou ore district

5 結(jié)語

（1）通過對鐘姑地區(qū)白象山鐵礦等典型礦區(qū)分析，建立了重磁同高、重邊磁高和重低磁高三種異常組合模式，并分析了地質(zhì)起因，對鐘姑地區(qū)找礦提供重磁依據(jù)。

（2）在重磁場分析中要注重局部異常（細節(jié)）的解釋，因礦體剩余密度大，局部異常往往能突出礦體，在不同重磁異常組合中極有可能出現(xiàn)局部異常同高，因此要注重重磁異常的多尺度分解。

（3）應(yīng)對蝕變（一定規(guī)模）巖石物性深入研究，因為往往容易會引起重磁異常的多解性，影響推斷解釋的可靠性。

表2 鐘姑地區(qū)鐵礦重磁找礦模式Table 2 Gravity and magnetic ore-prospecting model for iron ore deposit in the Zhonggu area

感謝安徽省國土資源廳唐永成教授級高工的悉心指導(dǎo)和幫助。

［1］ 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京∶地質(zhì)出版社，1982.

［2］ 寧蕪研究項目編寫小組.寧蕪玢巖鐵礦［M］.北京∶地質(zhì)出版社，1978.

［3］ 曾華霖.重力場與重力勘探［M］.北京∶地質(zhì)出版社，2005.

［4］ 高道明，洪東良.鐘姑礦田鐵礦成礦模式與規(guī)律及找礦標志［J］.金屬礦山，2008， （7）∶84～87.

［5］ 駱學(xué)全，孫建東，班宜忠，等. 華東片區(qū)Ⅳ級成礦單元劃分及成礦地質(zhì)特征［J］.資源環(huán)境與調(diào)查，2015，36（3）∶157～163.

［6］ 張明華，喬計花，黃金明，等.重磁電數(shù)據(jù)處理軟件RGIS使用手冊［S］.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，2012.

GRAVITY-MAGNETIC ORE-PROSPECTING MODEL FOR TYPICAL DEPOSITS IN THE ZHONGGU AREA

WANG Qi-nian， ZHU Jiang-bo， GUO Xin， ZHOU Yue， GE Cheng， SHI Jing， TONG Yue
（Institute of Exploration Technology of Anhui Province， Hefei， Anhui 230031， China）

∶ The Zhonggu area lies in the southern part of the Ning-Wu Mesozoic volcanic basin， and is home to a number of known large iron ore deposits like the Baixiangshan iron ore deposit serving as a major porphyrite iron ore concentration zone in the mid-lower Yangtze River metallogenic belt. This paper， with measured petrophysical parameters of the area as bridge， and measured gravity and magnetic data as basis， analyzed the features of gravity and magnetic fields in the Baixiangshan， Zhongjiu and Yunlou iron ore deposits of the area，based on known geological conditions in typical ore districts， applied mature technology of 2.5D joint inversion of gravity and magnetic data in calculation to quantitatively understand the relations between deep development form， location of iron ore body and gravity and magnetic anomalies， built up a gravity-magnetic ore-prospecting model of typical ore deposits like the Baixiangshan iron ore deposit in the Zhonggu area， providing geophysical field information for further breakthrough in ore exploration in the area.

∶ ore-prospecting model； 2.5D gravity-magnetic inversion； gravity and magnetic fields； porphyrite iron ore； Zhonggu area

P531

A

2016-01-26

安徽省公益性地質(zhì)（科技）工作項目（2009-07，2011-g-2）資助

汪啟年（1966-），男，安徽懷寧人，高級工程師，現(xiàn)主要從事地球物理勘探工作。

1005-6157（2016）02-092-7