航磁資料在澳大利亞昆士蘭州艾薩山選區(qū)成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

張大蓮，盛 君，關(guān)藝曉，張艷飛

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210018；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430074)

航磁資料在澳大利亞昆士蘭州艾薩山選區(qū)成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

張大蓮1，盛 君1，關(guān)藝曉1，張艷飛2

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210018；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430074)

高精度航磁測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單，獲得的信息豐富，是開(kāi)展大面積成礦預(yù)測(cè)的有利工具。澳大利亞艾薩山選區(qū)地質(zhì)資料較少，地面物探工作開(kāi)展較難。利用高精度航磁資料，對(duì)該地區(qū)航磁數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與解釋，推斷出斷裂構(gòu)造及巖體分布。結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)、構(gòu)造環(huán)境和金屬礦床時(shí)空分布特點(diǎn)，識(shí)別出成礦有利地區(qū)的航磁異常特征，劃分了有利航磁異常分布帶。在航磁有利異常分布圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦床、礦點(diǎn)位置情況，進(jìn)一步圈定出成礦遠(yuǎn)景區(qū)，為該地區(qū)成礦預(yù)測(cè)工作提供了依據(jù)。

航磁資料 地質(zhì)構(gòu)造 成礦預(yù)測(cè) 艾薩山

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澳大利亞昆士蘭州艾薩山選區(qū)屬于半干旱熱帶地區(qū)，為內(nèi)陸貧瘠干旱地，水、電、路均不通，且地表見(jiàn)大量強(qiáng)風(fēng)化碎屑或砂礫，第四系少見(jiàn)，故在該地區(qū)開(kāi)展地面物化探工作難度較大。航空磁測(cè)因其快速、便捷、有效的特點(diǎn)(李孝媛等，1979；楊光慶等，1979；歐宗豪等，1985；熊盛青等，2009)，在大面積成礦預(yù)測(cè)中起到了突出作用。

1 地質(zhì)礦產(chǎn)特征

1.1 地質(zhì)條件

艾薩山地體長(zhǎng)800km，寬150 km～300km，基巖出露面積超過(guò)50000km2，以Mt Isa鎮(zhèn)為中心，主要由元古代、古生代和中生代巖石組成。元古代巖石大多經(jīng)歷過(guò)不同程度的變質(zhì)作用，巖性有變質(zhì)火山巖、頁(yè)巖、砂巖、花崗巖、玄武巖、碳酸鹽巖等，其中以沉積巖和巖漿巖為主，它們經(jīng)歷了一系列元古代造山事件而發(fā)生變質(zhì)和褶皺。而寒武紀(jì)以來(lái)以沉積巖為主，巖性有砂巖、礫巖等。區(qū)域上，與成礦作用有關(guān)的主要為元古代巖石和構(gòu)造。如圖1所示本次研究的選區(qū)位于艾薩山銅鉛鋅多金屬成礦帶南部，以廣泛分布元古代地層和巖漿巖為特征。選區(qū)中部和北部主要由元古代PLea、PLel和PLem地層組成，主要出露變質(zhì)火山巖和沉積巖，巖性有熔結(jié)凝灰?guī)r、基性熔巖、角礫巖、鎂鐵質(zhì)片巖、變質(zhì)砂巖、云母片巖等，見(jiàn)少量石英脈。西南部主要由Kalkadoon花崗巖(PLgk)組成，出露中粗粒黑云母花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖?；◢徺|(zhì)巖石普遍發(fā)生變形，并伴隨礦物顆粒重結(jié)晶，主要礦物組成為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英和黑云母等。區(qū)內(nèi)發(fā)育較多的基性巖脈，巖性有輝綠巖、綠片巖等。區(qū)內(nèi)有大型NW向、NNW向(近SN向) 及NE向構(gòu)造帶，寬約0.5 m～2m，長(zhǎng)約5 m～10km，沿構(gòu)造帶發(fā)育較寬的石英脈。主要控礦構(gòu)造可能為NW向構(gòu)造。

1.2 成礦規(guī)律

選區(qū)位于艾薩山造山帶中部KALKADOONEWEN帶中的Mary Kathleen地體中，該地體以古元古代沉積巖和基性侵入巖為主，主要礦床類型為受構(gòu)造控制的銅金礦和鉛鋅礦。在中－晚元古代時(shí)期，艾薩山地區(qū)經(jīng)歷了以SN向?yàn)橹鞯睦熳饔煤鸵訬E－SW向?yàn)橹鞯臄D壓變形運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)造事件在Mary Kathleen地體內(nèi)部形成了強(qiáng)烈的褶皺和剪切帶。隨后在地質(zhì)流體交代作用以及后期侵入巖體的作用下，形成了大量與斷層和剪切帶密切相關(guān)的銅－金礦和鉛鋅礦等。侵入巖體主要為花崗巖，并發(fā)育基性和酸性巖脈。礦床通常位于剪切帶內(nèi)或剪切帶附近，主要賦礦地層為古元古代Argylla組變質(zhì)火山巖、Corella組鈣質(zhì)硅酸鹽、Leichhardt火山巖及Magna lynn變玄武巖。礦物礦石主要有黃銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦等。這些礦床本身不具備高磁性，但常和具有高磁性的鐵氧化物礦床或基性－中酸性巖體共生，因此從區(qū)域上來(lái)講，只要找到高磁異常區(qū)域，就有可能在其附近或邊界發(fā)現(xiàn)銅金礦或鉛鋅礦等礦床。

圖1 艾薩山選區(qū)地質(zhì)圖①Fig.1 Geologicalmap of the Isa Mountain area①

2 磁性資料概況及特征

艾薩山選區(qū)內(nèi)磁性資料較少，主要參考收集來(lái)的艾薩山地區(qū)的物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表1為艾薩山地區(qū)巖礦石磁性統(tǒng)計(jì)表，表2為艾薩山地區(qū)地層磁性統(tǒng)計(jì)表。從表1，表2可以看出：

艾薩山地區(qū)巖礦石磁性統(tǒng)計(jì)表①Table 1 Magnetic properties of typical rocks in the Isa Mountain area①

(1)除角礫巖具磁性外，其他沉積巖(粉砂巖、石灰硅酸鹽、角礫巖、石灰石)一般呈無(wú)磁性特征，κ值在600×10－6SI以下。磁場(chǎng)圖上，以平靜負(fù)異常為主要特征。

(2)火山巖磁性不均勻，參數(shù)變化范圍大，無(wú)磁至中等強(qiáng)度磁性，部分強(qiáng)磁性。具體表現(xiàn)為：各噴發(fā)旋回火山巖間磁性差異較大；同類巖石在不同采集點(diǎn)磁性特征不一。磁場(chǎng)圖上，火山巖分布區(qū)以雜亂異常為主要特征。

(3)變質(zhì)巖中以酸性變質(zhì)火山巖磁性最強(qiáng)，其次為花崗變晶巖、混合花崗閃長(zhǎng)巖。板巖呈無(wú)磁性。由于這些巖石磁性參數(shù)范圍變化大，需結(jié)合地質(zhì)資料分析異常。

(4)地層磁性中，Tewinga群巖石磁性最大，其次為BM石英巖。Corella地層較Kalkadoon基底磁性強(qiáng)，其他地層磁性為中等強(qiáng)度磁性。

(5)礦石中黃銅礦和斑銅礦無(wú)磁性，磁黃鐵礦磁性高于統(tǒng)計(jì)中的所有巖石與地層。

表2 艾薩山地區(qū)地層磁性統(tǒng)計(jì)表①Table 2 Magnetic properties of typical stratum s of the Isa Mountain area①

3 航磁異常特征

圖2為艾薩山選區(qū)航磁ΔT平面等值線圖?？傮w上，選區(qū)中的航磁異常呈NE向展布。選區(qū)西部為平緩的負(fù)值異常，東北角為跳躍雜亂場(chǎng)，正負(fù)變化交替，無(wú)明顯規(guī)律性。選區(qū)中部沿SN方向有一約8km長(zhǎng)，3km寬的高值異常帶，由4個(gè)局部高值異常組成，最大等值圈可達(dá)1800nT。選區(qū)東南角有一沿NE方向的寬緩條帶高值異常區(qū)。

選區(qū)磁異常復(fù)雜多變，跳躍雜亂場(chǎng)、平靜場(chǎng)均有之，編號(hào)異常15個(gè)。H開(kāi)頭的編號(hào)代表高值異常，L開(kāi)頭的編號(hào)代表低值異常。結(jié)合地質(zhì)特征，對(duì)各異常進(jìn)行初步分析如下：

H－1，H－2異?？赡苁亲冃鋷r或基性巖脈與花崗巖、沉積巖接觸部位有磁性體引起；

H－3，H－4異常所在位置分布有侵入磁性粗長(zhǎng)石－斑狀流紋巖和細(xì)花崗巖，兩個(gè)異常之間還有Argylla組地層穿插，認(rèn)為該區(qū)巖漿活動(dòng)劇烈，再加上后期巖漿構(gòu)造作用，出現(xiàn)磁性較強(qiáng)的細(xì)花崗巖、變質(zhì)流紋巖等，或花崗巖與巖體接觸部位發(fā)生交代蝕變出現(xiàn)磁性體，是引起高磁異常的主要原因；

H－5，H－6異常均為變玄武巖分布區(qū)，初步推斷這兩處異常中間存在斷裂構(gòu)造，破壞了原本巖性一致的地層的連續(xù)性；

H－7，H－8，H－9異常多為火山巖分布，夾雜有變玄武巖、石英巖、Argylla組地層等多種磁性巖體；

H－10異常分布較零散，說(shuō)明該區(qū)巖石磁性在地域上差異較大，主要分布為變粒玄巖、角閃巖、Corella組地層等高磁性巖體。其中H－11異常中分布有三個(gè)礦化點(diǎn)，認(rèn)為基性巖脈與Corella組接觸帶部位的磁異常與礦化有關(guān)；

L－1，L－2，L－3異常形態(tài)不規(guī)則，等值線扭曲，說(shuō)明異常位置有多種磁性不一的巖體分布。三個(gè)異常均受磁性粗長(zhǎng)石—斑狀流紋巖和細(xì)花崗巖等高磁背景影響，磁異常表現(xiàn)為低值；

L－4異常由磁性相對(duì)較低的花崗巖分布引起；

L－5異常所在位置主要是花崗閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，少數(shù)地區(qū)夾雜變玄武巖、粒玄巖、花崗巖、片麻巖等。因此，L－5異常主要是由花崗閃長(zhǎng)巖引起。

圖3為艾薩山選區(qū)航磁ΔT化極平面等值線圖?；瘶O以后，各航磁異常中心向南偏移，與地質(zhì)圖相關(guān)巖體分布位置吻合較好，因此有利于進(jìn)一步在空間上約束不同地質(zhì)體的分布特征。

4 航磁推斷地質(zhì)構(gòu)造特征

結(jié)合選區(qū)地質(zhì)概況，對(duì)選區(qū)內(nèi)的航磁特征進(jìn)行解譯，包括斷裂構(gòu)造、火山巖地層、次火山巖體、中酸性與酸性侵入巖體的推斷解釋和圈定(圖4和圖5)。

4.1 斷裂構(gòu)造

圖2 艾薩山選區(qū)航磁ΔT平面等值線圖及編號(hào)異常分布圖Fig.2 ΔT contour map of aeromagnetic anomalies in the Isa Mountain area

圖3 艾薩山選區(qū)航磁ΔT化極平面等值線圖Fig.3 ΔT contour map of aerom agnetic anomalies reduced to the pole in the Isa Mountain area

斷裂構(gòu)造推斷主要依據(jù)航磁異常、航磁化極異常特征，推斷斷裂構(gòu)造的主要標(biāo)志為(曾采芹，1987；戰(zhàn)傳富，1987；范正國(guó)等，2010)：

有一定延伸長(zhǎng)度的梯級(jí)帶異常；有一定延伸長(zhǎng)度的線狀異常；不同特征異常區(qū)塊的界線；異常等值線同步扭曲和拐折。

由此推斷出斷裂構(gòu)造10條(圖4)，有SN向、NE向、NW向、NNW向四組，其中NE向、NW向斷裂構(gòu)造相對(duì)發(fā)育，為區(qū)內(nèi)的主要斷裂構(gòu)造形跡。對(duì)主干斷裂的異常特征描述如下：

F－1斷裂，F(xiàn)－2斷裂：NW向展布，長(zhǎng)度分別為15.9km，21.4km。航磁異常圖上，為H－7，H－8，H－10異常的東西邊界。F－1斷裂以西為低緩磁異常區(qū)，有大量的花崗閃長(zhǎng)巖分布，F(xiàn)－1斷裂以東主要為火山巖分布區(qū)，夾雜石英巖、變玄武巖等。F－2斷裂主要為火山巖等分布的東界，為本選區(qū)最長(zhǎng)斷裂。

圖4 磁法推斷斷裂分布圖Fig.4 Inferred fault distribution based on aeromagnetic anomaly data in the Isa Mountain area

F－10斷裂：NE向展布，長(zhǎng)度為12.6km，航磁異常圖上為雜亂正負(fù)異常的分界線，斷裂以北為大面積花崗巖體分布，斷裂以南為片麻巖、Argylla組等巖石分布，斷裂兩側(cè)巖石磁性差異大，使斷裂兩側(cè)呈現(xiàn)不同特征的磁異常形態(tài)。

4.2 火山巖

區(qū)內(nèi)火山巖地層廣泛分布，主要位于選區(qū)的中部，貫穿南北?；鹕綆r磁性較高，火山巖地層推斷主要依據(jù)航磁異常特征，其識(shí)別標(biāo)志為(趙舉孝，1979，鄭廣如等，2003，張維宸等，2008，范正國(guó)等，2010)：

局部異常多而凌亂，形態(tài)、規(guī)模、軸向多變；背景異常范圍大，強(qiáng)度相對(duì)抬高；局部異常群聚，片狀或塊狀分布；異常強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換快。

由此推斷的火山巖地層主要呈SN走向，與斷裂構(gòu)造分布有關(guān)。

4.3 酸性侵入巖體

選區(qū)內(nèi)侵入巖體主要分為兩類，一類為酸性侵入巖體，一類為中酸性侵入巖體。推斷酸性侵入巖體主要依據(jù)(趙舉孝，1979；鄭廣如等，2003；張維宸等，2008；范正國(guó)等，2010)為規(guī)模相對(duì)較大，梯度相對(duì)較小，形態(tài)相對(duì)規(guī)則的低值異常。本次推斷的酸性侵入巖體主要分布于選區(qū)北部。規(guī)模較大的酸性侵入巖體主要是花崗巖分布范圍。

4.4 中酸性侵入巖體

中酸性侵入巖體磁性相對(duì)較低，本次推斷的中酸性巖體主要分布于選區(qū)西部，具有一定規(guī)模，航磁異常特征表現(xiàn)為低緩的負(fù)值異常場(chǎng)(趙舉孝，1979；鄭廣如等，2003；張維宸等，2008；范正國(guó)等，2010)。中酸性巖體位置主要為花崗閃長(zhǎng)巖，夾雜一些變玄武巖、黑云母花崗閃長(zhǎng)巖等。

圖5 艾薩山選區(qū)航磁推斷巖體和地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.5 Map show ing inferred rock bodies and faults based on aeromagnetic anomaly data in the Isa Mountain area

5 異常評(píng)價(jià)與成礦遠(yuǎn)景淺析

由于很多礦床在其形成過(guò)程中往往要發(fā)生一系列的礦化蝕變作用。這些成礦作用的產(chǎn)物通常導(dǎo)致礦石與圍巖之間發(fā)生明顯的磁性差異，這為應(yīng)用航磁測(cè)量尋找與礦床形成密切相關(guān)的礦化蝕變奠定了基礎(chǔ)(Sharma，1987；G.WADGE et al.，1991；劉俊濤等，2004；盧建忠等，2011；劉振軍等，2011；余學(xué)中等，2011；范正國(guó)等，2012；郭華等，2014)。如本選區(qū)銅金礦蝕變巖含有一定量的磁鐵礦或者一些具有高磁性的鐵氧化物，這為航磁間接地尋找含磁鐵礦的銅金礦床提供了地球物理依據(jù)。

另外，艾薩山選區(qū)附近的銅、金礦床通常位于剪切帶內(nèi)或剪切帶附近，主要的賦礦地層為一些高磁性的變質(zhì)火山巖、變玄武巖等。礦體主要在花崗巖體內(nèi)部，或靠近變粗玄巖與花崗巖接觸面附近的巖體內(nèi)，與巖體內(nèi)的裂隙或基性巖脈關(guān)系密切，斷裂構(gòu)造是其主要的控礦構(gòu)造，特別是北西向較大規(guī)模的斷裂。根據(jù)已有的成礦地質(zhì)信息，結(jié)合航磁異常圖及推斷巖體和地質(zhì)構(gòu)造圖，我們總結(jié)出一些有利成礦的航磁異常特征：

(1)有賦礦地層分布的地區(qū)，推斷斷裂附近有航磁團(tuán)狀高值異常分布。

(2)推斷斷裂附近，火山巖與中酸性、酸性侵入巖交界處，有明顯航磁高值異常分布。

根據(jù)以上特征，在選區(qū)內(nèi)圈定出航磁有利異常位置(圖6)可以為礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供一些先驗(yàn)信息。

圖6 艾薩山選區(qū)航磁有利異常分布圖Fig.6 Distribution of favorab le aeromagnetic anomaly zones in the Isa Mountain area

選區(qū)內(nèi)銅、金礦化點(diǎn)主要分布在選區(qū)中的火山巖或火山集塊角礫巖與酸性侵入巖的交界處，航磁異常圖中為明顯的團(tuán)狀高磁異常與低磁異常過(guò)渡帶，認(rèn)為火山巖地區(qū)的高低磁異常轉(zhuǎn)換帶具有一定的找礦潛力，因此，將C－2，C－6，C－7有利異常區(qū)劃分為成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

C－2異常區(qū)內(nèi)廣泛出露元古代花崗巖、Argylla組變質(zhì)火山巖等，且在花崗巖和火山巖中多發(fā)于基性巖脈，與區(qū)域上構(gòu)造控制脈型銅金礦的賦礦圍巖性質(zhì)相似。并且在花崗巖附近的變質(zhì)火山巖中已有一小型銅礦及三處銅(金)礦化點(diǎn)，找礦潛力較大。

C－6，C－7異常區(qū)內(nèi)廣泛出露Magna lynn變玄巖和Leichhardt火山巖，火山巖中發(fā)育基性巖脈，北西向、北東向構(gòu)造發(fā)育。區(qū)內(nèi)鐵染異常明顯，可能與礦化蝕變關(guān)系密切。目前在火山巖與變玄巖接觸部位斷裂構(gòu)造中已發(fā)現(xiàn)一處銅金礦點(diǎn)。因此，C－6，C－7異常區(qū)具有一定的形成構(gòu)造控制石英脈型銅金礦的找礦遠(yuǎn)景。

6 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)艾薩山選區(qū)航磁資料的平面處理與解釋，對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿巖及構(gòu)造進(jìn)行了劃分與推斷。根據(jù)地質(zhì)特征與成礦規(guī)律，在有利成礦區(qū)域圈定航磁有利異常7處，根據(jù)礦床和礦化點(diǎn)分布情況，認(rèn)為3處有利異常區(qū)(C－2，C－6，C－7)可能與成礦作用相關(guān)，劃分為成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

如果在區(qū)內(nèi)有更詳細(xì)的地質(zhì)剖面及鉆孔供參考，結(jié)合航磁資料做剖面反演與解釋，能夠獲得更多礦產(chǎn)分布及儲(chǔ)量信息，為成礦預(yù)測(cè)工作提供更多的參考資料。

[注釋]

① 江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院.2014.澳大利亞昆士蘭州西北部地區(qū)艾薩山地區(qū)銅多金屬礦遠(yuǎn)景調(diào)查報(bào)告[R]

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Application of Aeromagnetic Data in Metallogenic Prognosis of the Mount Isa Selected Area in Queensland，Australia

ZHANG Da-lian1，SHENG Jun1，GUAN Yi-xiao1，ZHANG Yan-fei2

(1.Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 210018；2.State Key Laboratory ofGeological Processes and Mineral Resources，China University ofGeosciences，Wuhan，Hubei 430074)

High－precision aeromagnetic survey is a relatively simplemethod to obtain a wealth of information，and is a powerful tool for carrying out large－scalemetallogenic prediction.The study area is located in themiddle partof the Isa Mountain，Queensland，Australia.Few geological data are available in this selected area by now，and it is difficult to carry on ground geophysical exploration due to the bad weather.In thiswork，we processed and interpreted the high－precision aeromagnetic data available to delineate the fault structures and rock distributions of this area.Combined with the regional metallogentic geology，tectonic setting and the spatialand temporal distribution ofmetal deposits and othermetallogenic regularities，we summarized several aeromagnetic anomaly characteristics in favorable places ofmineralization，and identified several regions that have favorable aeromagnetic anomalies. Furthermore，by a combination of the aeromagnetic anomalies and the distribution and occurrence of the ore deposits，we delineated severalmetallogentic prospect areas，which provided reliable evidence for the futuremetallogenic prognosis.

aeromagnetic data，geological structure，metallogenic prognosis，Mount Isa

P631.2

A

0495－5331(2016)05－0992－09

2015－09－18；[修改日期]2016－08－18；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

國(guó)土資源部國(guó)外礦產(chǎn)資源風(fēng)險(xiǎn)勘查專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目：澳大利亞昆士蘭州西北部地區(qū)艾薩山地區(qū)銅多金屬礦遠(yuǎn)景調(diào)查(10210A002)和中國(guó)博士后科學(xué)基金(2014T70756)資助。

張大蓮(1985年－)，女，工程師，主要從事重磁資料的處理與解釋工作。E-mail：qiufengchenji＠163.com。