井中三分量磁測(cè)在深部找礦中的應(yīng)用

侯軍朝，王 勝，田玉杰

（河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，河北邢臺(tái)054000）

井中三分量磁測(cè)在深部找礦中的應(yīng)用

侯軍朝*，王 勝，田玉杰

（河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，河北邢臺(tái)054000）

井中三分量磁測(cè)作為鐵礦深部找礦工作中尋找井底、井旁、巷道外圍盲礦體的一種重要手段，在磁鐵礦勘查領(lǐng)域受到越來越廣泛的重視和應(yīng)用，在磁異常的勘查中，利用井中三分量磁測(cè)結(jié)果對(duì)指導(dǎo)下一步勘查工作均取得了較好效果。

磁異常；井中三分量磁測(cè)；矢量；鐵礦

1 概述

由于我國鐵礦資源緊缺，每年需進(jìn)口大量鐵礦石，而進(jìn)口鐵礦石價(jià)格逐年增長，當(dāng)前我國對(duì)于鐵礦資源的勘探任務(wù)艱巨。由于淺部鐵礦石儲(chǔ)量有限，隨著時(shí)間推移，可開發(fā)程度較低，目前國內(nèi)鐵礦資源勘探目標(biāo)主要為深部鐵礦，勘探深度一般在1000～2000m，深部鐵礦的要求亟需提高綜合物探水平，磁法勘探是其中一種十分有效的找礦方法，本文研究的是井中三分量磁測(cè)技術(shù)應(yīng)用。

2 井中三分量磁測(cè)原理及優(yōu)缺點(diǎn)

井中三分量磁測(cè)作為物探方法的一種，是磁法勘探和測(cè)井勘探相結(jié)合的一種勘探方法，以巖石、礦石的磁性特征為物理基礎(chǔ)，測(cè)定磁性巖、礦體在它周圍所產(chǎn)生的磁異常。主要測(cè)量地磁場(chǎng)的垂直分量或3個(gè)正交的分量，然后對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，并按照解釋需要繪制成相應(yīng)的圖形，最后以此進(jìn)行推斷解釋［1］。

井中三分量磁測(cè)技術(shù)是利用已有的鉆孔或巷道，對(duì)鉆孔底部和巷道外圍進(jìn)行進(jìn)一步的勘查，相比其它方法具有更大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，尤其在已知礦區(qū)的深部和外圍，有著其他物探方法無可比擬的優(yōu)勢(shì)，更適合于鐵礦深部找礦。缺點(diǎn)是只能在沒有套管的鉆孔中進(jìn)行測(cè)量。

井中三分量磁測(cè)作為常用的幾種地下物探方法之一，具有更加接近地下目標(biāo)地質(zhì)體，受地表覆蓋層和人文噪聲影響小、徑向探測(cè)范圍大、能提供各種磁場(chǎng)信息和良好的空間定位能力等特點(diǎn)?？捎糜谌Χ字?、巷道中所見礦體（磁鐵礦或含鐵磁性礦物的多金屬礦）的深度、厚度、走向、傾角、長度、品位及鉆孔打漏的礦體，尋找井旁、井底、巷道外圍的盲礦體，劃分磁性與非磁性巖體的分界面［2］。由于井中磁測(cè)具有以上特點(diǎn)，所以其對(duì)于研究金屬礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造具有重要意義，是勘探磁鐵礦和含磁性礦物多金屬礦床的一種有效的手段。在實(shí)際應(yīng)用中也取得了較好效果，在鐵礦勘查深部找礦中是一種必不可少的手段。現(xiàn)以實(shí)際工作中的幾個(gè)找礦實(shí)例，說明該方法對(duì)于今后相似類型磁異常的勘查研究提供參考。

3 舉例闡述井中三分量磁測(cè)技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用

3.1 礦床類型及地球物理特征

本地區(qū)位于河北省南部，太行山南段東麓，屬太行山脈與華北平原間的山前丘陵地帶，大地構(gòu)造位置位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ2)、山西斷隆(Ⅱ32)、太行拱斷束(Ⅲ112)、武安凹斷束(Ⅳ332)東部。礦產(chǎn)資源豐富，是重要的煤炭鋼鐵能源基地。本地區(qū)賦存的礦床類型為矽卡巖型鐵礦和沉積變質(zhì)鐵礦［3］，以矽卡巖型鐵礦為主。

矽卡巖型鐵礦主要分布于河北邢臺(tái)—邯鄲以西的沙河、永年、武安、涉縣一帶，礦石類型以磁鐵礦為主，為富鐵礦且多為單一礦種。一般產(chǎn)于奧陶系中統(tǒng)地層中、受新華夏系構(gòu)造控制、燕山期中性巖漿巖是其成礦母巖，這3個(gè)因素是矽卡巖型鐵礦的主要成礦條件；閃長巖類巖石與中奧陶統(tǒng)灰?guī)r的接觸帶蝕變強(qiáng)烈、分帶現(xiàn)象明顯，從圍巖向巖體依次可分為：大理巖化灰?guī)r帶、磁鐵礦化帶、矽卡巖帶、蝕變閃長巖帶。區(qū)內(nèi)有名的如西石門鐵礦、中關(guān)鐵礦、白澗鐵礦。

沉積變質(zhì)鐵礦亦稱受變質(zhì)硅鐵建造鐵礦或鞍山式鐵礦，主要是指早前寒武紀(jì)沉積的條帶狀鐵建造經(jīng)受不同程度的區(qū)域變質(zhì)作用而形成的鐵礦床。區(qū)內(nèi)沉積變質(zhì)鐵礦的基本特征是分布廣泛，原始沉積層位多，由于受后期變質(zhì)、構(gòu)造、混合巖化等地質(zhì)作用影響規(guī)模變化大，形態(tài)比較復(fù)雜。礦石類型主要為磁鐵石英巖，主要分布于冀東地區(qū)，較大鐵礦由司家營、廟溝、榆關(guān)等。

由巖(礦)石標(biāo)本的磁參數(shù)，磁鐵礦較其它巖石具有較明顯的物性差異，開展磁測(cè)工作有良好物理前提，見表1。

表1 主要巖、礦石磁參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.2 應(yīng)用解釋與推斷

3.2.1 實(shí)例1

由于本區(qū)鐵礦勘查程度較高，礦產(chǎn)開發(fā)較早，較淺鐵礦資源已基本枯竭，現(xiàn)礦產(chǎn)勘查方向只能向深部進(jìn)行。雖然磁測(cè)儀器精度較過去有了很大提高，但由于深部礦體埋深大，淺部有開采礦體殘?jiān)⒔ㄖ?、高壓線等人為的影響，在地表引起的磁異常一般都很弱或不完整，相對(duì)才幾十納特，即使精度再如何提高，效果仍然不太理想，而井中三分量磁測(cè)則可以利用鉆孔或已有巷道避開上述干擾，更好地反映周邊盲礦體賦存的情況。

武安某鐵礦區(qū)位于太行山隆起與華北沉降帶的接壤處，武安斷陷盆地東部東緣、鼓山背斜北部?jī)A沒端。其地面磁異常呈北東向長條狀，面積0.68km2，以200nT等值線圈定，最高值250nT，相對(duì)幅度60多納特，其形態(tài)較規(guī)整、曲線圓滑，為一礦致、低緩異常（見圖1）［5］，為矽卡巖型鐵礦。該區(qū)大部分被第四系黃土覆蓋，局部有閃長玢巖出露。主要地層由老到新為古生界奧陶系、石炭系、二疊系和新生界第四系。

礦區(qū)普查先后兩期共施工了17個(gè)鉆孔，11個(gè)見礦，限于當(dāng)時(shí)條件，一期僅部分鉆孔進(jìn)行了井中磁測(cè)［6-7］。由圖2Ⅱ線地質(zhì)剖面圖看，ZK1鉆進(jìn)至529m未到接觸帶時(shí)因事故終孔與礦層中，未進(jìn)行井中磁測(cè)，在孔底見兩層礦，厚約19m；ZK4僅在716m接觸帶見1m厚鐵礦，井中磁測(cè)ΔZ曲線呈反“S”形，為礦頭反映，且異常幅寬達(dá)400多米，推斷ZK1所見的2層礦引不起如此幅寬的異常；ZK2在383～447m、695m接觸帶共見6層礦，累計(jì)厚約36m，井中磁測(cè)ΔZ曲線在礦層附近基本對(duì)稱，異常幅寬較小，推斷鉆孔基本處于所見礦層中部，向兩側(cè)延伸近距離內(nèi)不會(huì)變厚；ZK7、ZK14、ZK1101均只在接觸帶見1～15m厚礦，據(jù)ZK1101井中磁測(cè)結(jié)果分析，ΔZ曲線在接觸帶礦層處呈反“S”形，為礦頭反映，上下異常幅寬很小，推斷該孔穿過礦層的南部邊部，礦層向北延伸變厚，向南延伸及厚度均較?。?］。

依據(jù)井中磁測(cè)結(jié)果，二期布設(shè)施工了ZK401、ZK801。ZK401于孔深386.14～672.07m見礦22層，總厚119.65m，井中磁測(cè)ΔZ曲線在各礦層上下外磁場(chǎng)均為正異常，推斷鉆孔打在所見礦層的中部，向南北都有一定的延伸；ZK801只在接觸帶見礦2.33m［8］。

通過2期普查的勘查工作，尤其是二期依據(jù)井中三分量磁測(cè)推斷結(jié)果布鉆勘查，提交的磁鐵礦推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為1121.4×104t，相比一期增加了841.7×104t，取得了明顯的深部找礦效果［8-9］。

3.2.2 實(shí)例2

由圖3看，胡家莊某礦區(qū)磁異常形態(tài)呈北東略長的橢圓狀，形態(tài)規(guī)整，為一沉積變質(zhì)作用的礦致異常，礦體呈北東—南西向延伸較大的薄板狀，傾向北西，傾角一般70°～80°。以往開采過淺部（70m以上）鐵礦，后來整頓時(shí)被填埋，地表礦渣、建筑物、高壓線較多，干擾嚴(yán)重?；謴?fù)開采后的主井、巷道位置如圖3所示。主井深度600m，巷道施工至目前位置均未見礦。對(duì)巷道進(jìn)行了井中三分量磁測(cè)，點(diǎn)距5m，依結(jié)果繪制了巷道三分量圖。由圖看，0～19號(hào)點(diǎn)為北西向巷道，0～12點(diǎn)ΔZ曲線為負(fù)值，矢量較小且指向西部斜上方；13～19點(diǎn)曲線變正值且逐漸增大呈張口狀，矢量指向西部左下方且逐漸增強(qiáng)；推斷巷道繼續(xù)向前不遠(yuǎn)可見礦。20～42號(hào)點(diǎn)為正北向巷道，ΔZ曲線為負(fù)值，20～38點(diǎn)曲線由負(fù)幾十納特到極小值-5700nT,至42點(diǎn)上升為-3900nT，矢量由小逐漸增大且指向上方，28～42點(diǎn)矢量相交于38點(diǎn)附近，推斷沿巷道繼續(xù)向前見礦概率較小，應(yīng)退后5m左右向左側(cè)開巷見礦可能性較大。后按推斷方向進(jìn)行了施工，2d后在40點(diǎn)左側(cè)見12m厚礦，19點(diǎn)往西約15m見礦，說明井中三分量磁測(cè)在巷道中也具有較好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)束語

通過以上2個(gè)實(shí)例及實(shí)際生產(chǎn)中大量的應(yīng)用效果，如沙河白澗鐵礦、武安西馬莊、靈山等鐵礦勘查中，及崇義、團(tuán)城鐵礦等鐵礦深部巷道測(cè)量，證實(shí)井中三分量磁測(cè)在深孔、巷道中或巷道中施工的鉆孔，對(duì)確定見礦層的深度、厚度、延伸、規(guī)模，尋找盲礦體均有較好的反映效果，是深部找礦勘查必不可少的一種輔助手段［9］，并在地質(zhì)勘查深部找礦中得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]熊選文.井中三分量磁測(cè)［M］.地質(zhì)出版社，1974.

[2]周平.幾種金屬礦地下物探方法評(píng)述［J］.地質(zhì)通報(bào)，2009（28）.

[3]李玉林.河北省邯邢地區(qū)邯邢式鐵礦磁測(cè)編圖報(bào)告［R］.河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，1989.

[4]陳天振.井中磁測(cè)［M］.地質(zhì)出版社，1985.

[5]王風(fēng)俊.河北省邯邢地區(qū)和村工區(qū)地磁普查成果報(bào)告［R］.河北省地質(zhì)局物探大隊(duì)，1979.

[6]崔玉寶.河北省武安縣某鐵礦區(qū)初步普查地質(zhì)報(bào)告［R］.河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，1981.

[7]劉延凱.河北省武安市某鐵礦普查（續(xù)作）報(bào)告［R］.河北省地礦局第十一地質(zhì)大隊(duì)，2013。

[8]楊坤彪.利用井中磁方位異常判斷磁性體位置的方法［J］.物探與化探，2010（34）.

[9]王慶乙.高精度井中三分量是礦山深部找礦的有效手段［J］.物探與化探，2009（33）.

P631

B

1004-5716(2016)12-0110-03

2016-03-04

2016-03-05

侯軍朝（1971-），男（漢族），河北邢臺(tái)人，工程師，現(xiàn)從事磁法、電法、測(cè)井工作。