高精度航磁資料在冶山鐵礦找礦潛力擴(kuò)大中的應(yīng)用

張 翔，王 輝，汪遠(yuǎn)志，劉建軍，陳江源

(1.核工業(yè)航測遙感中心，河北石家莊 050002； 2.中核集團(tuán)鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心(重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，河北石家莊 050002； 3.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210018)

高精度航磁資料在冶山鐵礦找礦潛力擴(kuò)大中的應(yīng)用

張 翔1,2，王 輝3，汪遠(yuǎn)志1,2，劉建軍1,2，陳江源1,2

(1.核工業(yè)航測遙感中心，河北石家莊 050002； 2.中核集團(tuán)鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心(重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，河北石家莊 050002； 3.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210018)

在最新的1∶2.5萬高精度航磁測量成果基礎(chǔ)上，采用化極、延拓、小波多尺度分解、徑向功率譜分析等方法，對冶山鐵礦一帶航磁異常進(jìn)行了處理。重新厘定了冶山鐵礦的成礦母巖—冶山巖體的分布及延深，新厘定分布范圍約為出露區(qū)的70倍，推測延深在4000m以上。分析認(rèn)為，冶山鐵礦區(qū)礦體埋深主要在220m～860m，1300m深度以下基本無礦體存在。在礦區(qū)外圍圈出10個找礦有利異常，其中北礦段北西方向的5個異常推測為礦致異常，具備良好的找礦潛力；鐵石崗礦段南西方向5個有利異常主要由輝石二長巖和閃長巖引起，但其中仍可能有鐵磁性礦產(chǎn)存在。

高精度航磁資料 冶山鐵礦 冶山巖體 航磁異常 小波多尺度分解

Zhang Xiang, Wang Hui, Wang Yuan-zhi, Liu Jian-jun, Chen Jiang-yuan. Application of the high-precision aeromagnetic data to expanding prospecting potential of the Yeshan iron deposit [J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1138-1146.

0 前言

冶山鐵礦區(qū)位于蘇、皖交界一帶，隸屬于南京市六合區(qū)冶山鎮(zhèn)管轄。冶山鐵礦何時發(fā)現(xiàn)已無從考證，從上世紀(jì)50年代末起，地質(zhì)、冶金、石油、煤炭等部門相繼在該地區(qū)開展較為系統(tǒng)的研究和找礦工作①,②,③,④,⑤。這些工作針對該地區(qū)地質(zhì)成礦條件、找礦標(biāo)志、找礦方向進(jìn)行了總結(jié)和論述，對找礦工作起到了重要的指導(dǎo)作用。至今，圍繞冶山鐵礦已發(fā)現(xiàn)老山鐵礦、小廟陳鐵礦、橫山鐵礦、金牛山鉛鋅礦等多個小型鐵多金屬礦床(點(diǎn))，顯示該地區(qū)仍存在較大的成礦潛力。但目前仍存在的問題有兩個：一是以往大比例尺地磁工作由于年代較久，精度較低，且施工單位分散、施工地區(qū)分散，數(shù)據(jù)難以綜合利用、彼此銜接，致使遺漏了部分磁異常；二是受該區(qū)地表廣泛覆蓋的影響，對冶山鐵礦成礦母巖-冶山巖體的分布及延深情況不明。

航空高精度磁測具有探測精度高、受地形影響小、快速高效的特點(diǎn)(周道卿等，2013)，本文利用最新的1∶2.5萬高精度航磁獲取異常，通過對其進(jìn)行各種轉(zhuǎn)換處理，分析了該地區(qū)航磁異常特征，結(jié)合地質(zhì)和地磁資料，重新厘定了冶山巖體的范圍，探討了冶山鐵礦及其周邊地區(qū)找礦潛力，以期為該地區(qū)新一輪的找礦工作提供地球物理依據(jù)。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)大地構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子陸塊下?lián)P子地塊蘇皖前陸盆地內(nèi)(潘桂棠等，2009)，位于江浦-天長隆起帶中段之六合-冶山隆起帶北東端(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1984; 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1987)，區(qū)域上主要發(fā)育NW向、NE向兩組斷裂，它們是區(qū)域上主要的控巖、控礦(圖1)。蘇皖前陸盆地西鄰張八嶺隆起，二者以黃(栗樹)-破(涼亭)斷裂為界，沿斷裂發(fā)育卷入前震旦系逆沖褶皺構(gòu)造帶(許志琴，1987；仲文斌等，2014)。盆地以震旦系變質(zhì)巖為基底，區(qū)內(nèi)僅在冶山一帶零星出露，其屬“崆玲-董嶺型(江北型)”，并普遍發(fā)生混合巖化作用，是強(qiáng)烈變形和輕度變質(zhì)的(常印佛等，1991；康永成等,1998；吳根耀等，2002)。

成礦區(qū)劃上，研究區(qū)處于長江中下游鐵銅硫金成礦帶沿江Cu-Fe-Au-多金屬-硫成礦亞帶(徐志剛等，2008)，屬六合鐵銅成礦遠(yuǎn)景區(qū)。區(qū)內(nèi)成礦類型為接觸交代(矽卡巖)型，該類礦床成礦與中酸性巖漿巖，碳酸鹽巖圍巖密切相關(guān)，礦體主要受侵入巖與圍巖接觸帶、圍巖層理、裂隙及層間破碎帶、褶皺構(gòu)造、捕擄體構(gòu)造等的控制(翟裕生等，2011)。

圖1 冶山地區(qū)大地構(gòu)造略圖Fig.1 Simplified map showing tectonics of Yeshan area1-斷裂；2-省界；3-居民點(diǎn)；4-山；5-鐵礦；6-多金屬礦1-faults; 2-provincial boundary; 3-settlements; 4-mountains; 5-Iron; 6-polymetallic ore deposit

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

冶山鐵礦包括北礦段、東礦段和鐵石崗礦段，其中東礦段還產(chǎn)有江蘇省內(nèi)目前發(fā)現(xiàn)的唯一內(nèi)生硼礦床(魏芳等，2012；孫淺，2013)。礦區(qū)及其外圍被中、新生界廣泛覆蓋，新近紀(jì)火山巖十分發(fā)育。礦區(qū)出露上震旦統(tǒng)陡山沱組、燈影組、下寒武統(tǒng)幕府山組，巖性主要為白云巖、灰?guī)r，夾硅質(zhì)、泥質(zhì)條帶，散布于九頭山-小廟陳-冶山-金牛山-鐵石崗-橫山一帶，四周多被燕山晚期侵入巖體所占據(jù)，實(shí)為巖體的殘留頂蓋或捕虜體(圖2)。該巖體亦稱冶山巖體，巖性為花崗閃長巖、石英閃長巖，在南部金牛山一帶零星出露，巖性以輝石二長巖、閃長巖類為主。礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造為總體走向60°～70°的冶山復(fù)式背斜，其被多條斷裂組成的冶山斷裂組切割，并被巖體侵吞得很不完整。冶山斷裂組由多條大致平行的走向逆斷層組成，斷裂走向50°～60°，是冶山鐵礦的控巖、控礦構(gòu)造。

冶山鐵礦屬典型的矽卡巖型礦床，礦體產(chǎn)于冶山巖體與碳酸鹽巖接觸帶，尤其在沿層間軟弱帶灌入的“舌狀”巖枝的根部和內(nèi)凹部位往往賦存有富大礦體。礦體具有良好的蝕變分帶，主礦體多賦存于綠泥石透輝石矽卡巖、金云母透輝石矽卡巖，也有賦存于蛇紋石透輝石矽卡巖中。

目前，北礦段標(biāo)高在-310m以上礦體基本采完，-310m以下共圈出鐵礦體7個(1個主礦體，6個小礦體)，主礦體呈透鏡狀，總體走向300°～340°，傾向SW，傾角25°～65°，延深55m～160m，最大延長200m，平均厚度為18.70m；東礦段標(biāo)高在-25m～-70m共有鐵礦體14個，包括4個主礦體，10個小礦體，主礦體中規(guī)模最大的礦體，賦存標(biāo)高-60m～-70m以下，總體走向EW向，傾向N，傾角40°～75°，延深10m～20m，最大延長200m，平均厚度11.50m；鐵石崗礦段礦體產(chǎn)于輝石二長巖、閃長巖內(nèi)帶，標(biāo)高-150m以上礦體已基本采完，-150m～-250m共有鐵礦體6個(2個主礦體，4個小礦體)，總體走向70°左右，傾向SE，傾角75°～85°，局部直立，甚至反傾，平均厚度在6m。

1.3 巖(礦)石磁性特征

由礦區(qū)巖(礦)石磁定向標(biāo)本測量結(jié)果(表1)可知，磁鐵礦磁性最強(qiáng)。冶山巖體中矽卡巖化閃長巖、輝石二長巖磁性較強(qiáng)，巖體中的酸性巖部分磁性較弱。中、新生界沉積碎屑巖為無磁性，但部分橄欖玄武巖、玄武玢巖等基性火山巖類磁性較強(qiáng)。這為高精度航磁測量奠定了地球物理基礎(chǔ)。

2 航磁異常特征分析

航磁測量比例尺1:2.5萬(線距250m，測線方位315°)，采樣點(diǎn)距為7m～8m，采用直升機(jī)飛行，飛行高度在80m～100m。對ΔT磁異常做化極、解析延拓等常規(guī)處理。化極磁異常能夠消除斜磁化影響(王紀(jì)恒，1993)；對化極異常進(jìn)行不同高度的解析表中數(shù)據(jù)根據(jù)資料⑧,⑨整理。

圖2 冶山地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)資料⑥,⑦改編)Fig.2 Geologic sketch map of Yeshan area(modified from data ⑥ and ⑦)1-第四系；2-古近系；3-白堊系；4-侏羅系；5-下寒武統(tǒng)幕府山組；6-下震旦統(tǒng)陡山沱組；7-下震旦統(tǒng)燈影組；8-花崗閃長巖；9-石英閃長巖；10-輝石二長巖；11-斷層；12-礦區(qū)范圍；13-鐵礦；14-多金屬礦；15-居民點(diǎn)及山；16-湖泊1-Quaternary; 2-Palaeogone; 3-Cretaceous; 4-Jurassic; 5-Lower Cambrian Mufushan Fm; 6- Down Sinian Doushantuo Fm; 7- Down Sinian Dengying Fm; 8-Granodiorite; 9-Quartz diorite; 10-pyroxenene monzonite; 11-faults; 12-mining area; 13-iron; 14-polymetallic ore deposit; 15-settlements and mountains; 16-lake

地層/侵入期次主要巖性標(biāo)本數(shù)磁性磁化率(×10-5SI)剩磁(×10-3A/m)范圍均值范圍均值新近系橄欖玄武巖、凝灰?guī)r2566～31801460112～31002136古近系砂巖、砂礫巖77～3923白堊系砂巖、砂礫巖292～519567～8431玄武巖、安山巖3660～21101432510～720611侏羅系石英粉砂巖34～249奧陶系—震旦系灰?guī)r、白云巖10510～104508～8245始新世玄武玢巖9261～1420702424～842633燕山期花崗閃長巖、石英二長巖20120～60030323～482102矽卡巖化閃長巖、輝石二長巖31220～2580190060～200160磁鐵礦12917～1400006280500～6000020000

延拓可以反映深部磁源體的異常特征(朱琳等，2008)。此外，利用徑向?qū)?shù)功率譜法可以對磁源體埋深進(jìn)行估算(黨月輝，2008)。

2.1 冶山巖體空間分布范圍厘定

前已述及，冶山巖體為區(qū)域內(nèi)鐵及多金屬礦產(chǎn)的成礦母巖，其大部呈隱伏狀態(tài)，不連續(xù)出露面積僅約7km2(圖2)。

從區(qū)域航磁異常圖上看(圖3)，區(qū)內(nèi)以-80nT～-40nT的負(fù)場為背景，為中、新生界沉積蓋層的反映。中部天長、冶山分別出現(xiàn)兩處強(qiáng)磁異常區(qū)十分醒目，異常強(qiáng)度多在200 nT ～450nT，前者呈圓狀，面積較小，后者呈團(tuán)塊狀，它們北側(cè)伴生-200nT～-150nT的負(fù)異常?；瘶O后，伴生負(fù)異常消失，異常中心向北偏移200m～600m不等，兩處強(qiáng)磁異常區(qū)“合二為一”，整體呈“葫蘆”狀展布，結(jié)合地質(zhì)背景推斷，該區(qū)域正異常主要為冶山巖體的反映。在它邊部出現(xiàn)多個點(diǎn)狀、短軸狀、環(huán)狀疊加異常，隨著延拓高度的增加，疊加雜亂異常逐漸消失，在上延3000m后，異常形態(tài)渾圓規(guī)整，顯示了冶山巖體深部的航磁特征。以化極磁異常外側(cè)梯度變化最大位置圈定了巖體邊界，以線性異常梯度、磁場變異帶為標(biāo)志(范正國等，2010)，推斷F1、F2 、F3、F4及F5等隱伏斷裂，它們是深部主要的控巖斷裂。新厘定冶山巖體面積約505km2，是出露區(qū)的70倍，功率譜譜法計(jì)算上延3000m磁異常源似深度為4250m，可知冶山巖體的下延深度至少在4000m以上。

圖3 推斷冶山巖體范圍Fig.3 Inferred range of Yeshan rocka-航磁ΔT異常；b-航磁化極ΔT異常；c-上延3000m航磁ΔT異常；d-推斷巖體范圍；1-巖體出露范圍；2-推斷斷裂；3-新推斷巖體范圍；4-居民點(diǎn)a-ΔT aeromagnetic anomalies; b- RTP ΔT aeromagnetic anomalies; c-3000m upward ΔT aeromagnetic anomalies; 1-out-crop range; 2-inferred faults; 3-inferred range of rock; 4-settlements

2.2 冶山鐵礦一帶航磁特征分析

冶山鐵礦一帶主體為由冶山巖體引起的強(qiáng)正區(qū)域異常。由前面的分析可知，按照成因可將疊加異常分為兩類：一是中、新生代基性火山巖及地表人為干擾引起的異常，這一類異常多呈為點(diǎn)狀、環(huán)狀，分布較為雜亂，如位于橫山東5km的環(huán)狀異常、鄭集鎮(zhèn)附近的局部異常；二是以冶山鐵礦為代表的礦致異常，這一類異常多具有一定規(guī)模，幅值高，梯度陡，區(qū)域上成帶分布，但受前者干擾影響，深部及外圍礦體引起的相對弱磁異常則不易識別。盡管向上延拓可以壓制淺源異常，但延拓高度較低，則壓制效果不好；延拓高度較高，又會造成礦致異常信息的丟失。

小波多尺度分解可以將磁異常較為精細(xì)地分解到多個不同的尺度上，相比于空間延拓，可以對不同深度的場源進(jìn)行分離(劉天佑等，2007；裴建新等，2007；路曉翠，2012)。筆者利用該方法對冶山鐵礦一帶的航磁異常進(jìn)行處理(圖4)，分析如下：

一階細(xì)節(jié)功率譜分析場源似深度在5m～150m，盡管包含了淺部礦體的磁異常，但從其磁場特征推測(圖4b)，其主要反映的仍是淺地表的火山巖、人文活動等高頻干擾。二階細(xì)節(jié)場源似深度在220m～860m，地表干擾已得到有效壓制，主要反映鐵礦體及巖體中局部磁性增強(qiáng)(圖4c)。北礦段、東礦段航磁對應(yīng)近EW向橢圓狀異常，場值約200nT，兩側(cè)伴生弱負(fù)磁異常，表明鐵礦體下延有限；鐵石崗礦段對應(yīng)北負(fù)南正異常，正異常極大值300nT，負(fù)異常極小值-200nT，正負(fù)磁場梯度大，表明鐵礦體產(chǎn)狀較陡。冶山鐵礦主要賦存在300m～600m，最大埋深在800m，與這個深度上的小波細(xì)節(jié)反映的結(jié)果吻合較好。三階細(xì)節(jié)場源似深度1350m，鐵礦體的異常已很微弱，主要反映的是冶山巖體在這個深度的異常特征(圖4d)，由此推測埋深在1300m以下存在鐵礦體可能性不大。四階細(xì)節(jié)場源似深度為2500m，已無鐵礦信息，異常為冶山巖體在深部的磁性增強(qiáng)引起，尤其是位于南條山-金牛山—橫山一帶的NEE向帶狀異常仍有清晰的顯示，反映了巖體南部輝石二長巖、閃長巖等強(qiáng)磁性巖石的航磁特征。

2.3 冶山鐵礦及其周邊地區(qū)找礦潛力

綜合地質(zhì)、航磁異常特征，圈定10處有利異常區(qū)(圖5)。其中，HC1～HC5等5處礦致異常區(qū)分布在冶山鐵礦北礦段北西側(cè)一帶，表明北礦段深部礦體向NW方向仍有延伸，推測礦體埋深主要集中在220m～860m。鐵石崗礦段南側(cè)的NEE向帶狀強(qiáng)磁異常，在小波細(xì)節(jié)異常圖上分解為多個獨(dú)立異常(HC6～HC10)，推測主要為冶山巖體南緣隱伏輝石二長巖、閃長巖等強(qiáng)磁性巖石引起，但它們周圍發(fā)現(xiàn)多個鐵、多金屬礦床(點(diǎn))，因此巖層內(nèi)是否含有鐵磁性礦體還需驗(yàn)證。

以下僅就HC1異常區(qū)進(jìn)行描述，其他異常區(qū)情況見表2。HC1異常區(qū)位于北礦區(qū)西側(cè)，地表未見基巖出露。異常表現(xiàn)為短軸狀疊加特征，極大值為350nT，在2階小波細(xì)節(jié)異常圖上其形態(tài)更為清晰。后期在該異常區(qū)內(nèi)布設(shè)AA’勘探線進(jìn)行了地面磁測及鉆孔驗(yàn)證工作，結(jié)果顯示異常由埋深約120m的小型鐵礦體引起(圖6)。

3 結(jié)論及建議

(1)對冶山巖體深部延伸范圍重新厘定結(jié)果顯示，其范圍約505km2，下延深度超過4000m，推斷五條斷裂，控制了巖體深部的分布。

(2)利用小波多尺度分解對冶山鐵礦一帶的航磁異常進(jìn)行了場源分離，結(jié)合功率譜法推測鐵礦體埋深主要在220m～860m，這與目前鉆孔驗(yàn)證結(jié)果吻合。推測埋深1300以下存在鐵礦體的可能性不大。

(3)冶山鐵礦北礦段北西側(cè)圈定5處礦致異常區(qū)，地磁及鉆孔數(shù)據(jù)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性，表明在它們深部仍存在較大找礦潛力，建議作為下一步重點(diǎn)工作區(qū)；鐵石崗礦段南側(cè)的帶狀強(qiáng)磁異常主要為輝石二長巖、閃長巖引起，巖層內(nèi)可能還含有鐵磁性礦產(chǎn)，應(yīng)給予重視。

圖5 推斷有利航磁異常區(qū)Fig．5 Inferredfavorableaeromagneticanomalies1-鐵礦區(qū)范圍；2-鐵礦；3-多金屬礦；4-居民點(diǎn)；5-山；6-有利異常區(qū)；7-勘探線；8-鉆孔1-miningarea；2-iron；3-polymetallicoredeposit；4-settlements；5-mountains；6-favorableaeromagneticanomalies；7-pro?spectingline；8-drilling圖6 AA＇勘探線綜合剖面Fig．6 IntegratedprofilealongprospectinglineAA＇1-第四系；2-鐵礦體；3-白云巖；4-閃長玢巖；5-石英閃長巖1-Quaternary；2-ironore；3-dolostone；4-pioriticporphyrite；5-quartzdiorite

表2 有利異常區(qū)特征一覽表

[注釋]

① 熊光楚.1961.江蘇六合冶山鐵礦應(yīng)用物探研究深部礦體的報告[R].

② 江蘇省地質(zhì)局物探大隊(duì).1960.江蘇省六合縣四合墩地區(qū)磁測鐵礦普查物探工作結(jié)果報告[R].

③ 江蘇冶金地質(zhì)勘探公司八一四隊(duì).1971.江蘇省六合縣冶山鐵礦及其外圍1971年物探工作報告書[R].

④ 地質(zhì)部航空物探大隊(duì).1981.江蘇省六合—盱眙地區(qū)航磁普查報告[R].

⑤ 陳國衡,趙理芳,周錫明.2007.江蘇省冶山鐵礦外圍重磁普查工作報告[R].

⑥ 安徽省地質(zhì)局.1977.I-50-XXXV(南京幅)1：20萬地質(zhì)礦產(chǎn)圖[Z].

⑦ 江蘇省地質(zhì)局.1977.I-50-XXXVI(揚(yáng)州幅)1：20萬地質(zhì)礦產(chǎn)圖[Z].

⑧ 王 輝,何堅(jiān)平,陳 俊,魏邦順,胡福培,王科寧,趙 博.2014.江蘇省南京市冶山鐵礦接替資源勘查項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)[R].

⑨ 張 翔,汪遠(yuǎn)志,劉建軍,李曉祿.2015.江蘇六合-安徽滁州航磁調(diào)查成果報告[R].

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Application of the High-Precision Aeromagnetic Data to Expanding Prospecting Potential of the Yeshan Iron Deposit

ZHANG Xiang1,2, WANG Hui3，WANG Yuan-zhi1,2， LIU Jian-jun1,2，CHEN Jiang-yuan1,2

(1.AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry,Shijiazhuang,Hebei050002; 2.KeyLaboratoryofUraniumResourcesGeophysicalExplorationTechnology,ChinaNuclearIndustryGroupCompany,Shijiazhuang,Hebei050002; 3.GeologicalSurveyofJiangsuProvince,Nanjing,Jiangsu210018)

According to the latest high-precision 1∶25000 aeromagnetic measurement, using some methods such as RTP, upward continuation, wavelet multi-scale decomposition and radial power spectrum analysis, this work processes the aeromagnetic anomalies around the Yeshan iron deposit. Then it determines the distribution and downward extension of the Yeshan rock that is mineralization medium of the deposit. The new inferred range of the Yeshan rock is about 70 times the exposed area, and extends downward to depth over 4000m. Yeshan iron ores are mainly present at 220m～860m depths, and largely no existence below 1300m. It has delimited 10 favorable anomalies around the Yeshan deposit, five of which located northwest of the north mine section are mine-induced anomalies, and likely have great prospecting potential. The other five located south of the Tieshigang section are mainly caused by pyroxene monzonite and diorite, where still possibly exist ferromagnetic minerals in the rock.

high-precision aeromagnetic data, Yeshan iron deposit, Yeshan rock, aeromagnetic anomalies, wavelet multi-scale decomposition

2016-01-27；[修改日期]2016-10-10；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

江蘇六合—安徽滁州航磁調(diào)查項(xiàng)目(編號:12120113073300)資助。

張 翔(1986年-)，男，工程師，在職碩士，現(xiàn)主要從事航空地球物理應(yīng)用及研究工作。E-mail:zhangxiang19860626@163.com。

P631.2

A

0495-5331(2016)06-1138-09