高精度磁法在熱水東鐵礦預(yù)查中的應(yīng)用

趙雪鋒，馬小東，薛旭東

(青海省有色第二地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810007)

本文在分析當(dāng)前的磁法進(jìn)展的基礎(chǔ)上，從高精度磁測勘探方法原理的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合在熱水東鐵礦礦區(qū)采用高精度磁測進(jìn)行勘探所取得的成果，探討該方法在圈定礦體分布范圍工作中的效果及注意問題。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

該區(qū)地處秦祁昆地層區(qū)、祁連—北秦嶺地層分區(qū)、中祁連山及北祁連山小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育，從元古代到第四紀(jì)均有不同程度的分布，尤以早、中元古代及古生代地層為主，次為中生代地層，由于該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，致使中祁連山小區(qū)地層多分布于北祁連山小區(qū)之中，各地層受構(gòu)造控制明顯，連續(xù)性較差，總體呈北西—南東向展布。

1.1 地層、火成巖、構(gòu)造

預(yù)查區(qū)出露地層主要為古元古代托勒巖群片麻巖組(P1t1)、早奧陶世陰溝群(O1y)、石炭世羊虎溝組(C3y)、二疊紀(jì)(P2z)及第四紀(jì)堆積(Q)。

早奧陶世陰溝群地層是預(yù)查區(qū)主要地層，大面積分布預(yù)查區(qū)中北部，整體上呈北西向展布，預(yù)查區(qū)出露陰溝群碎屑巖組(O1y1)和火山巖組(O1y2)。碎屑巖組(O1y1)是預(yù)查區(qū)主要含礦層，地層走向北西西，傾向南西，傾角40(°)～81(°)，該組地層進(jìn)一步劃分為3個巖性段：第1巖性段石英巖段(O1y1a-1)、第2巖性段灰?guī)r段(O1y1a-2)、第3巖性段含鐵礦層的碎屑巖段(O1y1a-3)，主要巖性為灰?guī)r、含炭泥鈣質(zhì)板巖、蝕變安山巖；火山巖組(O1y2)地層主要分布于預(yù)查區(qū)南中部，出露巖性主要為基性凝灰?guī)r及結(jié)晶灰?guī)r。P1t1地層主要部分于預(yù)查區(qū)南側(cè)，出露面積相對較小，出露巖性主要為二云斜長片麻巖、大理巖等。

區(qū)內(nèi)奧陶系火山巖較發(fā)育，具有裂谷型火山巖特征。以基性火山巖為主，巖性為蝕變玄武巖和蝕變安山巖等火山熔巖。主要分布于早奧陶系陰溝群碎屑巖段。

區(qū)內(nèi)主要的構(gòu)造線呈北西—南東走向，為壓扭性逆斷層，如托勒巖群的片麻巖具較強(qiáng)的壓扭性變形構(gòu)造特征，且次級的北西向、北東向次級小斷裂較為發(fā)育；羊虎溝組砂巖節(jié)理較發(fā)育，巖石較為破碎。沿斷裂帶多處形成了破碎蝕變帶，且有超級性巖脈分布。

1.2 礦床地質(zhì)

預(yù)查區(qū)北部含礦帶位于預(yù)查區(qū)中部—北部，出露早奧陶世陰溝群碎屑巖組第3巖性段，主要巖性為泥鈣質(zhì)板巖、含碳泥鈣質(zhì)板巖、蝕變安山巖、灰?guī)r及薄層硅質(zhì)巖，該帶長約14.5 km，寬約1～2.6 km，整體呈北西向展布，傾向190(°)～240(°)之間，傾向南西，傾角40(°)～80(°)之間，該含礦帶內(nèi)依據(jù)磁異常的分布規(guī)律及出露礦體的空間分布劃分出4條礦化帶，累計圈出鐵礦體40條。

礦石礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦，次為褐鐵礦、黃鐵礦，局部塊段鐵礦石含微量黃銅礦、方鉛礦；脈石礦物主要為方解石、石英、絹云母、綠泥石及石墨等。

磁鐵礦的礦物特征：灰黑色，多呈半自形—自形粒狀，多以細(xì)粒狀集合體產(chǎn)出，灰色略帶淡棕色，均質(zhì)性，粒度非常細(xì)小，一般在0.01～0.32 mm之間，有些<0.01 mm呈針點(diǎn)狀產(chǎn)出，主要以細(xì)粒狀集合體的形式呈浸染狀、脈狀分布于脈石中。

鐵礦礦石化學(xué)成分TFe含量各礦體分別在21.98%～38.53%之間，礦區(qū)平均TFe含量為29.88%，SiO2含量各礦體分別在31.57%～45.20%之間，平均為35.29%，S含量各礦體分別在0.10%～0.22%之間，平均0.13%。P含量各礦體分別在0.25%～1.21%之間，平均為0.70%。礦石以其化學(xué)分析結(jié)果看，SiO2含量高，磷含量偏高，硫低含量，礦石品位較貧，需經(jīng)選礦方能為工業(yè)利用。

1.3 地球物理特征

預(yù)查區(qū)通過前人工作，有7處較有意義的1/5萬地磁異常，針對這些磁異常，我隊(duì)在該區(qū)又進(jìn)一步投入1/1萬地面高精度磁法面積測量和1/2千地磁剖面，以及配套的槽探、鉆探工程驗(yàn)證。通過工作進(jìn)一步圈出1/1萬地磁異常15處，其中7處查明為礦致異常；通過系列工作將確定該區(qū)早奧陶紀(jì)陰溝群含鐵礦層碎屑巖段為本區(qū)含礦段，泥鈣質(zhì)板巖夾含炭質(zhì)泥鈣質(zhì)板巖為賦礦巖性；通過槽、鉆探工程揭露出十余條鐵礦體，礦體控制長一般為100～200 m，厚2.47～26.97 m，傾向延深50～100 m，礦體品位21.98%～35.47%，礦石類型為赤褐鐵礦磁鐵礦礦石，初步認(rèn)為礦區(qū)礦床類型為沉積變質(zhì)型。

該區(qū)磁參數(shù)的測定統(tǒng)計結(jié)果見表1，由表可知：該區(qū)磁鐵礦與圍巖、礦化體與圍巖存在較明顯的磁性差異，為劃分磁鐵礦(化)體與圍巖的接觸接線，確定隱伏侵入體的范圍和形態(tài)，尋找鐵礦(化)體提供了有利條件，該區(qū)具備良好的地球物理前提條件。

表1 熱水東地區(qū)巖(礦)石磁參數(shù)統(tǒng)計

2 磁異常的特征與解釋

2.1 鐵礦體的磁場特征

C30-1磁異常位于預(yù)查區(qū)中北部，異常呈橢球狀—串珠狀，異常總體呈北西南東向展布，長約1 410 m，寬約420～1 100 m，面積約1.07 km2，異常正負(fù)伴生，正異常最高值2 900 nT，一般為541～2 200 nT之間，負(fù)異常最小值為-3 670 nT，一般為-496～-1750 nT之間，異常南緩北陡，推斷磁性體產(chǎn)狀南西向傾。異常區(qū)出露地層主要為早奧陶世陰溝群地層第3巖性段含鐵礦層的碎屑巖段(O1y1a-3)，主要巖性為泥鈣質(zhì)(炭質(zhì))板巖、蝕變安山巖、灰?guī)r，板巖等。在工作區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦體的產(chǎn)狀與推斷磁異常體的產(chǎn)狀一致，然礦體規(guī)模相對較小，故推斷引起該處高磁異常的地質(zhì)體為上述出露鐵礦向地下的延伸。針對該異常布設(shè)了44、48、52線等3條1/2千地磁剖面，以查證異常的具體形態(tài)(見圖1)。

圖1 預(yù)查區(qū)地磁綜合異常

2.2 剖面反演

地磁剖面44線布置在C30-1磁異常中心區(qū)，長0.88 km，測線方位為36(°)50(′)，剖面上磁異常曲線南緩北陡，出現(xiàn)兩處明顯磁異常，異常段寬500 m，磁異常值在200～800 nT之間。正負(fù)異常值跳動較大，說明磁性體傾角較陡，異常走向北西，傾向南西[1]。

通過平面等值線延拓處理可大致確定該磁異常底部埋深約為400 m，該地磁鐵礦石平均磁化強(qiáng)度選取30 000×10-3A/m，圍巖磁性相對磁鐵礦可以忽略，淺部埋深約90 m，根據(jù)這些已知限制條件，選用GeoIPAS軟件的剖面反演模塊對該線進(jìn)行了反演處理，以水平有限延伸板狀體為反演模型[2]，通過調(diào)試相關(guān)參數(shù)進(jìn)行擬合反演，直到理論曲線與實(shí)測曲線趨于一致時，此時的二維板狀模型為礦體演剖面方向的理論投影。

由圖2可以看出：沿剖面方向推斷出了3條磁鐵礦體，1號磁鐵礦體對應(yīng)南側(cè)磁異常，異常寬約100 m，異常值在-560～570 nT之間，磁異常曲線陡直且相對較窄，推斷磁性體傾向南傾，頂板埋深為5 m左右，推斷鐵礦體寬約為7 m，磁異常段出露巖性為泥鈣質(zhì)板巖，并發(fā)現(xiàn)有磁鐵礦轉(zhuǎn)石，槽探工程未揭露鐵礦(化)線索，異常性質(zhì)未查明，推斷異常為礦致異常；反演推斷出的2、3號鐵礦體與剖面北側(cè)磁異常對應(yīng)，異常寬約437 m，南正北負(fù)，正異常值在50～326.79 nT之間，寬約271 m，負(fù)異常值在-50～326.79nT之間，寬約150 m左右，屬寬緩低值磁異常。異常段出露巖性主要為泥鈣質(zhì)板巖，其次為硅質(zhì)巖，依據(jù)磁異常形態(tài)反演推斷出的2號鐵礦體傾向南傾，礦體頂板埋深為90 m左右，厚度較大，且有一定的延深。地表槽探工程揭露未見礦，經(jīng)深部鉆探工程查證，在深部圈出鐵礦體2條，與反演結(jié)果吻合，鐵礦體累計厚度達(dá)到44.57 m，其中主礦體Ⅳ-2Fe厚39.47 m，Ⅳ-4Fe礦體厚5.1 m，異常為礦致異常。經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證，反演推斷的礦化體形態(tài)規(guī)模與查證礦體基本一致，只是位置稍往西南方向偏出(見圖2、3)[3]。

圖2 44線2.5維反演解譯

圖3 44勘探線工程驗(yàn)證情況

3 結(jié) 論

1)區(qū)域內(nèi)磁鐵礦礦體與圍巖磁性差異明顯，運(yùn)用地面高精度磁測工作進(jìn)行找礦指導(dǎo)，效果理想。

2)剖面平面圖上可以看出磁性體的大致形態(tài)、產(chǎn)狀及空間分布。

3)對磁異常區(qū)選取典型剖面進(jìn)行反演，可以更加直觀的分析礦體在剖面方向上的具體分布形態(tài)。