地面磁法在江西“新余式”鐵礦中的應(yīng)用
——以吉水Ⅱ號(hào)鐵礦為例

劉九金，宋建平，郭 清

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一五地質(zhì)大隊(duì)，南昌330002)

“新余式”鐵礦廣布于桂、湘、贛諸省，斷續(xù)延伸近千公里，是江西省及鄰區(qū)主要鐵礦類型之一[1]，屬變質(zhì)火山沉積鐵礦。我國(guó)利用地面高精度磁法勘查鐵礦的技術(shù)比較成熟[2]，自1957年于新余市發(fā)現(xiàn)至今，開展了不同的地球物理方法找礦，其中地面高精度磁法測(cè)量是最直接、最有效的找礦方法之一。吉水鐵礦區(qū)地處新余鐵礦田南東部，植被極為發(fā)育，覆蓋層、風(fēng)化層較厚，地形復(fù)雜、高程落差較大，不利于地質(zhì)填圖、槽探工程等地表工作的開展。磁法勘探是一種比較有效的探礦方法，能適應(yīng)多種地質(zhì)環(huán)境，在地形復(fù)雜、高程落差大的山區(qū)，特別是對(duì)地表覆蓋嚴(yán)重地區(qū)[3]，具有輕便易行、效率高、成本低、工作領(lǐng)域廣、不受地域限制、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，因此是發(fā)展最早，應(yīng)用廣泛的一種地球物理勘探方法[4]，對(duì)“新余式”鐵礦勘查工作起到積極的指導(dǎo)意義。

1 地面高精度磁法測(cè)量方法技術(shù)

1.1 野外工作方法

1)測(cè)網(wǎng)布設(shè)

通過野外踏勘工作，初步了解了吉水鐵礦區(qū)地質(zhì)特征，在1∶1萬(wàn)地形圖的基礎(chǔ)上確定基線、測(cè)線及測(cè)區(qū)的范圍，測(cè)線方位基本垂直變余層理構(gòu)造線走向。實(shí)際工作中，對(duì)異常突變區(qū)要重復(fù)多次測(cè)量。

2)測(cè)點(diǎn)定位

基線、測(cè)線(點(diǎn))工作使用臺(tái)灣產(chǎn)GARMIN系列手持導(dǎo)航型GPS72，用GPS72型衛(wèi)星定位儀在4個(gè)國(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)上對(duì)GPS進(jìn)行了校正和一致性測(cè)試，測(cè)定精度均<4 m。野外工作中將設(shè)計(jì)點(diǎn)、線號(hào)的理論坐標(biāo)打印成表，用手持GPS定位儀導(dǎo)航至測(cè)點(diǎn)，并在測(cè)點(diǎn)上用紅布條編號(hào)注記標(biāo)志。

3)數(shù)據(jù)采集

野外作業(yè)前對(duì)好早基點(diǎn)，與日變站校對(duì)時(shí)間，作業(yè)收工時(shí)對(duì)晚基每次讀數(shù)三次以上，記錄其中兩次讀數(shù)，早基、晚基讀數(shù)經(jīng)日變改正后，不超過兩倍觀測(cè)均方誤差。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)讀2～3個(gè)讀數(shù)，記錄其中的一個(gè)讀數(shù)。整個(gè)測(cè)區(qū)保持探頭高度一致，探頭與主機(jī)距離均符合儀器本身要求。

1.2 磁力儀儀器試驗(yàn)

1.儀器技術(shù)指標(biāo)

本次物探磁測(cè)使用加拿大生產(chǎn)的GSM-19T型質(zhì)子磁力儀，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

分辨率：0.01 nT

可達(dá)精度：0.05 nT

2.儀器性能

儀器各性能指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)(表1)均符合規(guī)范要求。

表1 儀器各性能指標(biāo)磁測(cè)誤差分配Table 1 Magnetic measurement error allocation for various performance indexes of instruments

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于新余鐵礦田南東部，大地構(gòu)造位置位于武功山隆起中部南緣與撫州盆地南西角接壤處，礦區(qū)地質(zhì)特征見圖1。

2.1 地層

礦區(qū)地層僅出露南華系楊家橋群下坊組(Nh2x)，為一套巖石組分較復(fù)雜的硅鐵質(zhì)碎屑巖建造，根據(jù)巖性組合、含礦性及原始沉積韻律劃分為Nh2x1、Nh2x2、Nh2x3三個(gè)巖性段，分述如下：

下坊組下段(Nh2x1)：灰黑—青灰色厚層狀粉砂質(zhì)絹云千枚巖、絹云千枚巖夾粉砂質(zhì)綠泥絹云千枚巖。未見底，厚度>407.54 m。

下坊組中段(Nh2x2)：深灰(黑)色二云片巖、變余長(zhǎng)石石英細(xì)砂質(zhì)粉砂巖，墨綠色含砂質(zhì)綠泥石英千枚巖、含石榴石磁鐵礦綠泥石英巖、綠泥石英片巖，黑色黃鐵礦化含炭質(zhì)絹云千枚巖及灰白色含黃鐵礦磁黃鐵礦砂質(zhì)絹云千枚巖、綠泥磁鐵石英巖、條帶狀磁鐵石英巖。

該巖性段為礦區(qū)內(nèi)鐵礦的含礦層位，鐵礦受層位控制極為明顯。鐵礦主要賦存在該巖性段中部的條帶狀磁鐵石英巖中，含砂質(zhì)綠泥石英千枚巖上部(地層倒轉(zhuǎn))靠近鐵礦體綠泥石增多，含石榴石含磁鐵礦綠泥石英巖往下部(地層倒轉(zhuǎn))靠近鐵礦體磁鐵礦增多，并在鐵礦體上部形成1～3層厚度小、不穩(wěn)定的小礦體，該段厚度為229.08 m，與上覆、下伏地層均為整合接觸。

下坊組上段(Nh2x3)：灰—灰白色厚層狀石英片巖、二云片巖，中層狀斜長(zhǎng)二云母石英片巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖夾青灰—灰黑色薄—中層狀條紋條帶狀絹云千枚巖與粉砂質(zhì)絹云千枚巖互層，夾薄層狀變質(zhì)石英細(xì)砂巖，上未見頂，厚度>79.71 m。

2.2 構(gòu)造

1)褶皺構(gòu)造

下坊組地層為一倒轉(zhuǎn)單斜地層，在礦區(qū)鉆孔見礦后，直接底板見明顯墨綠色綠泥石英千枚(片)巖，之下并見明顯的黑色(黃鐵礦化)含炭質(zhì)絹云千枚巖，部分地表出露較好的鐵礦體露頭之下也能見含炭質(zhì)絹云千枚巖穩(wěn)定層，是地層倒轉(zhuǎn)的標(biāo)志層。

2)斷裂構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，按走向分為北東、東西向2組，以壓性斷裂為主，其特征描述如下：

F1斷裂：呈北東—南西向走向，傾向313°～322°，傾角56°～60°，斷裂帶寬1.7～6.7 m，延長(zhǎng)>2.6 km，被后期F2斷裂切割。斷裂帶由碎裂巖帶和硅化帶組成，劈理、片理化發(fā)育。

F2斷裂：為區(qū)內(nèi)晚期形成的斷裂，切割下坊組地層，并錯(cuò)斷蕉源礦段鐵礦體。礦區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度約3.9 km，走向近東西向，呈舒緩波狀，斷裂總體向北陡傾斜，近直立，形成寬度1.4～8.7 m的擠壓破碎帶、劈理、片理化，沿?cái)嗔延胁贿B續(xù)閃長(zhǎng)巖巖脈產(chǎn)出。

2.3 巖漿巖

巖漿巖不甚發(fā)育，發(fā)育于F2斷裂西部延伸部位，見2條斷續(xù)出露的長(zhǎng)度約500 m的閃長(zhǎng)巖脈(δ)，寬1.2～7.2 m不等，呈近東西向展布，該閃長(zhǎng)巖脈節(jié)理發(fā)育，侵入于下坊組地層中。

圖1 吉水鐵礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of Jishui iron deposit1-下坊組上段；2-下坊組中段；3-下坊組下段；4-實(shí)測(cè)正斷層及編號(hào)；5-鐵礦體及編號(hào)；6-鐵礦化體；7-地質(zhì)界線；8-勘探線及編號(hào)；9-倒轉(zhuǎn)地層產(chǎn)狀；10-探槽及編號(hào)；11-見礦鉆孔及編號(hào)；12-地面高精度磁法測(cè)量范圍；13-磁異常等值線

2.4 礦體特征

Ⅱ號(hào)鐵礦體產(chǎn)狀235°∠44°，走向長(zhǎng)944.26 m，傾向斜深159.75～471.86 m，真厚度0.92～6.20 m，平均1.92 m，TFe品位23.00%～28.90%，平均26.10%，mFe品位12.60%～25.80%，平均20.78%。礦石礦物主要為磁鐵礦，少量赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦；礦石結(jié)構(gòu)以鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造為主。

3 地球物理特征

3.1 巖(礦)石磁性特征

區(qū)內(nèi)基本為新元古代南華系楊家橋群下坊組(Nh2x)地層，以千枚巖、片巖為主，該套淺變質(zhì)巖系屬綠片巖相，也是新余式鐵礦含礦層位的主要巖性特征。各巖(礦)石磁性參數(shù)特征見表2[5]，鐵礦體與區(qū)內(nèi)的其他巖石對(duì)比，具強(qiáng)磁化率、強(qiáng)剩余磁化特征，有明顯的磁性差異，能引起強(qiáng)度較大的磁異常。

表2 各類巖、礦石磁參數(shù)統(tǒng)計(jì)成果表Table 2 Statistical results of magnetic parameters for various rock ores

圖2 吉水Ⅱ號(hào)鐵礦ΔT化極磁異常等值線平面圖Fig.2 Plan contour view of reduction to pole of ΔT magnetic anomaly in Jishui Ⅱ iron mine

3.2 磁異常特征及解釋推斷

地面高精度磁法測(cè)量采用100 m×20 m的網(wǎng)度，通過對(duì)ΔT化極數(shù)據(jù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換處理，并繪制出ΔT磁異常等值線平面圖(圖2)，對(duì)所有存在異常點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行初步的篩選，排除孤立異常點(diǎn)的干擾以及較小異常區(qū)域[6]，從異常總體分布形態(tài)看，北東部高磁場(chǎng)區(qū)局部異常較明顯，等值線相對(duì)密集，且變化大，往南西部磁場(chǎng)區(qū)則多以寬緩的異常逐漸變小或負(fù)異常出現(xiàn)，等值線相對(duì)稀疏，異常幅值變化較小，說(shuō)明磁性地質(zhì)體往南西傾向，以200 nT異常下線圈定出C1、C2兩處異常，在平面上異常特征如下：

圖3 吉水Ⅱ號(hào)鐵礦ΔT化極磁異常上延100 m等值線平面圖Fig.3 Plan contour view of 100 m upward continuation of reduction to pole of ΔT magnetic anomaly in Jishui Ⅱ iron mine

1)C1異常處在低緩正異常背景中，為串珠狀異常，呈條帶狀分布，異常展布為北西方向，正異常強(qiáng)度較大，極大值為400 nT，推斷為礦(化)體引起的異常，在化極平面上近似橢圓形，長(zhǎng)軸約為320 m，異常面積約為0.09 km2。

2)C2異常為串珠狀異常，呈條帶狀分布，異常展布為北西方向，在南東側(cè)有負(fù)異常相伴，推斷為鐵礦體引起的磁異常，極大值為800 nT，極小值為-300 nT。異常規(guī)模較大，長(zhǎng)約820 m，寬約120 m。北東側(cè)等值線較陡，南西側(cè)等值線較緩，其異常面積約0.12 km2。

從ΔT化極向上延拓到不同高度的磁異常平面等值線圖較清晰地掌握了磁異常所反映的異常地質(zhì)體的規(guī)模，反映地質(zhì)體的磁性強(qiáng)弱。從向上延平面等值線圖可以看出，隨著上延高度的不斷增大，淺層異常受到壓制，異常逐漸圓滑，局部異常逐漸消失，磁場(chǎng)值逐漸減弱，ΔT化極向上延拓100 m(圖3)時(shí)C1、C2異常仍然存在，最大的異常值以320 nT封閉，異常形態(tài)變得規(guī)整，C1、C2套合在同一條帶上；ΔT化極上延拓200 m(圖4)后，主要的磁異常和ΔT化極平面磁異常形態(tài)差異較大，且異常強(qiáng)度變?nèi)酰荻茸兙?，最大的異常值?00 nT封閉，測(cè)區(qū)異常僅剩下C1存在，其中C1異常特征除強(qiáng)度降低外，其它變化不大，但其在南部開始出現(xiàn)未完全閉合，C1異常向南西方向平移。由此看出，C1異常平面圖上為弱異常，隨著上延高度的增加，異常中心變化不太明顯，異常衰減較慢，說(shuō)明異常體埋深較大或在深部存在礦體；C2異常平面圖上為強(qiáng)異常，隨著上延高度的增加，異常衰減快，反映異常體埋深相對(duì)更淺。

圖4 吉水Ⅱ號(hào)鐵礦ΔT化極磁異常上延200 m等值線平面圖Fig.4 Plan contour view of 200 m upward continuation of reduction to pole of ΔT magnetic anomaly in Jishui Ⅱ iron mine

4 結(jié)論

“新余式”鐵礦賦存在南華系楊家橋群下坊組地層中，該套地層的巖石與礦石的磁性特征存在較大差異，在磁鐵礦勘查中具備較好的地球物理應(yīng)用條件，取得了較好的找礦效果。

1)吉水Ⅱ號(hào)鐵礦區(qū)在地面高精度磁法測(cè)量中圈出C1、C2兩處磁異常，異常的推斷結(jié)果為后續(xù)勘查工作提供了物理依據(jù)。

2)ΔT化極上延磁異常與礦體的深部延深大致吻合，C1磁異常隨著上延高度的增加，異常強(qiáng)度明顯高于C2磁異常，在C2磁異常區(qū)0′線ZK0′02孔控制礦體斜深達(dá)471.86 m，而C1磁異常區(qū)在地表或淺部主要表現(xiàn)為鐵礦化體引起的異常，與C2異常對(duì)比分析，深部可能存在鐵礦體，在今后的勘查工作中值得注意。

3)通過槽探、鉆探工程的驗(yàn)證(見圖1)，化極異常與礦體位置基本吻合，磁異常展布方向與礦體的走向基本一致，證明了地面高精度磁法測(cè)量在勘查找礦中的可行性和有效性，在吉水鐵礦區(qū)找礦中取得了明顯的找礦效果，客觀的反映了地面高精度磁法測(cè)量是一種有效的找礦輔助手段，對(duì)“新余式”鐵礦的勘查具有重要的指導(dǎo)意義。