論物探技術在魯西隱伏深埋藏接觸交代型富鐵礦勘查中應用

王 娟 王繼國 門岳峰 蔡 圖

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟南 250013)

0 引言

山東省富鐵礦地質(zhì)勘查于2013～2018年取得重大進展，在魯西黃河以北的德州市齊河—禹城地區(qū)新發(fā)現(xiàn)具有較大工業(yè)價值的接觸交代型富鐵礦，有望成為山東省內(nèi)繼萊蕪、淄博金嶺、濟南之后又一個富鐵礦基地[1]。

由于該地區(qū)的鐵礦普遍埋深在700m以深，屬于隱伏深埋藏型富鐵礦，高精度磁測、重力測量、重磁剖面測量、大地電磁測深、三分量磁測井等多種物探方法已在該地區(qū)進行實施，但未取得突出的效果。研究將以上物探方法在該地區(qū)的應用性進行對比分析，以總結歸納其有效性，用以指導找礦。

1 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)位于魯西北河北沖積平原區(qū)，地表被大面積第四系覆蓋，基巖隱伏。根據(jù)已施工的鉆孔資料揭露，區(qū)內(nèi)地層由老至新為中下奧陶系、石炭紀本溪組、上統(tǒng)太原組；二疊紀山西組、石盒子群[2]；新近系及第四系。與成礦有關的地層主要為奧陶紀馬家溝群，主要巖性為厚層純灰?guī)r，夾泥灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r及豹皮灰?guī)r，是接觸交代型鐵礦的重要控礦圍巖。

區(qū)域斷裂構造發(fā)育且較復雜，褶曲構造次之，多為隱伏構造[3]。區(qū)內(nèi)巖漿巖以中生代燕山晚期中-基性、淺成閃長巖類及印支期輝長巖類為主[4]，主要為地球物理解譯推斷的隱伏產(chǎn)出的大張、李屯巖體[5]，見圖1，是接觸交代型鐵礦的成礦母巖。巖性主要為閃長巖。

圖1 物探推斷巖漿巖分布簡圖

研究區(qū)內(nèi)的大張、李屯、潘店地區(qū)均發(fā)現(xiàn)富磁鐵礦，為燕山晚期閃長巖類侵入奧陶紀馬家溝組碳酸鹽巖地層發(fā)生接觸交代作用而形成，與濟南、萊蕪、淄博金嶺[6]等鐵礦床類型基本一致，成因類型屬邯邢式。以下以齊河大張鐵礦床為例進行綜合研究。

大張鐵礦床為隱伏礦床，現(xiàn)圈定鐵礦體一個，礦體賦存在奧陶紀馬家溝群灰?guī)r與燕山晚期閃長巖體的接觸帶。礦體形態(tài)為似層狀，走向北北東，傾向南東，傾角6°，賦存標高-715.9～-772.44m，埋深747.95～796.30m。控制礦體長度300m，斜深311m，見圖2。礦體厚度7.66～25.98m，平均16.84m。礦體TFe平均品位56.52%，mFe平均52.81%[7]。礦床的成因類型為接觸交代型富磁鐵礦，在馬家溝群灰?guī)r與閃長巖體的接觸帶是成礦的有利部位。

圖2 大張鐵礦床剖面示意圖

1-第四系；2-新近系；3-石炭-二疊系；4-奧陶系；5-閃長巖；6-推斷斷層；7-鐵礦體及編號；8-推測礦體閃；9-轉孔位置及編號；10-鉆孔終孔處傾角孔深。

2 各物探技術方法的應用及探討

2.1 高精度磁法

在大張礦區(qū)開展了高精度磁測，圈定一處磁異常區(qū)，見圖3。以等值線200 nT圈定，磁力值為由外向內(nèi)逐漸升高，異?？傮w走向北北東，平面形態(tài)呈長橢圓狀，長約7km，寬4km。在異常內(nèi)部有一處異常中心，位于大張村東部500m附近，大致以400nT等值線圈定，異常峰值約為460nT。

圖3 高精度磁測△T等值線圖

在大張磁異常的西南處進行了鉆探工程驗證，如前所述，在埋深747.95～796.30m揭露富磁鐵礦體，磁鐵礦下部發(fā)育閃長巖類。鉆孔ZK002的磁異常等值線值為240nT，ZK001的等值線值為300nT，均不在峰值處，推斷該磁異常為巖體與礦體的疊加異常，正負磁異常中間的梯度帶是成礦有利部位[8]，這與接觸交代型礦床在圍巖與巖體的接觸帶成礦的特征基本一致。

2.2 高精度重力

區(qū)域重力背景場似一個背斜隆起的構造形態(tài)，重力場幅值達8×10-5m/s2以上，寬度大于12km，這一大范圍強大的背景異常，是規(guī)模巨大的異常地質(zhì)體所形成的異常。由圖4可見，在重力高的背景場上，形成兩處局部重力高異常(G-1、G-2)根據(jù)巖礦石密度資料，結合本區(qū)地質(zhì)圖中地層及巖漿巖分布特征，推測引起布格重力異常圖中的大型重力高的主要原因為侵入巖體引起。見礦鉆孔ZK001和ZK002在重力高相對低的邊部，與圍巖與巖體接觸帶見礦的特點一致。

圖4 剩余重力異常等值線平面圖

2.3 重磁剖面測量

在高精度磁測、重力測量成果的基礎上，實施了重磁L1剖面測量。由圖5可見，剖面反演礦體位置大致對應3 500～4 500點，地表投影寬度約1km，磁異常峰值區(qū)下方反演推斷有磁性鐵礦體的存在。礦體呈似層狀，反演礦體埋深在-1 000～-1 200m左右，實際經(jīng)鉆探驗證，見礦深度為749.95～796.30m。由此可見，重磁剖面推斷的平面上礦體的賦存位置較準確，效果較好，在深度上有差異。

圖5 L1剖面重磁(反演)綜合解釋推斷地質(zhì)剖面

2.4 大地電磁測深

為進一步推斷地層的層序、礦體的空間賦存位置，在高精度磁測、重力測量的基礎上，根據(jù)異常特征情況，實施大地電磁測深工作，見圖6。

圖6 大地電磁測深剖面推斷圖

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征及各系地層巖石電阻率特征，并結合實測鉆孔資料通過大地電磁測深反演斷面進行了縱向的巖性劃分，區(qū)內(nèi)地層巖性電性特征大致可劃分為低阻、中低阻、高阻三類，見表1。第四系為淺地表中低阻層、新近系和二疊系為低阻層，石炭系為低阻層及高低阻層梯度帶，奧陶系為高阻層及高低阻層梯度帶，閃長巖體為深部中高阻，礦體賦存在高低阻及中高阻的梯級帶上。

表1 巖性劃分依據(jù)分析一覽表

2.5 三分量測井

通過對圖7鉆孔ZK001進行三分量磁測井的研究發(fā)現(xiàn)，距離礦層頂板150m左右，△Z、△H’和△T’曲線開始有開口的趨勢，距離礦層越近，開口越大。

圖7 鉆孔ZK001柱狀圖與三份量測井疊合圖

3 結語

綜上所述，通過高精度磁法圈定的異常是鐵礦體和侵入巖體的綜合反應；重力圈定的異常推測是由侵入體與地層的疊加引起；重磁剖面反演推斷的平面上礦體的賦存位置較準確，效果較好，但在深度上有差異；大地電磁測深剖面能從縱向的大致的推斷地層的層序及巖體與地層的接觸帶，但不是較精確；三分量磁測井對鉆孔內(nèi)的鐵礦致異常有較好的反映。

因此，在隱伏深埋藏接觸交代型鐵礦勘查工作中，由于覆蓋層厚大、埋藏較深，找礦難度較大，必須多種物探方法綜合使用、并且與地質(zhì)鉆探有機結合、綜合分析才能有效的指導找礦[9-11]。僅憑單純的一種或兩種方法，可行性差。首先，通過高精度圈定面上的磁異常；其次，通過重磁剖面推斷橫向的有利賦礦位置；再次，通過大地電磁測深推斷縱向上的接觸帶位置；最后，在有利的部位進行鉆探驗證，并配合三分量磁測井，輔以指導。