地面高精度磁測(cè)在地質(zhì)填圖中的應(yīng)用研究
——以緬甸馬圭省額佩鉻鐵礦區(qū)為例

柳建新，曾 禮，曾凡勇，張翔宇，邱 杰

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 四○三地質(zhì)隊(duì)，四川 峨眉 614000)

1 引 言

鉻鐵礦是我國(guó)短缺的戰(zhàn)略礦產(chǎn)之一，目前我國(guó)主要的鉻鐵礦床位于西藏地區(qū)，20世紀(jì)六十年代至今，西藏地區(qū)開展了各種比例尺物探工作，利用重、磁方法的綜合應(yīng)用，曾發(fā)現(xiàn)多處盲礦體或擴(kuò)大了已知礦體規(guī)模。除直接找礦外，重、磁方法在發(fā)現(xiàn)超基性巖體和圈定巖體、構(gòu)造帶方面的應(yīng)用效果也很好[2-7]。

由于國(guó)內(nèi)鉻鐵礦資源儲(chǔ)量和生產(chǎn)量有限，供需缺口仍逐年加大。隨著我國(guó)“走出去”戰(zhàn)略的部署，以及“一帶一路”的倡議，四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局正積極開展境外礦產(chǎn)勘查工作。本次工作區(qū)位于緬甸馬圭省額佩地區(qū)，距馬圭省省府馬圭鎮(zhèn)約60 km，工作區(qū)面積3.5 km2，有簡(jiǎn)易鄉(xiāng)村公路到達(dá)礦區(qū)，交通較為方便。區(qū)內(nèi)屬中山地貌，地表植被茂密，林木、灌木發(fā)育，由于覆蓋區(qū)特殊地貌特征，地表出露信息較少，且區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)資料空白，在覆蓋區(qū)的地質(zhì)填圖中，利用局部零散的巖石露頭及轉(zhuǎn)塊石填制的地質(zhì)圖信息量少，嚴(yán)重地影響了地質(zhì)填圖的精度，而通過槽探或淺井工程進(jìn)行揭露，則大大增加了地質(zhì)人員的工作強(qiáng)度以及施工費(fèi)用。因此，利用地面髙精度磁法勘探等勘查技術(shù)方法來提高覆蓋區(qū)地質(zhì)填圖的效率、質(zhì)量和地質(zhì)研究水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，在境外也不失為一種既快捷又經(jīng)濟(jì)的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，本文在磁測(cè)數(shù)據(jù)位場(chǎng)解釋方法中，采用解析信號(hào)、垂向一階導(dǎo)數(shù)、向上延拓等邊界識(shí)別方法,來獲得近地表地質(zhì)體及構(gòu)造的分布，快速評(píng)價(jià)了找礦潛力區(qū)域。

2 地質(zhì)概況

緬甸聯(lián)邦位于中南半島西部，其西與孟加拉、西北與印度、北和東北與中國(guó)、東與老撾、東南與泰國(guó)毗鄰。緬甸境內(nèi)分布著大體呈南北向的山脈和丘陵。這些山脈和丘陵屬于東喜馬拉雅造山體系，在緬甸最北端突然向西彎折[8-10]。區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造屬于那加山—若開山逆沖斷裂(F1)，呈微弧狀近南北向延伸，緬甸境內(nèi)長(zhǎng)逾1 280 km。斷裂向東傾斜，主要表現(xiàn)出逆沖斷裂特征，強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)期為中新世中期。斷裂西側(cè)為阿薩姆—若開前淵帶，大面積分布古新世—始新世的海相深水濁流沉積、滑塌沉積，斷裂東側(cè)分布古近紀(jì)、中新世的火山巖。沿?cái)嗔褞Мa(chǎn)出的構(gòu)造蛇綠混雜巖，巖石類型為橄欖巖、蛇紋巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖等[8,9]。鉻鐵礦化較為發(fā)育，鉻鐵礦主要以巖漿型為主，并且與斷裂帶中超基性巖關(guān)系較密切，主要集中在其西部，即緬甸中部第三紀(jì)盆地與新生代褶皺帶結(jié)合部位的大斷裂帶中，以實(shí)皆省、馬圭省、伊洛瓦底省較為發(fā)育，具有較好的找礦遠(yuǎn)景，擁有尚未開發(fā)的礦產(chǎn)潛力，但是至今沒有進(jìn)行過系統(tǒng)的勘查[8]。

1-逆沖斷裂;2-申展斷裂;3-右h平移斷裂;4-左11平移斷型;5-調(diào)杏區(qū)位置

3 巖(礦)石磁性特征

巖(礦)石物性基礎(chǔ)的研究是地球物理工作開展的前提，是建立覆蓋層下伏基巖信息與地表基巖露頭信息的聯(lián)系。在開展工作前，采集致密鉻鐵礦石礦物性標(biāo)本29塊。按照DZ/T0071—93《地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程》附錄C有關(guān)方法技術(shù)要求進(jìn)行了測(cè)定，采集浸染狀鉻鐵礦石物性標(biāo)本17塊，其余圍巖共計(jì)136塊，采用SM-30磁化率儀直接測(cè)定。在進(jìn)行數(shù)據(jù)有效統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，將同一套巖礦標(biāo)本中，個(gè)別標(biāo)本測(cè)出的數(shù)據(jù)與其它標(biāo)本測(cè)出的整體數(shù)據(jù)值跳躍太大的去掉后再進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，測(cè)得巖(礦)石標(biāo)本的磁性參數(shù)如表1可知：鉻鐵礦石的磁化強(qiáng)度為中等弱磁性，剩余磁化強(qiáng)度小于其感應(yīng)磁化強(qiáng)度，本次忽略剩磁化的影響。超基性巖(純橄巖、蛇紋石化橄欖巖、斜輝橄欖巖、含輝石風(fēng)化橄欖巖)表征為強(qiáng)磁性，砂巖表征為弱磁性。此外，純橄巖、蛇紋石化橄欖巖、斜輝橄欖巖、含輝石風(fēng)化橄欖巖之間磁性也具有一定的差異，磁化率強(qiáng)度總體規(guī)律為：蛇紋石化橄欖巖≥純橄巖≥斜輝橄欖巖、含輝石風(fēng)化橄欖≥鉻鐵礦(浸染狀/致密)≥砂巖。因此，超基性巖體與鉻鐵礦體與圍巖間的磁性差異較為清楚，具備用磁法來圈定超基性巖體的范圍及推斷鉻鐵礦找礦靶區(qū)的地球物理前提基礎(chǔ)。

表1 巖(礦)石標(biāo)本物性測(cè)定結(jié)果

4 方法技術(shù)

本次在工區(qū)內(nèi)展開了1∶5 000的地面高精度磁測(cè)，面積為3.5 km2，測(cè)網(wǎng)度50 m×20 m，測(cè)線方位90°，測(cè)點(diǎn)采用GPS定位，紅布條做標(biāo)識(shí)，野外觀測(cè)儀器使用GSM-19T型高精度質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀，其測(cè)量精度為±1 nT、分辨率0.1 nT，測(cè)量得到地磁場(chǎng)總場(chǎng)強(qiáng)度(T)，測(cè)量數(shù)據(jù)室內(nèi)各項(xiàng)改正(日變改正、高度改正、正常場(chǎng)改正等)其精度控制在0.1 nT內(nèi)，數(shù)據(jù)處理使用專業(yè)磁法軟件，以磁場(chǎng)總強(qiáng)度變化ΔT為磁異常基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，繪制等值線平面圖以及其他圖件。

5 異常解釋

近年來，基于重磁異常的邊界識(shí)別方法越加成熟，它可提取區(qū)域構(gòu)造信息，包括對(duì)巖體邊界、斷裂構(gòu)造、地層不整合接觸帶等線性構(gòu)造的識(shí)別與定位。這些構(gòu)造往往伴隨著密度或磁化率的差異，重磁資料因其具有良好的橫向分辨力而被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)體邊界識(shí)別中，并且取得了良好的應(yīng)用效果[11]

磁異常邊界識(shí)別計(jì)算方法種類較多，不同方法均有其一定的優(yōu)勢(shì)和不足。解析信號(hào)進(jìn)行邊界識(shí)別的最大優(yōu)點(diǎn)是在二維情況下不受磁化方向的影響；垂向一階導(dǎo)數(shù)處理對(duì)磁場(chǎng)高頻部分有突出和放大的作用，具有消除和減弱異常之間的疊加和干擾作用。二者都能突出淺層地質(zhì)體引起的局部磁異常，被廣泛地應(yīng)用到場(chǎng)源邊界的拾取中[11,12]。磁場(chǎng)向上延拓處理可以加大觀測(cè)面與場(chǎng)源的距離，使局部小體積異常隨換算高度的增大而減小，而深部規(guī)模較大的磁性體所產(chǎn)生的異常更加突出[1,13]。

5.1 磁性地質(zhì)單元的劃分

對(duì)實(shí)測(cè)磁數(shù)據(jù)整理后，得到工區(qū)ΔT磁總場(chǎng)異常，由于工區(qū)磁傾角約為29.29°，磁偏角為-0.57°，故對(duì)其進(jìn)行常規(guī)化極得到化極磁異常，根據(jù)磁異常平面特征，采用解析信號(hào)、ΔT化極垂向一階導(dǎo)方法對(duì)比可知(如圖2所示)，通過解析信號(hào)、ΔT化極垂向一階導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，局部異常較化極圖更加明顯，異常等值線更加密集基本反映了全區(qū)淺層磁性體及構(gòu)造輪廓，消除和減弱了異常間的疊加和干擾。

圖2 ΔT磁異常結(jié)果

結(jié)合工區(qū)的磁場(chǎng)特征，利用解析信號(hào)振幅邊界識(shí)別方法，提取了區(qū)內(nèi)超基性巖體的分布范圍，本次區(qū)內(nèi)劃分為三個(gè)地質(zhì)單元區(qū)域，均能較好地反映出超基性巖與圍巖的界限。如圖2(c)所示，水平總梯度模值大于10 nT/m的范圍，即圖中北西區(qū)與南東區(qū)紅色色譜范圍與區(qū)內(nèi)部分出露的超基性巖(蛇紋石化橄欖巖、純橄欖巖、斜輝橄巖)分布一致；圖中藍(lán)色區(qū)范圍內(nèi)的水平總梯度模顯示較弱值，推測(cè)為第四紀(jì)覆蓋層下砂巖地層。

5.2 不同深度的磁性體分析

不同深度區(qū)地質(zhì)體的巖性在一定程度上反映了不同的磁場(chǎng)特征信息，通過不同高度向上延拓處理分析，為定性解釋提供更多的異常特征，進(jìn)一步提高解釋的可靠性。在磁異常化極的基礎(chǔ)上(如圖3 所示)，向上延拓25 m、100 m、300 m 和500 m，對(duì)比區(qū)內(nèi)原始化極圖可以明顯看出：向上延拓25 m磁場(chǎng)圖中高頻異常被壓制，蛇紋石化橄欖巖、純橄欖巖頂部沿近地表裂隙貫入而形成的叉形異?；鞠?，表明近地表不均勻磁性體產(chǎn)生的干擾成份被過濾掉，有意義的局部異常被基本保留；向上延拓100 m磁場(chǎng)圖中局部異常表現(xiàn)更加突出；向上延拓300 m磁場(chǎng)圖上，北西區(qū)的局部異常衰減較快，異常逐漸消失，南東區(qū)的中等規(guī)模的異常明顯突出，表明磁異常對(duì)應(yīng)的蛇紋石化橄欖巖、純橄欖巖在北西部埋藏不深，南東區(qū)埋藏較深；向上延拓500 m磁場(chǎng)圖上，北西區(qū)異常消失，南東區(qū)磁場(chǎng)基本無變化，表明該南東區(qū)深部超基性巖體(純橄欖巖等)仍然存在，通過進(jìn)行不同高度的化極上延處理，突出了工區(qū)內(nèi)不同深度的磁場(chǎng)信息，為區(qū)內(nèi)尋找鉻鐵礦提供了線索。

圖3 ΔT磁異常解析延拓

5.3 構(gòu)造與成礦潛力區(qū)推斷

結(jié)合上述5.1與5.2可知，在ΔT等值線平面圖上表現(xiàn)為明顯的梯度變化帶，ΔT向上上延100 m、垂向一階導(dǎo)數(shù)等值線平面圖上呈線性排列，斷裂構(gòu)造的磁異常特征清楚可見，推測(cè)斷裂破碎帶一條，編號(hào)F1，位于工作區(qū)東南部，呈北東東走向，結(jié)果與地質(zhì)填圖一致(如圖4b所示)。

可知圖4a由已知鉻鐵礦露頭在磁測(cè)解析信號(hào)結(jié)果圖位置關(guān)系，鉻鐵礦露頭基本落在高磁異常內(nèi)的次級(jí)低磁異常區(qū)域內(nèi)，依據(jù)鉻鐵礦與磁測(cè)點(diǎn)的這一對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合ΔT化極垂向一階導(dǎo)圖，推斷成礦有利區(qū)域5處，編號(hào)M1～M5，可為后續(xù)布置地質(zhì)工程工作提供建議。

(a)帶地形的ΔT解析信號(hào);(b)地質(zhì)填圖結(jié)果

6 結(jié) 論

本次地面高精度磁測(cè)工作結(jié)合多種計(jì)算方法的結(jié)果，進(jìn)行甄別與篩選，采用解析信號(hào)、垂向一階導(dǎo)數(shù)以及向上延拓等方法在地質(zhì)填圖中取得了較佳的效果，獲得了近地表地質(zhì)體的分布及深部地質(zhì)體及構(gòu)造信息，圈定了純橄欖巖、斜輝橄欖巖、蛇紋石化橄欖巖等巖體分布，獲得了斷裂構(gòu)造的屬性信息，推斷構(gòu)造破碎帶1條以及鉻鐵礦成礦有利區(qū)域5處，為工程布設(shè)提供了重要依據(jù)，目前在M3有利區(qū)帶內(nèi)經(jīng)地表槽探已見到一層鉻鐵礦體，厚度約0.2 m，延伸4.2 m，表明磁法數(shù)據(jù)處理結(jié)果在本次鉻鐵礦區(qū)地質(zhì)填圖的中應(yīng)用效果較好，能夠更好地、快速地為覆蓋區(qū)地質(zhì)填圖服務(wù)，降低了地質(zhì)人員的工作強(qiáng)度。