地磁參數(shù)在航磁巖性填圖中的應(yīng)用
——以青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)為例

要悅穩(wěn)，董根旺，楊柳，田達(dá)志，習(xí)肖偉，王牧，劉媛媛

(中國(guó)冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，河北 保定 071051)

0 引言

各類巖(礦)石的磁性差異是磁法勘探應(yīng)用的前提，也是成果解釋的物理基礎(chǔ)。磁化率是反映巖石磁性參數(shù)最直接的指標(biāo)，包含有豐富的地球物理和地質(zhì)信息[1-3]。因此，了解區(qū)域巖(礦)石的磁化率特征，不同巖(礦)石的磁化率差異及其空間分布特征，對(duì)航磁異常資料的地質(zhì)解釋、巖性構(gòu)造填圖等生產(chǎn)實(shí)踐具有重要的作用[4-8]。

本文基于中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(編號(hào)：DD2016006645)開(kāi)展了“安徽青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)1∶5萬(wàn)航空物探調(diào)查”工作，對(duì)青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)出露的不同年代、不同巖性、不同構(gòu)造單元的巖石進(jìn)行了系統(tǒng)全面的測(cè)定，得出了青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)出露巖石的磁化率特征，可為該區(qū)后續(xù)的航磁異常解釋、巖漿巖填圖提供重要的依據(jù)，也為找礦遠(yuǎn)景的劃分提供重要的基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)位于下?lián)P子陸塊的東南部，江南元古代造山帶的北東端，夾持于江南斷裂帶和伏川蛇綠雜巖帶之間。自元古代以來(lái)，經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造線方向主要有NE向、NNE向、EW向、NW向，其中NE向構(gòu)造為主體構(gòu)造。

全區(qū)地層出露較為齊全，有新元古界南華系、震旦系，古生界寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系，中生界三疊系、侏羅系、白堊系以及新生界古近系、新近系、第四系。其中，志留系出露面積較大，主要分布在測(cè)區(qū)中部及西部；其次為白堊系，主要分布在測(cè)區(qū)北部和東南部。

區(qū)內(nèi)巖漿巖出露面積較大，測(cè)區(qū)西南部和東部主要表現(xiàn)為侵入活動(dòng)，形成巖基或大型巖株(如：旌德巖體、劉村巖體)，噴出巖出露極為零星。侵入巖主要形成于晚侏羅世、早白堊世兩個(gè)階段。晚侏羅世侵入巖出露面積較大，主要分布在測(cè)區(qū)南部地區(qū)，巖性為花崗閃長(zhǎng)巖。早白堊世侵入巖主要分布在測(cè)區(qū)東北和東部地區(qū)，巖性為二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)有鐵、鐵錳、鎢、鉬、錫、銅、鉛鋅、金、銀等多種礦產(chǎn)，已知礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)較多，大中型礦床較少。鎢鉬礦以矽卡巖型礦床為主，代表礦床有竹溪嶺鎢鉬礦床、大塢尖鎢礦床；其次為斑巖型，代表礦床有蘭花嶺鎢鉬礦床、湛嶺鉬礦床等。鎢錫礦以高-中溫?zé)嵋好}型為主，代表礦床有西塢口鎢錫礦床。鉛鋅礦以中-低溫?zé)嵋航淮?、裂隙充填型為主，代表礦床有子孫堂鉛鋅礦點(diǎn)、大里鉛鋅銀礦點(diǎn)。鐵錳礦以沉積成因?yàn)橹鳎淼V床有高坑鐵錳礦、花果嶺鐵錳礦、橫曹嶺鐵錳礦等。

2 磁參數(shù)測(cè)量與采集

巖(礦)石磁參數(shù)測(cè)定分原位測(cè)量和標(biāo)本測(cè)量。野外原位測(cè)量使用KT-10手持磁化率儀測(cè)定巖(礦)石磁化率值(κ)，磁參數(shù)測(cè)量定位使用手持GPS定位，每個(gè)測(cè)點(diǎn)采用多點(diǎn)多次讀數(shù)，盡可能對(duì)出露的不同年代、不同巖性、不同構(gòu)造單元的巖(礦)石進(jìn)行系統(tǒng)、全面的測(cè)量。

巖性類別確定主要依據(jù)最新1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[9-10]，對(duì)區(qū)內(nèi)地層和巖漿巖進(jìn)行歸類，確定物性采集單元，對(duì)于地層以系或相同巖性為單元；巖漿巖以紀(jì)為時(shí)間單元，對(duì)每個(gè)時(shí)期的不同巖性進(jìn)行磁化率值的采集。在重點(diǎn)航磁局部異常位置或主要地質(zhì)體加大采集密度。

3 巖(礦)石磁化率特征

本次開(kāi)展了實(shí)地磁性參數(shù)測(cè)量工作，測(cè)量點(diǎn)較為均勻地分布在測(cè)區(qū)各處(圖1)。野外實(shí)測(cè)磁參數(shù)共計(jì)152處，獲得有效磁化率數(shù)據(jù)4561個(gè)。同時(shí)，搜集了以往測(cè)區(qū)不同時(shí)期、不同單位開(kāi)展地質(zhì)工作時(shí)(多為礦區(qū)普查)所獲得的巖(礦)石磁性參數(shù)。

根據(jù)野外磁化率實(shí)測(cè)結(jié)果，可將區(qū)內(nèi)巖(礦)石劃分為5個(gè)磁性級(jí)別：①?gòu)?qiáng)磁性，κ>2000×10-5SI；②較強(qiáng)磁性，κ=1000×10-5SI～2000×10-5SI；③中等磁性，κ=500×10-5SI～1000×10-5SI；④弱磁性，κ=100×10-5SI～500×10-5SI；⑤無(wú)磁性，κ<100×10-5SI。

表1—表3為研究區(qū)巖(礦)石野外實(shí)測(cè)磁化率分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分別列出了地層、侵入巖、礦石的磁化率值分布范圍。各類巖(礦)石磁化率特征分述如下。

(1)地層磁化率特征

研究區(qū)沉積巖十分發(fā)育，從新元古代到新生代均有出露。區(qū)內(nèi)廣泛出露的各年代砂巖、泥巖、灰?guī)r等，通常磁化率在40×10-5SI以下，表現(xiàn)基本無(wú)磁性，不會(huì)引起有規(guī)模的磁異常。僅震旦系藍(lán)田組、南華系南沱組，巖性為(巖屑)砂巖、砂質(zhì)泥巖，磁化率最高為3570×10-5SI，分布地區(qū)可引起一定強(qiáng)度的正異常(表1)。凝灰?guī)r類等火山碎屑巖磁化率較高，實(shí)測(cè)凝灰?guī)r最高達(dá)2138×10-5SI，但出露面積很小，可引起局部跳躍變化正異常。

圖1 青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)實(shí)測(cè)巖(礦)石磁化率分布圖Fig.1 Map showing the measured magnetic susceptibility distribution in Qingyang-Wuhu area

表1 青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)地層巖石磁性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of the magnetic parameters of rocks in strata in Qingyang-Wuhu area

表2 安徽青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)侵入巖磁性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of the magnetic parameters of intrusive rocks in Qingyang-Wuhu area

表3 安徽青陽(yáng)—蕪湖地區(qū)巖礦石磁性參數(shù)Table 3 Statistics of the magnetic parameters of rocks and ores in Qingyang-Wuhu area

(2)侵入巖磁化率特征

區(qū)內(nèi)巖漿巖多期次侵入，巖性主要為鉀長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及二長(zhǎng)花崗巖，以南部涇縣—旌德地區(qū)侏羅紀(jì)侵入巖展布最為廣泛。區(qū)內(nèi)花崗巖的磁性強(qiáng)弱呈現(xiàn)了明顯的侵入期次特征“早期強(qiáng)、晚期弱”，早期侏羅紀(jì)的侵入巖具有中等磁性，晚期白堊紀(jì)的侵入巖普遍為弱磁性。如侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖磁化率常見(jiàn)值高達(dá)1600×10-5SI，而到了白堊紀(jì)時(shí)常見(jiàn)值則不足200×10-5SI(表2)。侏羅紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖具有較強(qiáng)磁性，磁化率最大值為6420×10-5SI，能引起強(qiáng)度達(dá)上千納特的航磁異常，其磁性比花崗巖類強(qiáng)，也符合中酸性巖的磁性比酸性巖磁性強(qiáng)的這一普遍規(guī)律。

侏羅紀(jì)侵入巖的磁性明顯強(qiáng)于白堊紀(jì)侵入巖，其引起的航磁異常強(qiáng)度明顯大于白堊紀(jì)侵入巖，白堊紀(jì)花崗巖類引起的航磁異常較寬緩，侏羅紀(jì)花崗巖引起的航磁異常強(qiáng)度較大。

(3)礦石及蝕變圍巖磁化率特征

根據(jù)收集的前人對(duì)本區(qū)礦石、含礦圍巖的參數(shù)資料，各類礦石磁性特征如下：磁鐵礦磁化率變化范圍是428×10-5SI～2852×10-5SI，磁性較強(qiáng)，剩磁也較強(qiáng)。磁黃鐵礦閃長(zhǎng)巖磁化率變化范圍是3187×10-5SI～20349×10-5SI，具有較強(qiáng)磁性。含磁黃鐵礦矽卡巖磁化率變化范圍是1965×10-5SI～12486×10-5SI，磁黃鐵礦化灰?guī)r磁化率變化范圍是797×10-5SI～4611×10-5SI，含磁黃鐵礦頁(yè)巖磁化率變化范圍是138×10-5SI～1369×10-5SI，呈弱磁性。銅礦呈無(wú)磁或弱磁性(表3)。

4 侵入巖圈定

不同地質(zhì)體的巖石組成、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面存在差異，而這種差異在磁場(chǎng)上往往會(huì)產(chǎn)生不同程度的反映[11-14]。依據(jù)各類巖(礦)石實(shí)測(cè)磁化率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)航磁異常分布特征對(duì)研究區(qū)可以達(dá)到巖性地質(zhì)填圖之目的。通過(guò)區(qū)內(nèi)實(shí)測(cè)磁化率特征分析可以看出，沉積巖地層表現(xiàn)基本無(wú)磁性，而區(qū)內(nèi)侵入巖均有一定磁性，不同巖性間磁化率具有一定的差異，可以有效利用磁性參數(shù)建立解釋標(biāo)志，結(jié)合航磁特征綜合分析對(duì)區(qū)內(nèi)各類侵入巖進(jìn)行圈定劃分，并推斷出部分隱伏巖體。

(1)姚村巖體(M8)、麻姑山(推測(cè)隱伏)巖體(M7)

姚村巖體地表有出露，巖性主要為鉀長(zhǎng)花崗巖，實(shí)測(cè)物性資料顯示其與圍巖有明顯磁性差異(圍巖基本無(wú)磁性)。從航磁△T陰影圖(圖2a)上看，姚村巖體附近顯示為大型NE向條帶狀正負(fù)伴生異常，化極后正異常北移，與巖體邊界套合較好，負(fù)異常不明顯，結(jié)合剩余異常和垂向一階導(dǎo)數(shù)陰影圖看，正異常南北兩側(cè)梯度大，西側(cè)沿走向在地表出露巖體之外仍有一定強(qiáng)度異常，但梯度較小，表明姚村巖體南北兩側(cè)邊界傾角較大，近乎直立，而西側(cè)沿走向緩傾伏在志留系及中生界地層之下。據(jù)此認(rèn)為姚村巖體向SW方向隱伏狀延伸。

麻姑山巖體(M7)地表無(wú)出露，是本次航磁測(cè)量推斷的隱伏巖體，航磁△T陰影圖(圖2a)上顯示為大規(guī)模正異常，利用各類航磁轉(zhuǎn)換圖件準(zhǔn)確推斷該區(qū)域志留系沉積巖蓋層下隱伏有一規(guī)模較大的侵入巖體。

截取該區(qū)域的航磁數(shù)據(jù)進(jìn)行了Euler 3D場(chǎng)源位置反演(圖3)，從反演結(jié)果看，反演的場(chǎng)源位置很好地勾勒出了兩個(gè)大巖體的三維形態(tài)。姚村巖體(M8)地表有出露，反演的場(chǎng)源位置集中在巖體南北兩側(cè)邊界，且東西兩側(cè)深度差別較大，東側(cè)等效場(chǎng)源深度范圍0～1000 m，西側(cè)等效場(chǎng)源深度范圍為400～2200 m，表明巖體沿走向向南西西傾伏。而麻姑山巖體(M7)處的等效場(chǎng)源深度400～2200 m，表明其向下有很大延伸。

(2)港口灣巖體(M37)、橋頭埠(推測(cè)隱伏)巖體(M39)

港口灣巖體地表有數(shù)處小巖株零星出露，巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，根據(jù)實(shí)測(cè)物性資料，具有較強(qiáng)磁性，與圍巖有明顯磁性差異(圍巖基本無(wú)磁性)。

從航磁△T陰影圖(圖4a)上看，港口灣巖株分布區(qū)磁異常顯示為近南北向排列的一大一小2個(gè)不規(guī)則團(tuán)塊狀正異常，呈NW向分布，化極后異常中心NE偏移，結(jié)合剩余異常和垂向一階導(dǎo)數(shù)陰影圖，異常SW側(cè)梯度較大，NE側(cè)梯度較小，該巖體SW側(cè)侵入面近乎直立，而NE側(cè)緩傾伏在志留系地層之下。據(jù)此，推測(cè)深部為較大巖體。

橋頭埠地表無(wú)巖體出露，航磁△T陰影圖上顯示為NE向條帶狀正異常，北側(cè)有形態(tài)雜亂的NE向弱異常。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該異常走向和位置與橋頭埠背斜一致，推斷為隱伏巖體侵入橋頭埠背斜核部。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)區(qū)內(nèi)沉積巖地層表現(xiàn)基本無(wú)磁性，侵入巖均有一定的磁性。磁化率最高的且分布面積最大的侵入巖為侏羅紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖，同期同巖性的侵入巖磁性較為穩(wěn)定，不同期同巖性侵入巖，磁化率大體呈現(xiàn)“早期強(qiáng)、晚期弱”的特點(diǎn)。沉積巖地層基本無(wú)磁性，航磁反映為平穩(wěn)背景場(chǎng)。凝灰?guī)r等火山質(zhì)巖石磁化率較高，但出露面積小，可引起局部跳躍變化正異常。

(2)依據(jù)各類巖石實(shí)測(cè)磁化率差異，結(jié)合航磁特征綜合分析，圈定劃分了姚村巖體、麻姑山(推測(cè)隱伏)巖體、港口灣巖體、橋頭埠(推測(cè)隱伏)巖體。

(3)由于區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)與侵入巖息息相關(guān)，推測(cè)的隱伏巖體范圍為找礦部位提供了新的靶區(qū)。麻姑山巖體為航磁推斷隱伏巖體，與麻姑山銅鉬礦有密切聯(lián)系，建議在周邊尋找與麻姑山銅鉬礦床成礦模式類似的矽卡巖型礦床。橋頭埠巖體為隱伏巖體侵入橋頭埠背斜核部，是熱液型鉛鋅、鎢鉬等多金屬成礦有利部位，建議在巖體及周邊進(jìn)行地面工作。

圖2 麻姑山巖體(M7)、姚村山巖體(M8)推斷解釋圖Fig.2 Inferred interpretation of the Magushan (M7) and Yaocun rock mass(M8) a.航磁△T陰影圖；b.航磁△T化極陰影圖；c.航磁△T化極剩余異常陰影圖； d.航磁△T化極垂向一階導(dǎo)數(shù)陰影圖；e.航磁推斷巖體填圖；f.區(qū)域地質(zhì)圖1.第四系；2.古近系雙塔寺組；3.白堊系上統(tǒng)赤山組；4.志留系中下統(tǒng)唐家塢組； 5.志留系下統(tǒng)康山組；6.志留系下統(tǒng)河瀝溪組；7.志留系下統(tǒng)霞鄉(xiāng)組； 8.早白堊世侵入巖飯蒸尖單元；9.早白堊世侵入巖小昌溪單元；10.早白堊世侵入巖荊勘嶺單元； 11.銅鉬礦；12.斷裂；13.航磁推斷巖體邊界及編號(hào)；14.地表出露巖體邊界

圖3 麻姑山巖體、姚村巖體Euler 3D場(chǎng)源位置反演平面圖Fig.3 Inversion plan of Euler 3D source location for Magushan and Yaocun rock body (場(chǎng)源平面位置以圓點(diǎn)標(biāo)示，場(chǎng)源深度以不同顏色漸變標(biāo)示，底圖為航磁△T影像圖)

圖4 港口灣巖體(M37)、橋頭埠巖體(M39)推斷解釋圖Fig.4 The interpretation map inferred from the Gangkouwan (M37) and Qiaotoubu rock body (M39) a.航磁△T陰影圖；b.航磁△T化極陰影圖；c.航磁△T化極剩余異常陰影圖； d.航磁△T化極垂向一階導(dǎo)數(shù)陰影圖；e.航磁推斷巖體填圖；f.區(qū)域地質(zhì)圖1.第四系；2.白堊系下統(tǒng)中分村組；3.志留系中下統(tǒng)唐家塢組；4.志留系下統(tǒng)康山組； 5.志留系下統(tǒng)河瀝溪組；6.志留系下統(tǒng)霞鄉(xiāng)組；7.奧陶系；8.寒武系西陽(yáng)山組； 9.晚侏羅世侵入巖喬亭單元中細(xì)、中粒花崗閃長(zhǎng)巖；10.煤；11.石灰?guī)r； 12.鈾；13.斷裂；14.航磁推斷巖體邊界及編號(hào)

致謝：衷心感謝審稿專家提出的修改意見(jiàn)和編輯部的大力支持。