高精度磁測(cè)在山東巨野核桃園鐵礦勘查中的應(yīng)用

何 平

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院(山東省地勘局第二地質(zhì)大隊(duì)，山東 兗州 272100)

巨野縣核桃園鐵礦勘查區(qū)位于山東巨野縣城東南約22km處。通過(guò)開(kāi)展1∶10000高精度磁法測(cè)量，綜合分析推斷隱伏礦體的賦存部位，在圈定的Ⅰ號(hào)磁異常高值區(qū)布置鉆孔工程進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了隱伏磁鐵礦體，取得了良好的找礦效果。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

勘查區(qū)內(nèi)第四系分布廣泛，僅局部有基巖出露。據(jù)區(qū)內(nèi)鉆探揭露，區(qū)內(nèi)地層由老至新主要為新太古界泰山巖群山草峪組(Ar3)，古生界寒武系中上統(tǒng)長(zhǎng)清群饅頭組(∈2-3m)及上統(tǒng)九龍群張夏組(∈3)、崮山組(∈3-4g)、炒米店組(∈4O1?)；寒武系上統(tǒng)-奧陶紀(jì)下統(tǒng)九龍群三山子組(∈4O1s)。新太古界泰山巖群山草峪組為一套隱伏的沉積變質(zhì)巖系，是區(qū)內(nèi)(鞍山式)鐵礦的賦存層位(圖1)。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀大體與圍巖片麻理產(chǎn)狀一致。礦體賦存于標(biāo)高-153m～-173m以下，頂部埋深190 m～210m，平均品位TFe26.61ω%，mFe21.13ω%。表1。巖性主要為黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖，局部夾磁鐵角閃石英巖、磁鐵輝石石英巖等。其中磁鐵角閃石英巖、磁鐵輝石石英巖，為(鞍山式)鐵礦的含礦巖石。區(qū)內(nèi)蓋層總體為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造。

圖1 核桃園鐵礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

表1 礦體特征一覽表

2 地球物理特征

2.1 巖(礦)石的磁性特征

區(qū)內(nèi)巖礦石分為三種類型，即強(qiáng)磁性的磁鐵礦石類、磁性較強(qiáng)且不均勻的變質(zhì)巖類和弱磁性或無(wú)磁性的沉積巖類。區(qū)內(nèi)“鞍山式”鐵礦磁性最強(qiáng)，變質(zhì)巖系次之，它們與沉積蓋層有著明顯的磁性差異(表2)。區(qū)內(nèi)沉積巖類灰?guī)r為無(wú)磁性巖類。在磁場(chǎng)上反映為平緩磁場(chǎng)特征，為本區(qū)區(qū)域正常場(chǎng)。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖類磁性變化范圍大且同一種巖性不同地段磁性變化懸殊，由于變質(zhì)巖具剩磁大和磁性強(qiáng)弱不均一性，一般反映為正或負(fù)的雜亂磁場(chǎng)特征。

磁鐵礦石具有很強(qiáng)的磁性，其磁化率平均值一般在20000πSI～70000×10-64πSI。 磁鐵礦與圍巖磁性特征差異明顯，磁法勘探在該區(qū)起到主導(dǎo)作用。

表2 巖(礦)石磁性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 局部磁異常特征解釋

根據(jù)1996年9月編制的1∶50萬(wàn)航磁資料，在本區(qū)及其周邊地區(qū)分布有總體為橢圓狀航磁局部正異常，其長(zhǎng)軸近南北向，北端窄陡，南端寬緩。以200nT圈定磁異常，異常帶長(zhǎng)約16km，寬約8km，峰值高達(dá)250nT以上，異常具規(guī)模大、變化梯度較大特點(diǎn)，正異常北端伴有明顯的負(fù)磁異常。從1∶1萬(wàn)ΔT值化極平面數(shù)據(jù)等值線圖(圖2)分析，以ΔT=200nT的等值線圈定磁異常，共圈定2個(gè)平面磁異常區(qū)，異常形狀較規(guī)則，強(qiáng)度在200nT～500nT之間。編號(hào)為I、II。其特征如下：

圖2 核桃園鐵礦區(qū)ΔT化極等值線平面圖

(1)Ⅰ號(hào)局部磁異常：該異常位于勘查區(qū)東南部考莊東北角。為本區(qū)規(guī)模最大且異常值最高的局部磁異常。從ΔT化極等值線平面圖上看，異常形態(tài)呈帶狀，其長(zhǎng)軸展布方向北北東，形態(tài)近似橢圓狀，梯度平緩。以200nT等值線圈定該異常，長(zhǎng)約2300m，寬約600m。ΔT等值線的分布對(duì)稱于異常軸，并且在遠(yuǎn)離異常軸的地方有ΔT過(guò)零值而達(dá)到極小，然后又趨近于零。因此認(rèn)為該異常是由有限延深的近直立層狀磁性體引起。在異常東側(cè)有明顯的負(fù)磁異常。

(2)Ⅱ號(hào)局部磁異常：位于勘查區(qū)范店?yáng)|約300m，從ΔT化極等值線平面圖上看，異常呈北北東向帶狀展布，異常南寬北窄，異常范圍600m×260m，極大值位于異常北部達(dá)260nT。在異常的東側(cè)伴生有明顯負(fù)磁異常。

通過(guò)對(duì)Ⅰ號(hào)異?；瘶OΔT異常上延100m，200m，300m，500m高度ΔT平面等值線進(jìn)行分析：認(rèn)為上延100m 后，中部異常曲線形態(tài)相對(duì)變緩，異常峰值降低；上延200m、300m后，異常形態(tài)寬緩圓滑，峰值降低；上延500m后，峰值進(jìn)一步降低。

圖3 核桃園鐵礦區(qū)Ⅰ號(hào)異常ΔT化極上延等值線圖

3 綜合勘查找礦效果

依據(jù)磁測(cè)成果，根據(jù)平面、剖面、化極上延、垂向?qū)?shù)異常形態(tài)及特征，推斷礦體走向與異常長(zhǎng)軸方向一致，傾向北西，推斷礦頭在地表投影位置反映在地面高精度磁測(cè)剖面圖上為異常高峰值區(qū)，與垂向一階導(dǎo)數(shù)圖上的異常高峰值區(qū)相對(duì)應(yīng)。故在地面高精度磁法測(cè)量剖面的283°方位磁異常低緩部位結(jié)合垂向一階導(dǎo)數(shù)異常正負(fù)異常過(guò)渡帶布設(shè)鉆孔，對(duì)異常進(jìn)行驗(yàn)證，在I號(hào)化極磁異常160nT～320nT圈定異常長(zhǎng)軸方向中心部位和ΔT化極后的垂向一階導(dǎo)數(shù)1.0nT～1.5nT圈定異常長(zhǎng)軸方向均揭露控制了II號(hào)礦帶(圖4)；并在高磁剖面異常高峰值區(qū)280nT附近見(jiàn)到了II號(hào)礦體，異常低緩區(qū)180nT附近見(jiàn)到了I號(hào)礦體。在化極ΔT異常上延100m，200m，300m異常高峰值區(qū)見(jiàn)到了Ⅱ號(hào)礦體。

圖4 核桃園鐵礦區(qū)ΔT垂向一階導(dǎo)數(shù)平面圖

4 勘查模式

4.1 地質(zhì)信息

沉積變質(zhì)型鐵礦主要控礦因素為賦礦地層，魯西地區(qū)含鐵礦地層主要分布于泰山巖群雁翎關(guān)組、山草峪組，上述變質(zhì)地層主要分布于隆起區(qū)、潛凸區(qū)或斷凸區(qū)內(nèi)，這些地區(qū)多受大型區(qū)域構(gòu)造控制。巖石變質(zhì)程度一般為中、淺變質(zhì)黑云變粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖，局部夾磁鐵角閃石英巖、磁鐵輝石石英巖等。除受地層控制之外，礦體還受構(gòu)造控制明顯，厚大礦體主要賦存于向斜的轉(zhuǎn)折端。根據(jù)區(qū)內(nèi)鐵礦的勘查工作來(lái)看，礦體頂板多具有一定的磁性，如含磁鐵角閃石英巖等。

4.2 地球物理信息

本次高精度磁測(cè)成果表明(圖5)，在磁鐵礦體分布地段可引起明顯的高磁異常，區(qū)內(nèi)I號(hào)磁異常走向北北東，近似橢圓狀，形態(tài)規(guī)則，梯度平緩，呈有規(guī)律的條帶狀異常，其走向與基底地層走向一致，經(jīng)鉆探證實(shí)，異常帶為隱伏磁鐵礦帶引起的局部磁異常。從ΔT化極等值線平面圖可看出，以160nT～320nT圈定異常中心長(zhǎng)軸方向與II號(hào)礦體在地表投影位置大致吻合。I號(hào)礦體向西北偏移ΔT化極磁異常中心，兩礦體間距約240m左右；從ΔT化極后的垂向一階導(dǎo)數(shù)圖看出，II號(hào)礦體露頭在地表的投影位置分布在ΔT化極后的垂向一階導(dǎo)數(shù)1.0nT～1.5nT圈定異常長(zhǎng)軸方向；在化極ΔT異常上延100m，200m，300m異常高峰值區(qū)與II號(hào)礦體露頭在地表投影位置大致吻合；圖5可以看出，地面高精度磁法測(cè)量剖面的異常高峰值區(qū)280nT附近反映II號(hào)礦體露頭在地表投影位置，異常低緩區(qū)180nT附近反映I號(hào)礦體露頭在地表投影位置。

圖5 核桃園鐵礦區(qū)0勘查線地質(zhì)剖面圖

5 結(jié) 論

通過(guò)磁異常與已知鐵礦體對(duì)比，得到ΔT化極等值線平面圖磁異常中心與II號(hào)礦體礦頭在地表投影位置大致吻合；化極后的垂向一階導(dǎo)數(shù)異常峰值與II號(hào)礦體礦頭在地表的投影位置大致吻合；在化極ΔT異常上延100m，200m，300m異常高峰值區(qū)與II號(hào)礦體露頭在地表投影位置大致吻合；磁測(cè)剖面的異常高峰值區(qū)與II號(hào)礦體露頭在地表投影位置大致吻合，異常低緩區(qū)與I號(hào)礦體露頭在地表投影位置大致吻合。對(duì)磁異常進(jìn)行垂向?qū)?shù)計(jì)算可以壓制區(qū)域場(chǎng)，圈定局部場(chǎng)，分離疊加異常?；瘶O后的垂向一階導(dǎo)數(shù)較好的反映了磁性礦體走向、范圍，達(dá)到較好的圈定礦體地質(zhì)目的。