動力滑翔機(jī)航磁在河南嵩縣廟嶺金礦區(qū)勘查中的應(yīng)用

張海龍，陳玉，張楠，閆偉

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016；2.科宇信息技術(shù)有限公司，河南 鄭州 4500513.中色杰泰地球物理科技(北京)有限公司，北京 100012)

0 引言

前人以動力滑翔機(jī)為載體，利用超低空高精度航磁系統(tǒng)，在河南省嵩縣廟嶺金礦區(qū)開展了1∶1萬低空航磁測量(張楠等，2017①)。獲得航磁測量成果明顯，發(fā)現(xiàn)帶狀航磁異常梯度帶多條，圈出面狀航磁異常多處；由于物探航磁解譯人員對礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)、控礦及儲礦構(gòu)造以及隱爆角礫巖體(焦守敬等，1990②；艾霞，2002；卿敏和韓先菊，2002；王照波等，2003；毛光武，2016；張霄旭等，2018)等方面認(rèn)識有局限性，缺乏深入了解，在航磁異常解譯中存在有一定偏差或不足，不能很好地指導(dǎo)礦區(qū)下步勘查工作。

筆者在嵩縣下蒿坪金礦(喬保龍等，2007③；田恪強(qiáng)等，2008；龐緒成等，2011)、前河金礦(巴安民等，2006)等從事金礦勘查多年，基本查明了本區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖及控礦條件和礦化富集規(guī)律等，將航磁異常與礦區(qū)地質(zhì)特征緊密結(jié)合，合理地解譯了異常特征和與金礦床有關(guān)的地層巖性、斷裂構(gòu)造以及隱伏巖體的關(guān)系，成功地解譯了異常與火山角礫巖及爆破角礫巖的關(guān)系，精準(zhǔn)解譯了異常與次級含礦構(gòu)造蝕變破碎帶及礦(化)體關(guān)系。動力滑翔機(jī)航磁測量方法簡便、快捷、高效，找礦效果明顯，對指導(dǎo)本區(qū)金礦勘查工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

通過1∶1萬大比例尺超低空高精度航磁測量工作，對航磁成果進(jìn)行處理和解譯工作，結(jié)合地質(zhì)資料對磁異常進(jìn)行定性解釋。將測區(qū)劃分成了Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)異常區(qū)、4個(gè)異常(帶)、10個(gè)航磁異常，推斷了6條斷裂帶。根據(jù)測區(qū)已知礦點(diǎn)分布和航磁成果的關(guān)系，航磁正異常外梯級帶可作為含礦破碎帶的識別標(biāo)志，類比店房爆破角礫巖型金礦床磁異常特征，在廟嶺礦區(qū)南部尋找隱伏爆破角礫巖筒。根據(jù)航磁異常特征，成功解譯了斷裂構(gòu)造、隱伏花崗巖體、隱爆角礫巖、安山巖及流紋巖等分布，有效地指導(dǎo)本區(qū)金礦勘查工作。

1 區(qū)域地質(zhì)

廟嶺金礦區(qū)處于華北地臺南緣華熊臺隆外方山斷隆區(qū)西南部，位于北西西—近東西向馬超營大斷裂及燕山期合峪花崗巖體的北部(劉紅櫻等，2000；燕建設(shè)等，2000)。區(qū)域出露地層主要為太古宇太華巖群、中元古界長城系熊耳群及第四系。區(qū)域斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，主要呈近南北向、北東向和近東西向展布。馬超營斷裂和近南北向斷裂控制金礦床或礦帶的分布，是區(qū)內(nèi)金礦導(dǎo)礦構(gòu)造。次級構(gòu)造控制礦體，為儲礦構(gòu)造。具有韌性剪切帶成礦模式(羅銘玖等，1991④；陳衍景和富士谷，1992；王志光，1997；楊群周和彭省臨，2000；秦明等，2018；王懷洪等，2019)。區(qū)域巖漿巖主要有燕山期合峪大規(guī)模中、酸性復(fù)式巖體及少量晚古生代巖漿巖(郭波等，2009；高昕宇等，2010)。

本次工作航磁測量區(qū)涉及廟嶺金礦區(qū)及南部店房金礦區(qū)一部分，金礦床工業(yè)類型為構(gòu)造蝕變巖型(崔萬順和黃國俊，1997；王學(xué)明等，1998)。區(qū)域上金礦床類型有蝕變巖型(前河、廟嶺和小南溝金礦床)和爆破角礫巖型(店房金礦床)，受區(qū)域性深大斷裂—馬超營斷裂帶及次級北東向、南北向、北西向等斷裂控制，區(qū)內(nèi)礦床(點(diǎn))眾多，主要有前河、店房、廟嶺(裴玉華和嚴(yán)海麒，2006；翟雷等，2011；張智慧等，2013)等大中型金礦床。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為中元古界長城系熊耳群雞蛋坪組上段和馬家河組下段及零星分布的第四系(圖1)。本區(qū)主要出露雞蛋坪組上段，厚度 395～802 m，為一套巨厚層青灰色、紫灰、黑灰色流紋巖，局部為英安巖頂部夾安山巖，與成礦關(guān)系密切。馬家河組出露于馬超營斷裂以北，呈帶狀、零星出露，為灰綠色杏仁狀安山巖、安山巖夾多層紫紅色凝灰?guī)r、紫灰色英安斑巖、長石石英砂巖。第四系厚0～30 m，主要分布于伊河兩岸及溝谷、低緩山坡上，為現(xiàn)代河床沖洪積之砂礫(卵)石層及含礫黃土層。

圖1 廟嶺金礦區(qū)域地質(zhì)簡圖1—第四系；2—中元古界熊耳群馬家河組；3—中元古界熊耳群雞蛋坪組上段；4—中元古界熊耳群雞蛋坪組中段；5—中元古界熊耳群雞蛋坪組下段；6—燕山晚期第三階段花崗巖；7—燕山晚期第二階段花崗巖；8—晉寧期閃長巖；9—印支期正長巖；10—地質(zhì)界線；11—斷裂構(gòu)造及編號

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要為近南北向，近東西向、北東向斷裂次之，北西向斷裂少量產(chǎn)出(圖2)。

圖2 廟嶺礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖1—馬家河組下段；2—中元古界熊耳群雞蛋坪組上段；3—燕山晚期第三階段花崗巖；4—晉寧期閃長巖；5—海西中期正長巖；6—地質(zhì)界線；7—斷層及編號；8—礦體及編號；9—火山角礫巖；10—爆破角礫巖

2.2.1 近南北向斷裂

區(qū)內(nèi)近南北向斷裂主要有10余條，其中F22、F8規(guī)模大、含礦性好，長度數(shù)百米至5千余米，寬度一般1～60 m不等，產(chǎn)狀350°～10°∠30°～85°，主要表現(xiàn)為壓扭性，具多期次構(gòu)造活動疊加特點(diǎn)。帶內(nèi)主要由構(gòu)造角礫巖和碎裂巖等組成，主要發(fā)育硅化、鉀化、褐鐵礦化和浸染狀黃鐵礦化，次為碳酸鹽化、絹云母化、高嶺土化等。

2.2.2 近東西向斷裂

區(qū)內(nèi)近東西向斷裂主要有F1、F5、F31等，分布于測區(qū)中、北部，走向數(shù)百米到2000余米不等，寬度一般0.3～7.0 m，一般傾向北，個(gè)別傾向南，傾角50°～80°。帶內(nèi)由碎裂巖、構(gòu)造角礫巖組成，蝕變?yōu)楹骤F礦化、硅化、絹云母化、黃鐵礦化等。其本身含金性差，僅在構(gòu)造膨大部位或斷裂交匯部位富集形成小的金礦體。

燒瓦窯斷裂：位于測區(qū)南部，為一級構(gòu)造，總體走向280°～300°，向南傾斜，產(chǎn)狀較陡，位于隱爆角礫巖筒的南邊界，對其有一定的控制作用。二級構(gòu)造為燒瓦窯斷裂的次級斷裂，為一系列北東向、北西西向和南北向斷裂，其中北東向和北西西向斷裂在角礫巖筒及合峪巖體中較發(fā)育。北東向斷裂走向30°～60°，傾向南東，為脆性斷裂，早期表現(xiàn)為壓性，兼有一定的右旋走滑特征，斷面平直，后期表現(xiàn)為張性，充填有石英脈及硫化物脈，為礦體的有利賦存部位。

2.2.3 北東向斷裂

該組斷裂一般規(guī)模較小，主要有F11、F21、F39等，走向30°～60°，向北西陡傾，傾角60～75°，長度100～1150 m，寬度1～10 m不等。帶內(nèi)發(fā)育碎裂巖、碎裂蝕變巖，斷裂面顯示扭性特征。

2.2.4 北西向斷裂

該組斷裂規(guī)模較小，走向315°～335°，傾向南西或北東，傾角60°～85°，長度200～1030 m，寬度0.5～2.0 m。帶內(nèi)發(fā)育碎裂巖，斷裂面顯示扭性特征。

2.3 巖漿巖

巖漿巖以熊耳期中基性巖脈、華力西期堿性巖脈、燕山期酸性巖脈為主。脈巖規(guī)模不大，長200～600 m，寬20～40 m。巖漿巖主要有閃長巖、花崗巖和花崗斑巖、正長巖等。

2.4 火山角礫巖筒

火山角礫巖筒分布在廟嶺礦區(qū)南部店房后溝一帶，地表出露形態(tài)為橢圓狀，長軸北西向，最長720 m，北東向最寬為360 m，總面積約0.17 km2(圖3)，火山角礫巖筒的南北接觸面產(chǎn)狀較陡，北側(cè)大部分南傾，傾角55°～80°，南側(cè)大部分亦向南傾，但深部經(jīng)鉆孔揭示傾角近于直立。在巖筒西端則幾乎全部向東傾(東部覆蓋)，由此可知，該巖筒在空間上應(yīng)為喇叭狀或漏斗狀的火山頸(溫森坡，2008)。

圖3 店房火山角礫巖體地質(zhì)略圖(據(jù)溫森坡，2008)1—第四系；2—中元古界熊耳群雞蛋坪組上段；3—燕山期花崗巖；4—大理巖；5—火巖角礫巖；6—地質(zhì)界線；7—斷層及編號；8—破碎帶；9—礦體及編號

2.5 爆破角礫巖筒

店房爆破角礫巖筒東西長700 m，南北最寬 500 m，地表出露面積0.23 km2，平面上呈東寬西窄的梨形，整體上為一向南東東方向傾斜的斜漏斗狀。爆破角礫巖圍巖為流紋巖，巖體和圍巖具有明顯的侵入接觸關(guān)系，界線清楚。

爆破角礫巖的蝕變主要有碳酸鹽化、絹云母化、高嶺土化、硅化、鉀化、綠泥石化、褐鐵礦化、黃鐵絹英巖化以及方鉛礦化等。爆破角礫巖筒與金礦化關(guān)系密切，一般沿其邊部金礦化更強(qiáng)，如K1、K2為石英脈型及構(gòu)造蝕變巖型金礦脈，K9、K8為爆破角礫巖型金礦(體)帶。

3 航磁測量

3.1 工作方法

3.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

使用動力滑翔機(jī)航磁系統(tǒng)進(jìn)行低飛航磁數(shù)據(jù)采集，此系統(tǒng)是以動力滑翔機(jī)為飛行載體，整合先進(jìn)的軟、硬件技術(shù)，在低空(真高0～1000 m)至超低空(真高0～100 m)范圍內(nèi)進(jìn)行高精度磁測的系統(tǒng)。系統(tǒng)由滑翔機(jī)飛行平臺、定位導(dǎo)航系統(tǒng)、磁測系統(tǒng)、磁補(bǔ)償系統(tǒng)和數(shù)字化采集系統(tǒng)五部分組成(圖4)。

圖4 滑翔機(jī)高精度航磁測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.2 測網(wǎng)布設(shè)及工作量

根據(jù)河南省嵩縣廟嶺金礦區(qū)范圍布置低空磁測測網(wǎng)，測量比例尺選擇1∶10000，測線距為100 m，測線方向選擇為90°(東西向)，總測量約127823個(gè)物理數(shù)據(jù)點(diǎn)，測區(qū)實(shí)際控制面積35.04 km2，完成測線385 km。

3.1.3 野外工作方法

(1)測線飛行測量采用預(yù)置飛行測線的GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位，定位設(shè)備按0.1秒時(shí)間間隔，記錄每個(gè)測點(diǎn)的坐標(biāo)、高程、離地高度。

(2)開展系統(tǒng)靜態(tài)測試，包括GPS靜態(tài)定位精度測試、磁力儀靜態(tài)測試及磁力儀一致性測試。

(3)確定跑道、日變站選址及基值，包括滑翔機(jī)跑道位置、日變站選址及基值。

(4)開展磁補(bǔ)償飛行測量。

3.2 數(shù)據(jù)處理及圖件編制

原始觀測數(shù)據(jù)通過預(yù)處理后，通過軟件對每一測點(diǎn)的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行正常場改正、高度改正、方向差校正和日變改正。對磁異常資料進(jìn)行分類處理，包括網(wǎng)格化處理、化極處理、延拓處理及斜導(dǎo)數(shù)法處理。編繪基礎(chǔ)圖件、位場轉(zhuǎn)換及解釋圖件，重點(diǎn)是推斷解釋圖，即根據(jù)△T化極后異常進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，對巖體或地質(zhì)界線等進(jìn)行推斷，對地質(zhì)構(gòu)造形跡進(jìn)行解譯。

4 區(qū)域異常解譯及推斷

4.1 區(qū)域巖礦石磁性特征

根據(jù)豫西地區(qū)1∶20萬航磁，巖性磁性特征歸納如下：

(1)基性巖類、中性侵入巖為中等磁性，規(guī)模不大，異常不明顯。

(2)中性火山巖以熊耳群安山巖類分布較廣，其磁鐵礦含量分布不均勻，一般含量4%～8%，最高達(dá)16%。

(3)酸性火山巖(流紋巖、流紋斑巖、石英斑巖)、堿性巖、變質(zhì)巖為弱磁性，無明顯的磁異常。

(4)酸性侵入巖：花崗巖類為弱磁至中強(qiáng)磁性，一般無明顯的磁異常。燕山晚期酸性小巖體與內(nèi)生多金屬礦關(guān)系密切，在接觸帶附近常產(chǎn)生低緩異常，是金多金屬礦的找礦信息。

(5)鐵礦物磁性特征：磁鐵礦的磁性最強(qiáng)，可引起強(qiáng)磁異常。鏡鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦均為微弱磁性，一般不能引起明顯磁異常。

4.2 區(qū)域重力、航磁異常特征

區(qū)域南部發(fā)育的重力低異常(中心)與合峪花崗巖體對應(yīng)，異常帶經(jīng)五丈山花崗巖體延伸到北部的花山(黑云母花崗巖體)，其中西營—大章則與古近系地層對應(yīng)。重力高異常對應(yīng)地層主要為中元古界的熊耳群地層，主要巖性為流紋巖、安山巖等火山巖(圖5)。

廟嶺金礦區(qū)位于重力低異常的北側(cè)，其南界已臨近異常邊界，說明測區(qū)南部已靠近合峪巖體。廟嶺重力異常等值線的梯度變化明顯小于竹園溝附近，指示了廟嶺附近深部可能有隱伏中酸性巖體存在。根據(jù)前人研究，五丈山形成于156 Ma,合峪巖體形成于134～143 Ma,時(shí)間上來說，合峪巖體明顯要晚些，二者空間上可能有疊加。

4.3 測區(qū)原位測量磁性特征

在本次工作中，對礦區(qū)主要礦石及巖性進(jìn)行了原位磁性測量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 廟嶺測區(qū)原位測量巖(礦)石磁性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

測區(qū)最強(qiáng)磁性是熊耳群安山巖(19.877×10-3SI)，其次為閃長巖脈(13.074×10-3SI)，另外還有隨機(jī)測量的地層巖石(9.514×10-3SI)及F22礦脈的圍巖(6.545×10-3SI)。原生礦石略具磁性(0.999×10-3SI)，明顯高于圍巖(0.365×10-3SI)及其他巖性類別，地表出露的花崗巖巖脈磁性最弱(0.019×10-3SI)。說明安山巖是本區(qū)內(nèi)的強(qiáng)磁異常的主要地質(zhì)因素。原生礦石雖具有一定磁性，但與安山巖相比差異太大，當(dāng)其與安山巖(異常)關(guān)聯(lián)時(shí)，應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)為低磁(負(fù)磁)異常，對于地表、近地表的氧化礦，更具有引起負(fù)磁異常的可能性。

5 測區(qū)ΔT異常推斷解釋

5.1 ΔT異常劃分及解譯

依據(jù)ΔT異常的強(qiáng)度形態(tài)及分布關(guān)系，在測區(qū)內(nèi)共劃分了4個(gè)異常(帶)(圖6)。其中HC1、HC2異常位于Ⅰ號異常區(qū)，HC3、HC4異常位于Ⅱ號異常區(qū)。

圖6 廟嶺測區(qū)低空航磁ΔT異常等值線平面圖1—異常分區(qū)界線；2—異常分區(qū)編號；3—航磁ΔT異常編號

HC1北部與HC3之間出現(xiàn)近南北向的航磁負(fù)異常帶，向南出現(xiàn)分支，主異常帶折向南東，進(jìn)而形成北窄南寬喇叭狀負(fù)異常區(qū)；次異常帶演變成HC1、HC2之間的陡變梯級帶。由此推測，航磁負(fù)異常帶中心由北向南，分支成為南南東及南東向負(fù)異常帶。西北部負(fù)異常區(qū)及南東部負(fù)異常區(qū)為隱伏深大斷裂F1通過，受F1斷裂構(gòu)造控制，合峪復(fù)式巖體沿深大斷裂F1上侵形成隱伏的花崗巖體(巖枝、巖株或巖脈)，即兩處航磁負(fù)異常區(qū)是由隱伏花崗巖體(巖枝、巖脈)引起的。

5.2 ΔT異常的分類和推斷解釋

依據(jù)上述分析，測區(qū)ΔT異常可以分為4類。第一類是與斷裂帶有關(guān)的異常，分為三級：一是區(qū)域性深大斷裂帶；二是次一級斷裂帶；三是含礦構(gòu)造破碎蝕變帶。第二類與隱伏巖體有關(guān)的異常。第三類與爆破角礫巖體或火山角礫巖有關(guān)的異常。第四類與安山巖有關(guān)的異常。

(1)與斷裂帶有關(guān)的異常。通過對測區(qū)ΔT異常的分析研究認(rèn)為，本區(qū)內(nèi)的ΔT負(fù)異常帶以及正負(fù)異常之間的陡變梯級帶是地質(zhì)構(gòu)造形跡的主要識別標(biāo)志(圖7)。F1分布于航磁負(fù)異常帶極值點(diǎn)連線，推測為區(qū)域性深大斷裂帶，它控制隱伏花崗巖體的侵位；F11、F2、F3、F6等分布于航磁正負(fù)異常之間的陡變梯級帶上，是與F1平行的次一級斷裂帶；F22、F8、F39、F40等分布于正異常陡變梯級帶上，是F1、F2、F3、F6等次一級構(gòu)造帶，為含礦構(gòu)造破碎蝕變帶，直接控制礦體的賦存位置及空間分布；K1、K2、K8、K9等同樣也分布于航磁正負(fù)異常之間的陡變梯級帶上，但正負(fù)航磁異常形態(tài)相間分布明顯，它們多為礦(化)體。

圖7 廟嶺測區(qū)低空航磁ΔT異常解譯綜合平面圖1—火山角礫巖；2—爆破角礫巖；3—航磁異常及編號4—推測隱伏巖體界線；5—推測斷層及編號6—斷層及編號；7—礦體及編號

(2)與隱伏巖體有關(guān)的異常。研究區(qū)西北部及東南部，出現(xiàn)大面積航磁負(fù)異常區(qū)，推測是由隱伏花崗巖體引起的，它們可能為合峪巖體的一部分。

(3)與爆破角礫巖體或火山角礫巖有關(guān)的異常。HC2-1航磁正異常呈南東帶狀分布，與地表出露的爆破角礫巖體吻合，爆破角礫巖體與航磁正異常有關(guān)；其西側(cè)航磁負(fù)異常與出露的火山角礫巖吻合，說明火山角礫巖與航磁負(fù)異常有關(guān)。

(4)與安山巖有關(guān)的異常。劃分為此類異常的主要依據(jù)是：異常強(qiáng)度高，規(guī)模較大；在地質(zhì)圖上有安山巖(脈)對應(yīng)；或異常檢查時(shí)確定有范圍較大的安山巖存在，屬于此類的異常主要是HC1異常。另外HC2-1、HC2-2異常在地質(zhì)圖上與安山巖(脈)對應(yīng)，其主要地質(zhì)場源因素也應(yīng)當(dāng)是安山巖，但該異常與HC1異常之間可能有斷層通過，有可能疊加有其他地質(zhì)因素。其次還有HC4-3異常，該異常面積大，強(qiáng)度相對較大，深部有高背景異常支撐，推斷由安山巖引起的可能性較大，但該異常位于F8礦帶的下盤，有可能局部受成礦作用影響。

5.3 礦床ΔT異常特征分析

廟嶺金礦床屬于典型構(gòu)造蝕變巖型金礦床，礦石糜棱巖化特征明顯，金屬礦物含量低。礦石磁化率均值0.999×10-3SI，屬弱磁性，個(gè)別標(biāo)本磁化率較高，主要是脈石礦物斜長石、角閃石含量較高所致。

F22、F8含金礦破碎帶平面位置，分別位于HC3、HC4正磁異常帶西側(cè)的陡變梯級帶上(圖6)，含礦構(gòu)造破碎帶西傾，且傾角較為平緩，推斷其向深部收斂于F1(F11)、F2斷裂帶。F22與F1(F11)、F8與F2斷裂帶同屬一個(gè)構(gòu)造體系，該斷裂帶深部產(chǎn)狀較陡，是導(dǎo)礦構(gòu)造；其上部產(chǎn)狀平緩，是容礦構(gòu)造，在區(qū)域巖漿熱液活動作用下形成了廟嶺金礦床。

6 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)的ΔT負(fù)異常帶以及正負(fù)異常之間的陡變梯級帶是斷裂構(gòu)造、次級構(gòu)造及含礦構(gòu)造破碎帶的重要識別標(biāo)志。

(2)大面積航磁負(fù)異常區(qū)，推測是由隱伏花崗巖體引起的。

(3)爆破角礫巖體與航磁正異常有關(guān)，火山角礫巖與航磁負(fù)異常有關(guān)。

(4)航磁異常面積大、強(qiáng)度高，推斷是由安山巖引起的。

本次研究成功解譯了隱伏斷裂構(gòu)造、次級構(gòu)造和含礦構(gòu)造帶，以及隱伏花崗巖體、爆破角礫巖、火山角礫巖、安山巖、流紋巖異常特征及分布，有效地指導(dǎo)本區(qū)了金礦勘查工作。

注 釋

① 張楠，潘玉焜，張林.2017，河南省嵩縣廟嶺金礦1∶10000低空航磁測量工作成果報(bào)告[R].

② 焦守敬，王延水，馬庚杰.1990.河南省西峽、淅川縣蒲塘、毛堂隱爆角礫巖型金礦成礦機(jī)理及成礦預(yù)測報(bào)告[R].鄭州：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)調(diào)查隊(duì).

③ 喬保龍，白鳳軍，趙金洲.2007.河南省嵩縣下蒿坪礦區(qū)金礦詳查報(bào)告[R].

④ 羅銘玖，王享治，龐傳安.1991.河南金礦概論[R].鄭州：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)廳.