航空磁測在蒙古國中戈壁省地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］航空磁測；精細處理；地質(zhì)解釋

研究區(qū)位于克魯倫鐵鋅成礦帶，地處蒙古國中戈壁省東北部，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，地層與巖石、礦床受斷裂控制，是蒙古國重要的鐵、鋅礦富集地區(qū)。本文以1∶5萬航空磁測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展解析延拓、一階求導(dǎo)精細化處理，對物性結(jié)構(gòu)面與物性地質(zhì)體信息提取，實現(xiàn)深源場與淺源場分離，礦產(chǎn)資源體與物性地質(zhì)體關(guān)聯(lián)。結(jié)合成礦地質(zhì)背景研究成果，厘定成礦地質(zhì)體、成礦結(jié)構(gòu)面與控礦構(gòu)造，總結(jié)礦床深部及外圍找礦預(yù)測標志，圈定找礦靶區(qū)，為后續(xù)勘查工作部署提供科學依據(jù)[1-3]。

1．地質(zhì)及地球物理特征

1.1成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)出露地層有元古界、古生界、中生界、新生界，以古生界二疊系和中生界的白堊系、侏羅系分布比較廣泛。斷裂構(gòu)造發(fā)育，具有良好的找礦潛力。巖漿活動強烈，主要出露下二疊統(tǒng)安山巖、流紋巖和中-晚侏羅世二期花崗巖體（圖1）。

研究區(qū)內(nèi)成礦作用與中元古界變質(zhì)巖系、印支-燕山期中酸性巖漿活動及克魯倫深大斷裂及其引起的次級斷裂密切相關(guān)，礦床、礦化點沿總體呈北東東-南西西向條帶狀展布。礦床、礦化點時空分布特征顯著，鋅鐵礦床主要賦存在中元古界變質(zhì)巖系內(nèi)或與燕山期花崗侵入巖體交接部位，成礦時代主要為印支期-燕山期。區(qū)域內(nèi)礦床成因類型相對簡單，主要為接觸交代矽卡巖型、與陸相噴出巖相關(guān)淺成熱液脈型，Pb-Zn礦床、Zn-Fe礦床主要為接觸交代矽卡巖型，螢石礦點均為陸相噴出巖相關(guān)淺成熱液脈型，鈾礦點為花崗巖型。

研究區(qū)成礦分析：主要礦種為鋅礦、鐵礦，為接觸交代矽卡巖型礦床，區(qū)域內(nèi)已提交儲量報告有西部巴彥烏拉斑巖鉬銅礦、塔木梯鋅礦，東部哈拉特烏拉鐵礦、哈德溫鐵鋅礦、額仁鐵礦、巴彥巴拉特螢石礦等。①巖漿巖：提供成礦物質(zhì)熱液源，與鋅鐵礦關(guān)系密切的侵入巖體主要為三疊紀花崗正長巖、花崗正長斑巖，對厚大矽卡巖帶的形成和成礦起到了決定性作用。②圍巖：主要為碳酸鹽類巖石和片巖，化學性質(zhì)活潑、脆性較大、滲透性強和富含Ca而易被交代，形成各種類型的矽卡巖，有利于磁鐵礦沉淀。③構(gòu)造：為接觸帶構(gòu)造，為灰?guī)r、大理巖巖層捕虜體和侵入體接觸帶，接觸帶構(gòu)造的多次活動，使矽卡巖化和礦液運移地具有良好導(dǎo)礦通道，進而在矽卡巖接觸帶內(nèi)形成礦體。

1.2地球物理特征

研究區(qū)內(nèi)矽卡巖型磁鐵礦石有較強的磁化率，磁化率大于20000×10^-5SI；火山巖類英安巖、凝灰?guī)r、凝灰角礫巖磁性中等，磁化率在200×10^-5～2000×10^-5SI之間；花崗巖、無礦化蝕變的矽卡巖、灰?guī)r、大理巖磁性很弱，磁化率小于100×10^-5SI。從物性特征可以區(qū)分巖體巖性，對于識別巖體分布范圍有一定的意義，具備開展磁法測量的前提條件。

2．航空磁測數(shù)據(jù)處理及構(gòu)造解釋

航磁數(shù)據(jù)精細處理主要分為4個步驟：

①對航磁數(shù)據(jù)化到地磁極：將斜磁化的航磁異常換算成垂直磁化的異常，即引起該磁異常的磁性體垂直投影到地面，可以簡化異常的形態(tài)，利于磁異常的地質(zhì)解釋。

②位場分離：將磁異?；瘶O處理后，將其進行濾波處理，將其分離為背景場和區(qū)域場，不同頻率可以提取不同的背景場，然后分別研究它們與深部、淺部各種地質(zhì)目標的關(guān)聯(lián)。

③信息突出處理：對分離后的場源進行延拓和求導(dǎo)處理，相當于抬高觀測面或壓制不同方向的磁異常特征，可以突出不同深度或不同方向的磁性異常，然后和地質(zhì)體特征進行對比，獲取有益的信息。例如將航磁數(shù)據(jù)進行位場向上延拓250 m、500 m、1000 m、2000m，判定規(guī)模較大的構(gòu)造特征。將航磁數(shù)據(jù)按0°、45°、90°、135°四個方向進行水平一階求導(dǎo)，判定四個方向的構(gòu)造特征。

④地質(zhì)解譯：通過對磁異常的新認識，可以判斷地質(zhì)特征，如已知礦脈的產(chǎn)狀，隱伏礦床的分布范圍等。通過這種關(guān)聯(lián)，可以實現(xiàn)探邊找盲，是非常經(jīng)濟且有效的手段。

2.1 航磁異常的延拓處理

對磁異常進行向上延拓，可以壓制近地表觀測引起的高頻異常干擾，突出深部磁性體的形態(tài)特征。通常情況下，隨著向上延拓觀測面的不斷提升，磁異常的邊緣會更加圓滑，極值會逐漸降低，這就為我們了解深大構(gòu)造的分布特征和新舊地層界面的位置提供了依據(jù)，地球物理特征的差異可以對應(yīng)巖礦石類型的變化，即物性分界面通常是巖性分界面。

①向上延拓250 m：背景場和區(qū)域場出現(xiàn)分離，解譯出磁性體分布范圍及形態(tài)特征，正負磁場的背景差異變得不明顯，說明造成大面積正、負異常的磁性體主要為近地表干擾，這說明地層出現(xiàn)巖石自身反轉(zhuǎn)磁化。磁異常形態(tài)主要受到南北向和北東向構(gòu)造的影響（圖2A），異常呈條帶狀和團狀，在不同構(gòu)造方向的交匯部位是地質(zhì)活動相對活躍的地區(qū)。

②向上延拓500 m：淺源異常的極大值和極小值幅度降低，區(qū)域異常更加明顯。直徑小于1 km的團狀異常被壓制，研究區(qū)中西部的條帶狀異常呈現(xiàn)融合交匯的形態(tài)（圖2B）。

③向上延拓1000 m：磁異常形態(tài)更加平滑，航磁解譯出的磁性異常規(guī)模不斷增大，深部異常特征更加完整（圖2C），條帶狀異常寬度增大呈弧狀，在中西部位置更加明顯。

④向上延拓2000m：深部構(gòu)造特征更加明顯，正異常的形態(tài)以長條寬帶狀和圓弧狀為主，寬度約10 km。推測研究區(qū)內(nèi)深部以南北向斷裂帶為主，沿斷裂帶形成正磁異常帶，并分布規(guī)模巨大的構(gòu)造巖漿巖帶，強烈的構(gòu)造活動在提供成礦熱能的同時，為成礦提供了空間環(huán)境?；◢弾r體出露的部位下部磁性異常與圍巖深部邊界清晰（圖2D）。

2.2 水平導(dǎo)數(shù)計算與線性構(gòu)造解譯

在研究區(qū)解譯四個方向線性構(gòu)造，以南北向、北東向構(gòu)造為主，南北向呈現(xiàn)張扭性特征、北東向呈現(xiàn)壓扭性特征。東西向構(gòu)造延伸較長且平直，扭性特征不明顯。北西向構(gòu)造呈現(xiàn)張扭性特征。不同深度構(gòu)造用不同線性標志（500 m以淺用實線，1000 m用虛線，2000m用點劃線），可以判斷構(gòu)造的傾向和地質(zhì)活動的特征。

①北東向構(gòu)造：在研究區(qū)內(nèi)解譯出北東向構(gòu)造6條。其特點為密度大、構(gòu)造線之間的距離約為5 km，分布相對均勻，走向上變化不明顯，比較平直，主要分布在研究區(qū)的中部和北部。這些斷裂構(gòu)造切割了下二疊統(tǒng)地層及中晚侏羅世和二疊紀巖漿巖，是研究區(qū)內(nèi)重要的容礦構(gòu)造，北東向構(gòu)造控制花崗巖體產(chǎn)狀及分布范圍，與南北向構(gòu)造交匯復(fù)合地段控制礦脈群分布（圖3A）。

②北西向構(gòu)造：研究區(qū)解譯出3條北西向構(gòu)造，其特點為延伸較長，走向上變化明顯，呈弧狀。北西向構(gòu)造埋藏深，地表多被第四系覆蓋，在上延1000 ～ 2000 m高度可見，顯示其切割深度較大的特征，北西向構(gòu)造對礦體的控制特征不明顯，主要為破壞礦體的構(gòu)造（圖3B）。

③東西向構(gòu)造：研究區(qū)解譯出3條東西向構(gòu)造，其特點為分布不均勻，主要分布在研究區(qū)南側(cè)，總體傾向南。磁異常受東西向構(gòu)造控制，呈現(xiàn)異常特征相似的特性，規(guī)模大、強度高，這些構(gòu)造切割了下二疊統(tǒng)和元古界地層及中晚侏羅世花崗巖，均為矽卡巖型磁鐵礦致異常。東西向構(gòu)造表現(xiàn)出壓性構(gòu)造特征，產(chǎn)狀平直，切割深度不大，為研究區(qū)配礦構(gòu)造（圖3C）。

④南北向構(gòu)造：研究區(qū)解譯出6條南北向構(gòu)造，其特點為在走向上分段性明顯，構(gòu)造規(guī)模不均勻，延長不等，延伸較淺，呈斷續(xù)狀分布特征，主要分布在研究區(qū)西側(cè)，具有張性構(gòu)造性質(zhì)。這些構(gòu)造從花崗巖與元古界地層的接觸帶處通過，研究區(qū)內(nèi)多數(shù)鐵礦床和鋅礦點，分布于構(gòu)造兩側(cè)。在上延250 m至1000 m可見，顯示其切割深度較淺的特征（圖3D）。

根據(jù)延拓及求導(dǎo)判定的航磁線性構(gòu)造形態(tài)特征，可以看出不同方向的構(gòu)造線在分段、中斷、拐彎、交匯處，是地質(zhì)活動發(fā)生變化的地帶，也是有利于成礦的區(qū)域。

3．找礦標志及靶區(qū)優(yōu)選

隨著蒙古國礦產(chǎn)接替資源找尋的地質(zhì)需求日益增加，探邊摸底是解決危機礦山接替資源問題的重要途徑。以地質(zhì)為基礎(chǔ)，通過對物探資料的精細化處理，探索深部地質(zhì)成礦信息，可以為礦床深部及外圍預(yù)測提供重要信息。

3.1 地質(zhì)標志

研究區(qū)礦床的成礦時代晚于巖體的形成時代，空間上礦體主要分布在巖體的內(nèi)外接觸帶上。該區(qū)某鐵鋅礦床為接觸交代矽卡巖型磁鐵礦，巖石主要為安山巖、英安巖，外圍大面積分布凝灰?guī)r、流紋巖等火山巖，判斷為火山巖引起的礦質(zhì)異常，構(gòu)造斷裂發(fā)育部位是尋找接觸交代型多金屬礦床有利位置。

3.2 磁性標志

研究區(qū)中西部條帶狀磁異常規(guī)模大、梯度大、強度高，形狀規(guī)則，曲線平滑，南側(cè)伴生負值出現(xiàn)，判斷該處磁異常為熱液型鐵、多金屬礦引起。而疊加在寬緩正異常之上的高值次級異常，是矽卡巖與接觸帶的綜合反映，隨著延拓高度的變化，異常位置與花崗巖邊界呈現(xiàn)更高的相關(guān)性，異常中心點以及區(qū)內(nèi)已知的含鐵礦化帶通常在不同方向構(gòu)造線的交匯處。以此類推，在不同方向的構(gòu)造線密集交匯以及地質(zhì)活動劇烈的地區(qū)是尋找含鐵質(zhì)礦床的有利地段。

3.3 靶區(qū)優(yōu)選

靶區(qū)優(yōu)選是對成礦理論、成礦模式和成礦規(guī)律的校驗和驗證。結(jié)合已知礦床，確定成礦地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面及控礦構(gòu)造，提取成礦預(yù)測標志，進行成礦預(yù)測研究。本次以地質(zhì)模型為依據(jù)，構(gòu)建地質(zhì)-地球物理勘查模型，實現(xiàn)了地質(zhì)體與物性異常的二次轉(zhuǎn)化。

在研究區(qū)解譯出十余條線性構(gòu)造，構(gòu)造方向以南北向、北東向為主，在研究區(qū)中西部區(qū)域，構(gòu)造線密集交匯，礦體集中產(chǎn)出，為尋找礦體的有利區(qū)域。靶區(qū)主要預(yù)測依據(jù)：深部250 m、500 m 近南北向構(gòu)造，延伸穩(wěn)定，傾向東。深部1000～2000 m 巖體規(guī)模收斂，發(fā)育多條近北東向構(gòu)造，傾向南西，發(fā)育多條成礦磁性體，產(chǎn)狀變化明顯，斷裂構(gòu)造發(fā)育。據(jù)此對深部礦體賦存部位進行預(yù)測，圈定靶區(qū)見圖4（陰影區(qū)域），鉆孔驗證發(fā)現(xiàn)深部存在矽卡巖鐵礦化帶，巖性分帶性明顯，上部至底部依次出現(xiàn)英安巖、矽卡巖、磁鐵礦、矽卡巖、花崗巖，見磁鐵礦厚度28 m，礦體TFe 平均36%。