山東東平石河王鐵礦磁異常特征分析

徐遂勤，李耀華

(1.河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質勘查院， 河南南陽市 473000;2.中國地質大學(北京)地球物理與信息技術學院， 北京 100083)

山東東平石河王鐵礦磁異常特征分析

徐遂勤1，李耀華2

(1.河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質勘查院， 河南南陽市 473000;2.中國地質大學(北京)地球物理與信息技術學院， 北京 100083)

以區(qū)域地質資料為基礎，結合標本的磁參數測定結果，對石河王鐵礦區(qū)1∶5000高精度磁測的磁異常進行定性解釋，圈定了石河王和郭家樓2條磁異常帶，通過定量計算得出礦體的埋深和產狀，進一步分析了圈定礦體特征及礦床成因。經鉆探驗證，測量及計算結果與礦體吻合良好，取得了較好的找礦效果，為進一步地質找礦提供了有利的依據。

石河王鐵礦;高精度磁測;磁異常特征;定量計算

石河王鐵礦位于東平縣城西北約16 km的石河王村附近，隸屬東平縣老湖鎮(zhèn)管轄。1959年地質部航空物探大隊進行了1∶10萬航磁測量，發(fā)現了汶上～東平～阿城航磁異常帶。在此基礎上于1971～1975年又完成區(qū)域內1∶5萬航空磁測量工作，圈定了汶上～東平～阿城航磁異常帶，石河王鐵礦區(qū)就位于該航磁異常帶中偏北段，為沉積變質型鐵礦。自2005年開始，在該區(qū)開展了為期2 a的1∶5000高精度磁測量及地質詳查工作，基本查明了礦區(qū)鐵礦成礦地質條件、礦床特征等，在礦區(qū)內共圈定礦體3個，新增查明的鐵礦石資源量約2000萬t，平均品位TFe 32.31%，MFe 24.55%。

1 礦區(qū)地質背景

礦區(qū)位于華北地臺魯西隆斷區(qū)蒙山－東平凸起西部邊緣，汶泗斷裂的北部，肥城斷裂的西南部。礦區(qū)內地表主要發(fā)育有寒武系和第四系(見圖1)，泰山巖群山草峪組隱覆于寒武系之下，是該區(qū)鐵礦主要賦礦層位，其總體走向320°～330°，傾向 SW，傾角70°～85°，巖性主要為黑云變粒巖夾磁鐵石英巖、磁鐵角閃石英巖、斜長角閃片巖、黑云角閃片巖等。寒武系長清群地層出露于區(qū)域北部及中部，發(fā)育朱砂洞組、饅頭組，朱砂洞組地層與下覆泰山群山草峪變質巖呈角度不整合接觸;饅頭組由下到上分為石店段、下頁巖段、洪河砂巖段、上頁巖段，與下伏朱砂洞組整合接觸，而地表僅出露該組上頁巖段。寒武系九龍群地層出露于礦區(qū)的北部，發(fā)育張夏組、崮山組，地貌上常構成陡峭的山峰，張夏組分為上、下2個灰?guī)r段，與下伏饅頭組呈整合接觸關系;崮山組分布于礦區(qū)的西北角，出露該組下段巖性。第四系大面積分布在礦區(qū)南部山間低洼地帶，主要為褐黃色砂質粘土、土黃色砂土，淺黃色含粘土細砂，夾花崗質、石灰質礫石層等，屬沖洪積成因。

圖1 石河王鐵礦區(qū)域地質略圖(虛線為礦區(qū)勘查邊界)

礦區(qū)內未發(fā)現脆性變形構造，寒武紀地層呈單斜分布，在區(qū)內形成單斜狀構造，傾向 NW，傾角3°～5°，局部受斷層影響產狀復雜，總體為平緩單斜構造。巖漿巖以隱伏的花崗偉晶巖脈為主，其次為煌斑巖脈、閃長巖脈;花崗偉晶巖呈脈狀順層侵入山草峪組，與片麻理近于平行產出，煌斑巖、閃長巖呈脈狀侵入寒武紀地層中。

2 磁異常特征

2.1 巖礦石磁性特征

通過對礦區(qū)內1298塊巖礦石標本的磁化率、剩余磁化率強度進行統(tǒng)計分析[1]，結果如表1顯示:巖漿巖類標本具有中強磁性特征，磁化率平均值大約為(2000～3000) ×10－5SI，其中輝綠巖類磁性較強，反映為明顯的強磁場特征，閃長巖類磁性較輝長巖低，為中強磁場特征，本區(qū)花崗巖類磁性較弱，磁化率平均值為506×10－5SI，剩余磁化率強度平均值為214×10－3A/m2，相對較大。沉積巖中的灰?guī)r、砂頁巖等均為無磁性巖類，在磁場上反映為平緩磁場特征，即為本區(qū)的區(qū)域正常場。變質巖類磁性變化范圍大，且同一種巖性不同地段磁性變化差異較大，由于變質巖剩余磁強度大且磁性強弱不均，通常表現為正或負的雜亂磁場特征。含磁鐵礦石標本具有很強的磁性，其磁化率平均值一般在(20000～70000)×10－5SI，為明顯的強磁異常。

表1 礦區(qū)磁性標本測定結果統(tǒng)計

2.2 區(qū)域磁場特征概述

本次高精度磁測測網為50 m×10 m，是在原有1∶10000磁測資料基礎上重新劃定異常進行分析研究的，測區(qū)范圍僅包括異常區(qū)段[2]。據1∶10000地面磁測資料，當時圈定了1條南起汶上縣城北，經彭集沿北西向經水河后轉向北延伸至東阿鎮(zhèn)以北，長超過50 km的強磁異常帶，磁場強度為數百nT，呈現出以北西向為主的強度大、梯度陡的狹長異常帶，其走向與區(qū)域地質走向一致，經鉆探驗證，為含磁鐵角閃石英巖層鐵礦引起。高精度磁測選取基點磁場值為52000 nT，測量結果所反映的寬緩、開闊的特征為寒武紀地層分布，在平緩背景場上圈定了2條近南北向展布的磁異常帶(見圖2)，其中一條位于石河王村西側，另一條位于郭家樓西側[3]。

圖2 石河王鐵礦區(qū)高精度磁測1∶5000ΔT平面圖(據山東省物化探勘查院)

2.3 磁異常特征

2.3.1 石河王磁異常帶

由圖2可見，區(qū)內磁異常帶近南北方向展布，以800 nT等值線圈定異常平面形態(tài)呈1條帶狀，其南北端基本封閉。區(qū)內控制長度3.25 km，寬度一般在600～800 m。異常帶上出現2處峰值(編號分別為 C1異常、C2異常)。

C1異常是由1000 nT等值線圈定的1個橢圓狀異常平面范圍，長軸800 m，短軸500 m，異常等值線分布均勻，峰值達1500 nT。梯度變化較緩，磁異常特征反映出磁異常地質體具一定埋深，且下延深度較大。就異常強度來看，相對強度800 nT，屬中等磁性偏弱，且呈一弧立橢圓狀，推斷異常由含鐵黑云變粒巖引起，經對異常進行定量計算[4]，礦體頂板埋深約150 m左右，產狀近于直立略向東傾。

C2異常為一狹長條帶狀異常，以1200 nT等值線圈定其平面范圍，長約 1.65 km，寬 0.15～0.3 km。異常帶的中段較寬，為異常中心部位，峰值達1625 nT，異常帶兩側梯度變化較大，其西側較陡。據推斷是由泰山群山草峪組含鐵變質巖引起的該異常特征。在異常中心地段推斷有疊加礦層所引起的強磁異常，由圖2可見在異常中心的東側有一同形扭曲特征，推測在主礦層東側有一小礦層平行排列。在異常中心實測A3－A3′異常研究剖面(見圖3)，經定量計算礦層頂板埋深約150 m左右，產狀近于直立，略向東傾。經打鉆驗證，孔內見礦厚度21.29 m，磁性鐵品位23.96%，礦體傾角75°。

圖3 A3－A3′定量計算剖面

2.3.2 郭家樓磁異常帶

郭家樓磁異常帶呈向東凸起的弧形狹長帶狀異常，北端有明顯的向左扭轉，南端靠近桓家村，區(qū)內控制長度約2 km，以1000 nT等值線圈定異常帶，平均寬度約200 m(見圖2)。異常帶強度一般在1125 nT，連續(xù)性較好，兩側梯度變化基本對稱，在異常帶的中心線上斷續(xù)出現2處峰值，主峰值達1375 nT，推斷為鞍山式鐵礦帶引起。為了解礦體的分布特征，在異常帶南段和北段實測了 A1－A1′、A2－A2′異常研究剖面，圖4為A2－A2′定量計算剖面圖，經計算礦層上頂板埋深均在100 m左右，產狀近于直立，略向東傾，鉆孔揭露礦體厚3.40 m，平均品位22.80%，礦體傾角 75°。

圖4 A2－A2′定量計算剖面

3 礦體特征及成因

3.1 礦體特征

礦區(qū)共圈定礦體3個，編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(見表2)。Ⅰ、Ⅲ號礦體分布于石河王磁異常帶中，Ⅱ號礦體分布于郭家樓磁異常帶中。礦體賦存于晚太古代泰山群山草峪組變質巖中，呈似層狀單斜產出，產狀與圍巖產狀基本一致。

表2 礦體特征

Ⅰ號礦體沿走向長2100 m，控制長度1984 m，礦體賦存標高－48.87～－569.10 m，總體走向約5°，沿走向總體呈向西凸出的弓形，礦體傾向北東東，總體由北向南傾角有變陡的趨勢，傾角變化范圍67°～82°。礦體沿走向兩端均未封閉，沿走向和傾向以單層為主，局部出現分層。礦體的最小厚度為1.07 m，出現在 SZK802鉆孔中，最大厚度為21.29 m，出現在 SZK801中，礦體平均厚度為7.23 m，厚度變化系數為62.97%，屬變化中等型。化驗結果顯示，單工程礦體磁性鐵品位最高34.96%，最低20.03%;全鐵品位最高 43.37%，最低 25.57%。單樣磁性鐵品位最高39.84%，最低15.02%;全鐵品位最高48.01%，最低20.38%;礦體平均品位為TFe 32.83%，MFe24.97%，品位變化系數分別為11.75%和13.60%，屬均勻型。磁性鐵品位出現頻率最高的為25.01% ～30%，占 35%;其次為 20.01% ～25%，占26%;其他分別為小于15%占12%，15% ～20%占14%，大于30%占13%，礦石中MFe/TFe為76.06%。

Ⅱ礦體沿走向總體呈一南北兩端向西彎曲弧形。礦體由 SZK2301、SZK2302、ZK001、SZK3101、SZK3102、SZK3901控制，磁性鐵品位為 6.80% ～19.58%，礦體延深由北向南逐漸變小。礦體以單層為主。Ⅲ號礦體由3個單層組成，沿走向兩端均未封閉，沿傾向上部已經封閉，下部未封閉。

3.2 礦床成因

礦床賦存于山草峪組中下部層位，具層控特性。礦體屬泰山群的1個組成部分，其與泰山巖群的形成演化過程是一致的。泰山巖群是發(fā)育在早期陸殼固結以后的穩(wěn)定陸塊上濱海－淺海環(huán)境的火山－碎屑沉積建造。成礦物質來源于海底火山噴發(fā)作用，在海盆中，膠狀氫氧化鐵和二氧化硅交替沉積，形成互層狀硅鐵沉積建造，經受區(qū)域變質作用時，在熱力和定向壓力作用下，產生重結晶作用及片理化作用，形成磁鐵礦、石英、角閃石等主要礦物。在礦石中主要礦物定向排列，形成明顯的黑白相間條帶狀構造。

4 結論

根據區(qū)域磁場及1∶5000高精度磁異常分布特征，結合本區(qū)磁性參數資料、地質及鉆孔資料對鐵礦反映的異常特征總結如下:

(1)呈有規(guī)律的條帶狀異常，具有一定的走向，與老地層走向基本一致;

(2)異常強度大多在1000 nT以上，當礦體埋藏較淺時，異常曲線尖銳，梯度陡直，礦體埋深較大時異常變的寬緩;

(3)異常呈現多峰值，反映了多層礦體的特征，且有相平行排列的異常，反映了同一走向多條礦體的存在。

從區(qū)內已知礦帶上異常特征看，只要礦體具一定規(guī)模，且頂板埋深不大于300 m，異常強度一般大于1000 nT，而對于有一定埋深的礦體，其異常則呈低緩特征，有一定范圍，曲線反映比較圓滑規(guī)整，相對強度一般大于500 nT。

致謝:在此感謝東平百成礦業(yè)有限公司、山東省物化探勘查院提供相關數據及資料。

[1] 向運兵，吳 軍，葉厚余，等.談磁法勘探中標本磁參數測定的必要性[J].西部探礦工程，2007，(3):132.

[2] 霍光輝.高精度磁測在山西省繁峙吐樓鐵礦區(qū)勘探中的應用[J].山東國土資源，2010，26(9):23 －26.

[3] 王郁柏.磁異常數據處理方法的應用[J].地質找礦論叢，2006，21(增刊):149－154.

[4] 沈方鋁，龔育齡.地面高精度磁測在八河鐵礦區(qū)找礦中的應用[J].南華大學學報，2008，22(1):44 －47.

2010－03－17)

徐遂勤(1962－)，男，河南南陽人，高級工程師，主要從事物探及地質找礦工作。