綜合信息技術預測遼寧大臺溝鐵礦遠景資源量

滕壽仁，溫德娟，洪秀偉，張紅濤

（遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽110031）

1 概況

綜合信息技術是目前估算礦產遠景資源量行之有效的方法?全國礦產總量預測及預測新方法研究.2009..本文通過對大臺溝鐵礦的綜合信息分析研究，并結合鉆孔數據，預測鐵礦體邊界、下延深度等信息，在節省巨額勘查費用的同時，為下一步礦產勘查工作提供指導性依據.

大臺溝鐵礦位于遼寧省本溪市橋頭鎮，賦存于鞍山-本溪鐵礦成礦帶內，是近年來遼寧省發現最大鐵礦體，目前已探明的資源量超過30億噸?李爾峰，等.大臺溝鐵礦詳查報告.遼寧省地質礦產調查院，2010..

礦區內研究程度較高.先后有不同勘查研究單位在工作區內開展了鐵礦的普查工作.遼寧省地質局物測大隊在本溪橋頭地區針對大臺溝磁異常進行地面檢查工作，推斷航磁異常是由鞍山式磁鐵礦引起?盧崇海.遼寧省區域礦產總結.遼寧省地質礦產勘查局，2006..冶金地質會戰指揮部第二物探大隊曾對大臺溝磁異常開了綜合研究工作，根據重磁同源異常特征，推斷由鞍山式鐵礦引起，異常南部塊段具高磁性、高密度特征，可能為富礦部位.

2 礦床地質特征

礦區出露的地層主要為新元古宙細河群釣魚臺組、南芬組、橋頭組，震旦系康家組，寒武系堿廠組、饅頭組.巖性主要為粉砂巖、泥灰巖、泥巖、石英巖、石英砂巖、硅化大理巖、絹云綠泥石英片巖及太古宙鞍山群含鐵巖系的條帶狀磁鐵石英巖、赤鐵石英巖、赤鐵磁鐵石英巖、綠泥片巖?李爾峰，等.大臺溝鐵礦詳查報告.遼寧省地質礦產調查院，2010.［1］.

與鞍-本地區已知鐵礦類比，大臺溝鐵礦礦石特征、夾石特征等與鞍山齊大山鐵礦相似，其層位應屬鞍山群櫻桃園組，為變質沉積-火山沉積鐵礦，即“鞍山式”鐵礦［2-3］.

礦體頂界面埋深1100～1200 m，寬度578～1152 m，平均寬度870.68 m，礦體最大垂直延伸809 m.礦體呈單斜層狀產出，厚度變化小，變化系數19.67%.礦石成分簡單，礦石礦物主要為磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物主要是石英.礦體平均品位TFe33.07%.

3 重、磁場特征

大臺溝航磁異常規模較大，異常長度為1.7 km，異常寬度1 km，軸向為北西.由南東向北西方向急劇收縮，異常范圍達52 km2，異常最大值達3500 γ.化極等值線圖上異常形態變化不明顯，反映出礦體規模較大；各高度垂向導數圖上磁異常仍然存在，表明礦體延伸較深，并且傾角較陡?滕壽仁，等.遼寧省磁性礦床估算報告.遼寧省地質礦產調查院，2010..在1∶1萬地磁等值線異常圖上，磁異常呈鴨梨型，有明顯走向，軸向為北西，兩翼梯度變化不大且較平緩，說明礦體埋深較大并且產狀較陡.異常向北西方向急劇收縮，說明礦體寬度亦向北急劇變窄.異常峰值較高，達5900 nT，從形態上看基本與航磁異常圖磁異常形態吻合［1］.

礦區在1∶20萬重力場上為一北西向鴨梨狀重力高，因該地區存在基性巖體的可能性較小.同時，經地形校正等五統一改正后，重力異常形態與航磁異常形態相近似，異常中心位置較為吻合，說明該異常為重、磁同源異常.因此推斷重、磁異常中心部位也是礦體的中心部位?劉士毅，等.我國物探化探找礦思路與經驗初析.2006.［4-5］（見圖 1）.

圖1 重、磁異常對比圖Fig.1 Comparison between gravity and magnetic anomalies

4 EH4電磁剖面特征

EH4電導率測量方法在鐵礦勘查工作中的應用還處于試驗研究階段.通過電阻率的空間分布，結合深部鉆孔資料，對可能的礦體產狀、空間展布特征進行研究［6］.

從垂向看，礦體的頂界面為浪子山組硅化大理巖和石英巖，電阻率分別為7918 Ωm和12229 Ωm（見圖2），而赤鐵礦體電阻率為3165 Ωm，為相對低電阻率.因此在剖面圖上，上部出現高阻區，下部出現低電阻率區，分界處就應是礦體的頂界面，在本剖面上反映得較好.同樣礦體的南西邊界為太古宙混合花崗巖，也為相對高電阻率區域，在高、低電阻率過渡區應為礦體的分界線.礦體的北東邊界圍巖為綠泥石英片巖，電阻率為13362 Ωm，也為相對高阻區.

EH4連續電導率剖面總體上反映了礦體的大致邊界，在深部反映有疑似礦體異常.但是礦體的南西邊界在斷面圖上反映不是很明顯.邊界的確定存在多解性，因此我們可以利用測井等數據相互約束補充?孫鵬惠，等.遼寧省鐵礦資源潛力評價成果報告.遼寧省地質礦產調查院，2010.［7］，達到目的.同時，從剖面圖上可以看出，低阻區向下還存在連續性，說明該鐵礦深部還存在較大潛力.

圖2 156號勘探線控制與EH4推斷礦體邊界對比圖（引自大臺溝鐵礦勘查報告）Fig.2 Comparison of orebody boundaries between that controlled by exploratory line and that concluded by EH4

5 綜合測井特征

三分量曲線特征明顯，磁性過渡層處于遼河群浪子山組硅化大理巖，鞍山群頂界面出現明顯磁性界面.蓋層磁化率相對于太古宇櫻桃園組及以下含鐵地層幾乎為零，而硅鐵建造內部曲線形態分為穩定曲線和跳躍曲線，穩定曲線代表了硅鐵建造的穩定發育和赤鐵礦、夾層的發育情況.自然伽瑪測井主要測量鉆孔中地層的天然放射性強度.大臺溝礦區由地表向下，依次為震旦系、新元古界青白口系、古元古界遼河群和新太古界鞍山群地層，從巖性特征上看，由砂巖、頁巖、泥灰巖、大理巖、片巖和鐵礦組成.其井中自然伽瑪值最高的為黑色頁巖，其次是泥灰巖、片巖、砂巖、大理巖，最低的為鐵礦，尤其是1750 m以下的條帶狀磁鐵、赤鐵石英巖含量接近零值.鐵礦自然伽瑪值平均變化范圍在0～6 API，圍巖變化較大且不穩定，變化范圍40～120 API，明顯高于礦體.由此說明大臺溝鐵礦放射性極低或不含放射性.

6 巖石物性特征

6.1 磁性特征

從勘查區鉆孔巖心采取一定數量的礦體和圍巖標本進行物性參數測定.鐵礦上覆蓋層磁性較低，磁化率在 2.8～78.6（10-4×4πSI）之間，平均磁化率為 20.9（10-4×4πSI）；剩磁強度在 0.8～51.6（10-1A/m）之間，平均剩磁為 9.17（10-1A/m）.赤鐵石英巖磁化率在 34～776（10-4×4πSI）之間，平均磁化率 229.4（10-4×4πSI）；剩磁強度在 26～833（10-1A/m）之間，平均剩磁為 269.4（10-1A/m）.磁鐵石英巖磁化率在 262～5603（10-4×4πSI）之間，平均磁化率為 2095.9（10-4×4πSI）；剩磁強度在 184～8583（10-1A/m）之間，平均剩磁為 1892.5（10-1A/m）.條帶狀磁鐵石英巖、赤鐵石英巖與上覆圍巖的磁性差異明顯?劉士毅，等.我國物探化探找礦思路與經驗初析.2006.［8］，差了兩個數量級.因此，利用磁性差異進行資源量估算及井中分層是該礦區非常有效的手段.

6.2 電性特征

礦區內條痕狀磁鐵石英巖和赤鐵石英巖具明顯的低阻高極化特征［9-10］，其他巖性之間視極化率相差不大，但電阻率變化較大，平均變化范圍13362～1843Ωm，顯示良好的電性差異.上覆圍巖視極化率處于1%～4%之間，其中以砂巖類為最低.磁鐵石英巖及赤鐵石英巖在10%～17%之間，且變化不大，較為穩定，明顯高于其圍巖，分界面明顯［10］.

7 遠景資源量估算

通過對大臺溝鐵礦的重磁電綜合信息研究，我們認為該鐵礦深部還存在較大潛力［11］.在綜合整理了重磁電資料及巖（礦）石物性參數的基礎上，對該鐵礦進行深部定量正、反演計算，探求遠景資源量.

7.1 計算參數確定

定量計算的基礎為磁參數的確定，沒有精確的磁參數，計算結果就會大打折扣.本文所利用的磁參數均為實測，可信度較高.

7.2 定量反演礦體空間形態

運用RGIS定量反演軟件進行定量計算［12-13］：通過正、反演計算，大臺溝鐵礦下延深度超過3000 m.鉆孔資料反映的礦體空間形態比較有限，它只能對鉆孔之間的礦體加以推斷連接，而綜合信息技術可以反映出完整的礦體空間三維形態（見圖3）.

圖3 大臺溝132剖面磁力異常（△T）定量反演曲線Fig.3 Quantitative inversion curve of magnetic anomaly（△T）along No.132 profile in Dataigou iron deposit

7.3 校正參數確定

通過大臺溝鉆孔勘探資料得到大臺溝鐵礦平均品位30.38%，礦體水平寬度Hk在800～1220 m之間，平均寬度1000 m；夾石層累計厚度根據鉆孔巖心得出Hj平均為4 m，則

K=（Hk-Hj）/Hk＝1000/（1000+4）＝99.7%≈1

結合已知礦體形態，大臺溝鐵礦實際的磁性體為厚層塊體，在此基礎上，k＝1.

體積校正系數包括形態校正系數k和含礦系數K兩項，即：

Ki＝k×K＝1×1＝1

7.5 計算礦體資源量

計算公式［12，14］：Q=S×L×k×sin（a）×d×K式中S為擬合出的已知礦產地深部及外圍磁性礦體的截面積；L為已知礦產地查明礦體走向長度；sin(a)為已知礦產地對應的磁異常長軸線與擬合計算剖面線夾角a的正弦；d為磁性礦石密度；k為形態系數；K為含礦系數.

截面積S根據查明礦體結果和2.5D擬合結果確定，為厚度與寬度的乘積；走向長度L沿用已知礦體走向長度；a角為實測得出；礦石密度據實測資料；k為依據已知礦體形態得出；K為鉆孔實際測得含礦率［15］.最終預測大臺溝鐵礦遠景資源量1083531萬噸.

8 結語

地球物理綜合信息技術對深部礦體形態預測有很好的效果［16］，一種物探方法解釋具有多解性，我們可以運用地球物理綜合信息技術，排除干擾信息.在大臺溝鐵礦異常研究過程中，通過重、磁異常可以判斷出異常為鐵礦引起.測井信息可較為可靠地確定磁性礦體頂界面.EH4斷面+地磁剖面可有效地推斷出礦體邊界、下延深度、上覆地層及構造形態.最后，結合平面異常形態利用地質-地球物理定量反演方法可以估算出引起該異常的鐵礦體資源量［14，17］.

（1）太古宙硅鐵建造具有高磁、高重力的特征，結合航磁、重力資料對比研究可以確定異常是否為鐵礦體引起的異常.如果異常為重、磁同源異常，即可排除酸性巖體及火山巖引起異常的可能性.

（2）通過研究大臺溝鐵礦地質特征、磁異常平面特征、EH4及綜合測井等地質-地球物理綜合信息，可以大體確定鐵礦體走向長度、寬度、埋深等礦體大致信息，為下一階段工作提供技術參考，既提高了效率，同時也節約了成本.

（3）利用實測大臺溝鐵礦巖（礦）石物性參數，經RGIS定量反演計算，大臺溝鐵礦體埋深在1100 m左右，下延深度超過3000 m，遠景資源量在百億噸以上.

［1］徐光禹，等.遼寧省區域地質志［M］.北京：地質出版社, 1982.

［2］李士江，全貴喜.鞍山-本溪地區含鐵變質地層的劃分與對比［J］.地質找礦論叢, 2010, 25（2）: 107—111.

［3］王福利.淺談鞍山式富鐵礦地質特征及找礦方向［J］.吉林地質, 2008,27（2）: 45—51.

［4］國土資源部.全國礦產資源潛力評價磁測資料應用技術要求［S］.2007.

［5］熊光楚.磁鐵礦床上磁異常的解釋推斷［M］.北京：中國工業出版社,1964.

［6］管志寧.地磁場與磁力勘探［M］.北京：地質出版社, 2005.

［7］郝旭，王付良，李樹文.綜合物探方法在尋找磁鐵礦中的應用［J］.河北煤炭建筑工程學院院報, 1995（3）: 35—40.

［8］方如恒.遼寧鐵礦類型與演化［M］.遼寧地質, 1995（2）: 108—147.

［9］孟貴祥，蘭險.EH-4 電導率成像系統的特點及其在金屬礦勘探中的應用［J］.礦床地質, 2006（1）: 36—42.

［10］郭建強，武毅，邵汝君，等.Stratagem TMEH-4 電導率成像系統簡介及應用［J］.物探與化探, 1998, 22（6）: 458—464.

［11］周世泰.鞍山-本溪地區條帶狀鐵礦地質［M］.北京：地質出版社,1994.

［12］張明華，等.區域重磁信息系統RGIS 使用手冊［M］.北京：地質出版社, 2007.

［13］董英君.應用重磁方法勘查鐵礦的效果［J］.礦床地質, 2006, 25（3）:321—328.

［14］曾玉，姜枚.地球物理方法的綜合應用［M］.北京：地質出版社, 1988.

［15］Butler D K.Generalized gravity gradient analysis for 2-D inversion［J］.Geophysics, 1995, 60（4）: 1018—1028.

［16］劉光海，王原鈞.數據處理在重磁異常解釋中的應用及其地質效果［J］.中國地質科學院礦床地質研究所所刊, 1986（2）: 222—231.

［17］祁民，張寶林，等.運用綜合預測方法組合快速發現內蒙古中部隱伏大型銅鎢金屬礦勘查基地［J］.地質與勘探, 2009, 45（6）: 676—682.