地面磁測在巴西低緯度區鐵礦勘查中的應用效果

張葉鵬，吳 頔

（湖南省有色地質勘查局 二四七隊，湖南 長沙 410129）

0 前言

巴西聯邦共和國位于中南美洲與大西洋之間，鐵礦資源非常豐富，探明儲量210×1011kg，加上推測儲量，巴西鐵礦資源量達到620×1011kg以上。鐵礦年產量和出口量均居于世界前列。鐵四邊形（或稱鐵四角）和卡拉加斯均為世界級的超大型鐵礦區，這兩個區預測總資源量在400×1011kg以上，且均為高品位礦石。某鐵礦普查區位于該國的東北部，屬于南半球低磁緯度地區，地層為早元古界（Aγ、Pγ、Nγi），相當于“鐵四邊形”地區早元古界的埃塔比拉群（現在多稱為米納斯超群），米納斯超群含鐵巖系中緼藏著巴西70%的鐵礦資源量。區內地表基巖出露較少，且植被覆蓋較厚，為地表地質工作的開展帶來了難度。鐵礦石為磁鐵石英巖，在磁性上與圍巖存在明顯差異，地面高精度磁法測量應用效果較好，彌補了地質工作的不足。

1 地質概況及巖石磁性特征

工作區位于巴西濱海地盾內近東西向區域性復式倒轉向斜中，向斜走向長大于100km，寬10km～30km，核部地層為中元古界底部米納斯超群變質巖，兩翼為早元古代上部的中深變質巖相片麻巖組合地層。向斜北倒南傾，北翼地層傾角較緩，南翼地層傾角較陡。區域構造巖漿活動主要時期是早、中元古代，巖漿種類最復雜、期次頻繁。

工作區除第四系外，主要出露前寒武系（中元古界）米納斯超群地層。該群在區域上由上至下分：比拉西卡巴（Piracicaba）、伊塔比拉（Yitabila）、卡拉沙（Karratha）、塔馬都瓦（Tamandua）四個組，礦區出露的主要地層為米納斯超群中部的伊塔比拉（Yitabila）、卡拉沙（Karratha）兩個地層組。巖性包括片理化花崗巖、混合化花崗巖、片麻巖、角閃巖、千枚巖，石英及少量變質石英粗砂巖。區內斷裂構造主要有呈北東向分布的平移斷裂構造，屬于區域性剪切帶的次級構造。該組斷裂構造較發育晚于成礦期，為正平移斷裂，對礦體具有破壞作用。

研究區主要礦種為層控型磁鐵石英巖鐵礦及少量褐鐵礦、赤鐵礦石。磁鐵石英巖是主要的目標層。

區內主要巖石及礦石磁性參數見表1。

由表1可見，區內主要的磁性物質為磁鐵石英巖，磁化率常見值達到264×10－3SI，最高值達1 000×10－3SI，與其它礦石及巖石相比，磁化率差異較為明顯，因此如果區內磁鐵石英巖規模較大，必定會引起較大規模的磁異常，這為利用磁法尋找較大規模磁鐵礦創造了極為有利的條件。

2 磁測△T異常特征

根據該區地表出露磁鐵石英巖帶近東西向的特點，布置測線方向為南北向，網度100m×20m，開展地面高精度磁法測量工作，測量參量為地磁場總場強度值T，通過各項改正后求取磁異常△T，并繪制△T異常等值線平面圖（見圖1）。

從圖1看出，△T磁異常正負異常伴生明顯、南負北正特征，負異常峰值多強于正異常峰值，為典型的南半球低緯度磁異常。測區南部異常曲線相對較陡、極大值較大，北部異常曲線相對較緩。各個異常總體上呈現出眾多規模大小不一的局部異常，或集中在某一區域，或以某一規律組合，或零散分布于某一主體異常周圍，有些異常以串珠狀展布表現出較大的規模，較為明顯的是在礦區中部兩條明顯的北西向異常帶，規模較小的磁異常在帶上呈零星分布，異常之間有相互疊加現象。磁異常的整體面貌表明，①勘探區內地表或近地表淺部具有鐵磁性物體存在，這些鐵磁性物體的分布表現為不均勻性特征；②在一定范圍內存在具有較大規模和較強規律的鐵磁性物質分布。

根據異常的組合特征，將區內磁異常劃分為五個磁異常。

（1）M1異常。產出在測區南部，出露范圍小，正負異常伴生，東西向串珠狀展布，正異常峰值達500nT，負異常峰值達－1 000nT，異常梯度較陡，說明磁性體埋深較淺，地表出露有磁鐵石英巖。

（2）M2異常。產出在測區中、東部，出露范圍較大，正負異常伴生，局部子異常呈東西向展布，總體呈北西向串珠狀展布，正異常峰值達1 000nT，負異常峰值達－2 000nT。

（3）M3異常。產出在 M2異常北部，出露范圍小，正負異常伴生，東西向展布，正異常峰值達300nT，負異常峰值達－80nT，梯度較陡，說明磁性體埋深較淺，地表出露主要有褐鐵礦、赤鐵礦及少量磁鐵石英巖。

（4）M4異常。產出在測區北部，出露范圍較小，局部子異常呈東西向展布，總體呈北西西向串珠狀展布，部分異常上地表見磁鐵石英巖。

（5）M5異常。產出在測區西北角，呈東西向展布，由于異常主體尚未封閉，無法對其進行詳細解讀，地表出露有磁鐵石英巖。

上述各個磁異常對應地層為主要含鐵地層——伊塔比拉（Yitabila）地層組，在測量期間，對每個測點的地質情況均進行了簡單的記錄，記錄顯示，大部分磁異常部位均可見到磁鐵石英巖。綜合推斷認為，具有較大規模、較大強度且規律性明顯的磁異常基本可以認為與磁鐵石英巖有關，但由于異常所處緯度位置的特殊性，難以直接根據 △T磁異常圈定礦（化）體范圍，有必要對 △T磁異常進行進一步的數據處理和分析解釋。

表1 主要巖石及礦石磁性參數表Tab.1 The magnetic parameter list of major rocks and ores

圖1 △T異常平面等值線圖Fig.1 Contour map of△Tabnormity

3 △T異常數據處理分析

3.1 低緯度化極［2，11］

本測區處于南半球，正常的地磁場方向是向北、向上的，且屬于低緯度地區。而在南半球低緯度地區，一般區內所有物體都處于地球磁場的水平磁化或以水平磁化為主的斜磁化條件下，化極因子屬放大性一類轉換因子，緯度越低，其放大作用越強。在磁赤道地區，其放大作用達到極點，變成無窮大，使得計算無法進行［1］。在接近低緯度時，化極結果也很不理想，據此作者使用Geosoft 6.4軟件將本次低緯度地區的△T異常先進行化赤轉換，再將△T數據倒相180°，就等于將磁異常化向磁極［2－3］，并繪制磁異常等值線圖（見圖2）。

由圖2顯示，與本區原始異常（見圖1）相比：

（1）M1異常依然存在，但是異常范圍縮小，異常主體向西移動130m左右；M1－3異常產出范圍和位置基本未變化，但異常正負組合表現為兩負加一正，且正異常強度增加到500nT。

（2）M2異常中，M2－1和 M2－2并為一個異常，總異常規模及正異常強度基本未變化，負異常強度有所降低，正負異常組合表現為北半球中典型的南正北負異常，得到了明顯的歸位；M2－3異常，該異常形態由原始異常中的兩負加一正轉化為兩正加一負，且正異常強度增加到2 000nT；M2－4異常轉化為一個寬緩的正異常，正異常中心往南移200m左右，且異常強度增大到300nT。

（3）M3異常變得不明顯，由原始異常中的正負組合異常轉化為負異常，且異常規模變小，強度降低到－80nT。

（4）M4異常，M4－1異常由原始異常中的正負伴生異常轉化為寬緩的正異常，異常中心往東南平移約300m，正異常強度基本未變；M4－2異常變得不明顯；M4－3異常由原來原始異常中的正異常轉化為北半球中典型的南正北負異常。

（5）M5異常由原始異常中的南負北正異常轉化為以正異常為主的異常，且正異常強度增大到300nT。

圖2 △T異常化極平面等值線圖Fig.2 Reduction－to－the－pole contour map of△Tabnormity

綜合分析磁異常化極成果認為，①化極之后磁異常得到了明顯的歸位，異常正負伴生形態有所改變，出現了很多典型的南正北負異常；②異常規模保持基本不變或者有所減小；③部分異常中心在平面上出現了明顯位移；④異常強度變化不一，但是化極后異常強度增大的占多數；⑤測區中部兩條北西向串珠狀異常帶（對應磁異常 M2、M4）更加明顯，推測斷裂 WF1以西呈北西向展布，WF1以東呈東西向展布，只是在平面位置上產生了不同程度的位移；⑥結合地質發現測區東北部和南部兩個背景場區域界線與區內地層地質界線相吻合，且區內磁異常與地表見礦（化）情況關系更加緊密。

3.2 三維反演［12］

本區磁異常多具一定規模，且強度較大，異常梯度較陡，這一特征表明區內地表或近地表淺部具有鐵磁性物體存在，與區內地質特征顯示本區岀露的鐵礦（化）帶相吻合。為了更好地推測鐵礦（化）帶在地下的展布形態，突出地面磁測在本區的應用效果，作者應用Modelvision 10.0軟件，首先選取多條經過地表岀露有鐵礦（化）帶的磁測剖面進行剖面反演，再利用三維反演功能，以多條剖面反演的成果為依據，建立各個鐵礦（化）帶的三維模型，進行三維反演，三維反演成果見圖3與圖4。由圖3與圖4顯示，本區△T異常三維反演成果揭示出了本區鐵礦體的產出位置及在地下隱伏礦體的展布形態，體現了區內斷裂對鐵礦體的破壞作用。同時推測M2－1和M2－2所對應的礦體在成礦時為一整體，但是在后期構造運動的影響下，M2－1和M2－2異常所在位置之間形成小背斜，將鐵礦體分開。本區磁異常三維反演結果為下一步工程驗證提供了依據。

4 驗證情況

以驗證磁異常和控制礦體產狀為目標，在重點磁異常部位，布置了多條地質勘探剖面，施工了多個鉆孔，絕大部分鉆孔均見到平均厚度達3m～6m的磁鐵石英巖礦體，部分鉆孔礦體表現為多層特征。圖5為13號剖面鉆孔見礦情況及礦體推斷圖，所見三層礦體厚度均在3m～5m。鉆孔驗證的產狀與物探推斷結果基本一致。剖面所在位置地表覆蓋層達2m左右，磁異常揭示的礦體異常特征是鉆孔布置的主要依據。

5 結論

在認識低磁緯度區△T異常時，必須充分掌握所在地區磁異常的表現形式和規律特征，野外工作必須扎實到位，記錄測點巖石特征是非常重要的環節，對后期磁異常的解釋推斷具有直接參考作用。為全面認識磁異常隱含的磁性體特征，數據處理與分析也是必不可少的手段，就本區而言，作者先進行了磁異常的化極處理，基本確定了鐵礦（化）

帶上頂中心，再通過三維反演確定鐵礦（化）帶在地下的產出形態，兩者結合確定鐵礦（化）帶的分布和產狀，鉆孔驗證結果證明了方法的有效性和準確性，說明地面磁測結果為下一步找鐵礦工作的開展起到了良好的指導作用。

圖5 礦區ZK004地質剖面圖Fig.5 Geological section map of mine area ZK004

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