新疆恰瓦克南超基性巖體剩磁異常研究

李忠平

（中國冶金地質總局 山東正元地質勘查院，濟南 250014）

0 前言

新疆恰瓦克南超基性巖體分布在八鋼瓦吉爾塔格釩鈦磁鐵礦控制區外圍，位于喀什地區巴楚縣小海子水庫東，處在我國著名的瓦吉爾塔格基性－超基性巖體引起的強負磁異常向北西延伸部位（圖1），瓦吉爾塔格釩鈦磁鐵礦與基性－超基性雜巖體有關，巖體周邊具有尋找后期貫入型富鐵礦的良好前景。為查明恰瓦克南超基性巖體的含礦性，在該區投入了地面高精度磁測，磁法工作實測了大面積的地面強負磁異常。磁參數測定顯示，恰瓦克南超基性巖體剩余磁化強度大于其自身的磁化率，巖體具有較強的剩磁。通過柯尼希斯貝格Q值［2］、磁異常的平面特征［3］、地磁場的短周期微擾［2］、磁異常剖面正演擬合四種方法綜合分析，推斷了地面強負磁異常是由具有較強剩余磁化強度的超基性巖體引起的，后經鉆探證實。

1 成礦地質條件

新疆恰瓦克南超基性巖體位于塔里木地臺西緣的柯坪斷隆木茲杜克過渡帶的南部，北以鉛克塔什深斷裂與天山褶皺系為鄰，西南部為北塔里木盆地。區域內沉積巖地層為中上石炭統、上第三系（N2）。構造為單斜和斷裂構造。巖漿巖為華力西晚期侵入鉀長花崗巖（γ43）、輝長巖、輝橄巖。脈巖以中性巖脈、酸性巖脈和石英脈為主。區內礦產有磁鐵礦、銅礦、鉛鋅礦。超基性巖體具有較好的分異性，巖體呈基性－酸性變化。區內分布有八鋼控制的大型釩鈦磁鐵礦。

（1）勘查區出露地層為中上石炭統和上第三系：①中上石炭統第一巖性段（下段）C2＋31，為灰綠色鈣質板巖，原巖為鈣質粉砂巖，受基性巖漿侵入活動影響，變質為鈣質板巖；②中上石炭統第二巖性段C2＋32，為花崗巖體的圍巖，白色厚層狀大理巖，分布無規律。

（2）勘查區內發育有一條正斷層，位于西北部，走向北西，傾向南西，傾角60°～75°，長約1 550m，斷距8m～20m不等。帶內巖石發生角礫巖化，具有硅化現象。

（3）勘查區巖漿巖以酸性巖體為主，酸性巖體為鉀長花崗巖，其表面已風化，呈褐黃色，粗－細粒花崗結構，塊狀構造。超基性巖體為輝石巖、輝橄巖。

2 地面磁法工作成果

2.1 地球物理特征

對該區地表出露的輝石巖、輝橄巖、石英砂巖、黑角巖、鉀長花崗巖五類巖性進行了無定向巖礦石標本磁參數測定，收集了磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖三種巖性定向標本磁參數測定成果，統計結果見表1。

由表1可知，磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖均具有較強磁性，在地表可引起±2 000nT～±6 000nT的磁異常，輝橄巖、石英砂巖、黑角巖、鉀長花崗巖磁性相對弱，在地表可引起幾十nT的磁異常。磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖和輝石巖的剩余磁化強度大于感應磁化強度，它們的剩余磁化傾角呈負值，與地磁場夾角約110°，是產生該區強負磁異常的主要原因。

2.2 ΔT平面磁異常特征

地面高精度磁測實測了兩個ΔT＞200nT的磁異常帶，位于測區南部和北部，編號為M1和M2（圖2），屬條帶狀正負伴生磁異常。

圖1 新疆恰瓦克南區域地質圖Fig.1 Xinjiang＇s Wacker south regional geological map

表1 新疆巴楚縣恰瓦克南測區巖礦石標本磁參數測定統計表Tab.1 Xinjiang＇s Wacker south bachu county area statistics of the rock magnetic parameters determination of rock specimens

（1）M 1磁異常。以ΔT＝200nT等值線圈定的區域總體沿北西西方向展布，與其伴生的強負磁異常向南延伸未閉合。M1正異常范圍約1 700m×400m，極大值為1 274nT，M1負磁異常最大值可達－6 661nT。異常東部地表出露有輝石巖體，西部為第四系覆蓋。依據巖礦石物性特征，推斷異常為輝石巖體引起。

（2）M2磁異常。以ΔT＝200nT等值線圈定的區域總體沿北西方向展布，與其伴生的強負磁異常向南延伸未見閉合。M2正異常范圍約1 600m×900m，極大值為1 274nT，向北西和南東方向延伸均未閉合，M2負磁異常最達值可達 －5 195nT。異常東北部地表出露有輝石巖體，北部和西部地表出露有鉀長花崗巖、橄欖輝長巖。依據巖礦石物性特征，推斷該異常為輝石巖體引起。

3 地面磁異常識別方法

為了進一步認識異常，對地面強負磁異常的識別采用了以下四種方法。

3.1 柯尼希斯貝格Q值

火成巖的磁性不僅與其中磁性礦物的含量、顆粒大小及結構的構造有關，還與火成巖中重礦物的分異、排列、冷卻特點以及生成后所處條件和所經歷的地質過程等復雜因素有關。在研究火成巖磁性時，既要注意火成巖磁化率k，也要注意火成巖剩余磁化強度Jr的大小，結合地質情況具體分析。

依據古地磁學中感應磁化強度Ji和剩余磁化強度Jr的比值Q＝Jr／Ji，衡量感應磁化場和剩余磁化場的相對大小，Q稱為柯尼希斯貝格比，Q＜1表示巖礦石以感應磁化為主；Q＞1表示巖礦石以剩余磁化為主［2］。由恰瓦克南巖礦石標本磁參數測定統計表可知，磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖的Q值均大于“1”。因此，本區磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖的剩余磁化強度大于感應磁化強度。

3.2 磁異常的平面特征

圖2 新疆恰瓦克南測區地質物探綜合平面圖Fig.2 Xinjiang＇s Wacker south area measuring the geophysical comprehensive plan

巖（礦）石中因含鐵磁性礦物，在成巖時受到當時地磁場的磁化而獲得剩余磁性。如果在巖石形成后這種天然剩余磁化強度并未遭受次生作用而被原樣地保留下來，則它的方向也就是巖石形成時該處地磁場的方向。測定巖、礦石的剩余磁化強度Jr，對于磁測結果的正確解釋是必不可少的，尤其當剩余磁化強度Jr較強并且與現代地磁場方向又不一致時，如果只考慮感應磁化強度Ji，則可能導致錯誤結論，在火山巖地區，研究剩余磁化強度Jr對于區分礦與非礦意義重大［1］。

火成巖的剩余磁化強度Jr方向變化較大，一般在±10°范圍內變化，有的可與現代地磁場反向，出現反轉磁化現象，即剩磁比感磁大得多并且兩者方向相反，其反轉磁化的原因有三種：①地磁場本身在過去的地質年代里有周期性的迴返（極性改變），當極性改變時形成的巖石就具有與現代地磁場反向的剩余磁化強度Jr；②可能自身反轉磁化；③由于構造變動使原有剩磁反轉，所以與它對應的ΔT磁異常是負值比正值強［1］。該區地質物探綜合平面圖中顯示的ΔT磁異常負值幅度比正值強，說明M1和M2異常對應地表以下的巖礦石剩余磁化傾角為負值，這與巖礦石定向標本的磁參數測定結果相符，由此推斷，此處巖礦石剩余磁化強度Jr方向與現代地磁場反向，出現反轉磁化現象。

3.3 地磁場的短周期微擾

地磁場的短周期微擾是由蘇聯地磁學家B.M.楊諾夫于1936年發表的論文“地磁要素在異常場中的變化”中提出的，在地磁場中產生的磁異常，其磁性體的感應磁化與作為磁化場的地磁場成比例，當地磁場發生變化時，磁異常也會隨之而變化。因此，在磁異常處地磁要素的變化與正常場處地磁要素隨時間的變化就有差異或畸變。可以利用地磁場隨時間的變化，來區分磁異常是由剩余磁化或感應磁化引起的，即在已知磁化率很高的（感磁為主）巖石引起的磁異常附近，可以觀測到地磁場隨時間變化異常大的幅度；在剩余磁化很強的巖石附近，則觀測不到地磁場隨時間變化的幅度異常［2］。

本次利用兩臺重慶奔騰數控技術研究所生產的WCZ－1磁力儀 ，分辨率約0.1nT，在一處輝石巖體露頭附近，一臺放在磁異常處，一臺放在正常場處，同步觀測地磁場的短周期微擾，讀數間隔為10s，在該輝石巖體處，在異常場和正常場上兩條地磁場隨時間變化曲線形態完全一致（圖3）。因此據此可以判斷，該區強負磁異常是由剩余磁化強度較強的輝石巖體引起的。

圖3 新疆恰瓦克南測區異常場和正常場處日變對比曲線圖Fig.3 Xinjiang's Wacker south area measuring abnormal and normal contrast in diurnal variation curve

3.4 磁異常剖面正演擬合

為進一步推斷該區強負磁異常，在M1異常上布設了一條地質物探綜合剖面（圖4），剖面磁異常反演使用中國地質大學MAGS4.0磁法勘探軟件系統，采用2.5D重磁交互反演系統中的人機聯作實時正演擬合法，已知計算參數：輝石巖體的總磁化強度為5 388×10－3A／m，總地磁傾角為60°，剖面方位角為－3.2°，選取日變平均值作為T0值，T0＝50 316nT，反演觀測數據是經日變改正后的ΔT數據。正演擬合順序：先從地質剖面圖中獲取地質推斷輝石巖體的坐標，建立地質推斷巖礦體數據模型，然后將模型坐標值輸入2.5D重磁交互反演程序中進行擬合計算，最終反演形成磁性體。采用MAGS4.0磁法勘探軟件系統中的剖面正演D1程序計算磁性體的有效磁化強度和有效磁化傾角，反演中考慮了輝石巖體的剩余磁化強度。由圖4可見，正演擬合磁性體分布和形態與鉆探揭露輝石巖體大致相同，從而進一步證明了地面強負磁異常是由輝石巖體引起。

4 結語

對新疆恰瓦克南超基性巖體地面強負磁異常，采用了四種方法綜合分析，識別了異常是由具有強剩余磁化的輝石巖體引起的。柯尼希斯貝格Q值、磁異常的平面特征起到了初步定性分析的作用，地磁場的短周期微擾進一步地判識了引起強負磁異常的參數是輝石巖體的剩余磁化強度，磁異常剖面正演擬合法從定量計算角度明確本區強負磁異常的產生原因不是磁鐵礦體引起，經鉆探驗證結果是輝石巖體引起的，因而減少了后期鉆探工程的盲目性。

圖4 新疆恰瓦克南測區20號地質物探綜合剖面圖Fig.4 Xinjiang＇s Wacker south area measuring 20geophysical composite profile measurement

［1］譚承澤，郭紹雍.磁法勘探教程［M］.北京：地質出版社，1984.

［2］張昌達，董浩斌.磁異常解釋中的剩余磁化問題［J］.物探與化探，2011，35（1）：1－6.

［3］李盛漢.利用異常平面圖和巖礦心標本測定結果確定磁化強度矢量的方法［J］.地質與勘探，1985，21（7）：43－47.

［4］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.

［5］王妙月，底青云，許琨，等.磁化強度矢量反演方程及二維模型正反演研究［J］.地球物理學報，2004，47（3）：528－534.

［6］王書惠.磁各向異性條件下的磁法勘探正問題及其解法［J］.地球物理學報，1983，26（01）：58－69.

［7］劉長莽.判別磁異常性質的一種新方法─磁偏角磁傾角法［J］.地質找礦論叢，1995，10（03）：70－79.

［8］吳宣志，張百山，白大明.觀測地磁變化研究磁異常源的Q值和磁化強度方向［J］.地球物理學報，1982，25（06）：561－566.