廬樅盆地泥河礦區物化探異常特征及意義

張　景， 陳國光， 袁　平， 張　明， 魯勝梅， 張曉東

(中國地質調查局南京地質調查中心，江蘇南京210016)

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廬樅盆地泥河礦區物化探異常特征及意義

張景， 陳國光， 袁平， 張明， 魯勝梅， 張曉東

(中國地質調查局南京地質調查中心，江蘇南京210016)

摘要：泥河鐵礦位于廬樅中生代火山巖盆地的西北部，是廬樅玢巖型鐵礦的典型代表，是長江中下游成礦帶近年來找礦重大突破之一，具有重要的研究價值。通過系統研究泥河礦區物性測量、物探測量及地球化學測量的實測數據，對該區物化探異常進行定性分析，認為根據該區重力、磁法及CSAMT異常特征可大致定位地層與賦礦巖體的接觸位置，同時結合有機烴中烷烴和烯烴在礦體上方出現明顯高值異常的特征，可準確指示隱伏礦體的空間位置，為廬樅地區尋找隱伏型礦床提供了新的思路。

關鍵詞：重力異常；磁異常；地球化學異常；泥河礦區；廬樅盆地；安徽

0引言

廬樅盆地位于長江中下游成礦帶下揚子斷陷帶內，地處揚子板塊北緣，西臨郯廬斷裂帶(周濤發等，2011)，是長江中下游成礦帶中重要的鐵銅礦礦集區，先后發現了羅河、龍橋和沙溪等多個大中型礦。20世紀90年代后，該區的地質找礦工作一直沒有大的進展，直到泥河鐵礦的重大發現，又為該地區深部找礦工作燃起了新的希望。因此，泥河鐵礦具有重要的研究價值和意義。前人從礦床地質特征、成礦年齡、礦床成因和成礦模式等方面對泥河鐵礦床進行了研究，系統分析了泥河鐵礦床形成的區域構造背景、控礦因素及重磁異常特征，多以強調重磁勘探的重要作用為主，但對泥河鐵礦物化探綜合異常特征與礦體空間對應關系以及利用物化探綜合異常指導火山巖覆蓋區隱伏礦勘查等方面的研究尚不多。

隨著區域淺部礦的發現殆盡，深部隱伏礦已成為地質勘探找礦的主攻方向。然而，由于深部隱伏礦體在地表的重磁異常指示較弱，如何充分利用物化探綜合異常信息，分離挖掘出更為有效的控礦指示信息，指導隱伏礦體的定位定量預測，一直是礦產預測中需要解決的重要問題。以泥河鐵礦為例，通過系統研究礦區物化探綜合異常特征，揭示隱伏礦床與物化探異常的內在關系，為發展和深化“泥河模式”提供新的思考，為廬樅火山巖覆蓋區內隱伏礦體的找礦勘查提供借鑒。

1礦區地質概況

泥河礦區位于羅河鐵礦北東處，構造位置位于廬樅火山巖盆地中央隆起帶的北西邊緣。礦區主要為第四系所覆蓋，零星出露有下白堊統雙廟組，鉆孔深部見有上侏羅統磚橋組，巖性為一套橄欖粗安巖系。礦區巖層主要呈單斜產出，斷裂構造發育，大多數斷裂發育在鐵礦體之上的火山巖中，為成礦前斷裂(趙文廣等，2011)。礦區巖漿活動強烈，主要集中在燕山期，巖漿活動具有多期次的特點。火山巖巖石類型較多，主要有中基性、中性、中酸性、中偏堿性。礦區的侵入巖主要為輝石閃長玢巖、正長斑巖及安山玢巖等。輝石閃長玢巖為泥河鐵礦的主要賦礦圍巖和成礦母巖(吳明安等，2011；周濤發等，2014)(圖1)。

圖1　廬樅火山巖盆地北部地質構造圖(據吳明安等，2011修改)Fig.1　Map showing geology and structures of the northern Lu-Zong volcanic basin(modified from Wu et al., 2011)

2礦區區域物化探異常特征

2.1重力異常特征

泥河礦區位于羅河斷裂東側北東向重力高值帶與羅河—磚橋東西向重力高值帶交匯處，推測這2條高值帶均為火山巖盆地基底隆起區。泥河鐵礦重力異常在羅河重力異常東北側，呈較平緩的NE向展布，向西南方向突出。剩余異常幅度約1.2×10-5m/s2，垂向二次導數異常圈閉良好，強度大。從物性資料分析，由于磁鐵礦、黃鐵礦、硬石膏礦及輝石粗安玢巖密度遠大于火山巖密度，故產生的重力局部正異常疊加在基底重力之上，使泥河鐵礦重力異常較為醒目。

2.2磁異常特征

廬樅火山巖盆地外圍為負磁場異常區；盆地內部為正磁平臺區，強度一般在800 nT以上，疊加局部磁異常；盆地邊緣為磁異常梯級帶，在盆地邊界附近常伴有串珠狀磁異常，構成磁異常帶。

泥河鐵礦正處于盆地邊緣的北東向正負地磁場交替過渡地帶，東南部的正磁異常區對應著廬樅火山巖盆地的火山巖淺覆蓋區，西北部的負磁場異常區對應著火山巖埋藏深度較大的白堊系“紅層”盆地。

2.3地球化學異常特征

該區域的地層及巖體中的元素分布呈現一定的規律。象山群地層富含Co和B元素；磚橋組下段富Mo元素而貧Cu元素，上段富含Ba元素；浮山組地層中Cu元素的背景值遠低于其他地層，但Zn、Mo、Co元素在此地層中卻有明顯的次生富集。閃長玢巖中Cu元素含量較高；二長巖中Cu元素和Al元素含量都較高；粗安斑巖中B元素含量低；正長斑巖B元素含量也較低，但Cu元素含量較高，有別于粗安斑巖。

3礦區物化探異常特征與成礦關系

3.1礦區物性特征

區內巖石、礦化巖石及礦石物性參數及其變化范圍見表1、表2。

表1　廬樅地區早白堊世火山巖巖芯樣品實測物性數據統計結果

注：數據為長江中下游深部礦勘查方法技術示范項目實測

表2　廬樅地區巖漿巖、礦化巖石及礦石巖芯樣品實測物性數據統計結果

注：正長巖、二長巖數據來自安徽省勘查技術院；其余數據為長江中下游深部礦勘查方法技術示范項目實測

雙廟組除底部次生石英巖密度較高(2.728×103kg/m3),總體呈低密度[平均]值(2.57～2.60)×103kg/m3]、低磁(<11.0×10-5SI、<35.0×10-3A/m)、低阻(75.0～450 Ω·m)、低極化(<2.88%)的特點，其中粗安巖密度、磁、電參數略高。

磚橋組的輝石粗安巖已強烈膏輝巖化蝕變，表現為高密度(2.800 ×103kg/m3)、低磁(16.0×10-5SI、8.40×10-3A/m)、高阻(1 780 Ω·m)、中等極化(6.27%)的特點。

閃長玢巖為超淺層次火山巖體，是泥河鐵礦的主要賦礦圍巖和成礦母巖，呈現出高密度(2.795 ×103kg/m3)、中等磁性(59.0×10-5SI、196×10-3A/m)、中等電阻(203 Ω·m)、低極化(2.87%)的特點。

正長巖一般為低密度(2.580×103kg/m3)、低磁(12.0×10-5SI、6.00×10-3A/m)、高阻(n×103Ω·m)、低極化(<2%)。二長巖較正長巖密度略高(2.620 ×103kg/m3)、磁性略強(32.0×10-5SI、7.00×10-3A/m)，電阻略低(n×103Ω·m)、極化稍高(3.50%)。

磁鐵礦石的物性特點是密度極高(3.580×103kg/m3)、磁性極強(3 500×10-5SI、52 368×10-3A/m)、電阻率低(24.0 Ω·m)、極化高(75.0%)。黃鐵礦層電阻率一般40.0～80.0 Ω·m，磁化率(1 200～2 500)×4π×10-6SI，與上述火山巖、侵入巖及成礦圍巖有明顯的物性差異。

3.2地球物理異常特征

3.2.1礦床磁異常特征通過1∶1萬高精度磁法測量，發現泥河礦區地磁(ΔT)異常明顯地由東南部的正磁場區和西北部的負磁場區組成(圖2)。正磁場區等值線彎曲密集，異常規模小，因地處火山巖覆蓋區，異常曲線分布零亂，磁場強度較弱，多在100～200 nT之間，正異常最大值為350 nT；負磁場區等值線較平直且稀疏，背景值為-350 nT。其中，-400 nT等值線圈閉為北東向長方形，長2.4 km，寬0.6～0.8 km(盧冰等，1990)。磁異常最小值為-550 nT，有2個負異常中心。由于泥河礦區原始磁場的正磁場強度弱且規模較小等因素，僅通過正磁異常難以直接指導找礦。

圖2　泥河礦區地磁(ΔT)異常圖Fig.2　Map showing magnetic anomalies (ΔT) in the Nihe mine

對原始磁異常(ΔT)進行化極處理后，中部出現了形態相對規則、呈北東走向的正異常，中心強度達500 nT以上，主異常區長2.4 km，寬約0.6 km，與礦體水平投影一致。測區西北部的負異常區的幅值減小，形態改變，而東南部仍為正負異常交替的雜亂磁場區，有近南北向條帶狀分布趨勢，反映了礦區內斷裂構造分布的特征(圖3)。

圖3　泥河礦區地磁(ΔT化極)異常圖Fig.3　Map showing magnetic (ΔT reduction to the pole) anomalies in the Nihe mine

圖4　泥河礦區布格重力異常分布圖(據吳明安等，2011修改)Fig.4　Map showing Bouguer gravity anomalies in the Nihe mine(modified after Wu et al., 2011)

3.2.2礦床重力異常特征泥河礦區處于北東向羅河—霍家院子重力梯級帶上(汪青松等，2012)，寬大的重力梯級帶是區域性大斷裂的反映，該梯級帶位置和方向恰與地質上確認的缺口——羅河北東向區域大斷裂吻合，是區內重要的控巖和控礦構造。通過1∶1萬高精度重力測量，發現重力高異常的東南側等值線稀疏且雜亂，近南北走向；北西側等值線密集且規整(圖4)。重力高異常中心等值線相對平緩。由于重力高異常兩側分別為火山巖分布區和紅層分布區，且火山巖分布區地層密度較大，而白堊系“紅層”盆地地層密度小，所以在兩者之間形成了北東向的梯級帶，該梯級帶使重力高中心偏離泥河礦體在地面的投影范圍。

3.2.3CSAMT剖面為研究泥河鐵礦床電性特征，沿5號勘探線貫穿泥河鐵礦主礦體布置了CSAMT法剖面測量。剖面長2 480 m，方位約139°。電阻率斷面圖顯示斷面為二元電性結構，200 Ω·m等值線將斷面分為上下兩部分，電阻率上低下高(圖5)。

圖5　泥河礦區5線CSAMT勘查電阻率斷面圖Fig.5　Profile of CSAMT prospecting resistivity along Line 5 in the Nihe mine

泥河鐵礦主體位于閃長玢巖頂部巖體內接觸帶上，該部位附近具有強烈的礦化、蝕變、破碎等地質現象。根據區域物性特征及區域地質特征，CSAMT法電阻率斷面-400 m左右的電性界面應為次生石英巖化蝕變亞帶，該蝕變帶巖石以石英為主要礦物，局部發育有黃鐵礦和黃銅礦化；-600～-700 m左右的高低阻電性異常過渡帶為硬石膏化蝕變亞帶，主要蝕變礦物為白色或淺肉紅色硬石膏，局部硬石膏富集形成硬石膏礦體(趙文廣等，2011)。2007年施工的ZK0501孔在600 m左右見閃長玢巖巖體，680 m左右見磁鐵礦體，也較好地對應了此處高低阻電性異常過渡帶。

CSAMT法對該類型礦床的主要作用還是以尋找閃長玢巖與火山巖的巖性界面為主，另外，由于礦體部位蝕變礦化特征的變化，反映在電性上也是快速變化，對礦體定位亦造成了一定的干擾，雖然通過CSAMT法已經基本確定了閃長玢巖巖體頂部的大致深度，但若要準確定位礦體的空間位置還需結合其他勘查手段。

3.3地球化學異常特征

由于烴氣體組分具有揮發性強、遷移距離垂直向上、性質穩定、易被土壤吸附的特征(郭坤一等，2013)，為了研究泥河礦區有機烴指標異常強度和形態與礦體的賦存空間和成礦規模的對應關系，在綜合分析泥河礦區基礎地質、礦產地質資料的基礎上，沿5號勘探線布置了1條土壤樣品采樣剖面線，剖面長度為3.1 km。

泥河地區土壤有機烴統計結果表明：其組分主要為甲烷，質量體積為0.769～31.969 μL/kg，平均值3.851 μL/kg(表3)。次要組分為乙烷和乙烯，質量體積分別為0.009～5.573 μL/kg和0.006～3.977 μL/kg。變異系數>1，數據離散度高。

表3　泥河工區土壤有機烴統計結果

注：體積質量單位為μL/kg；“-”表示未檢出

5線土壤酸解烴剖面顯示，有機烴異常與礦體和斷裂之間有密切關系。在磁鐵礦體上方主要形成了丙烷、正丁烷、異丁烷和乙烯異常，其中丙烷、正丁烷、異丁烷和礦體上方顯示很好的異常特征，空間位置對應關系非常好；乙烯異常主要對應于礦體構造斷裂上方。其他烴類也在斷裂及礦體上方顯示高含量，總的來說，礦體北東側黃鐵礦體上方存在烷烴類和烯烴類的綜合異常；礦體邊部南西斷裂構造上方，形成了含量較高、種類較多的有機烴異常(圖6)。

圖6　泥河礦區5線物化探綜合異常剖面圖Fig.6　Profiles showing integrated geophysical and geochemical anomalies along Line 5 in the Nihe mine

3.4綜合異常特征指導找礦

綜上所述，泥河礦區存在明顯的物化探綜合異常，而物化探異常的復合部位往往都與礦化有著密切聯系。結合區域成礦模式和成礦背景，綜合分析物化探異常信息，會使找礦勘查工作事半功倍。

根據泥河礦區磁異常范圍與重力異常范圍，可優選出重磁異常高值疊加最好的區域作為異常驗證的大致范圍；其次根據有機烴測量的結果(圖6)，可在烷烴類異常最大值對應的位置附近部署鉆孔(如ZK0509、ZK0503、ZK0505)。

從實際鉆探結果來看，鉆孔ZK0509、ZK0503、ZK0505均見有一定厚度的礦體，其中ZK0505孔和2007年泥河部署的第一鉆ZK0501孔都為礦體厚度最大的位置，且磁鐵礦體主體的賦存位置都在650～1 000 m之間，ZK0505處黃鐵礦化較ZK0501更強烈。

3.5泥河有機烴異常與礦床空間對應分析

礦床在形成過程中，多會伴有烴類及其他氣體組分產出，這些烴類氣體會隨著構造裂隙向上遷移，在礦床的上方形成異常。

泥河鐵礦主礦體上方的構造斷裂為烴類氣體向上遷移的主要通道，構造斷裂上方的烴類異常較其他部位更為明顯(圖6)，由于構造斷裂與礦體有一定的夾角，泥河礦區有機烴異常與泥河鐵礦主礦體空間位置基本對應，但稍有偏離。

在實際應用中，如果某處存在明顯的重磁電異常，且地表的巖石和土壤中的有機烴含量達到一定規模，那么在此處構造斷裂的走向上或者傾向上極有可能有礦體出現，利用這一規律可快速預測定位隱伏礦體。

4找礦意義

泥河礦區重、磁、電及地球化學異常特征與隱伏礦體空間位置對應關系的研究，對在廬樅火山巖盆地開展礦產勘查工作具有指導意義。

首先，充分了解工作區的地質、礦產、物化探背景，熟知區內典型礦床的成礦模式，查明與成礦有關的層位和巖體。在此基礎上進行大比例尺面積性地磁和重力測量，在異常明顯部位開展大比例尺高精度地磁、重力剖面測量(覃永炎等，2007)。若工作區覆蓋層較薄，礦體埋深位置較淺，重力異常、磁法異常通常能直接指示礦體位置。但隨礦體埋深的增加，重磁異常的指示逐漸變弱，此時輔以CSAMT和地球化學測量，其中CSAMT法能反映較大深度范圍內賦礦巖體的分布狀況，可用來定位地層與賦礦巖體的接觸位置。而有機烴中烷烴類和烯烴類在礦體上方易顯示高值異常，根據重、磁、電異常，在完成深部構造斷裂產狀推測的基礎上，進而可較準確地指示隱伏礦體的空間位置，同時利用物探軟件技術，結合區域地質背景和物性特征做好正、反演工作，最后在成礦有利部位進行鉆探驗證。

5結論

通過泥河礦區物探(重力、磁法、電法)測量及地球化學測量等工作的研究，認為在廬樅火山巖覆蓋區開展礦產地質調查工作，首先要充分了解區域成礦規律、區域地質背景以及區域物化探異常，在此基礎上綜合分析該區已開展的多種勘探手段所反映的各類異常特征，根據不同類型異常反映的客觀信息，找出綜合異常的最佳濃集部位加以驗證。

其次，有機烴測量以往多用于找尋銅、金、鉛鋅等礦床，而此次在泥河礦區的有機烴異常與鐵礦體亦呈現了較好的空間對應關系。今后在類似鐵礦找礦靶區開展地質調查工作時，除關注重磁異常外，有機烴測量所反映的異常也應加以重視。

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Geophysical and geochemical anomalies of the Nihe mine in the Lu-Zong Basin and their prospecting significance

ZHANG Jing, CHEN Guoguang, YUAN Ping, ZHANG Ming, LU Shengmei, ZHANG Xiaodong

(Nanjing Center of China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China)

Abstract：The Nihe iron mine, located in the northwest of the Lu-Zong Mesozoic volcanic basin, is representative of the Lu-Zong porphyrite iron mines, and is also a great prospecting breakthrough in the middle and lower reaches of the Yangtze River metallogenic belt in recent years, with important research value. With systematic study of physical measurements, geophysical prospecting and geochemical survey data, this study qualitatively analyzed the geophysical and geochemical anomalies in this area. It is considered that gravity data, magnetic data and CSAMT anomalies can help to roughly locate the contact position between the strata and the ore-bearing rocks. Furthermore, the conspicuous high-value anomalies of hydrocarbons and olefins on top of the ore bodies can indicate the accurate spatial position of concealed ore bodies. This provides a new approach of prospecting concealed ore deposits in the Lu-Zong area.

Keywords：gravity anomaly; magnetic anomaly; geochemical anomaly; Nihe mine; Lu-Zong Basin; Anhui Province

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.156

收稿日期：2015-06-30；修回日期：2015-08-10；編輯：陸李萍

基金項目：中國地質調查局地質調查項目“長江中下游深部礦勘查方法技術示范”(1212010781014)

作者簡介：張景(1982—)，男，助理研究員，碩士，礦物巖石礦床專業，從事地質礦產勘查與研究工作，E-mail： zjhfut@163.com

中圖分類號：P631； P622+.3

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3636(2016)01-0156-07