磁法在金屬礦勘查中的作用及應用實例分析

李榮亮，劉曉峰，田建榮，白順寶

（1.甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州730050；2.甘肅有色冶金職業技術學院，甘肅金昌737100）

磁法在金屬礦勘查中的作用及應用實例分析

李榮亮1，劉曉峰1，田建榮2，白順寶1

（1.甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州730050；2.甘肅有色冶金職業技術學院，甘肅金昌737100）

磁法是一種有效、快捷、經濟的地球物理找礦手段，在礦產勘查中工作發揮著重要作用。在黑色金屬、有色金屬等的勘查中，磁法是有效的直接找礦或間接找礦方法，尤其是對于磁性礦產的勘查，磁法是首選物探方法。隨著經濟對資源需求的不斷增加和找礦難度的加大，對礦產預測技術水平有了更高的要求。磁法在礦產預測中，特別是針對隱伏礦體、深部大礦具有重要的意義。同時，在尋找隱伏構造和巖體方面磁法也變得越來越重要。本文簡述了磁法在金屬礦勘查中的作用，以筆者在礦產勘查工作中磁法的應用效果進行例證分析。

磁法；金屬礦；磁異常；找礦標志；隱伏構造

磁力勘探又稱磁法勘探（簡稱磁法），它是通過觀測和分析巖石、礦石或其他探測對象磁性差異所引起的磁異常，進而研究地質構造和礦產資源或其他探測對象分布規律的一種地球物理方法。磁法具有輕便快捷經濟高效的優點，適用范圍廣，受地形影響小，因此是發展最早，應用最廣泛的一種地球物理探測技術[1]。

隨著近幾十年的勘查開發，各種露頭、地表礦、淺部礦和易識別礦越來越少,未來勘探將不再是以直接檢測礦化的簡單勘查為主的傳統方式,找礦工作正面臨著一場新的革命,尋找隱伏礦、盲礦和難識別礦必將成為21世紀首要勘查任務。應用地球物理方法“攻深探盲,尋找大礦、富礦”和“區域約束局部,深層制約淺層”的指導思想已在隱伏礦床預測中得到廣泛應用[2]。磁法作為一種重要的地球物理方法，在各種金屬礦物探勘查中，投入工作量最大，取得的效果也非常顯著。多年來，利用磁法尋找鐵礦及其他金屬、非金屬礦都獲得了很大的效益；另一方面，在地質調查、礦產勘查中，利用磁法成功的圈定侵入巖體，研究各種地質構造以及大地構造分區等方面也取得了豐碩成果[3]。本文闡述了磁法在金屬礦勘查中的作用，就利用磁法進行直接找礦和間接找礦兩方面舉實例作了分析和探討。

1 磁法在金屬礦勘查中的作用

作為一種重要的地球物理方法，磁法在我國金屬礦的勘查中發揮著重要的作用[4]。利用磁法可以直接找礦，也可以利用磁法圈定隱伏巖體、含礦蝕變帶、控礦構造等進行間接找礦。“直接”找礦是根據礦體或礦體群產生的磁異常直接指出礦體或礦體群可能的屬性、具體位置或其他有關情況，如礦體小、產狀、埋深等。利用磁法“直接”找礦的前提是礦體與圍巖具有明顯的磁性差異，且大小與埋深的條件適合，能在距礦體一定距離處產生能夠被現有磁法儀器設備發現的磁異常。磁法“間接”找礦的前提是近礦圍巖的各種蝕變、礦化帶和直接控礦因素，如構造、巖性和巖漿活動等能夠引起較為明顯的磁異常，這些磁異常就是“間接”找礦標志[5]。

在黑色金屬礦產勘查中，從普查到詳查，磁法始終是最主要、最有效的方法。一般情況下，普查采用航空磁測發現異常，對航磁異常進行相關查證后，若有必要可以進行進一步的地質、物探、化探等工作。詳查工作采用地面高精度磁測，通過大比例尺的磁測工作，反演礦體埋深、形態和規模。在鉆探工作中，可以進行井中磁測，如磁化率測井、井中三分量測井等。利用磁化率測井，可以快速標定沿鉆孔方向巖性的磁性變化，確定礦與圍巖的界線。采用井中三分量磁測，能夠發現井旁和井下盲礦體，并對井下盲礦體有超前預報的作用，可以有效指導鉆探工作。

磁鐵礦勘查是物探效果最好的應用領域之一。由于在赤鐵礦床、菱鐵礦和褐鐵礦床中常伴有磁鐵礦物，磁法是尋找這類礦床最常用和最有效的方法，利用磁法可以直接尋找磁性礦產。在超基性巖

體中尋找鉻鐵礦體時，磁法與重力配合，尋找、圈定超基性巖體，起到間接找礦的作用。對于以硫化物形式存在或與黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦伴生的有色金屬，區域調查和普查階段，通常利用化探、電法和磁法發現異常，當礦體與圍巖有明顯磁性差異時，可以進行較大比例尺的地面磁法掃面，通過圈定研究磁異常，推斷地質構造，最終達到找礦的目的。對于產于基性巖體中的銅鎳礦床，利用磁法（最好配套實施重力測量）圈定巖體，能取得較好的效果[6]。在貴金屬的勘查中，雖然以化探（水系沉積物測量）和電法為主，但是有些單位通過磁法了解隱伏巖體、構造和含礦蝕變帶，再結合其他方法尋找金礦也取得了較好勘查效果[7,8]。所以，無論是過去還是將來，磁法在金屬礦的勘查中是其他技術方法不可替代的。在礦產預測中，特別是針對隱伏礦體、深部大礦，磁法具有重要的意義；同時，在尋找隱伏構造和巖體方面磁法也變得越來越重要。

2 應用實例分析

2.1 磁鐵礦勘查

2.1.1 礦區地質特征概述

該礦區位于蘆草灘背斜的北翼，該背斜核部地層為中泥盆統三個井組下段，兩翼由中泥盆統三個井組上段組成。礦區出露地層為中泥盆統三個井組上段，總體走向100°～120°，傾角在60°～65°左右，為一個向北傾斜的單斜構造，沿走向略具波狀彎曲；另外在溝谷中尚有少量的第四系全新統沖洪積物分布。中泥盆統三個井組上段(Dsg2)在測區內大面積出露，被華力西中期花崗巖吞蝕和破壞，未見頂底。區內巖性為灰綠色板狀絹云千枚巖、斑點板巖、灰色砂質泥硅質板巖、灰色千枚狀板巖夾變中細粒長石石英砂巖、礫巖和不穩定的英安巖及硅質巖、白色大理巖透鏡體。第四系沖洪積砂礫石層（Qhapl）在區內分布廣泛，主要由洪積、沖積作用等形成的砂礫石層、砂土、粘土和半膠結砂礫巖等組成。

礦區構造以斷層為主，較為發育，按走向的不同大致可分為兩組：一組為NWW—SEE向的走向斷層；一組為NE—SW向的橫斷層，橫斷層常破壞先期形成礦體，為成礦后期形成。礦區鐵礦化主要受NW—SE向斷裂控制，鐵礦（化）體主要產于斷裂帶內的板巖、千枚巖、硅質巖中。

礦區內巖漿活動強烈而頻繁,主要表現為華力西中期的海相火山噴發和中酸性巖漿侵入。噴出巖見于中泥盆世三個井組中，為海相火山噴發形成的灰綠色英安巖，呈不穩定的透鏡狀夾于灰色砂質絹云母千枚巖中。礦區內巖漿侵入活動強烈，侵入巖約占全區面積的1/3，呈巖枝、巖株狀產出，巖性以中、酸性為主，脈巖亦發育，時代為華力西中期。

2.1.2 礦區地球物理特征

工作中，系統采集了礦區出露的各類巖（礦）石標本，進行磁化率測量、統計和分析，以研究礦區不同巖（礦）石的磁性特征，為磁異常的解釋推斷提供依據。

表1 巖石標本磁化率統計表

表1顯示，礦區除磁鐵石礦外，大部分巖石磁化率均較低，表現為弱磁或無磁特征。磁鐵礦石磁化率最高，磁化率平均值為63765×10-5SI，是該礦區磁性最強的巖性；閃長巖具有一定的磁性，可引起相對較高的磁異常；板狀千枚巖、花崗巖、大理巖具弱磁性，引起的磁異常較低；礫巖、變砂巖、板巖磁性極低，在本次磁測工作中視為無磁性。礦區圍巖和賦礦巖（礦）體具有明顯的磁性差異，為磁測工作的開展提供了有利的地球物理條件。

2.1.3 磁異常分析及推斷解釋

礦區開展了1:1萬地面高精度磁測工作，依據測線基本垂直于礦區主要構造、地層的原則布設測網，測線方位角為20°，網度為100m（線距）×40m（點距）。對磁測數據做各項改正后，根據實際工作情況進行相應的數據處理和位場轉換，最后繪制各類磁性成果圖。

根據磁異常△T化極等值線平面圖 （如圖1所示），該礦區磁異常以高值正異常為主，局部出現低值負異常。礦區存在兩個明顯磁異常帶，即東北部

NWW-SEE走向的磁異常帶M3和中部沿NWWSEE走向的磁異常帶M2，磁異常帶的走向與礦區地質構造和地層走向一致。異常帶M3主要由兩個獨立異常M3-1和M3-2組成，呈串珠狀。異常帶M2由M2-1、M2-2和M2-3三獨立異常組成，異常強度均較高，并且有一定的展布，初步推斷為礦致異常。根據磁異常展布特征，單獨圈定了磁異常M1。通過對磁測成果的綜合研究，結合礦區地質特征，推斷劃分了礦區地質構造（見圖1）。磁異常△T經化極處理后，再作不同深度的向上延拓處理，發現磁異常M2和M3在深部仍有較高強度和較大展布，結合地質資料認為，磁異常帶M2成礦條件較好，具有進一步的找礦和研究價值。

圖1 磁測異常△T化極等值線平面圖

2.1.4 磁異常查證及找礦意義

在綜合研究地質、物探資料后，對磁異常M2-1利用槽探進行了初步查證。在該磁異常地下約2m處見到品位較高的向北傾斜的磁鐵礦體。后根據各類先驗資料，以井中磁測為指導，沿119號勘探線先后實施5個鉆孔，除ZK119-5未見磁鐵礦外，其余鉆孔均見到多層高品位的厚礦體。

根據磁異常的查證和工程驗證，認為該礦區磁鐵礦礦頭基本處在本次地面磁測成果的正負磁異常的強梯度帶上，并且異常有疊加特征，推斷在深部存在多個向北東緩傾的斜磁化磁性體。以該結論為指導，先后在不同勘探線上進行鉆探驗證，均取得突出的找礦效果，大幅擴大該礦區的資源量。磁法圈定的磁異常，特別是梯度大、強度高的磁異常是本礦區直接和主要的找礦標志。

2.2 錳鐵礦勘查

2.2.1 礦區地質特征概述

區內出露的地層為元古界震旦系平頭山群上巖組及第三系、第四系。元古界震旦系平頭山群上巖組主要是碳酸鹽類巖石，巖性為含泥炭質結晶灰巖；地層中夾少量的石英巖薄層和硅質板巖透鏡體。該套地層受華力西期巖漿侵入，整體僅剩一條帶狀透鏡體。第三系下統苦泉組分布于中部山前平坦地帶，主要為桔黃-桔紅色，局部為黃褐色及紅色粉砂質泥巖、鈣泥質砂巖、泥巖夾礫巖、巖鹽及薄石膏層等組成，風化后呈紅土。第四系上更新統分布于普查區南部，約占普查區面積的1/3，為山前洪積扇，由松散的砂、礫石和亞砂土所組成的洪積物。第四系全新統主要沿河床呈帶狀分布，由現代季節性洪水形成的松散的洪積物，由礫石和砂土組成，礫石成份復雜，無分選。

礦區所見斷層為一近東西向逆斷層，長約6km，寬約幾米，沿斷層帶兩側巖石片理化較強，鏡下方解石雙晶顆粒多呈膝折，而石英顆粒波狀消狀。該斷層被后期北東向一平移斷層所錯開。在含泥炭質結晶灰巖中可見有小褶皺及撓曲。

礦區巖漿侵入巖發育，約占全區面積的1/2，巖漿侵入時代為華力西中晚期，侵位于震旦系地層中，主要有中細粒含黑云母二長花崗巖及細中粒黑云母二長花崗巖組成。

2.1.2 礦區地球物理特征

區內存在航磁異常M1084異常形態規則，東西長約7km，南北寬約4km，面積26km2，異常為近東西走向。重力異常的極大值與磁異常峰值基本重合，其異常約向北移30～50m。結合區域地質情況，該磁異常有為磁鐵礦或含礦巖體引起的可能；其重力異常局部為具有強磁性或較強磁性的高密度地質體引起。

2.2.3 磁異常分析及推斷解釋

在該礦區實施了1:1萬地面高精度磁測工作，依據測線基本垂直于礦區主要構造、地層的原則布設測網，測線方位角為0°，網度為100m（線距）×20m（點距）。

測區磁異常整體為寬緩帶狀異常 （如圖2所示），形態規則，以200nT等值線衡量，異常東西長約6km，南北寬約3km，呈近東西向展布，面積約為10km2。區內正異常極大值為2900nT，負異常極小值為-1600nT。全區異常從南至北，先由相對平靜場逐步過渡到正異常，再由正異常過渡到負異常。磁異常梯度南側變化平緩，未出現負異常；北側梯度相對較陡，并伴有強度高、分布范圍廣的帶狀負異常（如圖2所示）。

根據磁場特征，圈定近東西走向的帶狀高值正異常M1，近東西走向的寬緩負異常M3以及由M2-1、M2-2、M2-3和M2-4組成的近東西走向的高值正異常帶M2。從整體上看，區內磁異常是由M1、M2-1和M3構成的一個近東西走向、正負異常伴生的寬緩帶狀強磁異常區。因地表正值異常區均為第四系覆蓋，并且區內未見具有較強磁性的巖性，推斷異常由埋藏較深的強磁性的地質體引起，并且極有可能為磁鐵礦或是與磁鐵礦伴生的其他礦種導致。推斷區內存在隱伏斷裂構造F1，走向為近東西向；F1在測區西部被北西走向的次級斷裂F1-1錯斷。磁異常M1和磁異常帶M2-1位于F1-1東西兩側，具有較好的成礦條件。

圖2 磁測異常△T等值線平面圖

2.2.4 磁異常查證及找礦意義

為 了確定磁性體的傾向，在磁異常M1處布置兩條高精度磁測剖面，方向為0°。根據高精度磁測剖面推斷磁性地質體頂板埋深約120m，分布的水平寬度為100～400m，傾向約352°，傾角約為70°～80°。后在M1異常處，利用鉆孔ZK401和ZK2401進行查證，并于140m處見磁鐵礦化體。礦化體為磁鐵礦化、黃鐵礦化輝長巖，TFe品位10%左右，剖面推斷與實際鉆孔所見礦化體基本吻合。根據磁異常分析，鐵礦化體下延深度很大，建議加大力度進行深部找礦工作。

該礦區磁異常為帶狀寬緩、分布范圍廣的強磁異常，通過鉆孔查證，異常主要由磁鐵礦化體導致。磁法圈定的磁異常是該礦區尋找鐵磁性礦產或其他共生礦產的直接標志，對找礦工作具有重要的指示意義。

2.3 銅鎳礦勘查

2.3.1 礦區地質特征概述

該礦區位于敦煌復背斜南翼之紅柳峽-踏實河向斜褶皺帶中，出露地層除第四系全新統坡洪積外，全為前震旦系敦煌群。敦煌群分布于三個泉—踏實河大斷層以北，巖層褶皺強烈，軸向近東西向，且為數條南東東-北西西向斷層所切割，變質程度較深，混合巖化普遍。巖性主要由混合巖化片麻巖、片巖、大理巖組成。在構造上，工作區處于塔里木地塊和祁連褶皺帶復合交匯部位，其南緊鄰阿爾金斷裂。出露主要構造較簡單，為北西西向和東西向斷裂，兩條北西西向和一條東西向區域斷裂從工作區穿過，區內其它構造整體上受北西向區域構造控制，走向北西西向，傾向南西，傾角60°～80°。北北西向斷裂較發育，由一系列具有平移特征的逆斷層組成，是區內的主要控礦構造。工作區內見有基性、超基性巖成脈狀侵入，侵入體多與大理巖成互層狀產出，受斷裂構造控制明顯，巖性有輝長巖、橄欖輝石巖和輝石巖等。

調查發現，區內地表出露的基性、超基性巖體具有一定的礦化，含礦巖體走向北西西向，傾向南西，寬度在幾米～十幾米不等，沿走向斷續出露約2km，含礦巖體順層侵入于大理巖中，地表與大理巖呈互層狀產出。巖石類型主要由輝長巖、輝石巖、橄欖輝石巖和輝石橄欖巖組成。民采老硐揭示了較好的鎳礦化現象，賦礦巖性主要是輝長巖、輝石巖和橄欖輝石巖，礦（化）體呈脈狀或透鏡狀產出。采樣分析結果顯示，含礦樣品Ni品位在0.3%～0.87%之間，個別達1.43%，平均0.51%，Cu平均品位0.23%，含礦巖性主要是橄欖輝石巖、輝石巖和輝長巖。

2.3.2 礦區地球物理特征

區內大理巖、斜長二云片巖、斜長角閃片麻巖、碎裂綠泥石化輝石巖、蝕變輝石巖（褐鐵礦化、鎳礦化）、蝕變輝長巖（蛇紋、滑石、綠泥石化）、綠簾片巖和蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）等巖石磁化率均較小，大理巖磁化率平均值僅為2.6×10-6SI；蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）相對較高，其最大值為2529×10-6SI，平均值為1404.9×10-6SI。上述巖石中，大理巖對該區磁場強度基本無貢獻；蝕變輝石巖（褐鐵礦化、鎳礦化）、蝕變輝長巖（蛇紋、滑石、綠泥石化）、綠簾片巖和蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）磁化率相對較高，當其具有一定規模后可在地表引起一定的磁異常，但引起磁異常強度相對偏低。

蝕變橄欖輝石巖磁化率最大值為99637×10-6SI，

橄欖輝石巖（含鎳黃鐵礦化、黃銅礦化）是區內磁化率最大的巖（礦）石，其平均值為18411.4×10-6SI，最大值為49459×10-6SI。這兩類巖石在地表完全能夠引起較高的實測磁異常，是引起本礦區高磁異常最主要的地質體。

2.3.3 磁異常分析及推斷解釋

通過研究區內地質資料，決定首先再該礦區進行1:1萬地面高精度磁測工作，依據測線基本垂直于礦區主要構造、地層的原則布設測網，測線方位角為20°，網度為100m（線距）×20m（點距）。

從磁測成果來看（如圖3所示），礦區以低值磁異常為主，地磁場變化平緩；測區東部主要以正值異常為主，西南以負值異常為主。全區異常極大值為751.3nT，極小值為-526.2nT，磁異常平均值為1.49nT。礦區磁場整體為低緩磁異常帶，磁異常總體走向為NWW向。地磁場在北東部及中南部表現為相對較高正磁異常，西南部則主要為相對平靜的負異常。結合測區地質資料及地表地質現象綜合分析，所圈定的磁異常雖然分布較為分散，但均受北西西向主斷裂構造及北北東向次級斷裂構造的控制。

在測區內推斷劃分了三條NW-SE構造帶，即F1、F2及F3（如圖3所示），其走向與地層方向基本一致，多處磁異常帶及出露礦點均分布在上述推斷構造帶上或是其周圍，推斷構造帶F2為區內主控礦構造或導礦構造。推斷次級構造帶F1-1，該礦區圈定的有進一步工作意義的磁異常，如M3、M4、M5及M6均分布于次級構造帶與主構造帶交匯處及其周圍。

圖3 磁測異常△T等值線平面圖

2.3.4 磁異常查證及找礦意義

本次地面高精度磁測圈定的NW-SE構造F2，是本礦區重要控礦構造，磁異常M3和M4據其南北兩側。在F2中偏東部存在沿構造走向展布的帶狀低磁異常帶，該磁異常帶和地表礦化露頭對應的基性-超基性巖體能夠很好的吻合，并以此確定了一條礦化帶。后經過鉆孔驗證，在該異常處發現了銅鎳礦化體。通過本次磁法工作，認為該礦區成礦潛力較好，值得開展進一步工作，同時證明了磁法是該礦區通過尋找基性-超基性巖體而尋找銅鎳礦床的有效手段，其中反映基性-超基性巖體的帶狀磁異常是該礦區重要的間接找礦標志。

3 結語

通過對地面高精度磁測資料進行化極、導數計算、位場轉換等必要的處理，快速圈定和解釋磁異常，可以基本了解勘查區內巖性的磁性變化規律、強弱特征。在充分研究已有各類資料基礎上，結合地磁特征，圈定隱伏巖體，推斷劃分地質構造，可以為下一步勘查工作提供直接或間接的找礦標志。磁法在推斷隱伏巖體和地質構造，尋找深部隱伏礦體方面是其他方法不可替代的。隨著磁法儀器設備和數據處理技術的不斷進步，特別是航空磁法技術的長足發展，利用磁法進行礦產預測將更加快捷高效。

[1] 管志寧,編著.地磁場與磁力勘探[M].北京：地質出版社, 2005.

[2] 曹令敏.隱伏礦床定位預測理論和技術的研究現狀及發展趨勢[J].地球物理學進展,2010,25(3):1037～1045.

[3] 婁德波,宋國璽,李楠，等.磁法在我國礦產預測中的應用[J].地球物理學進展,2008,23(1):249～256.

[4] 管志寧.我國磁法勘探的研究和發展[J].地球物理學報, 1997,40（增刊）：300～307

[5] 孫文珂.物探找隱伏礦的幾個技術問題[J].物探與化探, 1991,15(2):81～90.

[6] 《中國礦床發現史·物探化探卷》編委會.中國礦床發現史·物探化探卷[M].北京：地質出版社,2002.

[7] 劉偉,余友,張秀鴻.黑龍江省東安金礦地球物理勘查應用效果[J].地質與勘探,2010,46(4):0657～0663.

[8] 梁明,劉占興,鄧凱.地面高精度磁法測量在甘肅某金礦普查區的應用[J].工程地球物理學報,2011,8(1):47～50.

P631