江西新余式鐵礦航空地球物理特征及成礦研究

丁志強， 崔志強， 孟慶敏， 李 飛, 高衛東

(中國地質科學院 地球物理地球化學勘查研究所，廊坊 065000 )

0 引言

新余式鐵礦是一種變質型鐵礦[1-2]，是我國時代最新的條帶狀磁鐵礦床，廣泛分布在江西、湖南一帶，斷續延伸近1 000 km，典型地區出露于江西省新余市南部，處于華南加里東地槽褶皺帶北緣之武功隆起區，區內出露巖性主要為青白口系、震旦系和寒武系的淺變質巖，為一套火山碎屑硅鐵質建造夾類復理石的泥砂質建造[3-4]。

筆者在新余鐵礦整裝勘查區開展1∶5 000高精度航磁和伽瑪能譜綜合測量的基礎上，通過相關圖件對比分析，航磁和航空伽瑪能譜上均有較明顯反映。本次航磁在磁鐵礦帶上反映良好，異常特征明顯。航空伽瑪能譜對測區內的中酸性巖體有非常明顯地反映，邊界清晰。深入研究新余鐵礦整裝勘查區內航空地球物理特征、分布規律及地球物理成礦背景，將進一步分析新余式鐵礦床的成因，及總結成礦規律。

1 地質概況

1.1 地質構造

新余鐵礦分布區經歷過多次構造運動，構造形變十分復雜。大地構造上，該區位于華夏褶皺帶與楊子板塊的結合部位，以豐城-萍鄉深大斷裂為界，北側為萍鄉-樂平臺陷之萍鄉-高安凹褶斷束，南部屬于贛西南(贛州-吉安)坳陷帶下的武功山-玉華山隆斷束[5]。深大斷裂以南為神山倒轉背斜，為巨型倒轉背斜，軸向大致呈北東東走向，北翼大多被斷裂切割和后期地層覆蓋，南翼為含鐵巖系，且發育有一系列北北西向軸面較陡的同斜褶皺。

整個新余式鐵礦褶皺變形發展過程，大致經歷了彎曲褶皺-灣滑褶皺-彎流褶皺-彎滑褶皺-彎曲褶皺的發展過程，先由柔性遞增的構造序列，再向柔性遞減構造序列演變。含鐵建造受多期、多方向、多形式、重褶變形疊加，形成了形態復雜多變的“紅綢舞”式鐵礦層。

1.2 地層及巖石特征

區內出露主要地層(圖1)為青白口系潭頭群上施組(Qnss)，巖性為變質砂巖、變質千枚巖、千枚巖、含碳千枚巖；青白口系潭頭群庫里組(Qnk)，巖性主要為絹云母砂質千枚巖、絹云母千枚巖夾炭質千枚巖；震旦系下統下坊組(Z1xf)，巖性為千枚巖、磁鐵石英巖、下部含礫凝灰質砂巖；震旦系上統壩里組-老虎塘組并層(Z2b-l)，巖性為上部硅質巖或石英巖、片狀石英巖夾粉砂質板巖，下部變質砂巖夾千枚巖，底部炭質千枚巖夾灰巖凸鏡體。其中震旦系下統下坊組(Z1xf)為鐵礦的賦礦層位[6-7]，如圖1中所示，鐵礦層(包括下坊組鐵礦層至底部含礫凝灰質砂巖)，磁鐵礦床多分布其上，周圍分布有鎢鉬鉍、鎢礦床。

“新余式”鐵礦床是一套正常的海水沉積硅鐵建造，鐵礦層產于南華紀淺變質海相火山沉積碎屑巖中。含鐵巖層由絹云母綠泥巖千枚巖片巖、含磁鐵綠泥石千枚巖/片巖、磁鐵石英巖、含磁鐵絹云母千枚巖、片巖組成。成礦物質來源于海盆地中的火山噴發物質，故定為“火山沉積變質型鐵礦”。

圖1 新余鐵礦田地質構造圖Fig.1 Geological structure of the Xinyu iron ore field

2 航空地球物理特征

從航磁ΔT相關圖件及地質圖的分析、對比可以看出，不同的磁場區反映了不同的地質構造單元、巖漿活動、巖性變化特征[8]。伽瑪總計數率反映地表巖石總的放射性強度的區域分布狀態[9]，鉀、鈾、釷含量反映三元素地表含量的分布和變化特征，它們與地表巖性、地形、地貌形態及性質直接相關。

2.1 航磁磁場特征分析

航磁磁場特征以平穩正磁背景場中升高尖峰狀強磁異常為特征(圖2(a))，北側伴有負值。正磁場值一般在20 nT～500 nT，局部尖峰狀強異常為2 000 nT以上。負磁場分布面積較小，一般以正負伴生異常存在,負磁場值為-50 nT～-500 nT，北側負峰強度最大達-1 000 nT。圖2(b)中，沿磁鐵礦帶展現出一明顯的寬口V型高值異常帶，已知各大中小型鐵礦均位于高值異常帶上(圖2)。

圖2 航磁△T剖面平面圖及航磁梯度模Fig.2 The profile map and gradient model of aeromagnetic(a)航磁△T剖面平面圖；(b)航磁梯度模

區內基性、超基性侵入巖不發育，分布較零散，規模較小，大多呈巖墻、巖脈及巖床產出?；?、超基性巖一般含有較多的鐵磁性礦物，在出露或埋深較淺處多具有較強的磁性。航磁異常形態多呈尖峰狀或鋸齒狀，北側伴有負值，異常強度一般在200 nT～500 nT，最高可達1 000 nT，北側寬緩負異常強度在-100 nT左右。根據磁場強度認為其埋深不大，可通過對該處航磁異常帶進行進一步的地面查證工作，以確定巖脈的分布規律，尋找與基性、超基性巖體有關的鉻、鎳、鈷、鉑等礦產。

經物性測定顯示，區內青白口系潭頭群庫里組(Qnk)千枚巖具有較強磁性，磁化率κ值一般在200 SI～800×10-6SI，航磁異常特征明顯，表現為正負磁場交界處升高的尖峰狀強磁異常帶，異常曲線雜亂，梯度陡，分析認為升高背景場主要是巖體接觸帶鐵磁性物質富集或磁性老基底引起。區內各期次侵入巖和地層巖石經物性測定結果顯示大多具較弱或無磁性，磁化率一般在100×10-6SI左右。

綜上分析，區磁場明顯受深大斷裂帶控制，航磁異常以尖峰狀強磁異常為特征。區內分布有兩條強磁異常帶：①位于測區東部，結合地質資料認為該異常帶為沿深大斷裂帶侵位的隱伏超基性沿帶引起；②為測區南部強磁異常帶，對比1∶200 000地質圖(圖1)與航磁△T剖面平面圖(圖2)對比可知，航磁異常帶與新余式鐵礦帶位置吻合，為新余式鐵礦帶的磁場反映。

2.2 航空伽瑪能譜場特征分析

本區能譜場以中低場為主(圖3)。北部以低場為主，南部以中場為主，東部和西部局部出現偏高場。區內偏高場分布較少，伽瑪能譜總量為13.0 Ur～20.0 Ur，釷含量為12.0×10-6～18.0×10-6，鉀含量為1.2×10-2～2.3×10-2，鈾含量為1.9×10-6～5.5×10-6。區內中場呈東西向分布，伽瑪能譜場總量為9.0 Ur～13.0 Ur，釷含量為10.1×10-6～12.0×10-6，鉀含量為1.0×10-2～1.2×10-2，鈾含量為1.3×10-6～1.9×10-6。低場主要分在區內北端，伽瑪能譜總量為2.8 Ur～9.0 Ur，釷含量為4.0×10-6～10.1×10-6，鉀含量為0.3×10-2～1.0×10-2，鈾含量為0.5×10-6～1.3×10-6。

東部有加里東期花崗巖、石英斑巖體出露，表現為偏高場；中部中場為青白口系庫里組(Qnk)和神山組(Qns)炭質絹云母千枚巖反應；北部和南部出現的低場則是第三系、白堊系、石炭系等放射性核素低的地層引起。

圖3 航空伽瑪總道(TC)能譜場Fig.3 The TC field of airborne radiometric

3 地球化學特征

圖4 新余鐵礦區地球化學特征Fig.4 Geochemical characteristics of the Xinyu iron area

4 成礦標志

通過上述地質特征、航空地球物理特征、化學特征等，可以分析總結出新余式鐵礦的一些標志：

1)地質標志。新余鐵礦以沉積型、沉積變質型鐵礦為主。元古界南華系和寒武系淺變質巖是主要的富礦巖層，圍巖主要以千枚巖為主。馬鞍形褶皺、同斜褶皺以及北西西向-南東東向構造部位，是鐵礦層的主要產出部位。鐵礦主要產于濱岸陸屑沉積相帶，主要分布在隆起區及其邊緣，嚴格地受背斜構造控制。

2)地球物理標志。航空磁場具有高磁化率，高剩磁強度特征。在航磁資料上，能夠引起其顯著的高值磁異常，尖峰狀強磁異常，且多為南正北負相伴的異常特征。礦體上航磁△T可產生幾百甚至上千納特的磁異常，成串珠帶狀。航空伽瑪能譜無明顯的能譜異常，除巖體出露表現為偏高場外，其余地區能譜場均呈中-低場特征。

3)地球化學標志。從鐵礦本身鐵元素地球化學異常來看，1:200 000原生暈上通常表現出一些與鐵元素相關的鉻、鈷、錳等元素異常，但一般異常強度不大，且組合特征不明顯。

5 討論與結論

利用最新的高精度航磁及航空伽瑪能譜資料，介紹了研究區內的磁場、伽瑪能譜分布特征。通過地質特征、航空地球物理特征、化學特征等，分析總結出新余式鐵礦的一些標志,對今后該區的區域地質及成礦研究能提供一些參考。

1)結合航磁和航空伽瑪能譜特征，可圈定隱伏巖體，分析不同巖性變化特征和地質構造單元，對尋找隱伏礦床和多金屬礦具有一定的借鑒。

2)通過航磁基礎圖件，配合化極、延拓等轉換圖件，清晰地顯示出該磁鐵礦帶的細節，可結合最新的地面勘查情況，在出露磁鐵礦帶旁側有望發現淺隱伏的具一定規模的磁鐵礦。

3)磁鐵礦的品位能夠直接反映磁場特征，可通過分析磁異常特征及強度來尋找富礦地段。

4)基性巖體(或超基性巖體)往往具有很強的磁性特征，可以引起較強的航磁異常，并且異常強度較大，比較容易區分。根據航磁△T化極、上延等方法，判斷其埋深大小，確定巖脈的分布規律，可尋找與基性、超基性巖體有關的鉻、鎳、鈷、鉑等礦產。