高精度磁法測量在廣西南丹芒場多金屬礦田的應(yīng)用效果

陳 康，楊富強(qiáng)，謝紹彬，朱國器

(1. 廣西壯族自治區(qū)第七地質(zhì)隊(duì)，廣西 柳州 545005 2. 廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院，廣西 柳州 545005)

0 引言

芒場多金屬礦田位于廣西南丹縣西北部，北面與貴州省荔波縣接壤，西南出海大通道和黔桂鐵路縱貫礦田腹地(圖1)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°28′49″—107°29′04″，北緯25°07′09″—25°08′10″，面積約2.3 km2。丹池成礦帶是世界矚目的有色金屬產(chǎn)地，帶內(nèi)礦產(chǎn)豐富，已知有錫、鉛、鋅、銅、鎢、鉬、銻、汞、銀、砷、鈾等礦種的礦床、礦(化)點(diǎn)100多處。

1959年地質(zhì)部905隊(duì)在滇黔桂開展以尋找石油構(gòu)造為目的的1∶100萬航磁工作覆蓋全區(qū)，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并給與編號的異常有桂C59-15、桂C59-16、桂C59-17、桂C59-18等4個。其中桂C59-17、桂C59-18號異常分別反映了南丹芒場和大廠的多金屬礦田。但因飛行高度大，測線網(wǎng)度稀，異常面貌不夠清晰。1980年廣西航空物探隊(duì)在河池地區(qū)開展1∶5萬航空物探工作，通過航測，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)航磁異常19處，包括1959年發(fā)現(xiàn)的異常4處及新發(fā)現(xiàn)的局部異常桂C552、554、546、547等15處，為該區(qū)地質(zhì)填圖和礦產(chǎn)預(yù)測提供了佐證資料和依據(jù)。

為在該區(qū)進(jìn)一步尋找鐵等多金屬礦產(chǎn)和查證桂C59-15、桂C59-16、桂C59-17、桂C59-18號異常引起的地質(zhì)原因，一些地質(zhì)隊(duì)在芒場等地區(qū)開展了各種比例尺的地質(zhì)、物化探工作，其中對桂C59-17、桂C59-18號異常的性質(zhì)有了較明確的認(rèn)識。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊桂北地塊的九萬大山隆起區(qū)的丹池凹陷褶皺帶，屬晚古生代—中生代基底斷陷帶，中生代后擠壓褶起呈緊密的復(fù)式褶皺—斷裂構(gòu)造組合。芒場礦田位于丹池錫多金屬成礦帶北段[1](圖2)。

1.2 成礦地質(zhì)環(huán)境

芒場錫多金屬礦位于芒場礦田中部。區(qū)內(nèi)地層、巖性組合復(fù)雜，褶皺斷裂發(fā)育，燕山晚期中酸性脈巖及黑云母花崗巖巖脈、巖株發(fā)育，蝕變及礦化強(qiáng)烈[2-3](圖3)。

中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組(D2n)和羅富組(D2l)是本區(qū)的主要賦礦層位。芒場礦田內(nèi)出露各種巖脈20條，其巖性計(jì)有中酸性的黑云母石英安山玢巖和黑云母石英閃長玢巖及酸性的石英斑巖、花崗斑巖等，深部在匯龍拗發(fā)現(xiàn)隱伏黑云母花崗巖和白云母斑狀花崗巖體，它們同屬燕山晚期產(chǎn)物，通過研究認(rèn)為，隱伏花崗巖體是一典型的富含鎢錫等多金屬巖體[4-6]，與錫多金屬礦床的形成有密切聯(lián)系。

圖1 南丹芒場多金屬礦田交通位置圖

圖2 南丹芒場多金屬礦田大地構(gòu)造位置圖Fig.2 Geotectonic location map of Mangchang polymetallic ore field， Nandan1—二級構(gòu)造單元界線 2—三級構(gòu)造單元界線 3—四級構(gòu)造單元界線

1.3 礦床地質(zhì)特征

礦體主要產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組上段(D2n2)的石英砂巖或石英巖狀砂巖中，部分產(chǎn)于斷裂中的羅富組下段(D2l1)和納標(biāo)組上段(D2n2)及花崗巖體內(nèi)外接觸帶[7]。受地層、巖性、構(gòu)造及按觸帶產(chǎn)狀控制。礦區(qū)內(nèi)有礦體220個，其中細(xì)網(wǎng)脈型似層狀礦體162個，大脈型銀錫鋅礦體30個，接觸破碎帶礦體28個。

礦體分布相對集中，規(guī)模大小不等，最長1100 m，最寬1200 m，總體走向近SN，傾向NE。礦床形成所需的能源以及成礦物質(zhì)來源與芒場隱伏花崗巖體有關(guān)，芒場錫多金屬礦屬沉積混合熱液疊加改造礦床[8-10]。

2 磁異常特征分析

2.1 航磁異常的發(fā)現(xiàn)

廣西南丹芒場多金屬礦田范圍內(nèi)，分布有航磁異常2處(圖4)，即大山桂C59-17和鐘家村桂C552航磁異常[11]，是廣西航空物探隊(duì)1981年8月發(fā)現(xiàn)的。

大山桂C59-17異常平面上呈北陡南緩，北側(cè)出現(xiàn)負(fù)值，向西南、南東方向拉長的似等軸狀異常。鐘家村桂C552異常為NW—SE拉長的似等軸狀小異常。幅值低，迭加在桂C59-17異常之上，形成相互干擾影響的正常狀態(tài)。

2.2 航磁異常特征分析

2.2.1 巖石的磁性特征

測區(qū)地表出露的主要巖性以角巖的磁性最強(qiáng)，其中k=254.07×4π×10-6SI、Jr=3551.31×10-3A/M，其他巖石屬微弱磁性或無磁性(表1)。

此外，根據(jù)需要采集了5個鉆孔巖心的物性標(biāo)本送測，并收集本隊(duì)科技處以往測定本區(qū)的巖心磁性資料[12-13](表2)。

由表2可知，磁異常區(qū)的鉆孔巖性屬強(qiáng)磁性，以磁黃鐵礦礦石、角巖較強(qiáng)，其k值一般大于1000×4π×10-6SI，Jr大于1000×10-3A/M；磁性最強(qiáng)為磁黃鐵礦，其k=4287×4π×10-6SI，Jr=3900×10-3A/M。正常磁場區(qū)的鉆孔巖心基本無磁性。

2.2.2 航磁異常特征

桂C59-17航磁異常落于丹池褶斷帶中北段之芒場背斜軸部，出露地層為中、上泥盆統(tǒng)，泥巖、頁巖砂巖、白云質(zhì)灰?guī)r；構(gòu)造復(fù)雜，燕山晚期中酸性花崗斑巖及長石石英斑巖呈巖墻、巖脈產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)蝕變范圍較大，主要集中在大山一帶3 km2范圍內(nèi)，泥質(zhì)灰?guī)r已普遍角巖化，其次有硅化、絹云母化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、大理巖化等。磁黃鐵礦磁性最強(qiáng)，k=3149×4π×10-6SI，Jr=2228×10-3A/M，磁黃鐵礦化角巖化次之，k=780×4π×10-6SI，Jr=7940×10-3A/M，異常主要由磁黃鐵礦化角巖引起。區(qū)內(nèi)有三個小型以錫為主，尚有鉛、鋅礦床。

圖4 南丹芒場礦田航磁ΔT等值線圖Fig.4 Aeromagnetic ΔT contour map ofMangchang ore field， Nandan

桂C552航磁異常落于芒場背斜東翼鐘家村一帶，出露地層為上泥盆統(tǒng)硅質(zhì)巖、泥巖、條帶狀灰?guī)r等。次級褶曲發(fā)育，有一SN向正斷層通過異常西側(cè)，并有燕山晚期正長石英斑巖呈巖脈產(chǎn)出。據(jù)相鄰大山桂C59-17航磁異常物性資料推測，磁異常是由磁黃鐵礦化角巖和與多金屬礦共生的磁黃鐵礦引起[14]。

2.3 地面磁測異常特征

據(jù)航磁異常特征，廣西物探隊(duì)在1980年做過1∶5萬地面磁測檢查工作，所獲得地磁ΔZ異常與航磁ΔT異常形態(tài)相近，位置相當(dāng)(圖5)，面積稍比航磁異常小，強(qiáng)度高，梯度陡，ΔZ異常明顯受地層、構(gòu)造控制，呈NW走向。異常南西側(cè)寬、緩，北東側(cè)陡，且呈鋸齒狀跳躍。說明磁性體是向西南傾斜的。

1∶1萬地磁ΔΖ異常(圖6)為一系列環(huán)形分布的帶狀異常，大體可分為兩圈。外圈為M53—M52—M51—M2，內(nèi)圈為M56—M55—M54—M53′。外圈異常梯度緩，范圍大，形態(tài)較規(guī)則，強(qiáng)度較弱；內(nèi)圈異常范圍小，梯度大，形態(tài)不規(guī)則，強(qiáng)度較高。

3 應(yīng)用

3.1 反演計(jì)算及推斷解釋礦致異常

表1 地表巖石標(biāo)本磁參數(shù)Table 1 List of magnetic parameters of surface rock samples

此外，還對位于環(huán)形異常外圈的M51磁異常進(jìn)行選擇法反演解釋推斷。M51磁異常解釋推斷結(jié)果見圖10，磁性體為一向南西傾斜的厚板狀體。經(jīng)ZK8703孔查證，磁性體為多層次板狀體，系由一套微含磁黃鐵礦細(xì)脈之角巖類巖石、粉砂巖組成的，但未發(fā)現(xiàn)錫、鋅等多金屬礦化。

M2磁異常為低緩磁異常(圖11)，經(jīng)解釋推斷求得磁性體的頂端埋深為520 m；經(jīng)ZK50053查證，磁性體為條帶狀泥巖、鈣質(zhì)泥巖及少量砂巖夾角巖，含星散狀細(xì)脈狀黃鐵礦和磁黃鐵礦，分布極不均勻。磁性體最低高程為-150 m。在孔深710～805.29 m的石英砂巖中見黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦化、鐵閃鋅礦、閃鋅礦化，但很不連續(xù)，礦化較弱。其中在722.34 m，見一層薄層狀鋅礦脈，含Zn 3.11%，厚度為1.14 m。

通過以上磁異常研究，推斷解釋礦致異常如下：

1)環(huán)形分布的磁異常，外圈異常雖然規(guī)模大，但巖石蝕變程度不高，不含或少含多金屬礦體。

2)環(huán)形分布的磁異常，內(nèi)圈異常雖然規(guī)模相對較小，但磁性體磁性較強(qiáng)，巖石蝕變程度高，大部分異常范圍內(nèi)都有錫、鋅多金屬礦體存在。此外，從含礦磁性體的賦存深度分析，磁性體的含礦性也與高程有一定關(guān)系，即含礦磁性體均大致在0 m高程以上。

圖5 南丹芒場大山鐘家村地磁ΔΖ異常平面圖Fig.5 Plane map of geomagnetic ΔZ anomaly inZhongjia Village， Dashan， Mangchang， Nandan

3)礦田所有磁性體，均為多層次板狀組合體。內(nèi)圈異常磁性體底部高程變化較大，在400 m～-350m范圍內(nèi)起伏；而外圈異常磁性體，底部高程則更深而變化較小。由此，也可以根據(jù)隱伏花崗巖體“蓋層”的磁性殼的起伏狀態(tài)，推測內(nèi)圈范圍內(nèi)，巖體凸起和凹陷幅度較大。

3.2 應(yīng)用效果

1)對航空磁測發(fā)現(xiàn)的航磁異常點(diǎn)，部署大比例尺高精度地面磁測檢查，可以獲得高清晰的磁異常信息。

2)對磁異常進(jìn)行反演計(jì)算，求取磁性地質(zhì)體的空間位置，然后鉆孔驗(yàn)證，得到最終解釋成果，為地質(zhì)找礦提供有用信息。

3)本區(qū)磁黃鐵礦或磁黃鐵礦化蝕變巖石與多金屬礦關(guān)系密切，它們往往相互伴生或多金屬礦產(chǎn)在磁黃鐵礦化范圍內(nèi)。航磁異常主要是由磁黃鐵礦化巖石引起，局部亦有伴生的磁黃鐵礦，多金屬的綜合疊加。經(jīng)鉆孔查證，發(fā)現(xiàn)多金屬礦化巖石與航磁異常平面位置吻合較好。為擴(kuò)大多金屬礦產(chǎn)找礦遠(yuǎn)景提供證據(jù)。

圖6 南丹芒場大山鐘家村地磁ΔΖ異常平面等值線圖Fig.6 Plane contour map of geomagnetic ΔΖ anomaly in Zhongjia Village， Dashan， Mangchang， Nandan

圖7 南丹芒場多金屬礦鉆孔控制位置分布略圖Fig.7 Distribution of controlling positions of drilling holes in Mangchang polymetallic ore field， Nandan1—A—A′剖面線 2—鉆孔位置及編號 3—勘探線位置及編號 4—地磁異常及編號 5—航磁異常位置及編號

圖8 50線磁異常反演計(jì)算剖面Fig.8 Inversion calculation section of 50 line magnetic anomaly1—推測磁性體及編號 2—地磁異常及編號 3—鉆孔位置及編號

4 結(jié)語

1)航空磁測取得的資料，與地面磁測取得的資料相當(dāng)，可以有效地進(jìn)行異常的推斷解釋。

2)在廣西南丹芒場多金屬礦田進(jìn)行與磁性礦物有關(guān)的金屬礦勘查時，高精度磁測、航空磁測、反演計(jì)算是最常規(guī)、經(jīng)濟(jì)和有效的方法。

3)在進(jìn)行地質(zhì)勘查時，應(yīng)充分利用已有航(地)磁測資料進(jìn)行重新處理、推斷解釋，挖掘出對地質(zhì)找礦的有用信息。

4)航磁資料對物探推斷解釋的指導(dǎo)作用效果顯著，對今后物探找礦有深遠(yuǎn)意義。

圖 9 50線鉆孔查證略圖Fig.9 The sketch profile of 50 line drilling verification1—錫礦體 2—鋅礦體 3—銅礦體 4—蝕變體 5—鉆孔位置及編號

圖10 M51磁異常Ⅴ剖面解釋圖Fig.10 Interpretation diagram of M51 magnetic anomaly in Ⅴ profile1—推測磁性體 2—鉆孔

圖11 M2磁異常Ⅱ剖面解釋圖Fig.11 Interpretation diagram of M2 magnetic anomaly in Ⅱ profile1—實(shí)測磁異常曲線 2—理論磁異常曲線3—地形線 4—推測磁性體 5—礦體

致謝：感謝麥廣田教授級高級工程師在本文編寫過程中提供的大力支持和幫助。