磁法勘探在尋找沉積型鐵礦的應(yīng)用

李春偉

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，磁力儀的觀測(cè)精度越來越高，儀器的分辨率由原來的1nT～5nT提高到0.1nT。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在利用磁法對(duì)金屬礦、非金屬礦的勘查工作中都能發(fā)揮積極作用，甚至在直接找礦方面已取得了許多成功突破，形成了多種多樣的數(shù)據(jù)處理方法和解釋手段，并在利用高精度磁法尋找沉積型鐵礦方面取得了顯著的效果。由于沉積型鐵礦石多為赤鐵礦、菱鐵礦，處于半隱伏-隱伏狀態(tài)，具有規(guī)模偏小，厚度薄，磁性強(qiáng)度偏低的特征，但在弱磁性或無磁性的沉積巖地區(qū)其磁性仍然是最強(qiáng)的。通過高精度磁測(cè)能夠詳細(xì)反映工作區(qū)中弱磁異常的地質(zhì)體特征，在厚覆蓋區(qū)達(dá)到了地質(zhì)填圖、劃分構(gòu)造和地質(zhì)界線、直接圈定含礦地層或鐵礦體的目的[1]。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況及巖礦石磁性特征

1.1 地質(zhì)特征概況

區(qū)內(nèi)出露地層主要有泥盆系（D）、第四系（Q）。其中，第四系（Q）出露最廣，且厚度巨大。僅在區(qū)內(nèi)中部出露少量上泥盆統(tǒng)鐵列克提組上亞組(D3t)地層，可劃分為四個(gè)巖性段。上部均為厚層（txss）,以黃綠一褐灰色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和粉砂巖、泥巖均勻互層為主，夾中粗粒砂巖；下部薄層（tcss），以灰綠色含礫凝灰質(zhì)粗砂巖、凝灰質(zhì)粗砂巖為主，夾中粒砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖。各巖性段均賦存沉積型磁鐵礦體，其中，第三巖性段(D3tb-3) 賦存Ⅰ-2號(hào)礦體，第二巖性段(D3tb-2) 賦存Ⅰ-1號(hào)礦體。

區(qū)內(nèi)無巖漿巖出露，構(gòu)造不發(fā)育。

1.2 巖礦石磁性特征

區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征較為簡(jiǎn)單，大部分區(qū)域出露上更新統(tǒng)一全新統(tǒng)洪積層，為一套以細(xì)砂巖、粉砂巖為主的正常沉積的海相細(xì)碎屑巖，下部以薄層（tcss）凝灰質(zhì)粗砂巖為主，賦存磁鐵礦體。磁性測(cè)量結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)巖礦石主要分為強(qiáng)磁性、中弱磁性及無磁性三大類，磁鐵礦體與圍巖磁性差異明顯，為確定磁鐵礦體的范圍和形態(tài)，圈定鐵礦體的富集區(qū)段提供了有利條件，具備磁法勘探物理前提。

區(qū)內(nèi)磁鐵礦石的磁性最強(qiáng)，k一般大于591818×10-64πSI，遠(yuǎn)高于區(qū)內(nèi)其它巖石；是其圍巖—含鐵粗砂巖的39倍，是其它巖石的200倍以上。在磁異常圖上顯示為規(guī)模較小的局部高磁異常疊加在平穩(wěn)背景場(chǎng)上的明顯特征，可利用高磁異常直接圈定磁鐵礦體及含鐵粗砂巖。

表1 地層（巖體）單元物性統(tǒng)計(jì)表

上泥盆統(tǒng)鐵列克提組粗砂巖，屬?gòu)?qiáng)磁性，k一般位于15050×10-64πSI；是區(qū)內(nèi)其它巖石磁化率的50倍以上，在區(qū)內(nèi)可形成中高磁異常帶，是磁鐵礦體的直接背景場(chǎng)。但其規(guī)模遠(yuǎn)大于磁鐵礦體，與磁鐵礦體的高磁異常帶相互疊加，形成多個(gè)高磁異常中心。

含礫粗砂巖、粗砂巖具有弱磁性，k一般位于215～322×10-64πSI，一般形成小面積的弱磁異常背景場(chǎng)。粉砂巖、細(xì)砂巖細(xì)礫巖等均為無磁性巖石，形成礦區(qū)內(nèi)廣泛分布的平緩背景磁場(chǎng)[2]。

2 高精度磁法測(cè)量

2.1 磁測(cè)工作方法與資料整理計(jì)算

在區(qū)內(nèi)使用多臺(tái)EREV-1質(zhì)子磁力儀觀測(cè)總磁場(chǎng)強(qiáng)度值T。磁測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過日變改正、正常地磁場(chǎng)改正、高度改正、水平梯度改正獲得原始△T異常。利用處理軟件選擇濾波、化極、延拓、垂向?qū)?shù)等多方法處理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，選取高質(zhì)量的處理結(jié)果進(jìn)行定性解釋。利用區(qū)內(nèi)已知鐵礦體上的精測(cè)剖面磁異常△T曲線，建立鐵礦體正演模型。將不同巖礦石物性測(cè)量成果作為約束參數(shù)進(jìn)行人機(jī)聯(lián)合交互反演，實(shí)現(xiàn)了定量解釋鐵礦體及含礦地層特征等實(shí)際問題。

2.2 磁異常平面特征

從本次工作結(jié)果（見圖1）來看，勘探區(qū)屬中弱磁場(chǎng)區(qū)，△T值以分布廣泛的-100nT～100nT的平緩低背景為主，等值線稀疏，顯示該區(qū)主要為無磁性均勻地質(zhì)體。與區(qū)內(nèi)粉砂巖、細(xì)砂巖、細(xì)礫巖等正常碎屑沉積巖對(duì)應(yīng)；中部出現(xiàn)一條延伸較大的高磁異常帶疊加在背景場(chǎng)上，走向上長(zhǎng)約1380m，寬約30m～60m，△T值大于200nT，異常分帶明顯，由7個(gè)條帶狀、長(zhǎng)橢圓狀局部高磁異常組成，△T最大為1225.82nT，呈北西向展布的不連續(xù)條帶狀異常，這種異常分布與區(qū)內(nèi)巖礦石標(biāo)本磁性參數(shù)測(cè)量結(jié)果一致。高磁異常主要位于區(qū)內(nèi)中部和東部少部分區(qū)域，與小面積出露的上泥盆統(tǒng)薄層凝灰質(zhì)粗砂巖地層走向基本一致。該區(qū)物性顯示含鐵凝灰質(zhì)粗砂巖屬于中等-強(qiáng)磁性，粉砂巖、細(xì)砂巖等沉積地層均為無磁性，已知磁鐵礦體均位于該地層中，因此可利用高磁異常帶推斷出含鐵粗砂巖地層，高磁異常中心直接圈定磁鐵礦體。推斷的礦致磁異常與地表采坑的鐵礦體特征一致。另外，大部分高磁異常長(zhǎng)度大于平均寬度的三倍或以上，屬于狹長(zhǎng)異常，個(gè)別為等軸異常，說明含鐵粗砂巖地層具有一定的延伸，但鐵礦體及大部分含礦地層規(guī)模較小，厚度較薄，符合薄板狀、扁豆?fàn)钅Ｐ吞卣鱗3]。

圖1 磁測(cè)△T化極異常平面圖

通過向上延拓處理壓制局部干擾，突出深部大規(guī)模的地質(zhì)體異常。結(jié)果顯示隨著上延高度的不斷增大，異常逐漸圓滑，反映淺表地質(zhì)體的局部高值小異常消失。上延50m后，高磁異常帶規(guī)模略有增大，各個(gè)異常基本聯(lián)成一體，△T值衰減率最大，異常強(qiáng)度仍然大于80nT；上延100m后，C5高磁異常帶以北迅速衰減為平緩背景場(chǎng)，C5、C6、C7、C8異常連為一體，僅剩東南部的高磁異常中心較為明顯，預(yù)示深部場(chǎng)源有地質(zhì)意義的異常顯現(xiàn)出來。上延200m后，高磁異常帶均消失，其百米衰減率銳減。此變化特征說明區(qū)內(nèi)高磁異常帶對(duì)應(yīng)的含鐵粗砂巖層延走向厚度和規(guī)模逐漸減小，東南部鐵礦體規(guī)模和厚度略大，向下延深約100m后逐漸趨于尖滅[4-7]。

2.3 磁異常C5的綜合特征

通過綜合分析認(rèn)為C5高磁異常，長(zhǎng)370m，寬約50m，△T最大為1143.7nT。異常過渡帶等值線北密南疏，且兩側(cè)均出現(xiàn)了伴生的負(fù)磁異常中心，預(yù)示著引起該異常的地質(zhì)體略向南傾斜，與有限延深的薄板狀體模型吻合。該異常位于賦存Ⅰ-1號(hào)鐵礦體的灰綠色含礫凝灰質(zhì)粗砂巖帶上，主要由鐵礦體及含鐵粗砂巖引起。

對(duì)于完全不依賴于異常體磁化方向的2D地質(zhì)體，采用磁異常△T模量垂向一階導(dǎo)數(shù)的處理方法突出淺部地質(zhì)體引起的局部異常，能更好地確定異常體的水平投影中心位置以及分布規(guī)模，相比其他磁異常轉(zhuǎn)換模量而言,具有計(jì)算量小,計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)。C5垂向一階導(dǎo)數(shù)異常清晰的顯示為正負(fù)伴生的條帶狀異常，垂向一階導(dǎo)數(shù)高磁異常的零值線基本與淺地表采坑吻合，反映了鐵礦體及含鐵粗砂巖的準(zhǔn)確分布范圍及展布方向，相互分離的高磁異常中心均由鐵礦體引起。

2.4 精測(cè)剖面反演定量計(jì)算

優(yōu)選穿過C5異常中心的3線采用近乎垂直有限延深多邊形截面二度半組合模型的二維半實(shí)時(shí)正反演法進(jìn)行擬合對(duì)比與反演計(jì)算，對(duì)磁鐵礦體進(jìn)行定量計(jì)算。在反演計(jì)算中將實(shí)測(cè)物性參數(shù)和采坑礦體特征作為約束條件，保證了反演精度。

3線綜合剖面（見圖2）顯示，異常基本對(duì)稱，南北兩側(cè)均出現(xiàn)負(fù)極小值，認(rèn)為該異常是垂直磁化向下延伸有限的二度體，如水平圓柱體或有限延伸的板狀體引起。異常強(qiáng)度大，范圍窄，梯度陡，反映磁鐵礦體埋藏淺。地質(zhì)剖面顯示高磁異常范圍與鐵礦體及含鐵粗砂巖范圍一致，通過磁異常正演提出了磁鐵礦體及含礦地層空間形態(tài)，反演得到礦體規(guī)模及延深特征是可靠的，與異常南側(cè)ZK3-1鉆孔揭露結(jié)果一致。本次磁測(cè)成果在解決半隱伏-隱伏沉積型鐵礦中勘探效果明顯。并可由磁異常的規(guī)模及形態(tài)特征，在定性定量解釋的基礎(chǔ)上估算鐵礦體礦石儲(chǔ)量，在開發(fā)礦產(chǎn)資源過程中具有一定的參考價(jià)值[8]。

圖2 C5高磁異常3線綜合剖面圖

3 結(jié)語(yǔ)

高精度磁法是找沉積型鐵礦床的直接有效的方法，在勘探區(qū)呈串珠狀線性展布的高磁異常均與鐵礦體或含鐵粗砂巖地層有關(guān)，部分條帶狀的高磁異常中心能夠直接指示鐵礦體的位置。

在半隱伏-隱伏區(qū)進(jìn)行勘探工作，巖礦石標(biāo)本的磁性參數(shù)測(cè)量極為重要，不僅能為磁異常平面解釋提供依據(jù)，還能夠在反演定量計(jì)算中進(jìn)行約束反演，保證了定量計(jì)算的精度[9]。

在厚覆蓋區(qū)，高精度磁測(cè)成果賦含豐富的地質(zhì)信息，采用不同軟件、各種方式轉(zhuǎn)換處理的磁異常成果反映了地質(zhì)體的不同信息特征，能夠較好的進(jìn)行地質(zhì)填圖、構(gòu)造劃分，推測(cè)出隱伏的含礦地層及礦體走向、規(guī)模等特征，具有較高的利用價(jià)值。