高精度磁法在1：5萬礦調中的應用

李 燁，李光曉

（甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院，甘肅 張掖 734012）

工作區位于甘肅省西北部，行政區劃隸屬甘肅省肅北蒙古族自治縣管轄,工作區山勢不高，地勢起伏不大，屬低山丘陵地形。地勢西高東低，山體走向大致呈東西向展布，山脈主脊位于工作區中部。工作區內景觀特征，基于地形、地貌、氣候、雨量、植被、構造能力的綜合作用使該區自然景觀主要表現為干旱荒漠戈壁殘山景觀區，其次級景觀主要為剝蝕戈壁地區，分布于工作區的大部分區域。淺覆蓋區景觀次之，主要以第四系為主。

高精度磁測對于尋找深部隱伏地質體及控礦構造是一種非常有效的手段之一，其高精度磁測即有利于圈定隱伏的控礦構造，也有利于圈定隱伏磁性地質體。（劉善麗等，2011；趙旭陽等，2017；陳樹民等，2019）。1∶5萬高精度磁法測量在礦調工作中發揮著重要的作用，通過對磁測數據做垂向一階導數、二維小波斷裂分析輔以遙感及重力資料，并結合現有地質資料可以有效的推斷出工作區的斷裂分布情況，磁場變化與工作區地層及構造密切相關，磁場變化及磁異常的形成均是不同地層、構造單元的反應，由于斷裂構造往往對巖漿活動、地層展布等有重要控制作用，因此斷裂構造的推斷是本次磁測工作資料解釋的重要內容之一。

1 工作區地質及地球物理特征

1.1 調查區地質特征

工作區地層區劃隸屬塔里木—南疆地層大區塔南地層分區的敦煌地塊，敦煌地塊為本區塔里木板塊的主要組成部分。工作區出露地層主要為太古宇—古元古界敦煌巖群A、B、C三個巖組及第四系全新統[1]。約占整個調查區的4/5，也是調查區內最主要的含礦地層，主要出露在調查區的中部，構成加里東褶皺帶，呈北西西-南東東方向延伸，為一套經受不同程度變質作用而成的復雜的變質巖系，厚度大，分布廣。

本構造單元的近東西向褶皺系統和近東西向斷裂系統代表了區域構造線的展布方向，它們的發生、發展和構造樣式，代表了工作區構造的基本格架。總體上，該近東西向斷褶系以形成時代早、多期活動、密集發育、性質多變等為特點。早期較大型褶皺系統可追溯到晉寧末期華窯山復式背形和紅旗山井復式向形的形成，該期褶皺以固態流變、頂厚為特點，主要分布在小西弓—紅旗山井一帶統[2，3]。東西向斷裂系統以小西弓—華窯山斷裂和東澗泉—大口子東山斷裂等為代表。最早形成于四堡晚期，在晉寧晚期伴隨基底的褶皺、隆起開始發育。加里東期斷裂系再次強烈活動，部分由壓性轉化為壓扭性，并對加里東期巖漿活動有明顯的控制作用。華里西期伴隨近東西向縱彎褶皺又有部分斷裂活化。而后為北西向、北東向的斷裂疊加改造、平移錯位。

該斷裂系統由數條平行斷裂組成，總體寬約8km～10km，長約60km，向西為北東向壓扭性斷裂帶所截。斷裂面多向南傾，南盤依次向北逆沖，組成疊瓦式排列。斷面總體呈舒緩波狀延伸，形成一系列東西向的線狀負地形[4]。在斷裂面附近，多形成寬約50m～70m的擠壓破碎帶。帶內巖石強烈破碎，在局部地段見斷層碎裂巖、構造透鏡體，蝕變強烈，各種面理產狀混亂，呈現出錯綜復雜的面貌。

1.2 調查區巖 （礦）石物性特征

通過對本次高精度磁測工作中采集的巖石進行測量統計之后，作出了巖（礦）石磁性參數表（表1）。區內主要出露敦煌巖群變質巖，各類變質巖普遍屬于中-弱磁性巖石，局部由于磁性礦物富集，引起角閃片巖、混合巖中K值變大；磁性最強的為含鐵質板巖，磁化率K最大可達27884.09·4π×10-6SI，均 值 為8112.05·4π×10-6SI。黃尖丘一帶出露二云石英片巖磁性次之，磁化率平均值為5383.15·4π×10-6SI。小西弓一帶變質巖一般磁性較弱，但其中角閃云母片巖、斜長角閃巖磁性遠強于云英質片巖，巖石具較強褐鐵礦化，局部磁鐵礦物富集，磁化率K一般在1146.38·4π×10-6SI變化。區內基性、超基巖出露較少，磁性一般強于其他巖性，磁性最高為粗粒的輝綠玢巖脈，其次為加里東晚期的輝長巖。酸性、中酸性巖體，在區內分布面積廣，磁性變化范圍大，從無磁到中、弱磁性，表現為區域性平靜升高磁場或大面積團塊狀磁異常。區內云英質的變質巖一般屬無磁-弱磁性巖石，如石英片巖、二云片巖、石英巖、硅質巖等，磁性一般在50-400·4π×10-6SI變化。

表1 巖（礦）石磁性參數

2 磁異常推斷及解釋

2.1 磁異常分布特征

通過對梧桐井-舊井地區開展1∶50000地面高精磁測工作，獲取了工作區磁場分布特征、變化規律以及巖石磁性特征等信息（圖1），工作區磁場變化具一定規律性，與工作區地層及構造密切相關，縱觀工作區ΔT平面等值線圖，工作區磁場呈較明顯的分區和分帶性，磁異常走向呈北西向或近東西向，與地層及主要斷裂構造走向一致。工作區磁場變化大致以石榴井、半灘、舊井及芨芨槽一帶為界劃分為南北兩個磁場變化區，北部以平緩升高的正磁場為主，幅值一般在0～60nT變化，主要地質背景為華力西晚期酸性巖體；南部大部分為平緩的負磁場，幅值一般在-200～0nT變化，主要地質背景為敦煌巖群變質巖，局部磁異常主要集中二道井-西尖山、華窯山一帶及圖幅西南角。

圖1 磁場分布圖

2.2 斷裂推斷

利用磁測資料推斷斷裂構造，主要依據磁測ΔT平面等值線圖、ΔT平面剖面圖、ΔT化極平面等值線圖、垂向一階導數圖及二維小波斷裂分析圖來完成（圖2、圖3）。根據筆者的經驗及一般推斷原則，歸納出以下斷裂構造的推斷依據。

圖2 地面磁測ΔT小波斷裂分析3階水平細節圖

圖3 地面磁測ΔT小波斷裂分析2階對角細節圖

（1）線性磁梯度帶。在磁測ΔT平面等值線圖上表現為線性等值線密集帶，當斷裂切割強磁性體，且垂直斷距較大時，由于斷層上下盤磁性體距觀測點的距離不同，可形成斷裂兩側由高到低變化的磁力梯度帶。

（2）不同磁場分界線。在磁場變化特征來看斷裂一側為磁場梯度變化較大的磁場面貌，而另一側為磁場梯度變化平緩的磁場面貌，這種斷裂往往是深大斷裂構造的顯示。

（3）線性磁異常帶。增高或降低的磁異常帶、串珠狀磁異常帶，往往是巖漿充填，或具有一定規模巖石破碎帶的顯示。

（4）磁異常錯動或扭曲變異部位，往往有斷裂通過。

（5）線性弱磁異常帶，往往是覆蓋層斷層顯示。

（6）布格重力異常線性梯度帶，往往是深大斷裂的反映。

基于上述的磁測資料推斷斷裂構造的方法和依據，結合地質圖及現場調查對調查區的斷裂構造進行了推斷劃定，共劃定斷裂構造30條，編號27條，其中巖體與地層接觸帶3條（編號：F′1～F′3）；大斷裂4條（編號：F1～F4）；一般斷裂23條（圖4）。調查區屬塔里木板塊東端，是位于柴達木-祁連及哈薩克斯坦二古板塊之間的楔形地塊，南北界分別由阿爾金斷裂和柳園-大奇山深大斷裂帶構成，區內主要的構造格架呈北西西向，表現為發育于板塊基底上的一系列脆、韌性剪切帶和相伴的斷裂構造。東西向斷裂系統以小西弓-華窯山斷裂和大口子東山斷裂等為代表。最早形成于四堡晚期，在晉寧晚期伴隨基底的褶皺、隆起開始發育。加里東期斷裂系再次強烈活動，部分由壓性轉化為壓扭性，并對加里東期巖漿活動有明顯的控制作用。華里西期伴隨近東西向縱彎褶皺又有部分斷裂活化[5-7]。而后被北西向、北東向的斷裂疊加改造、平移錯位。該斷裂系統由數條平行斷裂組成，總體寬約8km～10km，長約40km，斷裂面多向南傾，南盤依次向北逆沖，組成疊瓦式排列。斷面總體呈舒緩波狀延伸，形成一系列東西向的線狀負地形。在斷裂面附近，多形成寬約50m～70m的擠壓破碎帶。帶內巖石強烈破碎，在局部地段見斷層碎裂巖、構造透鏡體，蝕變強烈，各種面理產狀混亂，呈現出錯綜復雜的面貌。

圖4 地面磁測推斷斷裂構造分布圖

3 結論

（1）區內金屬礦產分布于深大斷裂夾持地帶或深大斷裂密集地帶，顯示了這些多金屬礦產受深大斷裂構造控制的特點；多金屬礦產多集中分布于不同方向斷裂交匯地段或次級斷裂構造發育地段。

（2）區內北西西向大斷裂控制著各類地質體的展布，近東西向-北西西向小斷裂及北東向次級斷裂極為發育，在這些斷裂形成的過程中產生鐵染和含鐵碳酸鹽細脈貫入，使得金元素又得到一次富集，因此這些斷裂是黃尖丘金礦的導礦、容礦構造；西尖山西南金礦化點及西尖山北金礦點具有相似特征，礦點均處在北西西向斷裂及北東向斷裂交匯地帶，斷裂內往往多充填石英細脈，控制著這些石英脈的形成，而金礦化主要與石英脈相關，因此北西西向斷裂及北東向斷裂是重要的找礦標志。

（3）1∶5萬地面高精度磁法測量對構造分析、成礦預測有積極的指導作用。