粵東鐵山嶂地區(qū)鐵-鎢多金屬礦勘查中高精度磁測法的應(yīng)用*

王興明 胡 鵬 龍自強 劉國安 王春雙

(核工業(yè)二九〇研究所)

鐵山嶂礦床位于廣東省興寧縣境內(nèi)，是以磁鐵礦為主兼顧鎢、錫礦產(chǎn)出的高品位Fe-W多金屬礦床。自從1958提交儲量報告以來，該礦床經(jīng)過數(shù)十年開采，鐵礦資源已開采殆盡[1-3]，為確保礦產(chǎn)資源可持續(xù)供給，在其外圍尋找接替資源十分必要。磁法勘探是一種以目標體的磁性(磁化率和剩余磁化強度)特征為基礎(chǔ)，通過觀測研究地下介質(zhì)磁場變化的地球物理勘探方法[4]，可根據(jù)磁場變化特征尋找具有磁性異常的巖礦體、成礦構(gòu)造以及圈定和劃分基底結(jié)構(gòu)[5]。根據(jù)該礦床內(nèi)磁鐵礦及與黑鎢礦具有密切聯(lián)系的石英脈的磁性特征，本研究在鐵山嶂礦床外圍開展了高精度磁測，以進一步明確現(xiàn)有鐵礦體向外圍的延伸情況，直接尋找隱伏鐵礦體，同時也為了尋找具有石英脈型黑鎢礦找礦潛力的隱伏斷裂構(gòu)造。

1 礦區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

1.1 礦床地質(zhì)特征

鐵山嶂礦床位于粵東—閩西南層控富鐵礦成礦帶中部，大地構(gòu)造單元為永(安)—梅(縣)晚古生代拗陷帶，北臨后加里東隆起帶，東側(cè)為浙閩粵中生代凹陷。鐵山嶂礦床處于邵武—河源NE向斷裂帶與興寧EW向構(gòu)造的交匯部位[2-3]。

礦區(qū)出露的地層按其沉積類型可歸納為兩大層群：上部為泥盆系—下石炭統(tǒng)峽山群(D-C1sh)灰白色含礫石英砂巖夾紫紅色薄層狀粉砂巖；下部為震旦系南巖組(Zn)變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖夾變質(zhì)砂泥巖(圖1)[2]。礦區(qū)構(gòu)造以不整合面為界可分上、下2個構(gòu)造層，下部震旦系為加里東構(gòu)造層，主要形成NNE—SSE向延長，四周近乎封閉的橢圓形褶皺基底；上部佘田橋組為海西—印支構(gòu)造層，主要形成鐵山嶂復(fù)向斜，構(gòu)造線呈NE—SW走向，由次一級的圓屯山向斜、公王頂背斜、仙人座山頂向斜組成[1-3]。礦區(qū)斷裂較發(fā)育，主要為NE向壓扭性或張扭性斷裂，為邵武—河源斷裂帶的組成部分。

圖1 鐵山嶂礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)巖漿巖主要為燕山早期第三階段中細粒斑狀黑云母花崗巖，呈巖株、巖枝狀出露于礦區(qū)中—東部，成巖年齡為(109±9)Ma[3]。巖石類型主要有長石、石英、黑云母，副礦物主要有磁黃鐵礦、磁鐵礦、黑鎢礦、輝鉬礦、磷釔礦、稀土鈾礦等[4-5]。

礦區(qū)佘田橋組可劃分為上、下2個小的沉積韻律旋回，每個旋回由上往下由粗碎屑沉積變?yōu)楹妓猁}巖夾層的細碎屑沉積。上、下2層鐵礦均出現(xiàn)于沉積韻律旋回中上部。鐵礦層出現(xiàn)于灰?guī)r之下砂巖之上，夾于含鈣質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖中，沿層分布[1]。礦區(qū)鎢礦體呈脈狀，表現(xiàn)為石英脈型黑鎢礦化，含礦石英脈地表細小密集，往下脈體變寬變少。礦脈賦存于震旦系變質(zhì)巖系，向下延伸至隱伏花崗巖體[6]。

1.2 地球物理特征

本研究在廣泛收集礦區(qū)巖(礦)石物性參數(shù)的基礎(chǔ)上，采集了涵蓋礦區(qū)內(nèi)主要巖性的巖石標本，每種巖性標本不少于30件[7]。礦區(qū)內(nèi)巖(礦)石磁性參數(shù)統(tǒng)計見表2[8]。由表2可知：磁鐵礦石與圍巖的磁化率差異大，峽山群砂巖、南巖組變質(zhì)砂巖磁化率均較低，磁鐵礦礦石磁化率高，具備了開展磁法測量的物性前提?？傮w而言，峽山群砂巖與南巖組變質(zhì)砂巖的磁化率差異小，因此應(yīng)用高精度磁測方法難以區(qū)分二者分界線；與黑鎢礦賦存位置密切的石英脈的磁化率較不含礦石英脈、圍巖高，結(jié)合石英脈呈線性帶狀產(chǎn)出的特點，利用高精度磁測方法可大致推斷礦區(qū)隱伏斷裂等構(gòu)造帶的位置。

表1 鐵山嶂地區(qū)巖(礦)石磁性參數(shù)

2 磁異常特征

測地工作采用RTK放樣確定每條測線基點，采用高精度GPS測量獲得測點三維坐標[9]。磁法測量工作采用加拿大GEM公司生產(chǎn)的GSM-19T質(zhì)子磁力儀，磁測工作總精度為±0.2 nT，獲取磁測總場數(shù)據(jù)?？傮w采用200 m×20 m網(wǎng)度，TW06、TW10、TW07剖面加密至100 m×20 m網(wǎng)度，部署了10條測量剖面，每條測量剖面長1 000 m，共510個測點。TW01～TW05剖面布設(shè)于鐵山嶂北部地區(qū)，TW06～TW10剖面布設(shè)于鐵山嶂南部地區(qū)。對野外磁測數(shù)據(jù)分別進行基準校正、日變改正、高度改正后，進行濾波、化磁極以及延拓換算處理，可得到△T值異常等值線圖及化極磁異常等值線圖[8-9]。

2.1 磁異常平面分布特征

根據(jù)礦區(qū)巖(礦)石磁性特征[10-11]，由△T值異常等值圖2可知：①鐵山嶂北部地區(qū)磁場總體較低，磁異常低緩，幅度變化??；測區(qū)北部TW05號測線獲取了北部地區(qū)2處低緩磁異常，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征及磁鐵礦體賦存位置，推測礦區(qū)已探明的Ⅲ#磁鐵礦體未向北部繼續(xù)延伸至工作區(qū)，故推測該2處異常與磁鐵礦體無關(guān)；②鐵山嶂南部地區(qū)磁異常幅值高，異常幅度變化較大，與磁鐵礦體賦存形態(tài)吻合，在TW06號測線700 m處獲取了1處磁異常，△T值最高可達1 800 nT，推測其為II#磁鐵礦體往南延伸所致，為礦致異常；根據(jù)磁異常的展布形態(tài)，磁異常往南未延伸至TW07剖面，推測相應(yīng)的磁鐵礦體長度大于100 m，寬約60 m；在TW8號測線820 m處獲取了1處磁異常，異常值為300 nT，與已知構(gòu)造吻合；TW6、TW10、TW7、TW8號測線100～200 m處出現(xiàn)了明顯的正負磁異常過渡帶，推測為隱伏構(gòu)造帶(鐵-鎢石英脈構(gòu)造帶)所致。

圖2 高頻精度磁測△T等值線

2.2 磁異常化極后延拓處理

為有效排除淺部磁性體的干擾，突出深部磁性體產(chǎn)生的有意義異常，本研究對△T值化極后分別向上延拓100，500 m[12-16]，結(jié)果見圖3、圖4。

由圖3可知：向上延拓100 m時，北部工作區(qū)內(nèi)△T值下降較緩，說明該區(qū)磁場穩(wěn)定，無高磁性異常體，進一步證實了本研有關(guān)“TW5號測線2處低緩磁異常與磁鐵礦體無關(guān)”的論斷；南部地區(qū)△T值下降較快，但TW6號測線700 m處△T異常值仍為全區(qū)最高值，故推測該處異常為礦致異常。

由圖4可知：向上延拓500 m時，南部、北部地區(qū)的△T值與延拓100 m對比，△T值下降均較緩慢，整個工作區(qū)△T值差異已不顯著，幾乎無明顯的異常出現(xiàn)，表明II#磁鐵礦體往南延伸后埋深較淺。

經(jīng)地表踏勘證實，TW05線2處低緩磁異常地表未發(fā)現(xiàn)與磁異常相關(guān)的地質(zhì)體，并查明了TW06線700 m處的異常為II#磁鐵礦體往南延伸所致，與本研究磁異常解譯推斷結(jié)果吻合。

3 與含黑鎢礦有關(guān)的構(gòu)造推斷

礦區(qū)內(nèi)含鐵-鎢礦的石英脈等構(gòu)造帶的磁化率略高于普通石英脈及圍巖，結(jié)合其線性帶狀產(chǎn)出特點，利用高精度磁測方法可定性推斷解譯礦區(qū)含鐵-鎢礦石英脈等構(gòu)造帶的產(chǎn)出特征。

3.1 磁異常與含黑鎢礦構(gòu)造的響應(yīng)關(guān)系

分析圖5可知：TW08剖面平距40～720 m處△T值變化平緩，而平距720～840 m處△T值變化較大，在平距820 m處的△T值達到極大值，約300 nT，磁異常與F1石英脈構(gòu)造帶的出露位置吻合，△T值的異常幅度隨著構(gòu)造傾向方向緩慢減小，總體上，磁異常與已知含礦構(gòu)造對應(yīng)較好。

圖3 高精度磁測△T化極上延100 m等值線

圖4 高精度磁測△T化極上延500 m等值線

3.2 斷裂構(gòu)造推斷

由圖2、圖6分析可知：礦區(qū)磁異常與構(gòu)造關(guān)系密切，在F2斷裂帶上方最明顯，F(xiàn)2斷裂帶由南往北穿過整個工作區(qū)，△T值在其上方均表現(xiàn)為相對高值或高值向低值過度的梯度帶。結(jié)合區(qū)內(nèi)磁異常與已知斷裂構(gòu)造的良好對應(yīng)關(guān)系[13]，推測南部工作區(qū)TW06、TW10、TW07、TW08號測線100～200 m 處存在1條隱伏斷裂構(gòu)造，將其編號為F3。F3斷裂位于在南部工作區(qū)西北部，磁異常中等，△T值為 100 nT，整體呈線性帶狀沿NE—SW向延伸，與區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造展布方向一致，延伸穩(wěn)定，長約800 m，受多條測線控制。F3隱伏斷裂的次級斷裂帶為礦區(qū)有利的石英脈型鐵-鎢礦儲礦構(gòu)造，故推測該斷裂為礦區(qū)下一步尋找石英脈型鐵-鎢礦的重點區(qū)域。

圖5 TW08線綜合剖面

圖6 高精度磁測平面剖面

4 結(jié) 論

(1)通過地面高精度磁測，推測礦區(qū)內(nèi)已探明的Ⅲ#磁鐵礦體未向北部延伸，北部工作區(qū)并非尋找磁鐵礦的重點區(qū)域。

(2)在南部工作區(qū)獲取了1處明顯磁異常，△T值最高達1 800 nT，為磁鐵礦的礦致異常，經(jīng)向上100，500 m延拓后認為其埋深較淺，經(jīng)過地表踏勘驗證見有鐵礦體。

(3)通過綜合分析已知含鐵-鎢礦斷裂帶與△T值異常的對應(yīng)關(guān)系，推斷了F3隱伏斷裂帶，為礦區(qū)進一步尋找石英脈型鐵-鎢礦提供了可靠依據(jù)。