魏云飛,柴 泉,張云鵬

(河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北 石家莊 050081)

1 引 言

航空磁測不僅是尋找鐵礦的基礎(chǔ)工作，在基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查方面同樣有很大作用，尤其是在磁性巖體的圈定、地質(zhì)構(gòu)造的研究上，起著非常重要的作用[1,2]。2010年起，河北省開展全省山區(qū)1∶2.5萬高精度航空磁測工作，該次航測線距小、測點密、飛行高度低、精度高，提供了數(shù)十倍于以往的航磁數(shù)據(jù)量。測量數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的處理、成圖后，為后期的找礦勘查和基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供了詳實的基本資料。

圖1 河北省阜平縣某巖體航磁及化極后、垂向一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)ΔT等值線平面Fig.1 Contour plan of aeromagnetic and polarized, vertical first derivative and second derivative ΔT of a rock mass in Fuping county, Hebei province

在對航空磁測資料的研究過程中，發(fā)現(xiàn)除了磁鐵礦可以引起明顯的航磁異常外，巖漿巖也可以引起一定規(guī)模和強(qiáng)度的航磁異常。這些航磁異常一般為正異常，而且隨著巖性由酸性至超基性的變化，磁異常的強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，有時甚至與磁鐵礦產(chǎn)生的異常強(qiáng)度相當(dāng)，成為尋找磁鐵礦的干擾異常?？梢愿鶕?jù)磁異常的分布及強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征，來進(jìn)行巖體范圍的推斷和巖性劃分，尤其是在推斷隱伏、半隱伏巖體上，起到非常大的作用[3-7]。

2 應(yīng)用實例

2.1 航磁異常特征及數(shù)據(jù)處理

在1∶2.5萬航磁ΔT等值線平面圖上，河北省阜平縣境內(nèi)，有一處負(fù)背景異常場上的較大規(guī)模的正航磁異常，磁異常整體呈近圓狀，直徑約10 km。磁異常局部高值區(qū)多位于區(qū)域異常的邊部，形成近圓環(huán)狀的高值區(qū)帶，圓環(huán)南窄北寬，寬度有2～4 km，圓環(huán)內(nèi)有數(shù)十處局部異常，形態(tài)多呈近橢圓狀、長橢圓狀，走向不固定，以北東、北西向為多，航磁異常強(qiáng)度一般在200～1 000 nT之間，強(qiáng)度最高達(dá)到1 008 nT。在區(qū)域異常的近中心部位，尚有一規(guī)模較小的圓形高值異常區(qū)，直徑約2 km，另有少部分高值局部異常位于圓形的中部偏南位置，磁異常強(qiáng)度較低，為200～300 nT左右，整體形成了由內(nèi)至外高-低-高的磁異常特征。磁異常梯度在背景場區(qū)為150 nT/km左右，在異常區(qū)則迅速增大為600～1 500 nT/km。航磁異常具體形態(tài)及強(qiáng)度參見圖1。

由于航磁測量的數(shù)據(jù)為ΔT，為磁總場的矢量和數(shù)據(jù)，在推斷解釋過程中受到斜磁化的影響比較嚴(yán)重，所以解釋時一般都需進(jìn)行數(shù)據(jù)化極處理。經(jīng)過化極后，磁異常整體有明顯的向北偏移，但形態(tài)基本沒有大的變化，仍然為圓環(huán)狀。磁異常的強(qiáng)度和梯度方面，南側(cè)的異常無明顯變化，而北側(cè)異常的強(qiáng)度和梯度卻有明顯的增大(圖1)。為了進(jìn)一步確定巖體的邊界，還將數(shù)據(jù)進(jìn)行了化極后垂向一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)處理，這兩種數(shù)據(jù)處理效果都是突出淺部磁性地質(zhì)體的影響，分解橫向疊加異常，提高異常的水平分辨率，從而更能準(zhǔn)確反映巖體的邊界[1-8]。

2.2 地質(zhì)及物性參數(shù)特征

經(jīng)過實地地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)航磁異常高值區(qū)與中生代的中酸性巖體相對應(yīng) (圖2)。外圍的地層主要以太古代變質(zhì)巖為主[9-16]。實測巖石標(biāo)本磁參數(shù)見表1。

1-坊里片麻巖:黑云斜長片麻巖；2-弱磁性-中強(qiáng)磁性斑狀二長花崗巖；3-中弱磁性石英二長巖；4-中等磁性 -強(qiáng)磁性石英閃長巖；5-推斷地質(zhì)界線；6-推斷斷裂構(gòu)造；7-地質(zhì)體磁化強(qiáng)度(×10-2 A/m)圖2 I-I′圖切剖面反演推斷解釋Fig.2 Interpretation of I-I′ cut section inversion inference

表1 巖石標(biāo)本磁性參數(shù)Table 1 Magnetic parameters of rock samples

變質(zhì)巖基本無磁性或弱磁性，只有宋家口巖組局部含有一定量的磁鐵礦物富集，引起的磁異常一般為條帶狀。而與高磁異常對應(yīng)較好的石英閃長巖，理論上最高可引起高達(dá)兩千余納特的異常(54 000×11 460×10-5/2)，與實際測量數(shù)值(最高1 008 nT)能夠?qū)?yīng)；位于異常中心的斑狀二長花崗巖磁性稍弱，能夠引起數(shù)百納特的異常，符合實際測量的磁異常數(shù)值(388 nT)；低異常環(huán)區(qū)對應(yīng)的二長花崗巖、石英二長巖為弱磁，相對于石英閃長巖和斑狀二長花崗巖來說磁性較弱，故產(chǎn)生了低異常區(qū)。

2.3 推斷解釋成果

以航磁異常化極等值線(圖1)基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)及巖石物性情況，推斷此巖體巖性由內(nèi)到外分別為弱磁性-中強(qiáng)磁性斑狀二長花崗巖變?yōu)橹腥醮判允⒍L巖再變?yōu)橹械却判?強(qiáng)磁性石英閃長巖。以航磁ΔT化極圖中的不同色區(qū)來大概表示各巖性巖體的范圍(深紅-淺紅-深紅)，一般的來說，地質(zhì)體邊界為化極異常圖的梯度帶位置，為了進(jìn)一步精確邊界位置，采用垂向一階、垂向二階導(dǎo)數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法。

為進(jìn)一步驗證推斷成果，在航磁異常等值線平面圖上截取了一條剖面進(jìn)行反演擬合(圖1)，剖面近南北向，穿過了主要幾處異常，有一定的代表性。各地質(zhì)體采用的磁性參數(shù)M，均在理論計算值之內(nèi)。以石英閃長巖為例，計算得出其磁化強(qiáng)度為(100～600)×10-2A/m，反演過程中使用的參數(shù)為(200～400)×10-2A/m。通過剖面反演，得出的巖性推斷結(jié)果與平面圖基本一致，巖體邊界與垂向一階導(dǎo)數(shù)平面圖上顯示的邊界位置基本一致。

經(jīng)過推斷解釋，繪制了推斷解釋圖(圖3)。與填圖巖體范圍相比較，航磁推斷的巖體面積要大很多，尤其是石英閃長巖的范圍，推斷巖體除了地表出露部分，有相當(dāng)大的部分呈隱伏狀，而且表面上看起來獨立的兩個巖體，其實在地下是相連的。高精度的航空磁測，提高了推斷地質(zhì)體的分辨率，使磁性體邊界在細(xì)節(jié)方面有了更詳細(xì)的展現(xiàn)。最近在此巖體發(fā)現(xiàn)多金屬礦化，成礦部位多與巖體邊界關(guān)系密切，更加詳盡的巖體邊界的推斷，對于指導(dǎo)下一步地質(zhì)工作的布置，能提供很大的幫助。

1-崗南片麻巖:磁鐵角閃二長花崗片麻巖；2-坊里片麻巖:黑云斜長片麻巖；3-宋家口巖組:上部白云巖大理巖、 變粒巖,中部鈣硅碳酸巖夾變粒巖,黑云鉀長片麻巖,斜長角閃巖,下部為淺粒巖；4-元坊巖組:黑云斜長片麻巖、 黑云斜長變粒巖,角閃變粒巖；5-斑狀二長花崗巖；6-中粒二長花崗巖；7-花崗閃長巖；8-石英二長閃長巖； 9-石英閃長巖；10-輝石閃長巖；11-弱磁性—中強(qiáng)磁性斑狀二長花崗巖；12-中弱磁性石英二長巖；13-中等 磁性—強(qiáng)磁性石英閃長巖；14-推斷斷裂構(gòu)造圖3 河北省阜平縣某巖體地質(zhì)填圖與航磁推斷對比Fig.3 Comparison of geological mapping and aeromagnetic inference of a rock mass in Fuping county, Hebei province

3 結(jié) 語

本次研究通過對應(yīng)用大比例尺高精度航空磁測推測磁性巖體，得出以下認(rèn)識：

航空磁測數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅僅應(yīng)用于鐵礦勘查，在基礎(chǔ)地質(zhì)勘查方面，也可以提供很大的幫助，尤其是在圈定隱伏、半隱伏的磁性巖體和構(gòu)造方面，有著相當(dāng)重要的作用。高精度的航磁有著更高的分辨率，可對磁性地質(zhì)體進(jìn)行更高精度的劃分和圈定，把磁性地質(zhì)體的形態(tài)更詳細(xì)地展現(xiàn)出來，使得下一步地質(zhì)工作布置更加得心應(yīng)手。航磁資料用來推斷地質(zhì)體時，需要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，以消除斜磁化、磁場發(fā)散等現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾，必要時需進(jìn)行化極、上下延拓、垂向?qū)?shù)等數(shù)據(jù)處理。