2.5D磁剖面反演在青海黑沙山南鐵礦區(qū)的應(yīng)用

臧凱，胡尊芳，尹和珍

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013;2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院,青海 西寧 810008)

2.5D磁剖面反演在青海黑沙山南鐵礦區(qū)的應(yīng)用

臧凱1，胡尊芳1，尹和珍2

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013;2.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院,青海 西寧 810008)

黑沙山南鐵多金屬礦位于柴達(dá)木盆地南緣，地表多為風(fēng)成沙覆蓋，普通地表地質(zhì)工作較難開展，磁測工作是尋找隱伏鐵多金屬礦體的重要方法。通過對磁剖面進(jìn)行2.5D反演,將面積工作圈定的異常進(jìn)行解釋推斷，并指導(dǎo)了深部進(jìn)行的鉆探驗(yàn)證，取得了良好效果。

黑沙山南；2.5D；反演；青海

黑沙山礦區(qū)地處東昆侖南坡俯沖碰撞雜巖帶上，屬秦、祁、昆晚加里東造山系(Ⅰ級)、東昆侖造山帶(Ⅱ級)、祁漫塔格-都蘭造山亞帶中,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動強(qiáng)烈，成礦事實(shí)較多，區(qū)域上位于青海省祁漫塔格-都蘭鐵、鈷、銅、鉛、鋅(等礦種)成礦帶東段，野馬泉-開木棋河鉛、鋅、鈷(等礦種)成礦亞帶東段，具有良好的區(qū)域成礦條件。區(qū)內(nèi)風(fēng)成沙覆蓋極為嚴(yán)重，普通地表工作難于開展，所以使用高精度磁測方法圈定磁異常，確定找礦靶區(qū)后開展工程驗(yàn)證成為主要找礦途徑[1]。前期1∶1萬及1∶2000地面磁測工作已劃定多處局部異常，覆蓋較淺地區(qū)通過槽探工程圈定多條鐵及多金屬礦體，覆蓋較厚地區(qū)通過鉆探工程發(fā)現(xiàn)數(shù)十條隱伏鐵及多金屬礦體，2.5D磁剖面反演在后者的解釋、推斷及驗(yàn)證工作中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，是尋找深部隱伏礦體的關(guān)鍵。

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

區(qū)內(nèi)構(gòu)造控制地層出露，二者構(gòu)造線方向均為為NW—SE向。地層主要有晚泥盆世牦牛山組、早石炭世大干溝組和晚三疊世鄂拉山組以及第四系風(fēng)成沙。石炭紀(jì)地層為一套陸相淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖建造，與晚三疊世鄂拉山組呈角度不整合接觸，第四系風(fēng)成沙在區(qū)內(nèi)平坦低洼地區(qū)廣泛分布。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造以EW向斷裂為主導(dǎo)，具規(guī)模大、切割深、活動期長的特點(diǎn)，常形成寬約數(shù)十米的擠壓破碎帶。次級構(gòu)造為NW向、NE向構(gòu)造。褶皺構(gòu)造主要為拉陵灶火下游背斜，其核部及兩翼均由古元古代白沙河(巖)組(Pt1b)巖性組成，兩翼產(chǎn)狀變化較大，核部及兩翼被華力西期侵入巖及印支期侵入巖破壞，致使背斜形態(tài)支離破碎。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動極為頻繁，始于早古生代，止于中生代，基性巖-酸性巖均有活動，以酸性活動最強(qiáng)烈，分侵入、噴出2種活動形式。侵入巖以酸性為主，噴出巖以中基性為主。侵入時(shí)代以華力西期為主，噴出巖以晚奧陶世、晚泥盆世及晚三疊世最為發(fā)育。區(qū)內(nèi)各礦(化)點(diǎn)基本上產(chǎn)在該期侵入巖與地層接觸帶部位，說明本次侵入巖與成礦關(guān)系比較密切。

1.4 礦產(chǎn)特征

該區(qū)域范圍內(nèi)到目前為止已發(fā)現(xiàn)各種金屬礦(化)點(diǎn)9處，其中鐵礦(化)點(diǎn)7處，鐵、多金屬礦點(diǎn)1處，鐵錳礦點(diǎn)1處，礦體成因多數(shù)為接觸交代型，少數(shù)屬熱液型和變質(zhì)型。

2 前期磁測工作

前期已進(jìn)行1∶1萬面積磁測工作，測區(qū)范圍內(nèi)ΔT強(qiáng)度中等(極值約+900nT和-500nT)，共圈定磁異常5處，分別為M1～M5，異常走向多與主構(gòu)造方向一致，呈NW—SE向展布(圖1)。

圖1 黑沙山南鐵礦區(qū)磁異常分布圖

目前5處異常中的M1異常已完成驗(yàn)證工作，M3異常正在開展，其余異常尚未進(jìn)行驗(yàn)證工作。

3 M1異常的典型礦體特征

M1異常位于測區(qū)西北，總體呈NW向條帶狀，由3個(gè)次級異常M1-1，M1-2和M1-3組成；其中M1-1，M1-2處在同一構(gòu)造帶上，異常特征較為類似。對磁異常進(jìn)行半定量分析,在M1-1異常梯度帶上沿C59剖面線開展了試驗(yàn)孔ZK5901，ZK5902，ZK5903；其中前兩孔見礦較好(圖2)，發(fā)現(xiàn)3層鐵及1層多金屬礦體，礦體均南傾，傾角35°～60°，鐵礦體厚度1.58～3.07m不等，鐵礦石平均品位可達(dá)55.18%，鉛鋅礦體平均厚度1.92m，鉛平均品位1.96%,鋅平均品位2.71%。鐵及多金屬礦體皆產(chǎn)于矽卡巖帶中[2]。

綜合分析認(rèn)為，M1異常為鐵多金屬礦引起的礦致異常，成礦前景良好，對整個(gè)黑沙山南地區(qū)尋找鐵多金屬礦產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

1—風(fēng)成沙；2—大理巖；3—透輝石矽卡巖；4—透輝石、石榴石矽卡巖；5—構(gòu)造角礫巖；6—二長花崗巖；7—蝕變花崗巖；8—鐵礦體；9—鉛鋅礦體；10—鉆孔及編號圖2 黑沙山南鐵礦區(qū)M1異常區(qū)59勘探線剖面圖

4 利用2.5D磁剖面反演指導(dǎo)M3異常找礦

4.1 RGIS軟件2.5D磁剖面人機(jī)交互反演軟件

中國地調(diào)局RGIS軟件提供基于成熟的二度半棱柱體(簡稱2.5D)模型的重、磁異常聯(lián)合反演方法，進(jìn)行人機(jī)交互可視化重力和磁異常聯(lián)合的正反演模擬計(jì)算，或單異常反演計(jì)算功能，它是以二維半模型作為場源體的初始模型，并根據(jù)地質(zhì)先驗(yàn)、物性資料和半定量解釋結(jié)果，對所有參數(shù)估計(jì)初始值進(jìn)行設(shè)置，而后采用人機(jī)交互修改，計(jì)算機(jī)自動迭代反演相結(jié)合的方式，求取地下磁性地質(zhì)體埋深、空間形態(tài)技術(shù)。該技術(shù)包括人機(jī)交互修改模型參數(shù)、磁異常正演計(jì)算、非線性優(yōu)化求解等[3-5]。

4.2 M3異常C68線的反演

M3異常位于M1異常南部(圖1)，與M1走向大致相同，長度約5km，寬度約2km。由呈雁行式排列的M3-1～M3-9共9個(gè)子異常組成，由局部中等強(qiáng)度磁異常疊加在磁場背景場上而形成。地表雖大面積被風(fēng)成沙覆蓋，但零星出露灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，結(jié)合M1磁異常的鉆孔資料類比認(rèn)為其深部可能存在隱伏巖體，有一定的成礦潛力。

圖3 黑沙山南鐵礦區(qū)M3異常區(qū)68勘探線磁異常反演及設(shè)計(jì)鉆孔

首先對南東部較為規(guī)整的M3-9子異常布設(shè)了C68線磁測剖面(圖1)，其穿過異常中東部相對寬緩的梯度帶。從異常形態(tài)分析，峰值以北東地段深部為中酸性巖體，應(yīng)具有中等磁性，通過已有物性參數(shù)計(jì)算其有效磁化強(qiáng)度大致在1500×10-3A/m左右，磁化傾角與地磁場方向相同，是構(gòu)成M3-9磁異常的主要原因；磁鐵礦體引起的磁異常應(yīng)疊加在該巖體異常之上，且形成于該中酸性巖體與南西部地層接觸的矽卡巖帶中，其產(chǎn)狀應(yīng)與接觸面產(chǎn)狀大致吻合，結(jié)合已知物性參數(shù)，以有效磁化強(qiáng)度8000×10-3A/m左右的磁鐵礦體對異常進(jìn)行擬合，效果良好(圖3)，最終在800點(diǎn)附近設(shè)計(jì)400m垂直鉆孔[6-8]。

4.3 鉆探驗(yàn)證結(jié)果

在C68線800點(diǎn)附近共開展ZK6801～ZK6803三個(gè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，孔距間隔30m，設(shè)計(jì)深度依次為200m、300m、400m,勘探線剖面見圖4。在ZK6802及ZK6803中共見4層磁鐵礦體，厚度、品位不一，其中以在ZK6803中標(biāo)高2820m深度附近發(fā)現(xiàn)的鐵礦體厚度最大，品位最高。這層主礦體與反演推斷礦體的空間位置及形態(tài)吻合良好，說明反演選擇模型及限制參數(shù)合理。同時(shí)，確定了M3-9磁異常的性質(zhì)，即為疊加在中酸性巖體中等強(qiáng)度異常上的磁鐵礦所致。此外，ZK6801及ZK6803在標(biāo)高3060m左右均見黃銅礦礦體，平均品位可達(dá)2.71%，平均厚度可達(dá)0.84m，有一定的銅多金屬成礦潛力[9-10]。

綜合來看，M3-9子異常的成礦類型與M1-1子異常類似，有一定的成礦潛力，也表明黑沙山地區(qū)總體成礦潛力較大。同時(shí)也說明利用2.5D磁法反演在該區(qū)尋找鐵多金屬礦床的思路正確，方法合理。

圖4 黑沙山南鐵礦區(qū)M3異常區(qū)68勘探線剖面圖

5 結(jié)語

黑沙山南礦區(qū)因風(fēng)成沙覆蓋面積較大，普通地表地質(zhì)工作較難開展。在大比例尺高精度磁測工作圈定磁異常后，對重點(diǎn)異常剖面開展2.5D反演，推斷了可能存在的礦體形態(tài)，指導(dǎo)了鉆探驗(yàn)證工作，并發(fā)現(xiàn)了多條鐵及多金屬礦體。因此，以磁測工作為先導(dǎo)，利用2.5D磁剖面反演技術(shù)指導(dǎo)鉆探工程驗(yàn)證的方法，在覆蓋面積較大的鐵多金屬礦區(qū)具有較好的理論依據(jù)及找礦效果。

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Application of 2.5D Magnetic Profile Inversion in Heishashannan Iron Deposit in Qinghai Province

ZANG Kai1, HU Zunfang1, YIN Hezhen2

(1.Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Shandong Jinan 250013, China；2.Qinghai Surveying Institute of Hydrological Geology Engineering Geology and Environmental Geology, Qinghai Xining 810008, China)

Heishashannan iron polymetallic deposit is located in the southern margin of the Qaidam basin. Because the surface is covered of aeolian sand, ordinary geological work is difficult to carry out in this area. Thus, magnetic work is an important way to find concealed metal orebodies. By using 2.5D magnetic method, anomalies circled in the survey have been interpretated and explained. It has guided the deep drilling verification and achieved good results.

2.5D；Inversion; southern Heishashannan；Qinghai province

2016-01-28；

2016-03-28；編輯：曹麗麗 作者簡介：臧凱(1985—)，男，山東諸城人，工程師，主要從事固體地球物理勘探工作；E-mail：wty_zk@126.com

P631.2

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臧凱，胡尊芳，尹和珍.2.5D磁剖面反演在青海黑沙山南鐵礦區(qū)的應(yīng)用[J].山東國土資源，2016,32(12)：54-57.ZANG Kai, HU Zunfang, YIN Hezhen. Application of 2.5D Magnetic Profile Inversion in Heishashannan Iron Deposit in Qinghai Province[J].Shandong Land and Resources,2016,32(12)：54-57.