遼寧賈家堡子鐵礦床磁力剖面2.5D反演模型計算應(yīng)用

徐 濤，李 洋，袁 昆

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽 110010)

遼寧本溪賈家堡子鐵礦床地處我國著名鞍—本鐵礦成礦帶東部[1]，周邊鞍山式鐵礦床星羅棋布[2-3]且區(qū)內(nèi)茨溝組地層廣布[4-5]，找礦前景良好。在區(qū)內(nèi)開展地面高精度磁法探礦工作并圈定多處異常的基礎(chǔ)上[6]，于礦致異常內(nèi)開展精細測量并進行磁力剖面2.5D反演模型的驗證與校正工作[7]，以期為礦區(qū)鉆孔設(shè)計以及礦體推斷提供精確指導(dǎo)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

賈家堡子鐵礦區(qū)位于本溪市平山區(qū)二道河村，東側(cè)約10 km為北臺鐵礦，南側(cè)(偏東)約10 km為大臺溝鐵礦，西側(cè)約10 km為弓長嶺鐵礦。礦區(qū)地層出露由下而上有太古代鞍山群茨溝組斜長角閃巖、角閃片巖，大峪溝組黑云變粒巖、二云變粒巖；上元古代青白口系釣魚臺組石英巖、石英砂巖；古生代寒武系下統(tǒng)堿廠組頁巖、灰?guī)r；第四系砂、砂礫石。主要構(gòu)造為一條與寒嶺—偏嶺大斷裂帶相平行、長約800 m，走向25(°)～30(°)、傾向南東，傾角20(°)～50(°)的北東走滑逆沖斷裂。巖漿巖以太古代晚期或元古代早期的微斜混合巖為主，其次為呂梁期變輝綠巖脈。

2 物性參數(shù)

從礦周邊的鐵礦分布情況來看，東部有北臺鐵礦，西部有弓長嶺鐵礦，南東部有大臺溝鐵礦，賈家堡子鐵礦與已知北臺鐵礦航磁異常相似，都具有異常規(guī)模大、強度高、梯度較陡的特征，推斷礦區(qū)覆蓋層下部一定存在有隱伏的太古宙沉積變質(zhì)鐵礦，選擇具有代表性的巖(礦)石標(biāo)本進行物性參數(shù)測定(表1)。由物性參數(shù)測定結(jié)果可知該礦(化)體與圍巖磁性差異明顯，可根據(jù)磁化率大小劃分礦體與圍巖，具備磁法勘探的地球物理基礎(chǔ)。

表1 巖(礦)石磁化率測量統(tǒng)計表

3 模型建立流程

1)通過前期對遼寧賈家堡子鐵礦床地質(zhì)特征、巖礦石的物性參數(shù)進行分析，明確磁法勘探的地球物理基礎(chǔ)進而開展地面高精度磁法掃面工作，并圈定異常3處；

2)在異常分析的基礎(chǔ)上，對礦致異常開展精細測量，并進行相應(yīng)的化極、延拓數(shù)據(jù)處理，進而對礦體的規(guī)模、產(chǎn)狀和埋深進行初步解譯；

3)在礦致異常范圍內(nèi)選取典型剖面進行剖面2.5D反演，并通過鉆孔等探礦工程對礦體特征進行測量，然后將反演模型計算結(jié)果與礦體的規(guī)模、產(chǎn)狀和埋深進行比對和校正；

4)選取不同標(biāo)段的礦體以及圍巖巖芯進行磁化率的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)實際測量巖石的磁化率大小，以及實際剖面礦體特征，進一步完善磁剖面反演模型的參數(shù)。在以上基礎(chǔ)上，進一步進行剖面反演與擬合。

4 磁力剖面2.5D反演

4.1 精測剖面

在尊重原始資料的基礎(chǔ)上，在1∶10 000平面等值線圖圈定3處異常的基礎(chǔ)上，在礦致異常內(nèi)開展1∶5 000精測，沿北東45(°)方向垂直異常形態(tài)布置15條網(wǎng)度為50 m×20 m的剖面線進行精細測量，每條剖面線長度800 m，測線編號為c-1、c-2……c-15，獲得平面等值線圖(圖1a)，并分別進行化極(圖1b)、延拓數(shù)據(jù)處理(圖1c)。化極等值線圖顯示磁異常體傾角較陡，異常走向北西，長度約為250 m左右，寬度140 m左右，傾向南西；上延500 m后，異常等值線變得平緩，磁異常最大值760 nT左右，小于圈定磁性異常的邊界范圍，異常中心消失，說明該磁性體的埋深的最大延伸為500 m左右。

(a) 平面等值線圖 (b)化極等值線圖 (c) 上延500 m等值線圖

圖1賈家堡子鐵礦床礦致異常區(qū)地面高精度磁法△T等值線圖

4.2 剖面2.5D反演模型建立

根據(jù)磁法數(shù)據(jù)處理、地質(zhì)踏勘、標(biāo)本采樣測試，可以推測出該地區(qū)磁異常值大于800 nT可初步圈定為礦體，在異常區(qū)選取c-11剖面線(圖1a)進行2.5D人機交互式反演剖面(圖2)，反演圖顯示：沿c-11測線方向推斷礦體埋深15 m左右，測線方向上礦帶長度60 m左右，傾向南西，傾角約70(°)左右。

根據(jù)c-11線剖面反演的結(jié)果布置鉆孔ZK1101鉆孔，理論見礦深度與實際見礦深度相差大約10 m左右，為了確定礦體的延伸，在該地區(qū)實際地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上布置了ZK1102(圖2a)，結(jié)果該鉆孔在150 m左右見礦，而此時磁法反演模擬礦體沒有向下延伸，說明此次磁法2.5D反演所選用的參數(shù)組合與實際情況有點擬合不完善的情況。根據(jù)鉆孔結(jié)果表明11線1鉆孔控制礦體真厚度43.35 m，礦體產(chǎn)狀247(°)∠68(°)，深部有變緩趨勢。

選取不同標(biāo)段的礦體以及圍巖巖芯進行磁化率的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)實際測量巖石的磁化率大小，以及實際剖面礦體特征，進一步完善磁剖面反演模型的參數(shù)。在以上基礎(chǔ)上，對c-11線剖面進一步進行剖面反演與擬合(見圖2b)。從剖面擬合的結(jié)果來看，此次采用參數(shù)以及礦體的板狀體模型與實際礦體形態(tài)相一致，初步判斷可用磁參數(shù)模型一步完善其他剖面模型的反演，使其反演結(jié)果更加準(zhǔn)確的反映礦體的實際形態(tài)。

4.3 剖面2.5D反演模型驗證

根據(jù)c-11線反演模型修改的結(jié)果，對c-15線剖面進行重新擬合(見圖3)，圖中紅色板狀體為參數(shù)修正前的模擬的礦體，黃色板狀體為參數(shù)修正后模擬的礦體形態(tài)，由圖可以看出，修正后的礦體模型與之前的模型的大小以及埋深存在著一定的差異，礦體埋深較淺、礦體厚度也變大，底部延伸至300 m左右。根據(jù)修正后的結(jié)果，進行布置兩個鉆孔ZK1501、ZK1502，設(shè)計的理論見礦深度分別為50，150 m左右。

(a) 參數(shù)改正前；(b) 參數(shù)改正后

圖3 c-15測線剖面參數(shù)改正前與改正后磁剖面反演圖

根據(jù)鉆孔設(shè)計進行實際鉆探驗證工作，結(jié)果顯示鉆孔實際見礦孔的深度與設(shè)計理論見礦深度相差2 m左右(圖4)，且通過實際鉆孔控制的礦體與模擬礦體擬，二者幾乎重合一致，表明此次剖面2.5D反演采用的參數(shù)較為合理，對礦區(qū)的礦體推斷以及鉆孔設(shè)計具有精確的指導(dǎo)意義。

圖4 c-15測線地質(zhì)剖面圖

5 結(jié) 論

1)賈家堡子鐵礦床鐵礦石與賦礦圍巖磁化率差異明顯，根據(jù)磁化率大小劃分礦體與圍巖切實可行，具備磁法勘探的地球物理基礎(chǔ)。

2)磁力剖面2.5D反演計算模型建立流程：異常圈定，礦致異常精細測量，剖面2.5D反演結(jié)果鉆孔驗證及模型參數(shù)校正，剖面2.5D反演模型驗證。

3)本次建立的模型參數(shù)，與實際見礦孔深度相差2 m左右，且模擬礦體與實際幾乎重合一致，表明本反演模型參數(shù)較為合理，對礦區(qū)鉆孔設(shè)計以及礦體推斷具有精確的指導(dǎo)意義。