地面高精度磁法在新疆哈密地區(qū)磁鐵礦勘查中的應(yīng)用

應(yīng)學(xué)謙

（江西省地質(zhì)局九0二大隊(duì)，江西 新余 338000）

使用高精度磁圖的成功案例有很多，如新疆哈密市淄海、準(zhǔn)噶爾板塊上的銅多金屬沉淀物和中國(guó)新疆哈密地區(qū)縫合的塔里木大陸板塊。這一區(qū)域條件利于礦場(chǎng)的形成。由于新疆的自然地理影響，全區(qū)常年干旱少雨，土地主要為戈壁和沙漠，因此，本礦區(qū)物探應(yīng)選擇受水環(huán)境影響較小的重磁法，同時(shí)包括銅、鉆、鎳等相關(guān)金屬。磁海鐵礦床位于東北部，是一個(gè)超大型鐵礦區(qū)。對(duì)其容量進(jìn)行了詳細(xì)研究。總探明儲(chǔ)量為1.2億噸，平均鐵含量為58%。其主要的礦體是由輝綠巖構(gòu)成的。它是熱液鐵，與火山期后期的巖漿侵入中期有關(guān)。磁體與預(yù)充填區(qū)位于同一成礦帶上，距離約10km，綜上所述，基底和磁體具有強(qiáng)磁性，是本區(qū)的強(qiáng)磁性體，圍巖之間存在明顯的磁性差異。因此，選擇一種高精度的磁性方法來尋找該地區(qū)的磁鐵和基巖，是一個(gè)很好的地球物理假設(shè)[1]。

1 地面高精度磁測(cè)方法技術(shù)

1.1 儀器

本次地球物理和磁測(cè)采用質(zhì)子磁強(qiáng)計(jì)Czm-3，北京地質(zhì)測(cè)量局。

1.2 野外工作方法

1.2.1 測(cè)網(wǎng)布設(shè)

地球物理測(cè)量網(wǎng)絡(luò)采用兩步網(wǎng)絡(luò)布局方法組織。根據(jù)中心位置和形態(tài)特征確定了空氣動(dòng)力學(xué)異常、凈形狀，以及其所使用的基線方向。根據(jù)1100塊地面的地形圖所傳達(dá)的信息，確定基線和觀測(cè)線，考慮到應(yīng)用位置的地磁強(qiáng)度存在一定差異，且在長(zhǎng)期的地殼運(yùn)動(dòng)作用下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化，為此，本文在對(duì)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，充分結(jié)合是測(cè)試區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確保測(cè)網(wǎng)能夠完整覆蓋研究區(qū)域，并在大小和形狀上與測(cè)試區(qū)域保持高度一致。在實(shí)踐中，首先搜索并定位了所有航磁異常的中心位置，以其為勘查工作開展的的中心，最后確定的范圍為在研究區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的16.5km，以及20km剖面進(jìn)行研究。

1.2.2 測(cè)點(diǎn)定位方法

初步研究應(yīng)在野外條件下使用便攜式GPS進(jìn)行，結(jié)合磁鐵礦的磁感應(yīng)強(qiáng)度，經(jīng)定點(diǎn)精度設(shè)置為4.0m較為合理。這樣既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試區(qū)域的有效勘查，同時(shí)又不會(huì)因此精度設(shè)置過高增加勘查工作的工作量，在時(shí)間和人力成本上造成負(fù)擔(dān)。以此為基礎(chǔ)，根據(jù)計(jì)劃出發(fā)點(diǎn)和出發(fā)坐標(biāo)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式利用GPS進(jìn)行定位和測(cè)量，在目標(biāo)位置埋設(shè)一對(duì)優(yōu)質(zhì)竹筷子，下行號(hào)被標(biāo)記并用一個(gè)小的紅色補(bǔ)丁標(biāo)記。需要注意的是，該階段的定位工作是后續(xù)勘查的重要基礎(chǔ)，因此需要確保設(shè)備的可靠性。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查前，應(yīng)在國(guó)家級(jí)檢查站檢查GPS，并根據(jù)運(yùn)行環(huán)境對(duì)儀器參數(shù)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

1.2.3 數(shù)據(jù)采集方法

根據(jù)所選擇的觀測(cè)網(wǎng)，觀察其中的對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)，將總場(chǎng)強(qiáng)T作為此次工作的整體觀測(cè)參數(shù)。在觀測(cè)開始的前3天，對(duì)整個(gè)勘查范圍內(nèi)的磁場(chǎng)信息進(jìn)行觀測(cè)，3天后，對(duì)所出現(xiàn)的異常點(diǎn)和畸變點(diǎn)，進(jìn)行連續(xù)性觀測(cè)，其他點(diǎn)作為次要觀測(cè)點(diǎn)。需要特別注意的是，不同設(shè)別對(duì)于相同環(huán)境的觀測(cè)結(jié)果也會(huì)存在一定的差異，因此，為了消除這種外界干擾對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，每日波動(dòng)觀測(cè)必須要使用與在基點(diǎn)進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)相同的類型和優(yōu)秀工具，這一點(diǎn)非常重要。除此之外，觀測(cè)時(shí)間可能也會(huì)對(duì)磁場(chǎng)信息產(chǎn)生影響，因此，每日變化觀測(cè)應(yīng)在同一時(shí)刻開始，并且確保對(duì)于變化的統(tǒng)計(jì)是每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)儀器的早期修正系數(shù)之前的一個(gè)工作日內(nèi)開始，最后在觀測(cè)到后期修正系數(shù)之后開始；為了降低異干擾數(shù)據(jù)對(duì)勘查結(jié)果的影響，讀取采樣時(shí)間設(shè)置為10次[2]。

2 地理及地質(zhì)概況

2.1 地理位置

該地區(qū)沒有大型道路，但大部分地區(qū)都可以選擇越野車輛進(jìn)行相連。主要有兩條對(duì)外聯(lián)系的通道，一條是通過磁海和南鹽湖到亞馬努斯或威雅，另一條是通過泥河和后坑到敦煌，兩臺(tái)道路的走勢(shì)相對(duì)平緩，道路支撐雙向行駛需求，在交通條件上較為舒適。在其地形地貌上，所選擇的工作區(qū)位于東部山腰。這是戈壁低山丘陵農(nóng)舍，整個(gè)山體向東西延伸，高度1349m～1316m，最高海拔1349m，最小的是東北部1316工區(qū)，相對(duì)高差33m。山勢(shì)處于整體平緩狀態(tài),西南部較高,東北部較低。

2.2 地層

二疊系駱駝組第一亞組地層（P，），第二亞組地層（P，H）（二疊系六合組）和兩個(gè)較小的二疊系紅蓮組第一亞組地層（P，H）。由新至舊的分類如下：

上二疊統(tǒng)為駱駝溝組第一亞群（P，H），從工作壽命的西南角到東北角，其在延伸的過程中受到兩次阻斷，在FI和F2之間以很長(zhǎng)的間隔進(jìn)行劃分。主要巖性為灰褐色農(nóng)田砂巖和麩質(zhì)。

下二疊系紅柳河組（P，H）第二亞組：分布面積小，并表現(xiàn)出明顯的出露特征，出露位置位于F1南帶和南壁。主要巖性為灰紫色、灰綠色蓬松砂巖和礫巖。

下二疊系紅柳河組（P，H）第一亞組：Perm的范圍很廣，分為兩個(gè)大區(qū)塊。一個(gè)是一個(gè)從工作年齡的西南向東北延伸的長(zhǎng)地塊。第二部分分為南部，這是一種工作空間類型，位于工作區(qū)域的南部。主要巖性為紅褐色礫石砂巖和輝綠。

2.3 構(gòu)造

礦區(qū)的構(gòu)造特征主要為一組NE向擠壓和關(guān)鍵性錯(cuò)動(dòng)，其次為NE向和南北向錯(cuò)動(dòng)。區(qū)域褶皺尚未發(fā)育，但是地下深部可以觀察到明顯的斷裂構(gòu)造，延伸長(zhǎng)度為120m，并在60m左右的區(qū)域衍生出分支，向東北向發(fā)展，長(zhǎng)度為44m。

NE趨勢(shì)：主要包含了磁海紅柳河的斷裂層（F1），然后再是第二斷裂層（如F2、F3、F4和F5）。

F1：磁海紅柳河穿越南部和中部工區(qū)的誤差約為5.5km，主要向東部進(jìn)行延伸。由于第四紀(jì)覆蓋，該缺陷沒有清晰的缺陷面和斷層帶。

F2：它從工作區(qū)域的西南角延伸到東北部，在工作領(lǐng)域大約8公里。這一趨勢(shì)與F1交匯大致相似，有向東跨越的趨勢(shì)。在西部，其影響接近東西方向，在中部，它從大約60轉(zhuǎn)為東北方向，傾向于東南方向，傾角為570～83。斷裂帶寬為2～SM，斷裂帶主要由一種斷裂巖石組成，其次是糜棱巖、玄武巖、角礫巖和石英脈。該斷層也是壓縮彎曲交叉拉伸力的斷層。在東部，發(fā)育了一條含磁鐵礦脈、一條石英脈和一條含銅裂縫帶，這與礦化密切相關(guān)。

F3：從西南方向延伸至中心工作區(qū)，穿過F2。它延伸約4公里的工作區(qū)，向東北方向延伸，向南傾斜，傾角為73～76。點(diǎn)火點(diǎn)兩側(cè)為p、H（玄武巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖和礫巖），已經(jīng)發(fā)育的磁鐵礦輝綠巖。這就意味著該區(qū)域的巖體可以更加直觀地顯示礦體資源的分布情況，可以在豐富磁鐵方面發(fā)揮重要作用。

F4：從西部到北部中心的區(qū)域，位于工作區(qū)內(nèi)。延伸段的長(zhǎng)度約為3.5km，沖擊大致平行于F1和F2，未見明顯中斷跡象，有小范圍的出露巖體在地表以堆聚的形式存在。

F5：穿過工區(qū)西北角，走向大致為四平行，斷層北壁為Yb巖體，巖性以花崗巖為主。

北北東向斷層線：這組斷層的F6向礦區(qū)東南至東北方向延伸。在該地區(qū)的走向大約有2.5公里長(zhǎng)，傾角向南南東，84傾角。

南北向斷裂：這組誤差有一個(gè)門和一個(gè)小范圍。這一情況主要分布在整個(gè)礦區(qū)的南部以及中部位置，延伸長(zhǎng)度在1km左右，大致為南北走向分布，F(xiàn)2的位置處出現(xiàn)不同程度的錯(cuò)斷。傾角、傾角和斷裂性質(zhì)不清楚[3]。

2.4 巖漿巖

在華力西晚期，這一巖漿巖逐漸形成，其中主要包括第一次侵入的產(chǎn)物，侵入的次閃長(zhǎng)巖為：巖體分布于義座地區(qū)西北（4-西北）和東南部，第一亞閃長(zhǎng)巖（v-b2-li）侵入華力西晚期，分布于礦區(qū)東南角，無防雷區(qū)，巖體侵入二疊系，在長(zhǎng)期的中酸性環(huán)境中，巖石表面出現(xiàn)了一定程度的蝕化，呈現(xiàn)出深灰色和灰綠色。巖石主要為灰綠色橄欖石籠和黑灰色中灰色細(xì)粒石英盆地。

輝綠巖脈：在第一亞組（pH）中已打開了幾條輝綠巖脈該區(qū)域，形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。不規(guī)則，出現(xiàn)膨脹和收縮，中間有分枝。在輝綠巖底部可以看到磁鐵礦化。第二條為東北部的灰綠巖脈，長(zhǎng)約3km，寬約10m～50m，從輝綠巖脈向西北方向劃分，距離為100m～900m。輝綠巖脈與F4大致平行，距離為50m～270m。

圖1 新疆哈密地區(qū)地質(zhì)圖

3 地球物理特征

3.1 航磁異常

控制前有mi557航磁異常，異常范圍0.8km～1km，異常分為NE走向帶，與劃分位置一致，受力500r～1500r，最大值3800r。曲線形狀復(fù)雜，呈鋸齒狀跳躍。通過對(duì)檢測(cè)出的航磁數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，可以初步判斷測(cè)試區(qū)域內(nèi)的巖石包括磁鐵礦、石英、花崗巖、砂巖、凝灰?guī)r、玄武巖以及輝綠。

從表1的磁化率采集結(jié)果中不難看出，航磁異常是以北東走向分布的。砂巖反饋出的磁化率極值差異最為明顯，在后續(xù)的礦產(chǎn)勘查結(jié)果分析中，對(duì)于出現(xiàn)的小范圍內(nèi)大規(guī)模磁值變化，要首先考慮該類巖體的影響。其次，花崗巖的極值均為負(fù)值，這表明其響應(yīng)并不明顯，在后續(xù)的礦產(chǎn)勘查分析中，對(duì)于磁響應(yīng)數(shù)據(jù)微弱的區(qū)域，要首先考慮該類巖體的影響。玄武巖，安山汾巖以及安山玄武巖是主要的磁響應(yīng)巖體[4]。

表1 巖（礦）石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2 新疆哈密地區(qū)高精度磁測(cè)異常處理結(jié)果圖

3.2 巖石（礦）的磁性特征

通過對(duì)測(cè)得的磁參數(shù)特征和收集的物性數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并進(jìn)行初步計(jì)算和評(píng)估，認(rèn)為該區(qū)主要巖石具有最強(qiáng)的磁性，可引起形狀規(guī)則、強(qiáng)度高的磁異常。通過觀察表2可以看出，如果巖石深度不超過100m，則△t的表面約為1000NT～3000NT。其他的中央礦區(qū)以及基性礦區(qū)，在磁性高度方面出現(xiàn)了不均勻的分布，導(dǎo)致局部出現(xiàn)波動(dòng)、跳躍等復(fù)雜異?，F(xiàn)象；非常表面價(jià)值t低于1000NT，通常為0NT～200nt，有時(shí)呈負(fù)異常。

表2 質(zhì)量檢查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

綜上所述，本區(qū)主要巖漿巖和磁鐵為強(qiáng)磁性，為強(qiáng)磁性體，圍巖磁性差異明顯。因此，選擇一種高精度的磁性方法來尋找該地區(qū)的磁鐵和基巖是一個(gè)很好的地球物理假設(shè)[5]。

4 磁測(cè)結(jié)果與解釋推斷

實(shí)測(cè)磁異常特征與處理結(jié)果。

4.1 槽探驗(yàn)證結(jié)果評(píng)價(jià)

在超載以下有鐵礦化的露天挖掘。鐵礦化帶已在F3北部的輝綠巖脈中發(fā)現(xiàn)，分布在中央工作區(qū)的南北方向，通常為北東東方向。從磁異常的性質(zhì)分布可以得出結(jié)論，它傾向于南東東方向。

4.2 磁鐵礦的地質(zhì)-地球物理標(biāo)志及找礦預(yù)測(cè)

此次在地面進(jìn)行的磁測(cè)工作，其主要是為了找到隱伏鐵礦。根據(jù)觀測(cè)區(qū)域的地質(zhì)背景、實(shí)測(cè)磁異常特征和數(shù)據(jù)處理結(jié)果、巖石和礦物磁性參數(shù)特征，結(jié)合對(duì)收集的地質(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)的深入分析，預(yù)先確定了現(xiàn)場(chǎng)的地球物理特征，解釋定性測(cè)量的磁異常。

地質(zhì)跡象：F3斷層兩側(cè)為p，H玄武巖、塔夫巖、凝灰?guī)r砂巖和礫巖。巖芯中發(fā)育一條攜帶磁鐵的輝綠巖礦脈，該礦脈在磁鐵礦富集中起著重要作用。

地球物理標(biāo)志：磁異常的平面形狀接近東西長(zhǎng)軸，為不閉合的等邊異常。上部伸展異常規(guī)則，表明深部磁性體性質(zhì)異常，磁化強(qiáng)度為1000x10～10000x10-a/m。找礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)：選擇隆起的南北兩側(cè)進(jìn)行研究，一條深裂縫控制著二疊紀(jì)裂谷發(fā)育的方向，大量中酸性和中酸性火山巖沿?cái)鄬泳€暴露。這就意味著該區(qū)域的磁異常并非是由一種巖性的礦體引起的，不僅如此，這些火山巖是沿?cái)嗔褞扑榈漠a(chǎn)物；后晚期中的中主復(fù)合物和酸性及中酸性侵入，中酸性火山巖常規(guī)狀態(tài)下是在地下100m～150m區(qū)段內(nèi)分布的，其出露地表表明該區(qū)域的地層運(yùn)動(dòng)明顯，這種劇烈的運(yùn)動(dòng)極有可能是因?yàn)橹兴嵝曰鹕綆r與地層種的水體結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)而引起的。通過觀察還可以發(fā)現(xiàn)，出露巖體是沿缺陷帶及其兩側(cè)發(fā)育的，其長(zhǎng)軸分裂為NE向，明顯受斷裂控制；秋季帶巖石被擠壓，糜棱巖帶發(fā)育；該區(qū)是構(gòu)造出東西以及東北向的一個(gè)重要組成部分，成礦構(gòu)造復(fù)雜。礦區(qū)東部有熱液錳礦化點(diǎn)和熱液鐵礦。地球化學(xué)異常表明，該地區(qū)有潛力勘探火山噴發(fā)的侵入熱液銅場(chǎng)。在對(duì)此進(jìn)行了高精度磁測(cè)后表明，這一異常區(qū)上，其磁鐵在分布上極為廣泛。該區(qū)域可通過磁海型鐵礦找到[6，7]。

5 結(jié)論

該地區(qū)存在明顯的地球物理異常。通過采用高精度的磁場(chǎng)測(cè)量方法，能夠分析出該區(qū)域在磁場(chǎng)方面，清晰的結(jié)構(gòu)，從側(cè)面反映出在不同的巖性條件下，所具備的不同分布特征。這在礦區(qū)研究過程中非常重要。磁鐵礦的存在具有很強(qiáng)的規(guī)律性。許多地質(zhì)地球物理指標(biāo)的安裝，對(duì)于礦區(qū)的規(guī)劃和預(yù)測(cè)具有重要意義。