高精度磁測在我國華北某礦磁性礦脈探測中的應(yīng)用

姜 杰，王 潔，張 鼎，李 運

(湖北煤炭地質(zhì)物探測量隊，武漢 430200)

勘查區(qū)位于河北省中部邯邢地區(qū)鐵礦集中區(qū)，礦床類型屬接觸交代型，礦體具有較強磁性。為查明該區(qū)礦體賦存狀況，采用高精度磁測方法進行野外磁測數(shù)據(jù)采集處理，結(jié)合研究區(qū)已有地質(zhì)資料，對區(qū)內(nèi)磁異常進行分類解釋，圈定磁性礦體分布范圍，并對其礦產(chǎn)資源作出評價。

1 勘查區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

勘查區(qū)位于河北省武安市西部，處于新華夏構(gòu)造體系第三隆起帶中太行山隆起與華北沉降的過渡地帶上，即太行復(fù)背斜東翼，北北東向的新華夏系及南北構(gòu)造系斷裂構(gòu)造是本區(qū)構(gòu)造的基本架構(gòu)，此外尚發(fā)育一些與其有深層聯(lián)系的北東向羽狀斷裂和北西向的張性斷裂[1](圖1)。

圖1 工作區(qū)地貌Figure 1 Working area landform

該區(qū)域侵入巖為燕山旋回第三期巖漿活動的產(chǎn)物，即：閃長巖-角閃二長巖-正長巖組成的侵入旋回，屬淺成相、似層狀侵入體，侵入奧陶系中統(tǒng)。此巖漿活動是該區(qū)晚侏羅世的主要侵入階段，也是主要的鐵礦成礦期。

1.2 地球物理特征

本次物探工作測定了幾種主要巖礦標(biāo)本的磁性，每塊標(biāo)本按其塊體的各個平整面作了多次測定。其中灰?guī)rK值平均值約為5.7，閃長巖K值平均值為33.2，磁鐵礦石K值平均值為266.3。由此可知，測區(qū)內(nèi)各類圍巖磁性具有明顯差異：灰?guī)r磁性最弱，閃長巖雖具有一定磁性，但由于本區(qū)磁鐵礦脈磁性較強，二者磁化率并不是一個數(shù)量級，二者磁性差異巨大。此外，接觸帶部位常常也會伴有磁性礦物的弱富集。這些蝕變礦化現(xiàn)象所帶來的物性差異是本區(qū)開展高精度磁測工作的地球物理前提。

區(qū)內(nèi)存在干擾因素但并不復(fù)雜，主要是可采礦點及人為鐵磁性材料(廠房、供水鐵管、井架等)和電線、變壓器所造成的干擾。對這些人工干擾在工作中易于識別或避開。

2 數(shù)據(jù)采集

2.1 儀器裝備

本次使用的高精度磁測儀器是GSM—19T質(zhì)子旋進磁力儀，其分辨率為0.1nT，精度為1nT。此次投入的四臺儀器一致性誤差為±1.40nT，性能穩(wěn)定，滿足高精度磁測技術(shù)要求。日校正點的早晚(午)閉合差經(jīng)日變改正后最大為±6.9nT，符合規(guī)范要求。

2.2 野外技術(shù)要求

1)日基點(校正點)兼日變站選擇在駐地附近較平穩(wěn)磁場區(qū)，并敷設(shè)標(biāo)志，以方便工作。

2)每天開工前磁力儀操作員均作去磁處理。測點觀測工作時，一人根據(jù)理論坐標(biāo)持GPS定點，一人持磁力儀觀測。為避免干擾，兩人間距保持5m以上。

3)野外觀測中，遇到干擾源時，均及時予以識別并記錄在簿，供室內(nèi)資料整理參考。

4)每天收工后及時回放磁測數(shù)據(jù)，并與手工記錄進行核對。

5)野外采集的巖礦石標(biāo)本用SM30型巖石磁化率儀測定其磁性。同一塊標(biāo)本一般在2～6個不同平面上進行測量，求取平均值作為該標(biāo)本的k值。

2.3 野外施工

1)根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計測網(wǎng)密度為50m(線距)×20m(點距)，局部勘查地段測線加密到20m×10m；此次勘探共計完成磁法勘探測線72條，測點10 478個，質(zhì)量檢查點310個，均方差±3.58nT，符合地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程要求。

2)測區(qū)所有測點均依據(jù)拐點坐標(biāo)及線距、點距計算，野外測點用手持GPS確定。開工前首先在礦區(qū)控制點對GPS進行標(biāo)定，施工時利用GPS的導(dǎo)航功能結(jié)合羅盤定向，每100m即對測點坐標(biāo)進行校對，保證GPS定點坐標(biāo)的誤差可控制在2m以內(nèi)。

3 資料處理與解釋

3.1 數(shù)據(jù)整理

1)每天完成野外工作后將數(shù)據(jù)及時回放并檢查驗收，對工作點線號、儀器工作狀態(tài)進行核實，確認(rèn)無誤后首先進行手工編圖，以及時指導(dǎo)第二天的工作。

2)儀器所測定的總磁場T值按照規(guī)范要求進行日變改正、緯度改正、基點改正后求得ΔT值作為最終成果數(shù)據(jù)供編圖使用[2]。

3)為提高推斷解釋的定量化程度，對磁測平面數(shù)據(jù)進行了延拓處理，以了解地下不同深度磁性體的賦存特征。

3.2 推斷解釋原則

1)成果資料的推斷解釋原則首先是地質(zhì)——物性依據(jù)，本次工作所確定的目標(biāo)物——含磁性礦物的地質(zhì)體與圍巖間應(yīng)存在一定的磁化率差異；而各類圍巖間也存在一個數(shù)量級上的磁性差異，這是此次工作異常解釋的地球物理基礎(chǔ)和依據(jù)。至于非鐵礦的磁干擾因素在實際工作中得到了識別和排除，因此磁異常的解釋能夠克服人工干擾。

2)其次是物探與地質(zhì)緊密結(jié)合的原則。要充分利用地質(zhì)成礦規(guī)律這一先驗信息來指導(dǎo)異常的解釋[3]。

3)最后應(yīng)該從異常特征入手，緊密結(jié)合地質(zhì)條件分析，提高異常解釋的深度和精度。通常綜合考慮以下因素：異常強度特征、規(guī)模大小、正負(fù)異常伴生特征、異常的連續(xù)性、異常的平面和剖面形態(tài)特征等。合理地分析這些條件有利于提高礦體定性解釋的準(zhǔn)確性，為半定量—定量解釋提供相應(yīng)依據(jù)[4-10]。

3.3 資料解釋

3.3.1 典型剖面解釋

1)L450線磁測異常剖面。L450線位于測區(qū)南部，測線方向為東西向，測線全長2 020m，圖2為該測線地磁場磁測異常剖面曲線圖。從該圖可以看出曲線形態(tài)基本圓滑完整，但有一定的起伏變化。在該測線距離測線起點900～1 000m處，出現(xiàn)一高值異常，平面位置對應(yīng)于推測M6異常；在該測線距離測線起點1 400m處，亦出現(xiàn)一高值異常，平面位置對應(yīng)于推測M10異常的北部邊緣。

圖2 實測L450線磁測異常剖面圖Figure 2 Measured line L450 magnetic survey anomalies section

2)L750線磁測異常剖面。L750線位于測區(qū)中部，測線方向為東西向，測線全長2 020m。圖3為該測線地磁場磁測異常剖面曲線圖。從從該圖可以看出該測線形態(tài)走向基本圓滑完整，但剖面上有一定的起伏變化。在該測線距離測線起點1 300～1 500m處，出現(xiàn)一高值異常，平面位置對應(yīng)于推測M9異常。

圖3 實測L750線磁測異常剖面圖Figure 3 Measured line L1450 magnetic survey anomalies section

3)實測L1450線磁測異常剖面。L1450線位于測區(qū)中部偏北，測線方向為東西向，測線全長2 020m。圖4為該測線地磁場磁測異常剖面曲線圖。從從該圖可以看出該測線形態(tài)走向清晰，在剖面上起點至500m發(fā)現(xiàn)明顯異常，綜合分析發(fā)現(xiàn)相鄰幾條測線對應(yīng)位置都存在異常反映，推測為M2磁異常反映。

圖4 實測L1450線磁測異常剖面圖Figure 4 Measured line L1450 magnetic survey anomalies section

4)實測L1950線磁測異常剖面圖。L1950線位于測區(qū)中部偏北，測線方向為南北向，測線長度為780m。圖5為該測線地磁場磁測異常剖面曲線圖。從從該圖可以看出該測線形態(tài)走向基本圓滑完整，在剖面上無明顯的起伏變化。

圖5 實測L1950線磁測異常剖面圖Figure 5 Measured line L1950 magnetic survey anomalies section

3.3.2 磁測異常平面解釋

圖6為全測區(qū)磁異常平面等值線圖，圖中原點(0,0)對應(yīng)于工作布置圖中L100號測線的D100號點，為全區(qū)異常位置起算點。磁異常等值線圖是在去掉正常地磁背景場后進行的，本次測區(qū)基點場值取52 800nT，去掉背景場后的磁異常ΔT平面等值線圖能明顯反應(yīng)磁異常在平面的形態(tài)及輪廓。

由圖6可見，磁場在平面分布上具有相應(yīng)的規(guī)律。從全區(qū)看磁場存在北低南高的基本背景，且推測磁異常分布規(guī)律性較為明顯，其高值帶主要與巖體活動及其接觸帶有關(guān)；低值帶則指示了灰?guī)r、閃長巖的賦存。根據(jù)磁異常的強度、形態(tài)、分布范圍等情況綜合分析，此次磁法勘探將發(fā)現(xiàn)的磁異常區(qū)12處，各異常區(qū)的峰值為400～1 100nT。

圖6 磁異常平面等值線(nT)Figure 6 Magnetic anomalies plane isogram (nT)

3.4 成果資料的解釋

圖7為對數(shù)據(jù)成果進行向上延拓200m后的等值線平面圖。

圖7 磁測異常上延200m等值線平面圖Figure 7 Magnetic survey anomalies upward extension 200m isogram plane

在對12處磁測異常區(qū)的磁異常強度、形態(tài)及位置進行綜合分析對比并進行延拓處理后發(fā)現(xiàn)，M1、M11都在已知鐵礦礦區(qū)內(nèi)，磁異常強度較低，最大值均為300nT，由此推斷該二處異?？赡転榫植康臏\埋或者出露的具有較強磁性的含礦巖石引起的磁異常。

M2、M3兩處異常位置均發(fā)育于巖層接觸帶附近，其中M2的異常最大值為700nT，其走向與巖層接觸帶的走向吻合，且該異常并無明顯干擾源，異常較為可靠；M3異常最大值為400nT，異常規(guī)模小于M2，異常亦較為可靠。

M4、M7兩處異常位置較為接近，且位于巖層接觸帶上，但是異常最大值較低，均為400nT，在經(jīng)過延拓處理后，該二處異?；鞠В茰y可能為淺源異常；M12異常最大值較低，為300nT，在經(jīng)過延拓處理后，該異?；鞠?，推測亦可能為淺源異常。

M5、M6、M8、M9、M10幾處異常位置相對較為集中，都在百尖山周邊區(qū)域，而該區(qū)域內(nèi)巖層接觸帶較為發(fā)育。該幾處異常最大值都較大，最大為1 100nT，且無明顯干擾源影響，且在經(jīng)過延拓處理后，該幾處異常區(qū)域依然存在，形態(tài)亦未發(fā)生大的變化，僅僅只是幅值逐步降低。說明此處幾個異常較為可靠，且埋深較大，可能都受到百尖山附近接觸帶控制。

4 結(jié)論

通過在勘探區(qū)進行1∶5 000高精度磁測，獲得了勘探區(qū)磁場分布總體上呈現(xiàn)北部較低、中部及南部較高的特征。結(jié)合地質(zhì)資料，共圈定了12處磁測異常區(qū)。其中，2個為人為活動干擾(M1、M11)；3個異常值較低(M4、M7、M12)，經(jīng)延拓處理后無明顯異常，屬淺源異常；7個異常強度較高，具有疊加異常特征，且呈南北向條帶狀分布，推測受控于接觸帶，對探尋磁鐵礦化富集部位有一定的指示意義。