高精度磁法勘探在廣德玄武巖礦區(qū)的應(yīng)用

陳 濤

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì)）

廣德玄武巖礦區(qū)內(nèi)橄欖玄武巖賦存豐富，但地表出露較少。礦區(qū)大面積為第四系覆蓋，依靠傳統(tǒng)的地質(zhì)填圖，難以圈定準(zhǔn)確的地質(zhì)界線，因此，要想圈定出玄武巖礦，需尋找一種有效的物探方法。橄欖玄武巖磁化率普遍較高，其磁性特征與圍巖差距顯著，因而，高精度磁法測(cè)量是該區(qū)尋找玄武巖礦的一種有效物探手段。在礦區(qū)部署面積性高精度磁法測(cè)量，了解玄武巖礦的分布及埋深情況，為圈定預(yù)測(cè)靶區(qū)提供依據(jù)。

1 礦區(qū)背景

1.1 地理位置

礦區(qū)屬于安徽省宣城市代管，東和東南與浙江省長(zhǎng)興縣、安吉縣接壤，南鄰寧國(guó)縣，西接宣州區(qū)、郎溪縣，北接江蘇省溧陽(yáng)市、宜興市。區(qū)內(nèi)318 國(guó)道穿境而過(guò)，有村級(jí)公路與之相連，宣廣高速、廣宜、廣祠等先后竣工使用，“三縱兩橫”的公路網(wǎng)絡(luò)功能初步顯現(xiàn)，另外，宣杭鐵路、商杭客運(yùn)專線（在建）通過(guò)該區(qū)，交通便利。

1.2 礦產(chǎn)介紹

調(diào)查區(qū)北西區(qū)域有黃沖玄武巖礦，行政區(qū)劃隸屬?gòu)V德縣誓節(jié)鎮(zhèn)巫沖村管轄，礦體特征如下。

礦體長(zhǎng) 250～150 m，寬110～150 m，平均標(biāo)高為40 m，延伸至+28 m 標(biāo)高以下，礦石礦物組成為斜長(zhǎng)石±55%、輝石±20%、橄欖石±15%、磁鐵礦±10%，次變礦物為少量滑石、伊利石、方解石，為小型玄武巖礦床。玄武巖（332+333 類）礦石量為184.35 萬(wàn)t。礦石化學(xué)成分見(jiàn)表1。

?

該礦床的工業(yè)類型為高速公路用玄武巖礦床，其物化性能良好，能滿足高速公路用石料一般工業(yè)要求，即具有較好的抗磨耗、抗沖擊性能、抗壓碎性能，在重復(fù)的沖擊、振動(dòng)作用下，不易破碎和粉化。礦石具有良好的抗大氣腐蝕破壞和抗風(fēng)化的性能，在凍溶交變、鹽堿及酸雨等惡劣環(huán)境條件下不易龜裂和崩解。綜合來(lái)看，礦石屬于理想建材。

2 礦區(qū)地質(zhì)與地球物理特征

2.1 地質(zhì)特征

礦區(qū)隸屬華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)江南地層分區(qū)，主要出露有寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系及第四系。寒武系和奧陶系僅在礦區(qū)南部劉村巖體西南側(cè)有少量分布，志留系在查區(qū)南部廣泛分布。石炭系至二疊系主要分布于廣德縣東北，三疊系至白堊系主要分布于廣德縣城北部，第四系主要分布于縣域中部和沿溝谷發(fā)育。寒武—奧陶紀(jì)地層總體為泥質(zhì)碳酸鹽巖—泥質(zhì)巖的陸棚—盆地沉積，志留紀(jì)地層主要為盆地—淺海碎屑巖沉積。印支運(yùn)動(dòng)以后轉(zhuǎn)為陸相沉積，地層單元特征及生物組合差異較大。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿侵入、噴發(fā)均較激烈，侵入活動(dòng)以燕山期最為強(qiáng)烈，形成了劉村、廟西等大小巖體30 余個(gè)，火山噴發(fā)活動(dòng)主要在燕山期、喜山期。

2.2 地球物理特征

2.2.1 巖礦石磁性參數(shù)

礦區(qū)內(nèi)主要巖（礦）石物性由標(biāo)本測(cè)定獲得，工作中測(cè)定巖石標(biāo)本主要為橄欖玄武巖、氣孔橄欖玄武巖、安山巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r和蝕變玄武質(zhì)火山角礫巖、風(fēng)化玄武巖等。廣德測(cè)區(qū)巖石標(biāo)本磁性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

?

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，計(jì)算得測(cè)區(qū)橄欖玄武巖可引起的磁異常ΔT=2 007.4 nT?？梢钥闯觯鄬?duì)于無(wú)磁性的圍巖來(lái)看，玄武巖引起的磁異常十分明顯，因而，選用高精度磁法在礦區(qū)內(nèi)尋找玄武巖礦是一種科學(xué)有效的物探手段。

2.2.2 航磁異常特征

根據(jù)本區(qū)1∶5萬(wàn)航磁異常可知，測(cè)區(qū)內(nèi)磁異常曲線梯度較陡，異常區(qū)呈圓形、橢圓形，異常強(qiáng)度一般為100～500 nT，后經(jīng)驗(yàn)證多為玄武巖引起。此外1∶10萬(wàn)航磁可知本區(qū)屬?gòu)V德—戴埠復(fù)雜異常帶，磁場(chǎng)雜亂，劇烈跳躍，異常梯度陡，正值最大為2 000 nT，一般為 500～1500 nT，負(fù)值最低為-1 400 nT，一般為-250～-1 000 nT。該復(fù)雜磁場(chǎng)背景為負(fù)磁場(chǎng)，主要呈北東向展布，據(jù)巖石物性測(cè)定和地面查證，多為玄武巖引起。

3 高精度磁法勘探

高精度磁測(cè)技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，和常規(guī)磁測(cè)比較，它具有讀數(shù)精度高、觀測(cè)參數(shù)多、成本低和野外施工方便等特點(diǎn)。其工作原理與常規(guī)磁測(cè)方法［1］基本一致，新型的高精度磁力儀自動(dòng)化程度高，可以點(diǎn)測(cè)，也可以自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)。

3.1 工作部署

在礦區(qū)范圍內(nèi)，采用250 m×50 m 測(cè)網(wǎng)密度進(jìn)行面積性高精度磁法測(cè)量［2］，測(cè)線方位角為135°。根據(jù)面積性工作發(fā)現(xiàn)的磁異常，布置高精度磁法精測(cè)剖面，精測(cè)剖面測(cè)線布置原則上垂直異常走向，同時(shí)避開(kāi)環(huán)境干擾（尤其是高壓線），每條測(cè)線方位角度不一樣，測(cè)點(diǎn)距20 m。

3.2 磁異常解釋

礦區(qū)內(nèi)沉積巖無(wú)磁性，巖體有強(qiáng)弱不均勻的磁性，玄武巖礦體區(qū)域則表現(xiàn)為磁異常劇烈突變、峰值高、梯度大，異常剖面曲線跳躍劇烈，礦體區(qū)域往往正負(fù)異常相伴出現(xiàn)，與沉積巖有著非常明顯的區(qū)別，磁異常剖面特征見(jiàn)圖1。

本次磁測(cè)工作發(fā)現(xiàn)了磁異常14 個(gè)，其中確認(rèn)見(jiàn)礦異常7個(gè)，見(jiàn)表3。異常峰值與梯度大小不一，自北向南、自西向東進(jìn)行編號(hào)為M1～M14，由于篇幅有限， 僅對(duì)M1磁異常進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

?

M1 異常為玄武巖礦區(qū)礦致異常，玄武巖礦埋深較淺，已經(jīng)在進(jìn)行露采，異常測(cè)量完整。由ΔT 等值線可以看出，ΔT 峰值約1 500 nT，等值線梯度西陡東緩，異常形態(tài)近圓狀。圈定300 nT 等值線異常面積約0.1 km2。ΔT 化極后，異常位置向北平移約60 m，異常范圍向北略微擴(kuò)大。對(duì)M1 的ΔT 成果上移50，100，200 m后，異常形態(tài)變化不大。

對(duì)該異常進(jìn)行了磁測(cè)精測(cè)剖面測(cè)量，剖面編號(hào)為PL1、剖面方位角90°、剖面長(zhǎng)度為2.28 km。該剖面上有 2 處異常，分別位于 178～198、224～264 區(qū)間。178～198 區(qū)間異常峰值約為 980 nT；點(diǎn)號(hào) 224～264 主要穿插玄武礦區(qū)，該區(qū)間磁異常峰值約2 700 nT，異常曲線呈鋸齒狀，利用異常極值點(diǎn)對(duì)玄武巖礦頂端埋深進(jìn)行大致估算，算得礦體頂端埋深約19 m。其計(jì)算結(jié)果與礦區(qū)實(shí)際情況完全吻合（圖2）。

3.3 玄武巖礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)

3.3.1 玄武巖礦邊界推測(cè)

玄武巖擁有較高的磁化率和剩余磁化強(qiáng)度，因此可以根據(jù)磁異?；瘶O等值線來(lái)大致圈定玄武巖的平面邊界［3］。研究發(fā)現(xiàn)，部分正磁異常附近伴有劇烈變化的負(fù)磁異常，這可能是由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［4］致使玄武巖剩余磁化方向與地磁場(chǎng)方向相背而形成的負(fù)異常，伴生的負(fù)異常往往也表現(xiàn)出異常等值線扭曲較大、異常劇烈變化、梯度較大的特征，由此，在圈定玄武巖平面邊界時(shí)不能以某一具體磁異常等值線數(shù)值作為玄武巖界線的圈定條件，正異常附近劇烈變化的負(fù)磁異常也可推測(cè)為玄武巖的范圍。

經(jīng)過(guò)地質(zhì)工作驗(yàn)證，在M1、M5 等包括正磁和負(fù)磁異常區(qū)發(fā)現(xiàn)了玄武巖礦點(diǎn)，證明上述物探推測(cè)玄武巖平面邊界方法有效。

3.3.2 正演擬合參數(shù)選擇

根據(jù)標(biāo)本物性測(cè)定結(jié)果顯示，玄武巖的磁化率及剩磁變化范圍較大，查區(qū)內(nèi)不同期次的玄武巖表現(xiàn)出不同磁化率差異，常見(jiàn)的磁異常一般為2 500 nT，故在正演過(guò)程中，主要選擇磁化強(qiáng)度3 700×10-3A/m 進(jìn)行計(jì)算，但會(huì)根據(jù)各異常不同特性，適當(dāng)調(diào)整磁化強(qiáng)度，使得正演擬合達(dá)到最佳效果。

對(duì)每個(gè)磁異常的化極等值線切取過(guò)異常中心（垂直異常走向）的人工剖面數(shù)據(jù)，使用GeoExpl2005軟件，進(jìn)行2.5D 人機(jī)交互數(shù)據(jù)擬合（圖3：J1表示正演所選磁化強(qiáng)度，y1與y2表示模型體正面延伸與背面延伸長(zhǎng)度）。待擬合結(jié)果滿意后，其模型體可視其為玄武巖礦體，其體積就是玄武巖礦體體積。

3.4 異常驗(yàn)證

礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的各磁異?；径紴樾鋷r礦所引起，部分異常經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，均找到了玄武巖礦。

（1）Ⅲ號(hào)礦體。因?yàn)榈卮沤Y(jié)果顯示，該磁異常是由很多小異常組成，各小異常組成一個(gè)異常群，編號(hào)M4，該異常群定為一個(gè)礦體，該礦體引起的異常抬升后頂端呈鋸齒狀、梯度較大，異常峰值在900～6 000 nT，異常整體面積較大。用ZK001 和ZK002 鉆孔對(duì)M4 異常進(jìn)行驗(yàn)證，其中ZK001 孔終孔于橄欖玄武巖礦體中，孔深70.2 m，在42.5 m 見(jiàn)新鮮橄欖玄武巖礦體。ZK002 號(hào)鉆孔終孔孔深70.8 m，16.9 m 處見(jiàn)新鮮橄欖玄武巖礦體，礦體厚47.17 m，礦層為連續(xù)完整礦體。未見(jiàn)斷層錯(cuò)動(dòng)跡象及巖脈穿切現(xiàn)象，屬構(gòu)造簡(jiǎn)單型。

（2）Ⅴ號(hào)礦體。礦體由2 個(gè)等軸狀磁異常組成，300 nT 等值線靠西邊異常半徑約150，m、東邊異常半徑約100 m，2個(gè)異常分別都有對(duì)應(yīng)負(fù)值異常相伴，ΔT峰值分別約為2 700，1 200 nT。圈300 nT異常等值線面積約0.23 km2。ΔT 化極后，異常位置向北平移約50 m。該磁異常進(jìn)行了ZK004 鉆孔驗(yàn)證，終孔孔深71.1 m，14.2 m 處見(jiàn)新鮮橄欖玄武巖礦體，礦體厚54.45 m，鉆孔停鉆于橄欖玄武巖礦體中。礦層為連續(xù)完整礦體，未見(jiàn)斷層錯(cuò)動(dòng)跡象及巖脈穿切現(xiàn)象，屬構(gòu)造簡(jiǎn)單型。

4 結(jié) 論

（1）在廣德地區(qū)玄武巖找礦過(guò)程中，地面高精度磁測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)ΔT 磁異常共14個(gè)，其中確認(rèn)見(jiàn)礦異常7 個(gè)。對(duì)M4、M6、M7 等磁異常進(jìn)行鉆孔及槽探驗(yàn)證后都發(fā)現(xiàn)了新鮮的橄欖玄武巖礦礦體，找礦效果十分理想。磁異常峰值均對(duì)應(yīng)在玄武巖礦體上，有極大的找礦意義。

（2）玄武巖所產(chǎn)生的磁異常峰值大、梯度陡，磁剖面曲線鋸齒狀跳躍，變化劇烈，特征明顯，利用磁異常對(duì)玄武巖礦的追索基本能起到指導(dǎo)作用，在地表玄武巖礦露頭較少的情況下，高精度磁測(cè)可以視為尋找玄武巖礦的最為有效手段。