地球物理?xiàng)l件對塔柴板塊南緣球路噢窩頭鐵礦成礦作用的制約研究

王召鵬

(青海省有色第一地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810000)

0 前 言

球路噢窩頭地區(qū)位于塔柴板塊柴達(dá)木板段祁漫塔格弧后裂陷盆地中部[1]，屬秦嶺—祁連山—昆侖山成礦域東昆侖成礦省[2-3]。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，成果頗豐，一直以來廣泛受到地學(xué)界關(guān)注[4-6]?，F(xiàn)有研究主要集中在成巖成礦作用中礦床成因、找礦標(biāo)志[7-17]等相關(guān)內(nèi)容。本次工作，基于塔柴板塊南緣球路噢窩頭鐵礦開展的綜合地球物理探測工作，深入研究區(qū)內(nèi)磁異常及井中三分量異常特征。為該礦床的成礦作用提供地球物理相關(guān)的制約因素，以供同類型鐵礦床對比參考，同時(shí)也為進(jìn)一步研究本區(qū)深部找礦提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域綜合地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

球路噢窩頭鐵礦位于青海省格爾木市境內(nèi)，處于柴達(dá)木盆地西南緣。大地構(gòu)造位置屬于柴達(dá)木地塊祁漫塔格-都蘭早古生代弧后殘留盆地(消減帶)，其南為東昆侖縫合帶(昆中斷裂)，北側(cè)為昆北斷裂。古元古界和元古界均有出露，古元古界金水口巖群為變質(zhì)巖系，主要巖性為二長片麻巖、斜長石片麻巖、斜長角閃片巖、云母石英片巖、大理巖等。古生代地層有奧陶-志留紀(jì)的灘間山群系、泥盆系牦牛山組、石炭系大干溝組和締敖蘇組、二疊系打柴溝組，山間谷地分布有第四系沖洪積松散砂礫黏土層。

灘間山群為輕變質(zhì)的海相碎屑巖-碳酸鹽巖和中基性火山巖，屬于火山-沉積型含鐵建造。灘間山群下部為碎屑巖復(fù)理石建造，反映的是海槽沉積環(huán)境；中部為火山巖建造，以中基性玄武巖、安山巖為主，已發(fā)生千枚巖化輕微蝕變；上部主要為條帶狀大理巖夾少量結(jié)晶灰?guī)r、石英片巖等。綜上，其反映了一個(gè)海槽復(fù)理石建造—火山噴發(fā)沉積—深水濁流碳酸鹽巖沉積構(gòu)造旋回。

泥盆系牦牛山組為套陸相碎屑巖、火山巖地層；石炭系大干溝組為紫紅色碎屑巖-灰白色砂巖夾鮞粒灰?guī)r海侵沉積序列巖性；石炭系締敖蘇組為灰白色碳酸鹽巖到紫紅色碎屑巖海退沉積序列巖性；二疊系打柴溝組灰?guī)r夾鈣質(zhì)粉砂巖組合。

灘間山群區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，受斷裂控制明顯，總體呈北西向展布，主要分布在中部。

區(qū)域成礦條件優(yōu)越，在華力西期和印支期有大量中酸性巖體侵入，灘間山群火山-沉積型含鐵建造富含成礦元素，在巖漿熱液作用下，鐵礦建造可能被改造而進(jìn)一步富集形成鐵礦，同時(shí)巖體接觸帶普遍有矽卡巖礦化。近些年，根據(jù)化探異常在祁漫塔格成礦帶取得了很多重要找礦突破，相繼發(fā)現(xiàn)了鐵、銅、鉛鋅、金和鈷礦資源。

1.2 區(qū)域地球物理特征

研究區(qū)處于1∶50萬航磁ΔT低值區(qū)，ΔT低緩磁異常呈近東西走向，帶狀分布，異常分布嚴(yán)格受區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造和巖漿巖的制約。

2 礦區(qū)地質(zhì)地球物理特征

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地層為奧陶-志留系灘間山群，主要巖性為火山巖系和碳酸鹽巖組，走向近東西，向北傾斜，傾角40°～60°，構(gòu)成單斜構(gòu)造。成礦期間，礦區(qū)有華力西期和印支期中酸性巖體侵入。華力西期哈是托序列花崗閃長巖侵入中南部，印支期和爾格頭序列石英閃長巖侵入中部和北部。巖體分布區(qū)接近研究區(qū)面積一半。在巖體接觸帶附近具有形成矽卡巖型、熱液蝕型鐵多金屬礦條件，1976年有關(guān)單位在研究航磁異常時(shí)即發(fā)現(xiàn)了球路噢窩頭鐵礦點(diǎn)，之后找礦一直沒有取得重要進(jìn)展，而開展地磁測量是實(shí)現(xiàn)找磁鐵礦突破的必要手段。

2.1 巖礦石磁性特征

本次工作共采集11種巖礦石標(biāo)本318塊，采用高斯第二位置對其進(jìn)行磁性測定，結(jié)果見表1。

表1 球路奧窩頭物性磁參數(shù)統(tǒng)計(jì)

磁鐵礦具強(qiáng)磁性，磁化率(k)幾何平均值為0.081 4πSI、常見值為0.021 5 4πSI；剩磁(Jr)為56 371.8×10-3A/m、常見值為7 098×10-3A/m。次之為閃長巖、安山質(zhì)玄武巖、玄武巖、花崗巖；它們的磁化率幾何平均值為0.018～0.015 4πSI；常見值為0.018～0.004 4 4πSI，剩余磁化強(qiáng)度的幾何平均值為720.3×10-3～9 151.0×10-3A/m，常見值為373.5×10-3～874.8×10-3A/m。本次工作的其余巖石均顯示為弱磁或無磁。這些巖石都與磁鐵礦有明顯的磁性差異，因此說明本區(qū)用磁法找磁鐵礦的方法十分有效。

2.2 1∶5 000磁異常特征

研究區(qū)開展了1∶5 000高精度磁法測量，共圈定ΔT磁異常3處(見圖1～2)，其中，C1為已知礦致異常，對應(yīng)的礦體稍具規(guī)模；針對C2、C3異常，經(jīng)磁測成果與地質(zhì)資料進(jìn)行對比研究，并結(jié)合區(qū)內(nèi)已測定的巖(礦)石物性參數(shù)特征，推斷C2異常均由磁鐵礦引起，其對應(yīng)礦體的規(guī)模較小，C3異常由地表閃長巖體引起。

圖1 研究區(qū)高精度磁測ΔT等值線平面

2.2.1 C1磁異常

該異常位于測區(qū)的中南部，異常范圍較大，在49線至26線之間，異常呈條帶狀展布，走向?yàn)闁|西向，長約2 100 m，寬為55～300 m，異常在49線至19線之間連續(xù)性不太好，在17線至26線連續(xù)性較好，異常呈南正北負(fù)，等值線南疏北密。ΔT為800 nT的高值區(qū)出現(xiàn)在9線至2線之間，ΔT極大值出現(xiàn)在0線的202號點(diǎn)；ΔTmax=1 230 nT。經(jīng)過15線和0線的1∶5 000激電剖面(AB=MN=60、N=1)曲線可見，在該異常段有低緩的低阻高激化激電異常，幅頻率Fs一般在2%～3.5%之間波動(dòng)，視電阻率在200～400 Ω·m之間波動(dòng)。幅頻率極大值出現(xiàn)在15線的184號點(diǎn)和0線的201號點(diǎn)上；Fsmax=4.3%，初步推測礦化體傾向南、頂端埋深利用23線磁測資料用切線法求得約63.9 m(見圖3)，利用0線磁測資料用切線法求得96.2 m(見圖4)。

首先，在當(dāng)下改革開放40周年，這部戲的出現(xiàn)，它的紀(jì)念意義和它對當(dāng)下的推動(dòng)、呼吁創(chuàng)新的意義同樣也是不可否認(rèn)的。

圖2 研究區(qū)高精度磁測ΔT剖面平面

圖3 23線磁測剖面切線法圖解

圖4 0線磁測剖面切線法圖解

2.2.2 C2磁異常

C2位于測區(qū)的西北部，異常呈條帶狀展布，走向北西，異常范圍在9～27線之間，長約為500 m，寬為50～100 m，異常呈南正北負(fù)，等值線南疏北密，ΔT極大值出現(xiàn)在13線的254號點(diǎn)，ΔTmax=392 nT。為了查證該異常，布置2條激電剖面穿過異常區(qū)，23線1∶5 000激電偶極剖面(AB=MN=60 m，N=1)曲線圖可見，在磁異常區(qū)的250～262號點(diǎn)間的激電異常顯示為低阻高極化特征，幅頻率極大值Fsmax=3.9%，電阻率極小值ρsmin=17.8 Ω·m；在13線磁異常區(qū)沒有激電異常顯示，幅頻率(Fs)在0.2%～1.4%之間波動(dòng)，電阻率(ρs)在22 ～177 Ω·m之間波動(dòng)。由于該異常區(qū)覆蓋層較厚，至2010年也沒進(jìn)行地質(zhì)工程驗(yàn)證,在13線經(jīng)切線法求得異常體頂端埋深約為49.7 m(見圖5)，產(chǎn)狀較陡，微向南傾。

圖5 13線磁測剖面切線法圖解

2.2.3 C3磁異常

C3位于測區(qū)的西北角，異常由多個(gè)團(tuán)塊狀子異常組成，異常整體呈三度體，軸長約為500 m，范圍在31～51線之間，在西北部沒有閉合，等值線南疏北密，ΔT極大值出現(xiàn)在39線的302號點(diǎn)，ΔTmax=349 nT，負(fù)極小值出現(xiàn)在39線的312號點(diǎn)，ΔTmin=-12 nT。經(jīng)39線和45線1∶5 000激電偶極剖面(AB=MN=60,N=1)曲線圖可見，激電沒有異常顯示，幅頻率(Fs)在0.3%～2.2%波動(dòng)，電阻率(ρs)在500 ～1 400 Ω·m之間波動(dòng)。異常區(qū)出露巖性主要為閃長巖，初步推測該磁異常是由閃長巖引起的。

2.3 井中三分量異常特征

礦區(qū)內(nèi)對11個(gè)鉆孔實(shí)施了井中三分量測井，有效指導(dǎo)了鉆孔的實(shí)施，具體異常特征如下。

ZK0005鉆孔，井中磁測測深范圍為69.1～261. 6 m，觀測點(diǎn)距為0.5 m。在ΔZ、ΔH＇曲線圖分析中，ΔZ和ΔH＇曲線整體變化幅度不大，ΔZ曲線在-1 000 nT左右?guī)缀跗街毕蛳?，無異常特征。ΔH＇曲線在1 000 nT左右基本平直向下，在230 m和257 m處有小幅度變化，可能為局部磁黃鐵礦化及礦物成分分布不均勻所致。因此，根據(jù)曲線特征可大致判斷旁側(cè)和底部無磁性體富集。

ZK0703鉆孔，井中磁測測深范圍為64.1～251.6 m，觀測點(diǎn)距為0.5 m。在ΔZ、ΔH＇曲線圖分析中，ΔZ和ΔH＇曲線整體變化幅度不大，ΔZ曲線在負(fù)值緩慢變化呈“C”形至160 m后又逐漸變化呈一“C”形，在200 m逐漸趨于零值，243 m以后在零值線平直向下，ΔZ曲線200 m以上負(fù)值呈一緩慢變化的反“3”字形。ΔH＇曲線自負(fù)值單調(diào)遞增，150 m過零值至ΔHmax′，后單調(diào)遞減至180 m為ΔHmin′，曲線又遞增，200 m后曲線逐漸趨于負(fù)值，在零值線附近平直向下，ΔH′曲線在200 m以上整體呈一反“S”形曲線。因此，根據(jù)曲線特征可大致判斷鉆孔北側(cè)有磁鐵礦礦化帶或品位較低的磁鐵礦體，礦體離鉆孔的距離在70 m左右，埋深約160 m；底部曲線沒有發(fā)散或收斂趨勢，說明底部沒有賦存磁性體。

ZK0802鉆孔，井中磁測測深范圍47.1～204.6 m，觀測點(diǎn)距為0.5 m。在ΔZ、ΔH′曲線圖分析中，ΔZ和ΔH′曲線在103 m以上為正負(fù)相伴的鋸齒狀大幅度變化，是鉆孔穿過礦體，與巖芯揭露對應(yīng)。103 m以后ΔZ和ΔH′曲線都以負(fù)值幾乎平直向下，尤其底部ΔZ曲線在零值左右平直向下，ΔH′曲線在負(fù)值平直向下，無收斂或發(fā)散趨勢。因此，根據(jù)曲線特征可知103 m以上鉆孔穿過磁鐵礦礦體，103 m以下可大致判斷旁側(cè)和底部無磁性體富集。

ZK1302鉆孔，從ΔZ、ΔH′和ΔT′曲線分析，ΔZ無規(guī)律變化并且值相對較小，最大值660 nT，最小值-796 nT；ΔH′曲線無規(guī)律，數(shù)值比較小，最大值-253.8 nT，最小值-1 201 nT，總體來看近孔內(nèi)沒有正、負(fù)開口和旁側(cè)曲線形式。無磁性體的影響，是由巖石中礦物成分不均勻所引起的。ΔT基本上是平行的矢量方向，說明是由同一種巖性引起的，說明孔內(nèi)沒有磁性體的存在。

ZK1501鉆孔，從ΔZ、ΔH′和 ΔT′曲線分析，ΔZ、ΔH′在78～93 m有很明顯的鋸齒狀變化，正負(fù)相伴，ΔT′矢量圖有規(guī)律地發(fā)散在井壁周圍，是由含磁鐵礦結(jié)晶灰?guī)r引起的。由于在179 m處井內(nèi)有掉塊，經(jīng)過多次處理沒有處理好，三分量測井也只能到179 m處，沒有達(dá)到應(yīng)有的目的。

ZK1601鉆孔，根據(jù)ΔZ和ΔH′曲線分析，ΔZ和ΔH′在54～61 m和65～85 m之間曲線成鋸齒狀變化且正負(fù)相伴，矢量圖也在井壁周圍無規(guī)律地發(fā)散，結(jié)合巖性得知是由于含磁鐵礦玄武巖和磁鐵礦體引起的。100～140 m之間ΔZ成正“S”形狀，ΔH′呈正“C”形狀，并且矢量收斂，磁性體估計(jì)在鉆孔的北、北東、北西側(cè)，埋深大概在120 m，在170 m左右矢量圖收斂，估計(jì)有旁側(cè)磁性體存在。

ZK2101鉆孔，根據(jù)ΔZ和ΔH′曲線分析，在50～70 m之間有大幅度的鋸齒狀變化，并且正負(fù)相伴，矢量有規(guī)律地發(fā)散在礦體四周，結(jié)合巖心推測是由礦體所引起的，并且有兩層礦體，其中ΔZ最大值為3 727 nT，最小值為-14 324 nT，ΔH′最大值為-12 369.7 nT，最小值為-21 724.3 nT。80 m以下ΔZ和ΔH′曲線垂直向下，并且靠近零值，說明在底部沒有磁性體富集。

ZK2301鉆孔，從ΔZ、ΔH′和ΔT′曲線分析，ΔH′曲線呈反“S”形，ΔZ呈正“S”形，有明顯的旁側(cè)異常，ΔT′矢量呈發(fā)散狀。經(jīng)過分析推測磁性體在相對于礦體的南、南東、南西側(cè)，埋深大概為110 m，距離鉆孔約為25 m。ΔZ、ΔH′曲線下部呈收斂狀，說明井底沒有磁性體富集。165～180 m ΔT′矢量指向同一方向，結(jié)合巖性分析為同一巖石引起。

ZK2302鉆孔，根據(jù)ΔZ和ΔH′曲線分析，ΔZ和ΔH′在70 m以上出現(xiàn)的異常為套管影響，ΔZ在7～120 m之間曲線呈反“S”形，ΔH′在70～120 m之間曲線呈“C”形，矢量圖呈發(fā)散形狀，綜合分析判斷在該段存在旁側(cè)異常。在120 m以下ΔZ曲線和ΔH′曲線呈正常場垂直向下，到井底沒有出現(xiàn)正負(fù)開口，矢量圖方向平行，不存在收斂和發(fā)散形態(tài)，說明井底沒有盲礦體存在。

ZK3102鉆孔，根據(jù)ΔZ和ΔH′曲線分析，ΔZ和ΔH′在90～115 m之間ΔZ和ΔH′都呈鋸齒狀變化且正負(fù)相伴，矢量圖呈發(fā)散形狀，由巖性可知是由磁黃鐵礦等引起的。ΔZ和ΔH′在125～135 m之間都呈鋸齒狀變化且正負(fù)相伴，矢量圖呈發(fā)散形狀，由巖性可知是由磁黃鐵礦等引起的；在190～230 m、245～260 m、280～285 m之間ΔZ和ΔH′都呈鋸齒狀變化且正負(fù)相伴，矢量圖呈發(fā)散形狀，估計(jì)可能存在磁性體。再從全井曲線來看沒有旁側(cè)異常，且井底異常曲線也沒有呈開口形狀，推測井底沒有盲礦體存在。

ZK3103鉆孔，根據(jù)ΔZ和ΔH′曲線分析，ΔZ和ΔH′在70～180 m之間曲線非常圓滑，且ΔH′呈反“C”形，最大值約為4 500 nT，ΔZ呈正“S”形，幅值在4 000 nT左右，矢量圖也很有規(guī)律地發(fā)散，由此可知這是明顯的旁側(cè)異常。估計(jì)磁性體在鉆孔的南、南東、南西側(cè)，埋深在120～130 m，距離鉆孔約30 m。180 m以下ΔH′在0線左右，ΔZ也漸漸逼近零線，矢量圖的發(fā)散方向估計(jì)是由圍巖引起，由此可以推測下部無磁性體且鉆孔周圍無旁側(cè)磁性體。

3 地球物理?xiàng)l件制約討論

該區(qū)找礦長期沒有取得重要進(jìn)展，主要原因是地表大部分被第四系覆蓋，地面常規(guī)地質(zhì)調(diào)查方法不能查明直接揭露出礦體，也無法觀觀察礦化蝕變情況，更是難以判斷深部是否存在隱伏礦體。缺少地球物理工作是制約該區(qū)找礦突破的重要條件，而大比例尺地面磁法和井中三分量測量為本區(qū)鐵礦勘查提供了必要條件。

3.1 1∶5 000磁異常反映了鐵礦體分布情況

1∶5 000磁測查明區(qū)內(nèi)磁場分布特征，推斷正負(fù)磁異常過度帶為礦體分布區(qū)，得到了鉆探驗(yàn)證。

垂直C1磁異常區(qū)布置的0線、7線、8線、15線和16線勘探剖面，在正負(fù)磁異常交替的梯級帶施工的鉆孔均發(fā)現(xiàn)了鐵礦體。其中0勘探線所見效果最好(見圖6)。共發(fā)現(xiàn)10余層鐵礦體，最大見礦厚度11.32 m，礦體埋深70～385 m。C1磁異常區(qū)，共發(fā)現(xiàn)礦體17條，礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀平行分布。走向近東西，分布在長800 m，寬約300 m的范圍內(nèi)。礦體傾向北北西，傾角45°～60°。

圖6 0勘探線地質(zhì)剖面

垂直C2磁異常區(qū)布置的13線和21線勘探剖面，在正負(fù)磁異常交替的梯級帶施工的2個(gè)鉆孔也發(fā)現(xiàn)了鐵礦體。需要說明的是在垂直C1磁異常區(qū)布置的23線和31線勘探剖面上共施工5個(gè)鉆孔，位于正負(fù)磁異常交替的梯級帶偏北部，均未見礦，表明礦體連續(xù)性不好，鉆孔位置不很合理，很可能打在礦體的貧化部位。需要采用三分量測量推斷盲礦體。

3.2 三分磁測井是尋找盲礦體有效方法

由前文測井異常分析可知，23勘探線上ZK2301鉆孔南、南東、南西側(cè)有磁鐵礦體存在，該勘探線上ZK2302鉆孔在70～120 m，也存在旁側(cè)磁異常，有盲礦體存在；31勘探線上ZK3102鉆孔在190～230 m、245～260 m、280～285 m之間可能存在磁性盲礦體。由此可見，三分磁測井證實(shí)了正負(fù)磁異常交替的梯級帶存在鐵礦的推斷；31勘探線上ZK3103鉆孔在70～180 m之間有明顯的旁側(cè)磁異常，推測盲礦體在鉆孔的南、南東、南西側(cè)，埋深在120～130 m，距離鉆孔約30 m。

此外，三分磁測井在見礦的勘探剖面上還發(fā)現(xiàn)了旁側(cè)磁異常，7勘探線上ZK0703鉆孔北側(cè)有磁鐵礦體或低品位礦體存在，16勘探線上ZK1601鉆孔北、北東、北西側(cè)有磁鐵礦體存在。說明此2條勘探線礦體未圈閉，還有進(jìn)一步擴(kuò)大找礦的空間。

4 結(jié) 論

球路噢窩頭地區(qū)地表第四系覆蓋，尋找磁鐵礦有難度，地磁及井中磁三分量測量是制約該區(qū)找礦的關(guān)鍵因素。根據(jù)磁異常鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)礦體，磁三分量測量又發(fā)現(xiàn)多處旁側(cè)磁異常，說明該區(qū)還有進(jìn)一步的找礦空間。