西藏羅布莎鉻鐵礦區重磁勘探應用效果

陳琳榮，張 皓，武 斌，3，曹蜀湘，張 淳

（1 吉林省地震局震災預防中心，長春 130022；2 四川省地質勘查勘查開發局 物探隊，成都 610072；3.成都理工大學地球物理學院，成都 610059）

西藏羅布莎鉻鐵礦區重磁勘探應用效果

陳琳榮1，張 皓2，武 斌2，3，曹蜀湘2，張 淳2

（1 吉林省地震局震災預防中心，長春 130022；2 四川省地質勘查勘查開發局 物探隊，成都 610072；3.成都理工大學地球物理學院，成都 610059）

中國鉻礦資源比較貧乏，按可滿足需求的程度看，屬短缺資源。鉻鐵礦是國家經濟建設所需要的重要戰略礦產資源。我國探明的資源儲量非常有限，不能滿足經濟建設的需要。西藏鉻鐵礦高精度重磁勘探結合了以往重磁勘探的經驗，運用新的高精度重磁勘探儀器與數據處理方法，推斷了研究區內構造格架及巖體分布情況，劃出了區內斷裂構造并圈出了目標地質體。

鉻鐵礦；重磁勘探；應用；羅布莎

1 巖礦石物性和地質地球物理模型

1.1 物性特征

根據以往相鄰礦區測定結果，超基性巖與圍巖、鉻鐵礦與圍巖間存在一定的密度和磁性差異，這與本次工作中巖(礦)石標本物性測量的成果是一致的，為重磁方法找礦提供了地球物理前提。從表1、表2可以看出，標本的磁性參數變化較為復雜，蛇紋巖為強磁性，蛇紋石化斜輝輝橄巖和斜輝輝橄巖為強磁性磁，但磁性變化較大，均值略小于蛇紋巖。究其規律，推測變質越強，磁性相對越大。羅布莎礫巖和純橄巖為弱磁性。鉻鐵礦的磁性介于上述的強磁性（蛇紋巖、蛇紋石化斜輝輝橄巖和斜輝輝橄巖）和弱磁性體（羅布莎礫巖和純橄巖）之間，屬于中等或較弱磁性體。

通過對前人成果[1]及本次物性測試結果分析，得出以下結論：

1）測區引起重力異常的地質體主要為鉻鐵礦，斜輝輝橄巖、純橄巖、石英菱鎂巖次之，砂板巖、灰巖和羅布莎礫巖最小。富集的鉻鐵礦與其他地質體的密度差異較為明顯，而斜輝輝橄巖、純橄巖、石英菱鎂巖、砂板巖、灰巖和羅布莎礫巖之間的密度差異相對較小。

2）鉻鐵礦磁性屬中等或較弱磁性體，區內超基性巖體（斜輝輝橄巖、蛇紋巖）屬強磁性巖體，且變質越強，磁性越強。其他巖體則為弱磁性巖體。

1.2 地球物理模型

對鉻鐵礦的重磁研究，建立二維地質模型，說明鉻鐵礦產生的重磁異常時明顯的，使用重磁法對鉻鐵礦研究方法是有效的。

如圖1所示，建立二維板地質模型，板寬、板厚分別為2m×5m、4m×10m、5m×10m，板的頂部埋深分別為10m、10m、1m，板中心位置X坐標均為100m,板的剩余密度為1g/cm3。二維板會在地面上形成一個幅值在0.01～0.14mGal，寬度在40～80m的一個局部高重力異常。根據以往西藏鉻鐵礦勘查成果分析，鉻鐵礦體能夠產生寬度在幾十至一二百米，幅值在0.1-0.6mGal的重力局部高異常[2]。

在磁性上，借鑒前人的結果建立地質模型（圖2），為一寬4m，下延10m，頂部埋深為1-5m的二維板。通過野外標本實際測量并結合該地區已知的物性成果，可以得出鉻鐵礦具有中等磁性，該礦與超基性巖體的剩磁大于感磁，其磁異常有反轉磁化的特征[3]、[4～7]。

表1 羅布莎鉻鐵礦區巖（礦）石密度表

表 2 羅布莎鉻鐵礦區巖（礦）石磁性表

綜上所述，本次羅布莎鉻鐵礦區重磁勘探有意義的異常區為：重力異常幅值在0.1～0.6 mGal，屬于中等磁性的正、負磁異常區，寬度從幾十米到一、兩百米間。

2 野外工作方法技術

2.1 野外工作方法與技術要求

本次工作設計的比例尺為1∶5000，線點距為50m×20m，布格重力異?？偩取?.150mGal,測點高程均方誤差±0.700m。野外施工實際達到的布格重力異常總精度為0.071mGal，高程均方誤差為±0.040m，能夠識別大于0.1mGal的局部重力異常。高精度磁法總精度小于5nT。

2.2 中間層改正與地形改正

中間層改正通過取不同中間層密度試驗得出，當中間層密度取2.67g/cm3時，計算出的布格異常與地形的相關性最小，所以本次礦區中間層改正才用的密度為2.67g/cm3。

近區地形改正（0～20m），本次將工作區基本地形類型分為“平坦”、“錐形”兩類。斜坡與錐形地形時，將測點周圍地域劃分為間隔45°角的八方位圓域，視各子域為錐面，用RTK測出每方位20m處的高程值；并對某些復雜地形加密，RTK測出該方位10m處的高程值。利用錐形公式或錐形與扇形公式相結合計算得出各方位地改值，再對八方位地改值累加求和得出該測點的近區地改值。

中區地形改正（20～200m），通過對1∶5000地形圖矢量化數字化成高程網格數據，然后利用軟件采用方域計算公式進行計算。由于本次工作測網網度為50m×20m，對高程網格數據的網格間距進行了試驗工作，選取了5×5m、10×10m、以及20m×20m三種網格間距進行計算分析對比，最終確定網格距為5m。

遠區地形改正（200～2 000m），利用1∶50000地形圖矢量化數字化成高程網格數據通過軟件采用方域公式計算地改值，其高程網格間距選擇方式同中區地形改正相同，最后選擇10m網格距。地改對鉻鐵礦異常是非常重要的。

圖1 二維板模型重力剩余異常正演圖

圖2 鉻鐵礦磁異常特征

圖3 羅布莎鉻鐵礦區布格重力異常圖

圖4 羅布莎鉻鐵礦區ΔT磁異常圖

3 重、磁場分布特征及斷裂推斷

3.1 布格重力異常

從重力布格異常圖（圖3），測區內重力等值線大體為東西、南北走向，至西向東依次為重力低-重力高-重力低-重力高分布。西部低重力異常以帶狀向南北方向延伸分布，在西部低重力背景下，有局部高重力異常出現。在工區總體高的重力背景值下，包夾了幾個相對獨立的高值重力體，高、低重力異常過渡部分梯級現象明顯。

總體來看，工作區布格重力異常均以正值出現，介于290×10-5m/s2～317×10-5m/s2之間，其差值達到26×10-5m/s2。

3.2 ΔT磁異常

在磁異?！鱐磁異常圖上（圖4），該區磁場最明顯的特征是南為正磁異常，北為負磁異常，正負磁場負磁異常幅值變化較大。在中-東部工區，正、負磁異常面積分布相當；在中-西部工區，磁異常0值線向北移，呈約135度方位角走向，且有負磁異常帶嵌入正磁異常帶中。正磁異常帶在工區南部正磁異常區呈串珠狀、長條狀突出顯示，其走向呈東西向。在高精度磁測中，參考使用了化極、四個方向的導數、向上延拓等成果。

在工區南部，有中等蛇紋石化斜輝輝橄巖（其κ范圍由2 692×10-6×4πSI到37 622×10-6×4πSI，Jr范圍由2 318×10-3A/M到19 967×10-3A/M）及強蛇紋石化斜輝輝橄巖（其κ范圍由505×10-6×4πSI到2 089×10-6×4πSI，Jr范圍由103×10-3A/M到2047×10-3A/M）出露，屬強、中型磁性地層。工區北部分布有少量羅布莎礫巖、砂板巖，屬弱磁性地層。測區南部的串珠狀磁異常高值帶位置主要出露為板巖（其κ范圍由12×10-6×4πSI到150×10-6×4πSI，Jr范圍由10×10-3A/M到124×10-3A/M）。推測分析該處為斜輝輝橄巖與板巖的擠壓構造部位，中等蛇紋石化及強蛇紋石化的斜輝輝橄巖下傾插入并下伏于板巖下，板巖則覆蓋于斜輝輝橄巖之上。

3.3 推測構造斷裂

利用重磁確定斷裂的標志如下：①水平方向一階導數串珠狀異常軸連線；②重磁場梯級帶；③重磁場線性分布的高低異常過渡帶；④線狀（窄帶）異常帶；⑤重磁場異常等值線規則扭曲部位；⑥重磁場異常等值線的疏密突變帶；⑦重磁場異常（異常軸線）錯動線；⑧重磁場異常（特別是多異常）的寬度突變帶；⑨重磁場串珠裝異常的分布帶。

依據重、磁場異常等值線平面圖所表現出來的特征，結合斷裂識別的標志進行劃分。結合礦區布格重力異常、△T磁異常及重磁水平方向導數[8]，在整個工區內共找出5條斷裂構造（圖5）。這些斷裂分布全區，為鉻鐵礦的運移富集提供了良好的通道，為鉻鐵礦異常的研究提供了依據。

4 資料的處理與解釋

4.1 局部異常的提取方法

利用方域窗口滑動平均方法分別求取了50×

150m、50×200m、50×300m、50×400m以及50×500m五種窗口的剩余重力異常，通過對比分析，50 ×400m、50×500m窗口求取剩余異常后，其區域場變化很小，剩余異常較為突出，選定50×400m窗口作為求取剩余布格重力異常的滑動平均窗口。同時利用對重力求取水平導數，計算得到0°、45°時效果最佳，這兩種方法得到的剩余重力異常等值線平面圖、0°方向水平一階導數等值線平面圖以及45°方向水平一階導數等值線平面圖能突出反映剩余布格重力異常，亦即局部重力異常。故本次選用△g50×400m的剩余重力異常等值線平面圖作為局部異常提取以及解釋的基礎圖件。

圖5 羅布莎鉻鐵礦區推測斷裂構造圖a重力布格異常圖；b △T磁異常圖

4.2 重磁異常解釋

1）重力異常解釋：剩余重力異常解釋圖中（圖6），劃分出11個局部異常（其中有四個組合異常包括共計11個圈閉異常）。按照地質起因初步分析確定工作區局部異常包括巖體引起的異常13個，分別為G1-2、G1-3、G1-4、G2、G3-1、G3-2、G3-3、G4-1、G4-2、G5、G6、G10、G11-2；可能由礦化后或地層內高密度地質體引起的異常5個，分別為G1-1、G7、G8、G9、G11-1。

2）ΔT磁異常解釋：ΔT磁異常解釋圖中（圖7），共劃分出異常帶13條，編號分別為M1～M13，其中M1、M2、M4、M8、M9、M10、M13為正磁異常，M3、M5、M6、M7、M11、M12為負磁異常。

3）重磁異常綜合解釋：經過重、磁與地質綜合分析，并結合前面資料，共找出滿足與目標地質體地球物理特征套合的重力高且ΔT磁異常中、低區域共4處，分別為： G1-1與M1、G7與M7、G9與M10和G11-1與M12。特別指出重力G7和磁法M7共同反映的異常，就是現在正在開挖的3號礦洞。

圖6 羅布莎鉻鐵礦區剩余重力異常解釋圖

圖7 羅布莎鉻鐵礦區ΔT磁異常解釋圖

5 結論

1）羅布莎鉻鐵礦區重磁勘探有意義的異常區為：重力異常幅值在0.1-0.6mGal，寬度從幾十米到一、兩百米之間，并且具有一定強度磁異常的地段。

2）通過進行綜合對比，發現4處重磁套合異常，推測其很可能為礦化引起的異常，為找礦有意義異常，異常區周圍為成礦有利地段。

3）鉻鐵礦屬于中等磁性異常，在周圍強磁性的超基性巖體影響下，礦致磁異常很可能被圍巖磁性覆蓋。

4）在面對實際工區內地形條件差，坡陡、懸崖、巨石頻出的條件下，重力中間層改正及地形改正都遇到了不小困難。如當測點在巨石上時，中間層改正的密度并不能正確反映該測點下面地質體的真實密度。同時采用RTK實測測點8方位高程的地改方式，并不能很好的反映測點附近的地形情況，特別是陡崖、峭壁等起伏較大地形。使得測區的布格重力異常圖在對應部分切割較大的地形時有較為明顯的中間層改正和近區地改不完全的現象。

因此，對于羅布莎復雜的地質、地形條件所對應的高精度重磁測量，重力只要取得合適的中間層密度，采用恰當的近區地改方式，二者結合相得益彰，對西藏羅布莎地區鉻鐵礦研究是非常有效的。

[1] 徐進才．西藏的鉻鐵礦[J]．中國地質，1985(9):26～27．

[2] 靳寶福. 重磁法在西藏鉻鐵礦勘察中的應用效果[J].西藏地質,1996(1):94～106.

[3] 劉天佑. 西藏朗縣秀溝鉻鐵礦高精度重磁勘探效果[J].物探與化探,2012,3(36).

[4] 吳欽．陳颙，劉振興，鄒光華，等. 用物探方法在西藏找到隱伏鉻鐵礦[G]. 地球物理與中國建設．北京：地質出版社, 1997．

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[6] 余中明．高精度磁測技術在鉻鐵礦勘探中的應用效果[J]．地質找礦論叢，2006,21:165～167．

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[8] 郭華，于長春，吳燕岡．改進的斜導數方法及應用[J]．物探與化探,2009, 33(2)．

The Results of Application of Gravity and Magnetic Survey to the Luobusha Chromite Deposit in Tibet

CHEN Lin-rong1ZHANG Hao2WU Bin2,3CAO Shu-xiang2ZHANG Chun2
(1-Earthquake Disaster Prevention Center, Seismological Bureau of Jilin Province, Changchun 130022; 2-Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072; 3-Geophysical College, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Chromite ore in China is resource in short supply. Combined with experiences of previous gravity and magnetic survey, this paper applies high-precision instruments and data processing method to inference of structural framework and distribution of ore-bearing rockbodies and to delineation of fracture structures and ore-bearing geological bodies in the Luobusha area.

chromite; gravity and magnetic survey; application; Luobusha

P631.1、2；P618.31

A

1006-0995（2014）04-0603-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.030

2013-05-07

陳琳榮（1975-），女，工程師，主要從事工程場地地震安全性評價和地球物理勘探及分析等相關工作