新疆恰瓦克南超基性巖體剩磁異常研究

李忠平

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局 山東正元地質(zhì)勘查院，濟(jì)南 250014）

0 前言

新疆恰瓦克南超基性巖體分布在八鋼瓦吉爾塔格釩鈦磁鐵礦控制區(qū)外圍，位于喀什地區(qū)巴楚縣小海子水庫東，處在我國(guó)著名的瓦吉爾塔格基性－超基性巖體引起的強(qiáng)負(fù)磁異常向北西延伸部位（圖1），瓦吉爾塔格釩鈦磁鐵礦與基性－超基性雜巖體有關(guān)，巖體周邊具有尋找后期貫入型富鐵礦的良好前景。為查明恰瓦克南超基性巖體的含礦性，在該區(qū)投入了地面高精度磁測(cè)，磁法工作實(shí)測(cè)了大面積的地面強(qiáng)負(fù)磁異常。磁參數(shù)測(cè)定顯示，恰瓦克南超基性巖體剩余磁化強(qiáng)度大于其自身的磁化率，巖體具有較強(qiáng)的剩磁。通過柯尼希斯貝格Q值［2］、磁異常的平面特征［3］、地磁場(chǎng)的短周期微擾［2］、磁異常剖面正演擬合四種方法綜合分析，推斷了地面強(qiáng)負(fù)磁異常是由具有較強(qiáng)剩余磁化強(qiáng)度的超基性巖體引起的，后經(jīng)鉆探證實(shí)。

1 成礦地質(zhì)條件

新疆恰瓦克南超基性巖體位于塔里木地臺(tái)西緣的柯坪斷隆木茲杜克過渡帶的南部，北以鉛克塔什深斷裂與天山褶皺系為鄰，西南部為北塔里木盆地。區(qū)域內(nèi)沉積巖地層為中上石炭統(tǒng)、上第三系（N2）。構(gòu)造為單斜和斷裂構(gòu)造。巖漿巖為華力西晚期侵入鉀長(zhǎng)花崗巖（γ43）、輝長(zhǎng)巖、輝橄巖。脈巖以中性巖脈、酸性巖脈和石英脈為主。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)有磁鐵礦、銅礦、鉛鋅礦。超基性巖體具有較好的分異性，巖體呈基性－酸性變化。區(qū)內(nèi)分布有八鋼控制的大型釩鈦磁鐵礦。

（1）勘查區(qū)出露地層為中上石炭統(tǒng)和上第三系：①中上石炭統(tǒng)第一巖性段（下段）C2＋31，為灰綠色鈣質(zhì)板巖，原巖為鈣質(zhì)粉砂巖，受基性巖漿侵入活動(dòng)影響，變質(zhì)為鈣質(zhì)板巖；②中上石炭統(tǒng)第二巖性段C2＋32，為花崗巖體的圍巖，白色厚層狀大理巖，分布無規(guī)律。

（2）勘查區(qū)內(nèi)發(fā)育有一條正斷層，位于西北部，走向北西，傾向南西，傾角60°～75°，長(zhǎng)約1 550m，斷距8m～20m不等。帶內(nèi)巖石發(fā)生角礫巖化，具有硅化現(xiàn)象。

（3）勘查區(qū)巖漿巖以酸性巖體為主，酸性巖體為鉀長(zhǎng)花崗巖，其表面已風(fēng)化，呈褐黃色，粗－細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。超基性巖體為輝石巖、輝橄巖。

2 地面磁法工作成果

2.1 地球物理特征

對(duì)該區(qū)地表出露的輝石巖、輝橄巖、石英砂巖、黑角巖、鉀長(zhǎng)花崗巖五類巖性進(jìn)行了無定向巖礦石標(biāo)本磁參數(shù)測(cè)定，收集了磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖三種巖性定向標(biāo)本磁參數(shù)測(cè)定成果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

由表1可知，磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖均具有較強(qiáng)磁性，在地表可引起±2 000nT～±6 000nT的磁異常，輝橄巖、石英砂巖、黑角巖、鉀長(zhǎng)花崗巖磁性相對(duì)弱，在地表可引起幾十nT的磁異常。磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖和輝石巖的剩余磁化強(qiáng)度大于感應(yīng)磁化強(qiáng)度，它們的剩余磁化傾角呈負(fù)值，與地磁場(chǎng)夾角約110°，是產(chǎn)生該區(qū)強(qiáng)負(fù)磁異常的主要原因。

2.2 ΔT平面磁異常特征

地面高精度磁測(cè)實(shí)測(cè)了兩個(gè)ΔT＞200nT的磁異常帶，位于測(cè)區(qū)南部和北部，編號(hào)為M1和M2（圖2），屬條帶狀正負(fù)伴生磁異常。

圖1 新疆恰瓦克南區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Xinjiang＇s Wacker south regional geological map

表1 新疆巴楚縣恰瓦克南測(cè)區(qū)巖礦石標(biāo)本磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Xinjiang＇s Wacker south bachu county area statistics of the rock magnetic parameters determination of rock specimens

（1）M 1磁異常。以ΔT＝200nT等值線圈定的區(qū)域總體沿北西西方向展布，與其伴生的強(qiáng)負(fù)磁異常向南延伸未閉合。M1正異常范圍約1 700m×400m，極大值為1 274nT，M1負(fù)磁異常最大值可達(dá)－6 661nT。異常東部地表出露有輝石巖體，西部為第四系覆蓋。依據(jù)巖礦石物性特征，推斷異常為輝石巖體引起。

（2）M2磁異常。以ΔT＝200nT等值線圈定的區(qū)域總體沿北西方向展布，與其伴生的強(qiáng)負(fù)磁異常向南延伸未見閉合。M2正異常范圍約1 600m×900m，極大值為1 274nT，向北西和南東方向延伸均未閉合，M2負(fù)磁異常最達(dá)值可達(dá) －5 195nT。異常東北部地表出露有輝石巖體，北部和西部地表出露有鉀長(zhǎng)花崗巖、橄欖輝長(zhǎng)巖。依據(jù)巖礦石物性特征，推斷該異常為輝石巖體引起。

3 地面磁異常識(shí)別方法

為了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)異常，對(duì)地面強(qiáng)負(fù)磁異常的識(shí)別采用了以下四種方法。

3.1 柯尼希斯貝格Q值

火成巖的磁性不僅與其中磁性礦物的含量、顆粒大小及結(jié)構(gòu)的構(gòu)造有關(guān)，還與火成巖中重礦物的分異、排列、冷卻特點(diǎn)以及生成后所處條件和所經(jīng)歷的地質(zhì)過程等復(fù)雜因素有關(guān)。在研究火成巖磁性時(shí)，既要注意火成巖磁化率k，也要注意火成巖剩余磁化強(qiáng)度Jr的大小，結(jié)合地質(zhì)情況具體分析。

依據(jù)古地磁學(xué)中感應(yīng)磁化強(qiáng)度Ji和剩余磁化強(qiáng)度Jr的比值Q＝Jr／Ji，衡量感應(yīng)磁化場(chǎng)和剩余磁化場(chǎng)的相對(duì)大小，Q稱為柯尼希斯貝格比，Q＜1表示巖礦石以感應(yīng)磁化為主；Q＞1表示巖礦石以剩余磁化為主［2］。由恰瓦克南巖礦石標(biāo)本磁參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)表可知，磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖的Q值均大于“1”。因此，本區(qū)磁鐵礦、輝石巖、橄輝巖的剩余磁化強(qiáng)度大于感應(yīng)磁化強(qiáng)度。

3.2 磁異常的平面特征

圖2 新疆恰瓦克南測(cè)區(qū)地質(zhì)物探綜合平面圖Fig.2 Xinjiang＇s Wacker south area measuring the geophysical comprehensive plan

巖（礦）石中因含鐵磁性礦物，在成巖時(shí)受到當(dāng)時(shí)地磁場(chǎng)的磁化而獲得剩余磁性。如果在巖石形成后這種天然剩余磁化強(qiáng)度并未遭受次生作用而被原樣地保留下來，則它的方向也就是巖石形成時(shí)該處地磁場(chǎng)的方向。測(cè)定巖、礦石的剩余磁化強(qiáng)度Jr，對(duì)于磁測(cè)結(jié)果的正確解釋是必不可少的，尤其當(dāng)剩余磁化強(qiáng)度Jr較強(qiáng)并且與現(xiàn)代地磁場(chǎng)方向又不一致時(shí)，如果只考慮感應(yīng)磁化強(qiáng)度Ji，則可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論，在火山巖地區(qū)，研究剩余磁化強(qiáng)度Jr對(duì)于區(qū)分礦與非礦意義重大［1］。

火成巖的剩余磁化強(qiáng)度Jr方向變化較大，一般在±10°范圍內(nèi)變化，有的可與現(xiàn)代地磁場(chǎng)反向，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)磁化現(xiàn)象，即剩磁比感磁大得多并且兩者方向相反，其反轉(zhuǎn)磁化的原因有三種：①地磁場(chǎng)本身在過去的地質(zhì)年代里有周期性的迴返（極性改變），當(dāng)極性改變時(shí)形成的巖石就具有與現(xiàn)代地磁場(chǎng)反向的剩余磁化強(qiáng)度Jr；②可能自身反轉(zhuǎn)磁化；③由于構(gòu)造變動(dòng)使原有剩磁反轉(zhuǎn)，所以與它對(duì)應(yīng)的ΔT磁異常是負(fù)值比正值強(qiáng)［1］。該區(qū)地質(zhì)物探綜合平面圖中顯示的ΔT磁異常負(fù)值幅度比正值強(qiáng)，說明M1和M2異常對(duì)應(yīng)地表以下的巖礦石剩余磁化傾角為負(fù)值，這與巖礦石定向標(biāo)本的磁參數(shù)測(cè)定結(jié)果相符，由此推斷，此處巖礦石剩余磁化強(qiáng)度Jr方向與現(xiàn)代地磁場(chǎng)反向，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)磁化現(xiàn)象。

3.3 地磁場(chǎng)的短周期微擾

地磁場(chǎng)的短周期微擾是由蘇聯(lián)地磁學(xué)家B.M.楊諾夫于1936年發(fā)表的論文“地磁要素在異常場(chǎng)中的變化”中提出的，在地磁場(chǎng)中產(chǎn)生的磁異常，其磁性體的感應(yīng)磁化與作為磁化場(chǎng)的地磁場(chǎng)成比例，當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)發(fā)生變化時(shí)，磁異常也會(huì)隨之而變化。因此，在磁異常處地磁要素的變化與正常場(chǎng)處地磁要素隨時(shí)間的變化就有差異或畸變?？梢岳玫卮艌?chǎng)隨時(shí)間的變化，來區(qū)分磁異常是由剩余磁化或感應(yīng)磁化引起的，即在已知磁化率很高的（感磁為主）巖石引起的磁異常附近，可以觀測(cè)到地磁場(chǎng)隨時(shí)間變化異常大的幅度；在剩余磁化很強(qiáng)的巖石附近，則觀測(cè)不到地磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的幅度異常［2］。

本次利用兩臺(tái)重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WCZ－1磁力儀 ，分辨率約0.1nT，在一處輝石巖體露頭附近，一臺(tái)放在磁異常處，一臺(tái)放在正常場(chǎng)處，同步觀測(cè)地磁場(chǎng)的短周期微擾，讀數(shù)間隔為10s，在該輝石巖體處，在異常場(chǎng)和正常場(chǎng)上兩條地磁場(chǎng)隨時(shí)間變化曲線形態(tài)完全一致（圖3）。因此據(jù)此可以判斷，該區(qū)強(qiáng)負(fù)磁異常是由剩余磁化強(qiáng)度較強(qiáng)的輝石巖體引起的。

圖3 新疆恰瓦克南測(cè)區(qū)異常場(chǎng)和正常場(chǎng)處日變對(duì)比曲線圖Fig.3 Xinjiang's Wacker south area measuring abnormal and normal contrast in diurnal variation curve

3.4 磁異常剖面正演擬合

為進(jìn)一步推斷該區(qū)強(qiáng)負(fù)磁異常，在M1異常上布設(shè)了一條地質(zhì)物探綜合剖面（圖4），剖面磁異常反演使用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)MAGS4.0磁法勘探軟件系統(tǒng)，采用2.5D重磁交互反演系統(tǒng)中的人機(jī)聯(lián)作實(shí)時(shí)正演擬合法，已知計(jì)算參數(shù)：輝石巖體的總磁化強(qiáng)度為5 388×10－3A／m，總地磁傾角為60°，剖面方位角為－3.2°，選取日變平均值作為T0值，T0＝50 316nT，反演觀測(cè)數(shù)據(jù)是經(jīng)日變改正后的ΔT數(shù)據(jù)。正演擬合順序：先從地質(zhì)剖面圖中獲取地質(zhì)推斷輝石巖體的坐標(biāo)，建立地質(zhì)推斷巖礦體數(shù)據(jù)模型，然后將模型坐標(biāo)值輸入2.5D重磁交互反演程序中進(jìn)行擬合計(jì)算，最終反演形成磁性體。采用MAGS4.0磁法勘探軟件系統(tǒng)中的剖面正演D1程序計(jì)算磁性體的有效磁化強(qiáng)度和有效磁化傾角，反演中考慮了輝石巖體的剩余磁化強(qiáng)度。由圖4可見，正演擬合磁性體分布和形態(tài)與鉆探揭露輝石巖體大致相同，從而進(jìn)一步證明了地面強(qiáng)負(fù)磁異常是由輝石巖體引起。

4 結(jié)語

對(duì)新疆恰瓦克南超基性巖體地面強(qiáng)負(fù)磁異常，采用了四種方法綜合分析，識(shí)別了異常是由具有強(qiáng)剩余磁化的輝石巖體引起的?？履嵯Ｋ关惛馫值、磁異常的平面特征起到了初步定性分析的作用，地磁場(chǎng)的短周期微擾進(jìn)一步地判識(shí)了引起強(qiáng)負(fù)磁異常的參數(shù)是輝石巖體的剩余磁化強(qiáng)度，磁異常剖面正演擬合法從定量計(jì)算角度明確本區(qū)強(qiáng)負(fù)磁異常的產(chǎn)生原因不是磁鐵礦體引起，經(jīng)鉆探驗(yàn)證結(jié)果是輝石巖體引起的，因而減少了后期鉆探工程的盲目性。

圖4 新疆恰瓦克南測(cè)區(qū)20號(hào)地質(zhì)物探綜合剖面圖Fig.4 Xinjiang＇s Wacker south area measuring 20geophysical composite profile measurement

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