三合屯—小營溝南部區磁異常的推斷解釋

李凱春，劉 濤，詹福萬

吉林省有色金屬地質勘查局六0八隊，吉林 長春 130507

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三合屯—小營溝南部區磁異常的推斷解釋

李凱春，劉 濤，詹福萬

吉林省有色金屬地質勘查局六0八隊，吉林 長春 130507

大東溝—小營溝南部區己發現有數條小規模的磁鐵石英巖型鐵礦體。通過對測區開展高精度磁測工作，在Ⅰ號磁鐵石英巖型鐵礦體北東部發現規模和范圍更大的磁異常帶，經過定性分析和各種定量計算，結合測區地質資料，推斷該異常為近直立的厚板狀鐵礦體引起。

高精度磁測；鐵礦體；定量計算

0 引言

大東溝—小營溝南部區位于吉林省樺甸市，該區的地質普查，發現有幾條磁鐵石英巖型鐵礦（化）體，但由于該區構造較為復雜，對鐵礦（化）體的產狀等判斷不明，同時地質迫切想了解己有磁鐵礦（化）體附近深部是否存在更大規模的鐵礦（化）體，為此在該區投入了1/萬高精度磁測工作。磁測結果，在Ⅰ號磁鐵石英巖型鐵礦體北東部存在一大規模的磁異常，定名為M12異常，該異常規模和強度比磁鐵礦上的磁異常還要大。在M12號異常附近進行了加密，并在異常中心布置了一條精測剖面，最后對異常進行了定性和定量解釋，推斷M12號異常是由深部的鐵礦（化）體引起的，指導了下一步地質工程的布置。

1 地質概況

區內巖石變質變形強烈，構造及巖漿活動頻繁，礦化蝕變線索較好，目前已發現蝕變巖型、石英脈型金、銀銅鉛礦（化）體和磁鐵石英巖型鐵礦。主要巖石單元有：表殼巖類、深成變質巖類、鈣堿性侵入巖及脈巖類。

區內斷裂構造較發育，主要斷裂構造有北東、北西、北北東向三組，目前認為，北東、北北東向斷裂構造與區內金、鐵、銀銅鉛等有色和黑色金屬礦化關系密切，是區內主要導礦、儲礦構造，并以擠壓破碎為特征。

三合屯南部區發現磁鐵石英巖型鐵礦體兩條（見圖1），其特征如下：

Ⅰ號磁鐵石英巖型鐵礦體：賦礦圍巖為角閃斜長片麻巖，礦石以磁鐵石英巖為主，其次為石榴子石角閃黑云斜長片麻巖。蝕變主要為高嶺土化、綠泥石化，其次為硅化、碳酸鹽化、絹云母化、綠簾石化；礦化以粒狀磁鐵礦化為主，粒徑0.1～0.2 mm，其次為浸染狀、細脈狀、薄膜狀黃鐵礦化，偶見磁黃鐵礦化、黃銅礦化。

Ⅱ號磁鐵石英巖型鐵礦體：位于Ⅰ號鐵礦體西側60 m，礦體特征與Ⅰ號礦體類似。礦石以磁鐵石英巖為主，其次為強褐鐵礦化片麻巖。蝕變主要為高嶺土化、絹云母化；礦化為星散狀磁鐵礦化，條帶狀、細脈狀、浸染狀褐鐵礦化。

圖 1 三合屯—小營溝南部區綜合地質圖Fig.1 Comprehensive geologic map of the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

2 礦區巖（礦）石磁性

本區歷年來測定了大量標本磁參數，這里僅列舉2010年測量的標本磁參數。為了解本區各類巖石磁性變化情況，對巖石磁性按巖石分類進行了統計，結果列于表1。

從表1分析可得出本區巖石磁性特征如下：

（1）磁性最強的是磁鐵石英巖。這是本區用磁測尋找磁鐵石英巖型鐵礦的物性前提。磁鐵石英巖的磁化率算術平均值為301.2×10-3SI。

（2）較強磁性的巖石有：蝕變巖類巖石、花崗片麻巖、細粒閃長巖、蝕變安山巖等，磁化率算術平均值最大的不超過40×10-3SI。

（3）中等強度磁性的巖石有：花崗巖類、斜長角閃巖類、變粒巖類，磁化率算術平均值最大的不超過40×10-3SI。其余巖性為弱磁或無磁。

（4）從表中磁化率的變化范圍可看出，無論每種巖石或每類巖石變化范圍都較大，這就給分析異常增加了難度，不是簡單的多高磁場對應那種巖石，而要結合野外實際情況具體分析。

本區1985年測量過磁鐵石英巖的感磁和剩磁，測量結果表明它的感磁、剩磁都較大，這決定了本區磁法尋找磁鐵礦的有效性。而它的磁化率變化范圍大（1.9×10-3SI～＞100 0×10-3SI），剩磁大的同時Q值也較大又使本區異常解釋較復雜。這是高級變質區的巖石特點所決定的。

表 1 三合屯—小營溝南部區地表分大類巖石磁化率統計表Table 1 Rock susceptibility statistics of surface sub categories in the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

3 磁異常特征及解釋驗證

3.1 磁異常特征

通過對每個異常進行地質觀測、標本磁參數測定再結合測區地質資料分析，發現該區M12號異常是找礦的有利異常，故后期在M12號異常區進行了加密測量，并布置了精測剖面（圖2）。磁異常走向約NE35°，長250 m，寬50～90 m；北東翼呈緩坡狀，北西翼較陡，并出現負值；異常強度大，最大△T=3946.6 nT，最小△T=-940 nT，異常幅值約為4 900 nT；在異常范圍內有兩個極大值異常中心，SW側的異常和己知的Ⅰ號磁鐵石英巖型鐵礦體相對應（圖1），異常幅度和范圍相對較小，NE側的異常強度和范圍都相對較大，地質未控制磁鐵礦體。

3.2 磁異常的解釋

本區測線方向為120°～300°，利用IGRF模型計算本區磁傾角為60.03°，磁偏角為-9.43°。假設地磁場方向即為磁化方向（剩磁小或者方向與感磁相同），根據is=arctan（tanIsecA′）計算剖面方向有效磁化傾角is=69.88°，式中I為地磁傾角60.03°，A′為剖面磁方位角，A′=60+（-9.43°）=50.57°。

3.2.1 定性解釋

磁異?！鱐平面等值線呈帶狀，NE35°走向，且△Tmax/2等值線長軸＞3倍短軸，異常僅北西方向一側有負值，故推測磁性體為NE方向35°走向，延深很大的板狀體。正異常和負異常不對稱，且∣△Tmin∣/△Tmax=0.2，因此征角θ=0°～90°。根據以上分析，推測△T異常為NE35°方向無限延長的斜磁化厚板引起，厚板頂面中心在地面投影位于△T極大值和極小值之間。

3.2.2 定量計算

由定性分析，選用斜磁化二度厚板理論計算公式，用特征點法、經驗切線法、帶校正系數的切線法（θ角法、拐點法）、梯度法對磁性體的埋深（h）、水平寬度（2b）、磁化強度（J）、傾角等進行了定量計算。定量計算選用本區105線精測剖面（見圖2）。各種方法詳述如下：

（1）特征點法：

由圖3，d1/2=77 m，d1/4=110.8 m，dm=90 m。代入公式可得，h=20.6 m，b=32 m。再根據把前面計算得到的h和b代入可得γ=25.8°，又γ=α-is且 is=69.88°，故厚板傾角α=95.7°。半和曲線極大值處即為厚板狀體頂面中心在地面投影，約為512號點處。

（2）經驗切線法：

由圖3可得X0-Xm=20 m，X0′-Xm′=60 m，代入公式可求得h=20 m。（3）拐點法：

圖 2 三合屯—小營溝南部區△T等值線平面圖Fig.2 △T isoline plan of the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

先由實測曲線上量?。╔G4-Xmax）/（ XG1-Xmax）的值，由插圖3可得XG4-Xmax=33 m，XG1-Xmax=20 m，代入求得（XG4-Xmax）/（ XG1-Xmax）=1.65。在圖4可查得Kh=2.65，Kb=2.4，Km=2；在圖3可查得XG4-XG1=53 m，△Tmax-△TG4=2576.6 nT。代入公式h=（ XG4-XG1）/Kh，b=（XG4-XG1）/Kb，JS=（△Tmax-△TG4）/Km，求得h= 20 m，b=22.1 m，JS=12 883×10-3A/m。

（4）θ角法：

定性分析時得出特征角θ=0°～90°，故采用不對稱△T異常的切線法。首先計算異常異常形態參數K1，由公式K1=（Xm′-XG4）/（X0-X0′），由圖3，Xm′-XG4=36.2 m，X0-X0′=105 m，故K1=0.345。查閱表2，并值可求得K2=1.4，K3= 3.08，K4=0.92。分別代入公式h=（Xm′-XG4）/ K2，J=（△TMax-△TMin）/K3，b=K4×h，求得h=25.9 m，J=15 328×10-3A/m，b=23.8 m。

（5）最大梯度法：

圖 3 曲線分解及特征線段圖Fig.3 Curves decomposition and feature segments diagram

圖 4 斜磁化拐點法參量列線圖Fig.4 Parameter nomogram of oblique magnetization inf ection point method

表 2 稍不對稱ΔT異常切線法系數表（ε=0o～50o）Table 2 Slightly asymmetric ΔT anomaly tangent coeff cient table （ε=0o～50o）

在異常曲線較陡的一翼上量取異常曲線近于直線變化的那一段在橫軸上的投影長度d，該投影長度即相當于磁性體的頂面埋深h（見圖3），量取結果h=16 m。

各種定量計算方法計算結果見表3。

表 3 定量計算結果Table 3 Quantitative calculation results

3.2.3 延拓處理

實測△T數據進行了向下延拓了10 m和15 m的延拓處理（見圖5），再往下延拓時異常形態變得雜亂起來，推測是因為切割場源，故推斷磁性體埋深h在20 m左右。根據△T=2πJ，代入前面定量計算得出的磁化強度，得出△T約為8 900 nT，這與往下延拓接近場源時△T達到的9 000 nT左右基本吻合。向下延拓10 m和向下延拓15 m曲線交點距離大概為50 m，反映磁性體的水平寬度2b約為50 m。向下延拓15 m的曲線變得起伏不平，三條曲線的相交點距離為76 m，交點位置相對于下延10 m和下延15 m曲線的交點偏南東方向了，這說明異常源有多個，且在南東方向相對較深處隱伏。

圖 5 延拓對比圖Fig.5 Continuation contrast f gure

3.2.4 推斷解釋

設該磁性體以感應磁化為主，忽略剩磁影響，則J=Ji=κ×T0，T0=53 400 nT，則可求得其磁化率大小為κ=J/T0=14 106×10-3×4π×10-3（Os）/0.534（Os）= 4π×26.416×10-3（SI）=332×10-3（SI）。根據標本磁化率測定結果，本區只有磁鐵石英巖才有這么高的磁化率，以此推斷引起M12的磁性地質體為磁鐵石英巖型鐵礦體。

磁測工作完成后，對異常進行了質量檢查以及異常中心附近標本測定，結果未發現高磁化率巖石露頭或轉石，僅測得黑云母花崗變粒巖K=0.165×10-3SI；黑云斜長變粒巖K=0.10×10-3SI，黑云母花崗變粒巖K=0.34×10-3SI，斜長花根據定性分析和定量計算結果推斷該磁鐵石英巖型鐵礦體長約250 m，寬約50 m，頂面中心在地面投影約在512號點處，埋深約21 m，走向NE30°，近直立略傾向SE，傾角84°。

崗巖K=0.08×10-3SI。這種檢查結果表明該異常不是由地表巖性引起。

4 結論與建議

（1） 本區磁鐵石英巖的磁化率遠大于其它巖石，在本區具有磁法找磁鐵石英型鐵礦的物性基礎。

（2） 在一個測區通過對磁測異常利用多種定量計算方法計算磁性體埋深、寬度、磁化強度、傾角等，最后剔除相差較大的結果能得到比較接近實際的計算結果。

（3）通過定性分析和定量計算， M12號異常推測由磁鐵石英型鐵礦體引起，建議地質在異常處布置地質工程進行驗證。

［1］ 管志寧.地磁場與磁力勘探［M］.北京：地質出版社，2007.

［2］ 范國正，黃旭釗，熊盛青.磁測資料應用技術要求［M］.北京：地質出版社，2009.

Magnetic anomaly interpretation of the southern district in Sanhetun-Xiaoyinggou

LI Kai-chun， LIU Tao，ZHAN Fu-wan
Team 608， Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province， Changchun 130507， Jilin， China

There has found several small magnetite quartzite type iron ore body in the southern area of Dadonggou-Xiaoyinggou. Through high precision magnetic survey in the test area， greater scale and scope magnetic anomaly zone were found in North Eastern of No.1 magnetite quartzite type ore body. Through qualitative analysis and quantitative calculation， combined with geological data of the test area， we inferred the anomaly is caused by nearly vertical tabular iron ore body.

High precision magnetic survey； iron ore body； quantitative calculation

P631.2

A

1001—2427（2015）03 - 87 -6

2014-12-05；

2015-09-15

李凱春（1985—），男，湖南寧鄉人，吉林省有色金屬地質勘查局六0八隊工程師.