重磁方法在程家村隱伏磁鐵礦勘查中的應用

邱光輝,王海焦,張海亮,趙青濤,張超

(1.中化地質礦山總局山東地質勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

?

重磁方法在程家村隱伏磁鐵礦勘查中的應用

邱光輝1,王海焦2,張海亮1,趙青濤1,張超1

(1.中化地質礦山總局山東地質勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

為了驗證程家村航磁異常圈閉，對該異常圈閉進行了查證工作，針對該區域鐵礦體均呈深部隱伏的賦存狀態，以“物探先行，鉆探驗證”的工作方法開展工作，利用地面高精度磁測掃面確定磁異常圈閉平面形態及位置；對高精度磁測剖面數據進行切線法剖面反演，確定強磁性地質體位置和埋深，再結合重磁剖面聯合反演方法，推斷強磁性地質體的賦存狀態,從而給鉆探驗證提供依據。通過上述工作，取得了良好的找礦效果,表明重磁方法是深部隱伏磁鐵礦勘查中的重要工作手段。

△T磁異常；切線法剖面反演；重磁剖面聯合反演；程家村鐵礦

0 引言

程家村鐵礦勘查區位于山東省臨沂市蒼山縣以南約25km，屬南橋鎮管轄。1∶5萬航磁顯示在勘查區內程家村周邊存在一個橢圓形磁異常(圖1)，該航磁異常東西長約4km，南北寬約2km，磁異常強度為100nT，相較于附近的蘭陵航磁異常強度小400nT，所以在很長一段時間里程家村航磁異常未被重視。2011年山東省蒼山縣程家村地區鐵礦普查項目立項成功，由此拉開了對程家村地區鐵礦勘查的序幕。

在總結該礦區周邊王埝溝、溝西和蘭陵隱伏磁鐵礦成功找礦經驗的基礎上[1-3]，該次工作以“物探先行，鉆探驗證”的勘查方法[4]，運用地面高精度磁測、高精度磁測剖面切線法反演和重磁剖面聯合反演等物探方法[5-7]，發現了程家村隱伏磁鐵礦床，取得了良好的找礦效果。

1 礦區地質概況

程家村鐵礦勘查區大地構造位置位于臨沂凸起的南端，棗莊凹陷的東南緣。該區大面積被第四系覆蓋，地表僅見到土門群的零星露頭；礦區地層主要為新元古代青白口紀、南華紀、震旦紀土門群黑山官組、二青山組、佟家莊組、浮來山組、石旺莊組；新生代古近紀官莊群固城組、卞橋組；第四紀山前組、黑土湖組、臨沂組、沂河組。基底為新太古代泰山巖群山草峪組，為鐵礦賦礦層，巖性主要為黑云變粒巖、斜長角閃巖、磁鐵角閃巖和磁鐵石英巖，角度不整合于新元古代青白口紀、南華紀、震旦紀土門群之下。通過已有鉆探資料證實，礦區內沉積地層覆蓋厚度較大。

圖1 航磁異常圖

該區構造以斷裂為主，斷裂以近EW向和NNW向為主，其中嶧城斷裂呈NW—SE走向穿過程家村(圖2)，傾向SW，傾角約60°，為一張性、壓性正斷層，斷距較大，南盤下降沉積古近紀官莊群，該次施工鉆孔對該斷裂均有揭露。

圖2 程家村礦區地質圖

區內巖漿巖為分布在礦區東部邊緣的南橋巖簇輝綠巖，輝綠巖以巖脈狀產出，侵入于寒武紀地層。

2 巖(礦)石物性特征

由表1可見，該區域及周邊地區內磁鐵礦石具有強磁化率和強剩磁特征，且隨著鐵質、磁鐵質成分的增加磁性增強；該區域變質巖類主要指新太古代泰山巖群，總體上具有一定磁性，但磁性差異較大，其中斜長角閃巖磁性相對較高，黑云變粒巖等變質巖類磁性相對較弱；該區域沉積巖類磁性很弱或無磁性。

表1 巖(礦)石重磁參數統計

該區域及周邊地區鐵礦體的圍巖及蓋層密度值一般在2.50～2.80g/cm3，磁鐵礦石平均密度值為3.45g/cm3，兩者之間存在0.65～0.95g/cm3的密度差，因此當鐵礦體具有一定規模時，可引起磁力高值異常和重力高值異常。由上述可知，在該礦區內利用重磁方法尋找磁鐵礦具備物性前提條件。

3 重磁成果資料的解釋推斷和鉆探驗證

3.1 礦區△T磁異常特征

由程家村礦區△T磁異常等值線平面圖(圖3)可以看出，該礦區磁場總體上由南北2個近于平行的磁異常帶組成，磁異常強度總體表現為南北兩邊高、中間低的磁場特征。根據趨勢分析值可知，該區域磁場背景場值在180nT以內，所以該區磁異常以180nT圈定磁異常區。

圖3 程家村△T磁異常等值線平面圖

礦區南部程家村高值磁異常區整體呈橢圓形，橢圓長軸近EW走向，該異常區形態完整，長軸約4km，短軸約2km，規模較大，磁場值在180～360nT之間，呈低緩異常形態。結合地層巖性磁場特征，初步推斷為深部隱伏強磁性地質體所致。為了盡量避開村莊的干擾，根據磁異常特征，在程家村西側布設了高精度重磁剖面PM1，利用剖面反演進一步來確定隱伏強磁性地質體的賦存狀態。

礦區北部北橫山高值磁異常區受礦區范圍限制，磁異常未封閉，高值磁異常區形態不清晰，礦區內異常范圍較小，磁場值在180～380nT之間。結合區域航磁異常特征(圖1)，初步推斷北橫山高值磁異常應為蘭陵磁異常向東南方向的延伸。

礦區東部南橋高值磁異常區因地處礦區邊緣，磁異常未封閉，在礦區內磁異常走向近SN，磁場值在180～320nT之間。該磁異常區位置與地質上確定的南橋巖簇輝綠巖位置吻合，結合梯度大、尖峰狀磁異常特征，推斷該磁異常應為淺部輝綠巖脈所致[8-12]。

3.2 高精度磁測剖面切線法反演

為了確定磁性地質體的位置和埋深情況，對PM1進行剖面切線法反演。切線法是利用異常曲線上一些特征點(如極大值點、極小值點、拐點、半拐點等)的切線之間交點的坐標關系來計算磁性體產狀要素的方法。

該次工作運用金維物探處理軟件進行切線法反演，由反演圖(圖4)可以看出，該次反演磁性體頂板埋深約1251.67m，磁性體寬度約37.55m，磁性地質體頂面中心位置位于剖面3258m處。上述參數的取得為下一步重磁剖面反演提供了已知條件。

圖4 高精度磁測PM1切線法反演圖

3.3 PM1重磁剖面聯合反演成果與勘探線地質剖面的對比分析

該剖面位于程家村以西約500m處，剖面走向SN，剖面長度5km。

為了更直觀地反映磁性地質體在深部的展布和變化情況，利用二度半人機交互反演。在參照剖面切線法反演確定的磁性體位置和埋深的基礎上，參考礦區已知地質、物探資料，對地質模型進行調整，使反演數據和實測數據的差值盡量小，進而得到磁性地質體的賦存狀態。該次重磁反演所用參數選擇如下：

第四紀：K=微弱，Jr=微弱；δ=1.69g/cm3。

官莊：K=微弱，Jr=微弱；δ=2.2g/cm3。

寒武紀:K=微弱，Jr=微弱；δ=2.68g/cm3。

震旦紀：K=微弱，Jr=微弱；δ=2.58g/cm3。

南華紀：K=微弱，Jr=微弱；δ=2.58g/cm3。

青白口紀：K=微弱，Jr=微弱；δ=2.58g/cm3。

泰山巖群山草峪組：K=1110×4π×10-6，Jr=1755×10-3A/m；δ=2.78g/cm3。

磁化傾角：51.96°。

其中“微弱”的參數在反演中讓其接近于零。

該反演剖面中布格重力異常呈典型的傾斜臺階異常特征，初步推斷為斷層所致。以4000m測點附近為界，向北為高密度地質體抬升，向南為高密度地質體下降，從其布格重力異常曲線的變化梯度較緩的特征分析，高密度體與低密度體的傾斜界面角度較緩，即傾斜界面向南緩傾。初步推斷應該是切割基底的深大斷裂構造造成高密度地質體如此分布。重力場特征反映了該剖面泰山巖群高密度基底北高南低的傾覆特征，即上覆于基底之上的古近紀管莊組和元古代低密度沉積蓋層自北向南厚度逐步增大。

該反演剖面中，高精度磁測剖面曲線顯示在2000～4000m測點之間，有一明顯的局部強磁異常，磁異常曲線呈北陡南緩狀，反映了磁性地質體南傾的地質特征。結合區域巖石物性參數分析，位于2000～4000m測點之間的磁異常，應為賦存于泰山巖群中的磁性地質體所致。

利用上述參數和分析建立地質模型，進行正反演模擬計算，計算結果表明(圖5)，重力理論曲線與實測曲線擬合較好，在計算過程中，巖性界面的改變對重力曲線擬合精度影響較靈敏。由于磁鐵礦與圍巖具有明顯的磁性差異，因此在計算過程中，磁性地質體位置的改變對磁力曲線擬合精度影響較靈敏。重力剖面對泰山巖群變質巖基底的起伏反映明顯，由于磁性地質體規模相對較小，引起的重力異常不太明顯。

圖5 PM1重磁聯合反演剖面圖

經過金維軟件的正反演計算，得到了PM1重磁聯合反演結果(圖5)。根據反演得到的磁性地質體賦存特征，布設了ZK101孔，該孔在1286.88m處見到近20m的磁鐵礦體(圖6)。據此布設的zk102孔也見到了厚大磁鐵礦體。程家村礦區找礦獲得突破。

圖6 第10勘探線地質剖面圖

由圖5和圖6對比分析可知，重磁聯合反演所得到的磁性地質體的位置、埋深、傾向等結果與實際所見礦體情況基本一致，只是推斷的斷層位置與實際斷層位置有一定的誤差。不過從整體上看，該次重磁聯合反演還是取得了很好的找礦效果。

4 結論

通過在山東省蒼山縣程家村礦區開展重力、磁法勘探工作，運用磁測掃面成果布設高精度重磁剖面，利用磁測剖面切線法和重磁剖面聯合反演等方法，得到磁性地質體的賦存狀態，據此布設的鉆孔成功在預定部位見礦。特別是通過磁測剖面切線法較精確地反演出磁性體頂板埋深和磁性體寬度，為重磁聯合反演提供了依據；進而利用已知的地質條件、磁參數和重力參數進行的重磁聯合反演也較準確地反演出磁性地質體的產狀和位置。上述成果為科學、合理的布置鉆孔提供了依據，減少了布置鉆孔的盲目性，從而節省了勘查成本。以上成果的取得也為在該礦區及周邊區域磁鐵礦勘查積累了找礦經驗，對在該區域尋找深部隱伏磁鐵礦具有指導意義。

[1] 張旭,安仰生.物探方法在尋找蒼山縣王埝溝隱伏鐵礦床中的應用[J].山東國土資源,2009,25(7):27-30.

[2] 張旭,甘延景,梁棟彬,等.高精度重力磁法在蒼山縣溝西鐵礦勘查中的應用[J].山東國土資源,2009,25(11)：31-34.

[3] 焦森.山東省蒼山縣蘭陵深覆蓋鞍山式鐵礦找礦潛力評價[D].中國地質大學(北京),2013：25-44.

[4] 張旭,石鳳鳳,馮超臣,等.深部隱伏沉積變質型鐵礦床找礦模式初探——以蒼山縣溝西鐵礦床為例[J].山東國土資源,2013,29(12):18-21.

[5] 李土雄,馬兆同,趙法強.淺談2.5D磁法反演估算鐵礦資源量的多解性[J].山東國土資源,2011,27(7)：36-40.

[6] 李軍,王彥明,王志亮,等.高精度磁測在格爾木市扎日瑪日那西鐵礦勘查中的應用[J].山東國土資源,2015,31(6)：60-63.

[7] 張明君,嚴加永.重磁3D反演在新疆伊吾縣寶山鐵礦找礦增儲中的應用[J].地質與勘探,2014,50(1)：156-161.

[8] 陳炳錦.地面高精度磁法在陜南西鄉地區磁鐵礦勘查中的應用[J].物探與化探,2014,38(6)：1129-1133.

[9] 智云寶,張貴麗,王英鵬,等.高精度磁測在第四系淺覆蓋區的應用——以山東省昌邑市德勝莊地區鐵礦勘查為例[J].山東國土資源,2014,30(6)：73-76.

[10] 郝興中,李英平,楊毅恒,等.山東單縣覆蓋區鐵礦特征及找礦方向研究[J].山東國土資源,2014,30(3)：57-62.

[11] 時永志,李凱成.綜合物化探方法在地質找礦及攻深找盲中的應用[J].物探與化探,2014,38(5):910-915.

[12] 張維,張福斌,張天龍,等.在第四系覆蓋區如何辨別基性巖體與鐵礦引起的重磁異常[J].物探與化探,2014,38(5):895-900.

Application of Gravity and Magnetic Methods in Prospecting Buried Magnetite Deposit in Chengjiacun

QIU Guanghui1, WANG Haijiao2, ZHANG Hailiang1, ZHAO Qingtao1,ZHANG Chao1

(1. Shandong Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau, Shandong Jinan 250013, China; 2. Shandong Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Jinan 250014, China)Abstract:In orfer to verify aeromagnetic anomaly traps in Chengjiacun, the abnormal traps has been verified. Iron ore bodies show deep concealed occurrence, so the working method of "first carrying out geophysical exploration and then drilling” has been used in this area. By using ground high-precision magnetic measurement scanning, plane shape and position of magnetic anomaly trap has been determined. High precision magnetic profile data has been inverted by using tangential section, and position and depth of strong magnetic geological bodies have been determined. Combining with the method of joint inversion of gravity and magnetic section, the occurrence of strong magnetic geologic bodies has been inferred. It will provide a basis for drilling verification. The above work has achieved good results. It is showed that the gravity and magnetic method is an important method in the exploration of deep concealed magnetite deposit.

△T magnetic anomaly; tangential inversion; garvity magnetic and seismic inversion; Chenjiacun iron deposit

2016-05-06；

2016-07-17；編輯：陶衛衛

邱光輝(1979—)，男，山東濟南人，工程師，主要從事地球物理找礦工作；E-mail:wnqgh@163.com

P618.13

B

邱光輝,王海焦,張海亮,等.重磁方法在程家村隱伏磁鐵礦勘查中的應用[J].山東國土資源，2016,32(9)：44-47.QIU Guanghui, WANG Haijiao, ZHANG Hailiang,etc. Application of Gravity and Magnetic Methods in Prospecting Buried Magnetite Deposit in Chengjiacun[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(9)：44-47.