井中三分量磁測在深部找礦中的應用

侯軍朝，王 勝，田玉杰

（河北省地礦局第十一地質大隊，河北邢臺054000）

井中三分量磁測在深部找礦中的應用

侯軍朝*，王 勝，田玉杰

（河北省地礦局第十一地質大隊，河北邢臺054000）

井中三分量磁測作為鐵礦深部找礦工作中尋找井底、井旁、巷道外圍盲礦體的一種重要手段，在磁鐵礦勘查領域受到越來越廣泛的重視和應用，在磁異常的勘查中，利用井中三分量磁測結果對指導下一步勘查工作均取得了較好效果。

磁異常；井中三分量磁測；矢量；鐵礦

1 概述

由于我國鐵礦資源緊缺，每年需進口大量鐵礦石，而進口鐵礦石價格逐年增長，當前我國對于鐵礦資源的勘探任務艱巨。由于淺部鐵礦石儲量有限，隨著時間推移，可開發程度較低，目前國內鐵礦資源勘探目標主要為深部鐵礦，勘探深度一般在1000～2000m，深部鐵礦的要求亟需提高綜合物探水平，磁法勘探是其中一種十分有效的找礦方法，本文研究的是井中三分量磁測技術應用。

2 井中三分量磁測原理及優缺點

井中三分量磁測作為物探方法的一種，是磁法勘探和測井勘探相結合的一種勘探方法，以巖石、礦石的磁性特征為物理基礎，測定磁性巖、礦體在它周圍所產生的磁異常。主要測量地磁場的垂直分量或3個正交的分量，然后對測得的數據進行相應的計算處理，并按照解釋需要繪制成相應的圖形，最后以此進行推斷解釋［1］。

井中三分量磁測技術是利用已有的鉆孔或巷道，對鉆孔底部和巷道外圍進行進一步的勘查，相比其它方法具有更大的經濟優勢，尤其在已知礦區的深部和外圍，有著其他物探方法無可比擬的優勢，更適合于鐵礦深部找礦。缺點是只能在沒有套管的鉆孔中進行測量。

井中三分量磁測作為常用的幾種地下物探方法之一，具有更加接近地下目標地質體，受地表覆蓋層和人文噪聲影響小、徑向探測范圍大、能提供各種磁場信息和良好的空間定位能力等特點。可用于圈定孔中、巷道中所見礦體（磁鐵礦或含鐵磁性礦物的多金屬礦）的深度、厚度、走向、傾角、長度、品位及鉆孔打漏的礦體，尋找井旁、井底、巷道外圍的盲礦體，劃分磁性與非磁性巖體的分界面［2］。由于井中磁測具有以上特點，所以其對于研究金屬礦區的地質構造具有重要意義，是勘探磁鐵礦和含磁性礦物多金屬礦床的一種有效的手段。在實際應用中也取得了較好效果，在鐵礦勘查深部找礦中是一種必不可少的手段。現以實際工作中的幾個找礦實例，說明該方法對于今后相似類型磁異常的勘查研究提供參考。

3 舉例闡述井中三分量磁測技術在實際中的應用

3.1 礦床類型及地球物理特征

本地區位于河北省南部，太行山南段東麓，屬太行山脈與華北平原間的山前丘陵地帶，大地構造位置位于中朝準地臺(Ⅰ2)、山西斷隆(Ⅱ32)、太行拱斷束(Ⅲ112)、武安凹斷束(Ⅳ332)東部。礦產資源豐富，是重要的煤炭鋼鐵能源基地。本地區賦存的礦床類型為矽卡巖型鐵礦和沉積變質鐵礦［3］，以矽卡巖型鐵礦為主。

矽卡巖型鐵礦主要分布于河北邢臺—邯鄲以西的沙河、永年、武安、涉縣一帶，礦石類型以磁鐵礦為主，為富鐵礦且多為單一礦種。一般產于奧陶系中統地層中、受新華夏系構造控制、燕山期中性巖漿巖是其成礦母巖，這3個因素是矽卡巖型鐵礦的主要成礦條件；閃長巖類巖石與中奧陶統灰巖的接觸帶蝕變強烈、分帶現象明顯，從圍巖向巖體依次可分為：大理巖化灰巖帶、磁鐵礦化帶、矽卡巖帶、蝕變閃長巖帶。區內有名的如西石門鐵礦、中關鐵礦、白澗鐵礦。

沉積變質鐵礦亦稱受變質硅鐵建造鐵礦或鞍山式鐵礦，主要是指早前寒武紀沉積的條帶狀鐵建造經受不同程度的區域變質作用而形成的鐵礦床。區內沉積變質鐵礦的基本特征是分布廣泛，原始沉積層位多，由于受后期變質、構造、混合巖化等地質作用影響規模變化大，形態比較復雜。礦石類型主要為磁鐵石英巖，主要分布于冀東地區，較大鐵礦由司家營、廟溝、榆關等。

由巖(礦)石標本的磁參數，磁鐵礦較其它巖石具有較明顯的物性差異，開展磁測工作有良好物理前提，見表1。

表1 主要巖、礦石磁參數統計表

3.2 應用解釋與推斷

3.2.1 實例1

由于本區鐵礦勘查程度較高，礦產開發較早，較淺鐵礦資源已基本枯竭，現礦產勘查方向只能向深部進行。雖然磁測儀器精度較過去有了很大提高，但由于深部礦體埋深大，淺部有開采礦體殘渣、建筑物、高壓線等人為的影響，在地表引起的磁異常一般都很弱或不完整，相對才幾十納特，即使精度再如何提高，效果仍然不太理想，而井中三分量磁測則可以利用鉆孔或已有巷道避開上述干擾，更好地反映周邊盲礦體賦存的情況。

武安某鐵礦區位于太行山隆起與華北沉降帶的接壤處，武安斷陷盆地東部東緣、鼓山背斜北部傾沒端。其地面磁異常呈北東向長條狀，面積0.68km2，以200nT等值線圈定，最高值250nT，相對幅度60多納特，其形態較規整、曲線圓滑，為一礦致、低緩異常（見圖1）［5］，為矽卡巖型鐵礦。該區大部分被第四系黃土覆蓋，局部有閃長玢巖出露。主要地層由老到新為古生界奧陶系、石炭系、二疊系和新生界第四系。

礦區普查先后兩期共施工了17個鉆孔，11個見礦，限于當時條件，一期僅部分鉆孔進行了井中磁測［6-7］。由圖2Ⅱ線地質剖面圖看，ZK1鉆進至529m未到接觸帶時因事故終孔與礦層中，未進行井中磁測，在孔底見兩層礦，厚約19m；ZK4僅在716m接觸帶見1m厚鐵礦，井中磁測ΔZ曲線呈反“S”形，為礦頭反映，且異常幅寬達400多米，推斷ZK1所見的2層礦引不起如此幅寬的異常；ZK2在383～447m、695m接觸帶共見6層礦，累計厚約36m，井中磁測ΔZ曲線在礦層附近基本對稱，異常幅寬較小，推斷鉆孔基本處于所見礦層中部，向兩側延伸近距離內不會變厚；ZK7、ZK14、ZK1101均只在接觸帶見1～15m厚礦，據ZK1101井中磁測結果分析，ΔZ曲線在接觸帶礦層處呈反“S”形，為礦頭反映，上下異常幅寬很小，推斷該孔穿過礦層的南部邊部，礦層向北延伸變厚，向南延伸及厚度均較小［8］。

依據井中磁測結果，二期布設施工了ZK401、ZK801。ZK401于孔深386.14～672.07m見礦22層，總厚119.65m，井中磁測ΔZ曲線在各礦層上下外磁場均為正異常，推斷鉆孔打在所見礦層的中部，向南北都有一定的延伸；ZK801只在接觸帶見礦2.33m［8］。

通過2期普查的勘查工作，尤其是二期依據井中三分量磁測推斷結果布鉆勘查，提交的磁鐵礦推斷的內蘊經濟資源量（333）為1121.4×104t，相比一期增加了841.7×104t，取得了明顯的深部找礦效果［8-9］。

3.2.2 實例2

由圖3看，胡家莊某礦區磁異常形態呈北東略長的橢圓狀，形態規整，為一沉積變質作用的礦致異常，礦體呈北東—南西向延伸較大的薄板狀，傾向北西，傾角一般70°～80°。以往開采過淺部（70m以上）鐵礦，后來整頓時被填埋，地表礦渣、建筑物、高壓線較多，干擾嚴重。恢復開采后的主井、巷道位置如圖3所示。主井深度600m，巷道施工至目前位置均未見礦。對巷道進行了井中三分量磁測，點距5m，依結果繪制了巷道三分量圖。由圖看，0～19號點為北西向巷道，0～12點ΔZ曲線為負值，矢量較小且指向西部斜上方；13～19點曲線變正值且逐漸增大呈張口狀，矢量指向西部左下方且逐漸增強；推斷巷道繼續向前不遠可見礦。20～42號點為正北向巷道，ΔZ曲線為負值，20～38點曲線由負幾十納特到極小值-5700nT,至42點上升為-3900nT，矢量由小逐漸增大且指向上方，28～42點矢量相交于38點附近，推斷沿巷道繼續向前見礦概率較小，應退后5m左右向左側開巷見礦可能性較大。后按推斷方向進行了施工，2d后在40點左側見12m厚礦，19點往西約15m見礦，說明井中三分量磁測在巷道中也具有較好的應用效果。

4 結束語

通過以上2個實例及實際生產中大量的應用效果，如沙河白澗鐵礦、武安西馬莊、靈山等鐵礦勘查中，及崇義、團城鐵礦等鐵礦深部巷道測量，證實井中三分量磁測在深孔、巷道中或巷道中施工的鉆孔，對確定見礦層的深度、厚度、延伸、規模，尋找盲礦體均有較好的反映效果，是深部找礦勘查必不可少的一種輔助手段［9］，并在地質勘查深部找礦中得到了廣泛的應用。

[1]熊選文.井中三分量磁測［M］.地質出版社，1974.

[2]周平.幾種金屬礦地下物探方法評述［J］.地質通報，2009（28）.

[3]李玉林.河北省邯邢地區邯邢式鐵礦磁測編圖報告［R］.河北省地礦局第十一地質大隊，1989.

[4]陳天振.井中磁測［M］.地質出版社，1985.

[5]王風俊.河北省邯邢地區和村工區地磁普查成果報告［R］.河北省地質局物探大隊，1979.

[6]崔玉寶.河北省武安縣某鐵礦區初步普查地質報告［R］.河北省地礦局第十一地質大隊，1981.

[7]劉延凱.河北省武安市某鐵礦普查（續作）報告［R］.河北省地礦局第十一地質大隊，2013。

[8]楊坤彪.利用井中磁方位異常判斷磁性體位置的方法［J］.物探與化探，2010（34）.

[9]王慶乙.高精度井中三分量是礦山深部找礦的有效手段［J］.物探與化探，2009（33）.

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1004-5716(2016)12-0110-03

2016-03-04

2016-03-05

侯軍朝（1971-），男（漢族），河北邢臺人，工程師，現從事磁法、電法、測井工作。