高精度磁測在青海省阿日特克山地區尋找矽卡巖型銅多金屬礦中的應用與研究

范偉順

(山東省第八地質礦產勘查院，山東 日照 276826)

0 引言

矽卡巖礦床作為接觸交代礦床的一種，主要是在中酸性—中基性侵入巖類與碳酸鹽類巖石(或其他鈣鎂質巖石)的接觸帶及附近，含礦氣水溶液進行交代作用形成的，礦床在空間及時間上與矽卡巖有一定的聯系，產于火成侵入巖體接觸帶及附近，由巖漿熱液及各類流體與碳酸質巖石交代變質而形成的礦床。其礦體呈似層狀、凸鏡狀、豆莢狀等產于接觸帶的矽卡巖中，主要受接觸帶、斷裂及層間破碎帶、捕虜體等構造控制，與圍巖多呈漸變關系。

青海省阿日特卡山地區矽卡巖型銅多金屬礦，常伴生磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。圍巖普遍矽卡巖化，且常具有一定的分帶性，正接觸帶附近蝕變強烈。侵入巖、圍巖、矽卡巖、構造是形成矽卡巖型鐵多金屬礦的必要條件，它們有各自的物理性質，斷裂破碎，使巖石磁性降低，形成線性低緩異常帶，斷裂的空間形態(寬窄、連續性)不同，在高精度ΔT等值線平面圖上，形成串珠狀或條帶狀線性異常帶，或者兩者不同特征磁場的分界線，常表現為明顯的梯級帶，低緩梯級帶--過渡帶；隱伏巖體在高精度ΔT等值線平面圖上，表現為強磁性巖石分布區的正磁場背景中出現局部負異常(或相對低)。故能利用高精度磁測圈定，構造及隱伏巖體，為鉆探工程驗證提供可靠的依據。

1 區域地質、地球物理概況

1.1 區域地質概況

1—祁連造山帶；2—東昆侖造山帶；3—布碦達坂-青海南山華力西、印支復合造山帶；4—礦區位置圖1 區域構造分區略圖

阿日特克山地區位于柴北緣大陸邊緣裂谷帶，為一火山裂陷構造帶，構造樣式表現為褶皺及斷裂構造，以及巖石地層的塑性變形而形成的片理、線理等。受斷裂構造影響，區內褶皺殘缺不全，但總體構造線方向為NW,NWW向。

區內巖漿侵入活動十分強烈，侵入巖分布廣泛[5-6]。主要為中元古代侵入體，主要出露于區內中部的阿里特克山一帶，其他地區零星分布，巖性為輝長巖、閃長巖、花崗巖、二長花崗巖等基性、中酸性、酸性侵入巖，他們分別侵入元古代地層中，與地層一同受到后期動力和區域變質作用，巖石中碎裂和糜棱巖化普遍發育，具明顯的片理和片麻理，并與圍巖產狀一致；另在區內東北角出露海西期花崗閃長巖。

1.2 地球物理概況

從區域航磁資料看，礦區位于青海東昆侖西段，區內航磁異常總體上呈現南高北低的特點。正磁異常最高值為60nT；負磁異常強度-10nT～-30nT。礦區位于正、負磁異常梯度帶上，等值線較密集[7]；異常宏觀上呈NW向延伸，與區域性的地質構造特征相一致(圖2)。

1—航磁ΔT正值等值線及其數值；2—航磁ΔT零值等值線；3—航磁ΔT負值等值線及其數值；4—普查區位置圖2 區域航磁異常圖

從區域重力結果看，礦區總體在區域重力低的背景下，大致以昆中斷裂為界，以北地區地質體密度具有相對均勻性，柴達木盆地基本上為一均勻地質塊體，元古代基底構造層的廣泛存在是形成昆中斷裂以北地區相對于南部地區區域重力異常高的一個重要原因。礦區位于青海東昆侖西段，據布格重力測量結果，區內重力異常呈正異常特征[8]，其值在(15～25)10-5m/s2。礦區內布格重力異常等值線局部向北凸起，總體走向NW，與航磁異常相一致(圖3)。

1—重力剩余異常正等值線及其數值；2—重力剩余異常零線；3—重力剩余異常負等值線及其數值；4—礦區位置圖3 區域重力異常圖

礦區共采集巖礦石標本200塊，采用高斯第二位置測量，磁物性參數統計結果說明，閃長巖、斜長角閃巖表現為中等磁性，磁化率值達到(800～900)×4π×10-5SI，剩余磁化強度(140～230)×10-3A/m。黑云斜長片麻巖、矽卡巖、大理巖等具有較弱的磁性，其磁化率值約為(550～600)×4π×10-5SI，剩余磁化強度為(150～200)×10-3A/m。石英巖、二長花崗巖磁性最弱，其磁化率值約為400×4π×10-5SI，剩余磁化強度為150×10-3A/m左右。工作區內地表總體磁性不大，只有斜長角閃巖磁性變化較大，有些具較強或較弱的磁性，表現磁性不均勻性，整體磁性強度也不大(表1)。

表1 巖(礦)石標本磁性統計

注：κ為磁化率，Jr為剩余磁化強度。

2 高精度磁測方法的應用

2.1 高精度磁測工作方法及質量評述

高精度磁測工作選用加拿大GEM公司生產的GSM-19T質子磁力儀，該儀器攜帶輕便，操作簡單，分辨率高，獲取弱磁異常可靠性高。地面高精度磁測的測網網度采用100m×20m。經過分析，該磁測區內巖體與地層的接觸帶走向基本為NW向，且與區內大部分斷裂帶走向基本一致，確定了地面高磁測線方位40°[9-10]。

為最大限度地提高儀器性能，保證儀器試驗精度和施工精度，工作前各臺磁力儀進行了噪聲水平、儀器一致性、探頭高度等試驗工作，擇優選取性能優良的儀器進行野外施工，施工前架設日變站，在一個工作日內，日變觀測始于野外開工前，終于野外工作完成后。測點觀測按測網進行，觀測參數為總場強度T，儀器自動調諧，操作員嚴格“去磁”，觀測過程中遇異常點、畸變點進行重復觀測，磁測野外工作起于校正點，終于校正點的閉合單元，早、晚校正點日改后差值均小于±2nT。該次磁測質檢利用均方誤差來統計，共完成磁法測量9.7km2,總物理點4861個，質檢物理點為272個，質檢率5.59%，磁測總均方誤差±2.12nT。

2.2 磁場的處理與轉化

(1)圓滑、插值和數據網格化：現在常用的網格化方法有高斯克里格法、最近臨點法、最小曲率法和多項式回歸法等[11]，所有網格化方法的目的是希望通過插值來加密數據點，因為更多的數據點會使模型更加精密，但是并非插值越多，模型越精確，相反，如果插值過多，會使模型變形，脫離實際。該區選擇高斯克里格法進行網格化，網格間距設置大小為20m，搜索半徑設為點距的3～6倍，數據處理過程中，根據實際工作情況而定，該區選擇使用所有點搜索的方法。

(2)化極：地磁場是一個有源場，采集數據是多個磁性體有源場的疊加，為了更清楚顯示需要的信息，首先對磁測資料進行了化極處理，即將磁異常轉化為磁性地質體處于地磁極位置的磁異常[12]。

(3)延拓：根據場論知識，空間中某一點的磁場與場源的距離成反比，相對深部的較大場源，在向上延拓時淺部的較小場源衰減快，深部較大的場源衰減慢，故向上延拓可以突出深部的磁性體引起的異常[13]。對阿日特克山礦區磁測資料分別進行了50m，100m，200m向上解析延拓(圖4)。

(4)方向導數：水平導數用于突出淺部異常、區分水平疊加異常[13]。水平導數后磁異常走向和帶狀特征更加明顯，區域場特征影響減弱；垂向一階導數用于相對突出局部場，壓制區域場[14]。較水平導數來看，各磁異常帶邊界清晰，走向明顯，突出了局部場，削弱了區域場，使異常更加直觀明了(圖5)。

1—ΔT正值等值線；2—ΔT負值等值線；3—ΔT零值等值線圖4 ΔT化極向上延拓等值線平面圖

1—ΔT正值等值線；2—ΔT負值等值線；3—ΔT零值等值線圖5 ΔT化極方向導數等值線平面圖

2.3 利用磁測資料圈定構造

利用高精度磁測進行斷裂構造的推斷原則[15-16]，首先從串珠狀或條帶狀磁異常判斷。由于斷裂破碎，巖石磁性降低，形成線性低緩異常帶，斷裂的空間形態(寬窄、連續性)不同，形成串珠狀或條帶狀線性異常帶；不同特征磁場的分界線有時表現為明顯的梯級帶，有時表現為低緩梯級帶--過渡帶，其中間部位對應斷裂位置。磁場等值線有明顯的同形扭曲、同向彎曲，磁異常被錯動或寬度突變等，這是磁性地質體非同步水平運動的結果；是磁場等值線的線性梯級帶。從磁異常構造推斷解譯圖判斷(圖6)，區內有2條大的NW向斷裂構造，南側是F2～F10，整體認為是1條大的NW向構造，在F11,F12兩條NE向構造的影響下，構造方向發生錯位，在F2，F10中間產生2條小的NW向構造，小構造中含有鉛鋅、鏡鐵、黃鐵等礦化，是形成多金屬礦化的有利部位。北側是F3～F8，整體也是1條大的NW向構造，F3，F8構造中存在F13NE向構造的影響，2條構造也發生了錯位，該段被第四系覆蓋。南側存在2條小構造，西南側F1和東南側F9，應高度重視F1，F4，F5，F6，F7，F8，F9，以往在F7，F9兩個破碎蝕變帶發現不同的礦化線索，結合該次推斷的構造，沿著走向進一步追索，還有一些更小的構造未細化分。

1—ΔT正值等值線；2—ΔT負值等值線；3—ΔT零值等值線；4—推斷構造及編號圖6 構造圈定圖

2.4 利用磁測資料圈定巖體

在尕子黑海西期花崗閃長巖巖體西端發現礦化現象，金屬礦產與巖體有成因聯系。通過鉆探驗證，已經發現有隱伏的海西期花崗閃長巖體，銅鉛鋅銀多金屬礦賦存于海西期花崗閃長巖與含碳酸質巖石地層的接觸地帶。鉬礦體賦存在花崗閃長巖體內，形成斑巖型鉬礦[17-18]，因此可以確定，礦體與海西期花崗閃長巖體有成因聯系。利用磁測資料推測隱伏的巖體，應以磁性差異為前提，并根據磁場某些特征來進行判斷，是否出現與淺表層巖石磁性不相符的異常，是判斷是否有隱伏巖體存在的首要特征，一般情況下，在淺表層為弱磁性巖石分布區的負磁場背景中出現局部正異常(相對高)，或在強磁性巖石分布區的正磁場背景中出現局部負異常(或相對低)，往往指示在較深部位有與淺表層巖石具磁性差異的隱伏地質體存在。C4異常位于工作區中部，是一個形態規整、平穩的弱磁異常中突起的正異常，異常規模不大，正負異常相當，且形態兩側基本對稱，是典型的隱伏巖體的反映，該異常位于第四系覆蓋區，結合周圍鉆孔巖芯看，深部為隱伏花崗閃長巖，推斷隱伏巖體的范圍如圖7所示。

1—ΔT正值等值線；2—ΔT負值等值線；3—ΔT零值等值線；4—推斷巖體圖7 推斷隱伏巖體

2.5 利用磁測資料圈定矽卡巖帶

8線0～120m處于C10異常，從鉆孔資料可知，深部主要以古元古代達肯大板群地層為主，巖性主要為斜長角閃巖、黑云斜長角閃巖，碎裂巖等。8線560～880m位置橫跨C4異常，該磁異常是一個形態規整的弱磁異常，異常規模不大，正負異常相當，且形態兩側基本對稱，異常幅度相對也較大，是隱伏巖體的反映。從鉆孔資料看，該隱伏巖體中含有輝鉬礦等，在巖體和地層的接觸部位含有銅鉛鋅礦，從周圍鉆孔巖芯看，深部為隱伏花崗閃長巖巖體。根據鉆孔內巖(礦)石物性資料，斜長角閃片麻巖磁化率為1192.3×4π×10-6SI，剩余磁化強度為306.5×10-3A/m，具有中高磁性，中—酸性花崗閃長巖磁化率為807.6×4π×10-6SI，剩余磁化強度為179.6×10-3A/m，具有中磁性，石英巖磁化率為479.9×4π×10-6SI，剩余磁化強度為115.7×10-3A/m，具有較低磁性；結合地質模型，經金維軟件二度半聯合反演，推斷中—酸性花崗閃長巖巖體形態(圖8)，花崗閃長巖呈柱狀侵入到古元古代大肯達板群地層中，ΔT值高低起伏變化與侵入體的埋深及規模正相關。

1—第四系；2—黑云變粒巖；3—黑云斜長片麻巖；4—閃長巖；5—推斷矽卡巖；6—銅礦體；7—鉬礦體圖8 8線2度半度聯合反演圖

3 驗證磁性資料成果

鉆孔揭露顯示：礦體賦存于海西期花崗閃長巖與含碳酸質巖石地層的接觸地帶[19-20]，花崗閃長巖與含碳酸質巖石發生接觸交代作用，形成矽卡巖型礦床(圖9)。

1—ΔT正值等值線；2—ΔT負值等值線；3—推斷巖體位置；4—推斷構造位置及編號；5—鉆孔位置圖9 鉆孔布設位置

構造內發良碎裂巖，122.43～139.1m，221.18～228.5m，灰黑色，碎裂結構，碎裂狀構造。巖石主要由透輝石、泥質礦物及部分綠泥石所組成。原巖為透輝矽卡巖，整個巖石已經發生綠泥石化。巖石破碎強烈，局部為斷層泥。整個巖石中都有黃鐵礦化現象，黃鐵礦呈浸染狀、細脈狀分布。鉆孔ZK301[21]共發現5層礦(表2)。

表2 鉆孔ZK301見礦統計

4 結論

矽卡巖礦床主要是在中酸性—中基性侵入巖類與碳酸鹽類巖石的接觸帶及附近，由含礦氣水溶液進行交代作用形成的，礦床在空間及時間上與矽卡巖有一定的聯系。故在尋找矽卡巖型銅多金屬礦勘探中，可以根據目標體和圍巖磁物性差異，利用高精度磁測方法來推斷構造及隱伏巖體，從而達到間接找礦的目的。

(1)以化極后磁異常等值線圖為基礎，結合垂向一階導數，可有效識別斷裂構造。串珠狀異常，斷裂帶一般位于水平導數零線附近，線狀異常帶，以線性異常帶的中心位置為斷裂帶所在位置，雁行狀異常帶，以磁異常北側拐點連線為斷裂所在位置。

(2)利用磁異常圈定巖體，無論為基性巖體還是酸性巖體，其邊界的圈定方法基本相同，通常以化極磁異常的梯度陡變帶為巖體的邊界，對規模較小的巖礦體，可按磁異常一階導數零值線圈定，對規模較大的磁性體，可按磁異常二階導數零值線圈定。

(3)依據鉆探及其他工程手段驗證成果，分析總結該區的成礦地球物理模型和找礦標志，為今后工作的開展提供翔實的資料。