地面高精度磁法在新疆哈密地區磁鐵礦勘查中的應用

應學謙

（江西省地質局九0二大隊，江西 新余 338000）

使用高精度磁圖的成功案例有很多，如新疆哈密市淄海、準噶爾板塊上的銅多金屬沉淀物和中國新疆哈密地區縫合的塔里木大陸板塊。這一區域條件利于礦場的形成。由于新疆的自然地理影響，全區常年干旱少雨，土地主要為戈壁和沙漠，因此，本礦區物探應選擇受水環境影響較小的重磁法，同時包括銅、鉆、鎳等相關金屬。磁海鐵礦床位于東北部，是一個超大型鐵礦區。對其容量進行了詳細研究。總探明儲量為1.2億噸，平均鐵含量為58%。其主要的礦體是由輝綠巖構成的。它是熱液鐵，與火山期后期的巖漿侵入中期有關。磁體與預充填區位于同一成礦帶上，距離約10km，綜上所述，基底和磁體具有強磁性，是本區的強磁性體，圍巖之間存在明顯的磁性差異。因此，選擇一種高精度的磁性方法來尋找該地區的磁鐵和基巖，是一個很好的地球物理假設[1]。

1 地面高精度磁測方法技術

1.1 儀器

本次地球物理和磁測采用質子磁強計Czm-3，北京地質測量局。

1.2 野外工作方法

1.2.1 測網布設

地球物理測量網絡采用兩步網絡布局方法組織。根據中心位置和形態特征確定了空氣動力學異常、凈形狀，以及其所使用的基線方向。根據1100塊地面的地形圖所傳達的信息，確定基線和觀測線，考慮到應用位置的地磁強度存在一定差異，且在長期的地殼運動作用下，地質結構也發生了一定的變化，為此，本文在對測網進行布設時，充分結合是測試區域的地質結構，確保測網能夠完整覆蓋研究區域，并在大小和形狀上與測試區域保持高度一致。在實踐中，首先搜索并定位了所有航磁異常的中心位置，以其為勘查工作開展的的中心，最后確定的范圍為在研究區域內進行的16.5km，以及20km剖面進行研究。

1.2.2 測點定位方法

初步研究應在野外條件下使用便攜式GPS進行，結合磁鐵礦的磁感應強度，經定點精度設置為4.0m較為合理。這樣既可以實現對測試區域的有效勘查，同時又不會因此精度設置過高增加勘查工作的工作量，在時間和人力成本上造成負擔。以此為基礎，根據計劃出發點和出發坐標，采用點對點的方式利用GPS進行定位和測量，在目標位置埋設一對優質竹筷子，下行號被標記并用一個小的紅色補丁標記。需要注意的是，該階段的定位工作是后續勘查的重要基礎，因此需要確保設備的可靠性。在進行現場檢查前，應在國家級檢查站檢查GPS，并根據運行環境對儀器參數的參數進行設置。

1.2.3 數據采集方法

根據所選擇的觀測網，觀察其中的對應觀測點，將總場強T作為此次工作的整體觀測參數。在觀測開始的前3天，對整個勘查范圍內的磁場信息進行觀測，3天后，對所出現的異常點和畸變點，進行連續性觀測，其他點作為次要觀測點。需要特別注意的是，不同設別對于相同環境的觀測結果也會存在一定的差異，因此，為了消除這種外界干擾對觀測結果的影響，每日波動觀測必須要使用與在基點進行的現場觀測相同的類型和優秀工具，這一點非常重要。除此之外，觀測時間可能也會對磁場信息產生影響，因此，每日變化觀測應在同一時刻開始，并且確保對于變化的統計是每個現場生產儀器的早期修正系數之前的一個工作日內開始，最后在觀測到后期修正系數之后開始；為了降低異干擾數據對勘查結果的影響，讀取采樣時間設置為10次[2]。

2 地理及地質概況

2.1 地理位置

該地區沒有大型道路，但大部分地區都可以選擇越野車輛進行相連。主要有兩條對外聯系的通道，一條是通過磁海和南鹽湖到亞馬努斯或威雅，另一條是通過泥河和后坑到敦煌，兩臺道路的走勢相對平緩，道路支撐雙向行駛需求，在交通條件上較為舒適。在其地形地貌上，所選擇的工作區位于東部山腰。這是戈壁低山丘陵農舍，整個山體向東西延伸，高度1349m～1316m，最高海拔1349m，最小的是東北部1316工區，相對高差33m。山勢處于整體平緩狀態,西南部較高,東北部較低。

2.2 地層

二疊系駱駝組第一亞組地層（P，），第二亞組地層（P，H）（二疊系六合組）和兩個較小的二疊系紅蓮組第一亞組地層（P，H）。由新至舊的分類如下：

上二疊統為駱駝溝組第一亞群（P，H），從工作壽命的西南角到東北角，其在延伸的過程中受到兩次阻斷，在FI和F2之間以很長的間隔進行劃分。主要巖性為灰褐色農田砂巖和麩質。

下二疊系紅柳河組（P，H）第二亞組：分布面積小，并表現出明顯的出露特征，出露位置位于F1南帶和南壁。主要巖性為灰紫色、灰綠色蓬松砂巖和礫巖。

下二疊系紅柳河組（P，H）第一亞組：Perm的范圍很廣，分為兩個大區塊。一個是一個從工作年齡的西南向東北延伸的長地塊。第二部分分為南部，這是一種工作空間類型，位于工作區域的南部。主要巖性為紅褐色礫石砂巖和輝綠。

2.3 構造

礦區的構造特征主要為一組NE向擠壓和關鍵性錯動，其次為NE向和南北向錯動。區域褶皺尚未發育，但是地下深部可以觀察到明顯的斷裂構造，延伸長度為120m，并在60m左右的區域衍生出分支，向東北向發展，長度為44m。

NE趨勢：主要包含了磁海紅柳河的斷裂層（F1），然后再是第二斷裂層（如F2、F3、F4和F5）。

F1：磁海紅柳河穿越南部和中部工區的誤差約為5.5km，主要向東部進行延伸。由于第四紀覆蓋，該缺陷沒有清晰的缺陷面和斷層帶。

F2：它從工作區域的西南角延伸到東北部，在工作領域大約8公里。這一趨勢與F1交匯大致相似，有向東跨越的趨勢。在西部，其影響接近東西方向，在中部，它從大約60轉為東北方向，傾向于東南方向，傾角為570～83。斷裂帶寬為2～SM，斷裂帶主要由一種斷裂巖石組成，其次是糜棱巖、玄武巖、角礫巖和石英脈。該斷層也是壓縮彎曲交叉拉伸力的斷層。在東部，發育了一條含磁鐵礦脈、一條石英脈和一條含銅裂縫帶，這與礦化密切相關。

F3：從西南方向延伸至中心工作區，穿過F2。它延伸約4公里的工作區，向東北方向延伸，向南傾斜，傾角為73～76。點火點兩側為p、H（玄武巖、凝灰巖、凝灰質砂巖和礫巖），已經發育的磁鐵礦輝綠巖。這就意味著該區域的巖體可以更加直觀地顯示礦體資源的分布情況，可以在豐富磁鐵方面發揮重要作用。

F4：從西部到北部中心的區域，位于工作區內。延伸段的長度約為3.5km，沖擊大致平行于F1和F2，未見明顯中斷跡象，有小范圍的出露巖體在地表以堆聚的形式存在。

F5：穿過工區西北角，走向大致為四平行，斷層北壁為Yb巖體，巖性以花崗巖為主。

北北東向斷層線：這組斷層的F6向礦區東南至東北方向延伸。在該地區的走向大約有2.5公里長，傾角向南南東，84傾角。

南北向斷裂：這組誤差有一個門和一個小范圍。這一情況主要分布在整個礦區的南部以及中部位置，延伸長度在1km左右，大致為南北走向分布，F2的位置處出現不同程度的錯斷。傾角、傾角和斷裂性質不清楚[3]。

2.4 巖漿巖

在華力西晚期，這一巖漿巖逐漸形成，其中主要包括第一次侵入的產物，侵入的次閃長巖為：巖體分布于義座地區西北（4-西北）和東南部，第一亞閃長巖（v-b2-li）侵入華力西晚期，分布于礦區東南角，無防雷區，巖體侵入二疊系，在長期的中酸性環境中，巖石表面出現了一定程度的蝕化，呈現出深灰色和灰綠色。巖石主要為灰綠色橄欖石籠和黑灰色中灰色細粒石英盆地。

輝綠巖脈：在第一亞組（pH）中已打開了幾條輝綠巖脈該區域，形成蜂窩狀結構。不規則，出現膨脹和收縮，中間有分枝。在輝綠巖底部可以看到磁鐵礦化。第二條為東北部的灰綠巖脈，長約3km，寬約10m～50m，從輝綠巖脈向西北方向劃分，距離為100m～900m。輝綠巖脈與F4大致平行，距離為50m～270m。

圖1 新疆哈密地區地質圖

3 地球物理特征

3.1 航磁異常

控制前有mi557航磁異常，異常范圍0.8km～1km，異常分為NE走向帶，與劃分位置一致，受力500r～1500r，最大值3800r。曲線形狀復雜，呈鋸齒狀跳躍。通過對檢測出的航磁數據信息進行分析，可以初步判斷測試區域內的巖石包括磁鐵礦、石英、花崗巖、砂巖、凝灰巖、玄武巖以及輝綠。

從表1的磁化率采集結果中不難看出，航磁異常是以北東走向分布的。砂巖反饋出的磁化率極值差異最為明顯，在后續的礦產勘查結果分析中，對于出現的小范圍內大規模磁值變化，要首先考慮該類巖體的影響。其次，花崗巖的極值均為負值，這表明其響應并不明顯，在后續的礦產勘查分析中，對于磁響應數據微弱的區域，要首先考慮該類巖體的影響。玄武巖，安山汾巖以及安山玄武巖是主要的磁響應巖體[4]。

表1 巖（礦）石物性參數統計表

圖2 新疆哈密地區高精度磁測異常處理結果圖

3.2 巖石（礦）的磁性特征

通過對測得的磁參數特征和收集的物性數據進行深入分析，并進行初步計算和評估，認為該區主要巖石具有最強的磁性，可引起形狀規則、強度高的磁異常。通過觀察表2可以看出，如果巖石深度不超過100m，則△t的表面約為1000NT～3000NT。其他的中央礦區以及基性礦區，在磁性高度方面出現了不均勻的分布，導致局部出現波動、跳躍等復雜異常現象；非常表面價值t低于1000NT，通常為0NT～200nt，有時呈負異常。

表2 質量檢查結果統計表

綜上所述，本區主要巖漿巖和磁鐵為強磁性，為強磁性體，圍巖磁性差異明顯。因此，選擇一種高精度的磁性方法來尋找該地區的磁鐵和基巖是一個很好的地球物理假設[5]。

4 磁測結果與解釋推斷

實測磁異常特征與處理結果。

4.1 槽探驗證結果評價

在超載以下有鐵礦化的露天挖掘。鐵礦化帶已在F3北部的輝綠巖脈中發現，分布在中央工作區的南北方向，通常為北東東方向。從磁異常的性質分布可以得出結論，它傾向于南東東方向。

4.2 磁鐵礦的地質-地球物理標志及找礦預測

此次在地面進行的磁測工作，其主要是為了找到隱伏鐵礦。根據觀測區域的地質背景、實測磁異常特征和數據處理結果、巖石和礦物磁性參數特征，結合對收集的地質和地球物理數據的深入分析，預先確定了現場的地球物理特征，解釋定性測量的磁異常。

地質跡象：F3斷層兩側為p，H玄武巖、塔夫巖、凝灰巖砂巖和礫巖。巖芯中發育一條攜帶磁鐵的輝綠巖礦脈，該礦脈在磁鐵礦富集中起著重要作用。

地球物理標志：磁異常的平面形狀接近東西長軸，為不閉合的等邊異常。上部伸展異常規則，表明深部磁性體性質異常，磁化強度為1000x10～10000x10-a/m。找礦遠景預測：選擇隆起的南北兩側進行研究，一條深裂縫控制著二疊紀裂谷發育的方向，大量中酸性和中酸性火山巖沿斷層線暴露。這就意味著該區域的磁異常并非是由一種巖性的礦體引起的，不僅如此，這些火山巖是沿斷裂帶破碎的產物；后晚期中的中主復合物和酸性及中酸性侵入，中酸性火山巖常規狀態下是在地下100m～150m區段內分布的，其出露地表表明該區域的地層運動明顯，這種劇烈的運動極有可能是因為中酸性火山巖與地層種的水體結構發生反應而引起的。通過觀察還可以發現，出露巖體是沿缺陷帶及其兩側發育的，其長軸分裂為NE向，明顯受斷裂控制；秋季帶巖石被擠壓，糜棱巖帶發育；該區是構造出東西以及東北向的一個重要組成部分，成礦構造復雜。礦區東部有熱液錳礦化點和熱液鐵礦。地球化學異常表明，該地區有潛力勘探火山噴發的侵入熱液銅場。在對此進行了高精度磁測后表明，這一異常區上，其磁鐵在分布上極為廣泛。該區域可通過磁海型鐵礦找到[6，7]。

5 結論

該地區存在明顯的地球物理異常。通過采用高精度的磁場測量方法，能夠分析出該區域在磁場方面，清晰的結構，從側面反映出在不同的巖性條件下，所具備的不同分布特征。這在礦區研究過程中非常重要。磁鐵礦的存在具有很強的規律性。許多地質地球物理指標的安裝，對于礦區的規劃和預測具有重要意義。