低空航磁在遼寧青城子地區(qū)的測(cè)量應(yīng)用

張文杰，郭剛，楊生，張平，倪杰才，李建旭

（有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012）

0 引言

青城子礦集區(qū)位于遼寧東部遼東裂谷帶內(nèi)，該區(qū)產(chǎn)有大、中型鉛鋅礦床10余個(gè)（榛子溝、南山、喜鵲溝等），金礦床4個(gè)（小佟家堡子、楊樹、白云、林家），銀礦床1個(gè)（高家堡子），小型礦床及礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)眾多，是我國(guó)重要的鉛鋅金銀多金屬礦產(chǎn)地（王玉往等，2017）。青城子區(qū)內(nèi)地勢(shì)陡峻、溝谷發(fā)育且植被覆蓋密集，海拔起伏在200～1100 m，依托中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局整裝勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)與技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目，在青城子復(fù)雜特殊景觀區(qū)進(jìn)行低飛航磁測(cè)量技術(shù)應(yīng)用示范，通過對(duì)航磁資料的處理和反演，獲得了礦區(qū)構(gòu)造和巖體深部空間特征，為深部找礦預(yù)測(cè)提供了地球物理依據(jù)。

1 低飛航磁系統(tǒng)及質(zhì)量評(píng)述

1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

動(dòng)力滑翔機(jī)低空磁測(cè)系統(tǒng)是以動(dòng)力三角翼為飛行載體，整合當(dāng)前先進(jìn)的軟、硬件技術(shù)，進(jìn)行低空高精度航磁測(cè)量的系統(tǒng)（王慶乙等，2010）。系統(tǒng)由動(dòng)力三角翼滑翔機(jī)飛行器、導(dǎo)航控制系統(tǒng)、磁測(cè)系統(tǒng)、磁補(bǔ)償系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和數(shù)字化采集系統(tǒng)等6部分組成（圖1）。本次航磁測(cè)量采用的是加拿大GEM公司的GSMP35A鉀光泵磁力儀，分辨率達(dá)0.0001 nT，采樣率1～20 Hz，量程 20000～100000 nT。動(dòng)力滑翔機(jī)低飛航磁系統(tǒng)特點(diǎn)如下：

圖1 動(dòng)力滑翔機(jī)低空磁測(cè)系統(tǒng)

（1）靈活輕便。航磁設(shè)備與滑翔機(jī)安裝方便，滑翔機(jī)機(jī)翼可拆卸，整套裝備可用一輛小型廂貨作為機(jī)庫和運(yùn)輸工具。飛行作業(yè)條件簡(jiǎn)單，無需正規(guī)機(jī)場(chǎng)跑道，只需要開闊的200 m長(zhǎng)簡(jiǎn)易公路就可以起飛降落（楊生等，2017）。

（2）快速高效。正常氣候條件下，在早晚風(fēng)向穩(wěn)定氣流溫和的時(shí)候進(jìn)行2次飛行作業(yè)，一次可完成200 km測(cè)線，1∶1萬磁測(cè)下相當(dāng)20 km2測(cè)區(qū)，一天可完成40 km2，工作效率高。

（3）適應(yīng)性強(qiáng)。可在沙漠、戈壁、水域、森林和地形切割嚴(yán)重的復(fù)雜特殊景觀區(qū)進(jìn)行航磁測(cè)量，大部分地面磁測(cè)無法工作的區(qū)域該系統(tǒng)可以飛行測(cè)量（張津偉等，2014）。

（4）精度高。采用高精度光泵磁力儀，分辨率達(dá)0.0001 nT，飛行速度慢，采樣率高，點(diǎn)距2 m連續(xù)性好不丟異常，磁測(cè)成果分辨率高。

1.2 質(zhì)量評(píng)價(jià)

航磁測(cè)量的主要質(zhì)量指標(biāo)分為飛行控制質(zhì)量和數(shù)據(jù)精度質(zhì)量?jī)刹糠郑ㄖ艿狼涞龋?013）。飛行控制質(zhì)量主要由飛行離地高度、偏航距和疏密度等內(nèi)容（張楠等，2017），青城子礦區(qū)為高程變化200～1100 m的山區(qū)地形，示范項(xiàng)目定義為特殊景觀區(qū)，航磁規(guī)范5.7.1中對(duì)山區(qū)（高差>400 m）1萬比例尺的作業(yè)飛行高度未設(shè)限制，本次工作平均飛行高度為186 m，在如此極端的特殊景觀復(fù)雜地形條件下，本次作業(yè)高度實(shí)屬不易，平均點(diǎn)距2.1 m，平均偏航和疏密度均滿足航磁規(guī)范要求。

測(cè)量數(shù)據(jù)精度質(zhì)量主要是儀器噪聲和測(cè)量總精度，本次測(cè)量數(shù)據(jù)的地面靜態(tài)噪聲為0.001 nT，動(dòng)態(tài)噪聲為0.06 nT，按航磁規(guī)范8.3的標(biāo)準(zhǔn)均為一級(jí)數(shù)據(jù)水平；本次工作總精度采用與地面磁測(cè)相同的重復(fù)線來進(jìn)行評(píng)價(jià)，重復(fù)線總均方誤差為4.0 nT，以重復(fù)線測(cè)量的磁場(chǎng)值作為檢查數(shù)據(jù)（楊生等，2017），獲得和檢查點(diǎn)相同空間位置的磁場(chǎng)值作為被檢查數(shù)據(jù)，圖2為其中一條測(cè)線的檢查和被檢查磁異常曲線對(duì)比圖，曲線形態(tài)幾乎重合，統(tǒng)計(jì)的工作精度為4.0 nT，該精度涵蓋了所有系統(tǒng)和各項(xiàng)改正、處理帶來的誤差，反映了原始成果資料的精度，滿足了地面高精度磁測(cè)的質(zhì)量精度。筆者采用航磁規(guī)范中的切割線交叉點(diǎn)均方誤差計(jì)算工作精度，調(diào)平后達(dá)到0.1 nT，調(diào)平前直接計(jì)算結(jié)果為12 nT，由于調(diào)平就是人為的減小切割線與測(cè)線的差值，因此調(diào)平前直接計(jì)算的結(jié)果更有參考意義。

圖2 L100線原始和檢查磁異常曲線對(duì)比

2 航磁異常在青城子礦區(qū)的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)內(nèi)出露的地層主要是古元古代遼河群大石橋組（Pt1d）、蓋縣組（Pt1gx）及高家峪組（Pt1g），局部出露中生代小嶺組（圖3）。大石橋組在區(qū)內(nèi)分布最廣，主要巖性由大理巖、云母片巖及白云巖組成，大石橋組是區(qū)內(nèi)鉛鋅礦床的在主要賦礦層位，產(chǎn)出南山、甸南、喜鵲溝等鉛鋅礦床。蓋縣組出露也比較廣泛，主要為二云片巖、夕線石云母片巖，夾薄層透閃透灰變粒巖，是區(qū)內(nèi)金、銀的主要賦礦層位。高家峪組主要由角閃巖、變粒巖、互層的片巖和大理巖組成，在該地層內(nèi)或與巖體接觸帶，產(chǎn)出有朱家堡子鉛鋅礦床（王玉往等，2017）。

圖3 遼寧青城子礦集區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（王玉往等，2017）

測(cè)區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、褶皺發(fā)育，斷裂構(gòu)造以北西向?yàn)橹鳎饕杏谏蠝蠑嗔选⒓馍阶訑嗔选⒋竽X斷裂等。北東向斷層以二道溝斷裂為主斷裂，是重要的鉛鋅含礦帶。北西向斷裂以尖山子斷裂為主，該斷裂帶活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，是區(qū)內(nèi)主要的金礦控礦構(gòu)造帶，區(qū)域地球化學(xué)資料也表明金異常明顯受尖山子斷裂控制。近南北向斷裂以羅圈背-小佟家堡子斷裂為代表，是小佟家堡子、楊樹、羅圈背等礦床的主要導(dǎo)礦斷裂。

區(qū)內(nèi)侵入巖主要有古元古代、印支期和燕山期花崗巖類及各種脈巖。古元古代侵入巖主要有周家堡子巖體、大頂子及石家?guī)X巖體；印支期侵入巖主要以雙頂溝和新嶺巖體為代表，巖性為斑狀花崗巖；燕山期侵入巖以姚家溝花崗巖和洼嶺二長(zhǎng)花崗巖為代表（李德東等，2020）。

測(cè)區(qū)的高磁性巖石主要是輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、煌斑巖和二長(zhǎng)花崗巖以及一些變粒巖。花崗巖類巖石磁性強(qiáng)度差異較大，古元古代花崗巖磁性較弱或無磁，燕山期侵入花崗巖磁性較強(qiáng)；中生代燕山期花崗巖具有一定磁性，古元古和太古宙花崗巖類通常磁性較弱，巖體與大理巖接觸帶附近的矽卡巖磁性很強(qiáng)；片巖為中低磁性巖石，具一定的磁性不均性，變質(zhì)巖中變粒巖磁性一般較強(qiáng)；偉晶巖、石英脈及大多大理巖為弱磁或無磁。

2.2 異常特征與解釋

2.2.1 航磁異常特征

工作區(qū)航磁異常信息豐富，反映了區(qū)內(nèi)構(gòu)造、侵入巖以及地層的分布特征（圖4）。測(cè)區(qū)整體以弱磁（-100～100nT）背景為主，反映為區(qū)內(nèi)古元古界片巖、大理巖等弱—無磁性變質(zhì)巖地層的面上特征，結(jié)合地質(zhì)資料、物性特征及航磁資料處理成果，區(qū)內(nèi)南部、西部高磁異常為中生代侵入巖引起，北部北西向中高磁異常為燕山期侵入巖及下元古界變粒巖等含鐵鎂礦物的侵入巖和變質(zhì)巖引起，測(cè)區(qū)中部大片低緩異常疊加局部磁場(chǎng)變化區(qū)主要是蓋縣組片巖、大石橋組大理巖等弱—無磁巖石引起，局部帶狀、串珠狀磁異常為輝綠巖、煌斑巖等基性脈巖引起。

圖4 青城子地區(qū)航磁化極磁場(chǎng)特征平面圖

2.2.2 構(gòu)造解釋

青城子礦集區(qū)鉛鋅銀金多金屬礦與斷裂構(gòu)造關(guān)系極為密切，根據(jù)航磁化極異常、垂向?qū)?shù)、傾斜導(dǎo)數(shù)以及通過磁化率三維反演得到的深度切面等特征，結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行推斷解釋。其中，推斷的北西向深大斷裂F1與尖山子斷裂基本吻合；F2斷裂和于上溝（青城子）斷裂大致吻合，航磁推斷北西方向延伸；F3對(duì)應(yīng)二道溝斷裂，且航磁推斷兩端都有延伸，和F2斷裂相交于姚家溝巖體北側(cè)；F4斷裂與已知的喜鵲溝-二道溝斷裂特征吻合，北東走向；斷裂分布地段呈明顯的弱負(fù)異常帶，淺部反映為串珠狀磁異常帶，深部磁化率切片顯示為弱磁背景。航磁異常對(duì)局部已知的斷裂從空間上重新厘定和延展推斷，對(duì)區(qū)域的找礦工作具有較好的指導(dǎo)意義。

2.2.3 侵入巖解釋

航磁異常反映的是不同時(shí)期形成的地層或巖體的組合特征差異和規(guī)律，對(duì)物性差異非常大，具有明顯地球物理場(chǎng)的地質(zhì)層位或地質(zhì)體，結(jié)合地質(zhì)資料是可以準(zhǔn)確推斷的；如果地層、巖性磁性差異不明顯的情況下，則推斷結(jié)果具有較大不準(zhǔn)確性。測(cè)區(qū)內(nèi)侵入巖主要為弱磁性的古元古代花崗巖和具磁性特征的中生代花崗巖類，古元古代花崗巖與弱磁性地層的異常特征差異不明顯，因此，測(cè)區(qū)的侵入巖主要以中生代侵入巖推斷為主（圖6）。

由圖6航磁延拓和深部磁化率切片特征可知，南部高磁性印支期雙頂溝巖體和異常對(duì)應(yīng)吻合，邊部花崗巖與地層圍巖接觸帶蝕變比較發(fā)育，形成強(qiáng)磁異常；西南局部出露洼嶺巖體，根據(jù)延拓和磁化率切片特征推測(cè)為洼嶺巖體的北側(cè)隱伏段引起，且具有一定埋深；北部北西向高磁異常帶亦未見巖體出露，根據(jù)地層巖性特征推測(cè)為地層中大量變粒巖或者鐵磁性物質(zhì)富集引起強(qiáng)磁異常，由區(qū)域地質(zhì)資料分析，區(qū)域北部有中生代侵入巖雙頂子花崗巖出露，因此，北部強(qiáng)磁異常不排除為隱伏中生代侵入巖引起。根據(jù)深部磁化率切片特征，推測(cè)中部新嶺巖體東南側(cè)在深部發(fā)育中生代侵入巖，可能對(duì)區(qū)域鉛鋅、金銀礦的富集具有積極的成礦意義。

圖5 青城子地區(qū)航磁斷裂推斷解釋圖

圖6 青城子地區(qū)侵入巖推斷解釋圖

3 結(jié)論

動(dòng)力滑翔機(jī)航磁系統(tǒng)作為有色地調(diào)中心傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)低飛航磁系統(tǒng)，以動(dòng)力滑翔機(jī)為飛行平臺(tái)，搭載當(dāng)前較為先進(jìn)的硬、軟件技術(shù)研發(fā)而成，歷經(jīng)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、市場(chǎng)以及國(guó)家項(xiàng)目生產(chǎn)應(yīng)用，滿足相關(guān)航磁規(guī)范質(zhì)量要求，得到了行業(yè)專家的好評(píng)認(rèn)可。在青城子礦區(qū)的成功應(yīng)用，一方面填補(bǔ)了區(qū)域大比例尺航磁資料空白，另一方面，通過航磁資料的成果處理解釋，重新厘定和推斷了斷裂構(gòu)造在空間上的走向延伸，根據(jù)深部磁化率切片特征分析推斷了深部侵入巖空間分布狀態(tài)，為礦集區(qū)的鉛鋅、金銀找礦預(yù)測(cè)工作豐富了地球物理信息資料。

該航磁系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是在戈壁、森林、水域及丘陵等人力極難開展工作的地區(qū)進(jìn)行低空飛行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)低飛高精度航磁測(cè)量。通過本次在青城子復(fù)雜地形特殊景觀區(qū)的成功應(yīng)用，表明該系統(tǒng)可以在中高山復(fù)雜地區(qū)開展大比例尺低飛航磁測(cè)量，為特殊景觀區(qū)的找礦工作提供地球物理資料，并且具有速度快、精度高和成本低的顯著特點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。