新蔡縣陳店-練村一帶磁異常查證及其地質意義

柴重陽, 李珂瑩, 李萬忠, 姬寅東, 宋 瑋

(1.河南省地質科學研究所,鄭州 450001; 2.河南省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室, 鄭州 450001; 3.河南省資源環境調查五院，鄭州 450001)

0 引言

新蔡縣陳店-練村一帶磁異常區位于豫東平原西南部邊緣，魯山～舞陽～新蔡～霍丘鐵成礦帶上，異常區為覆蓋區，覆蓋層厚度為700 m～1 000 m。以往基金項目大量的地質、物探工作涉及工作區，上世紀七八十年代，原河南省地質局測繪隊在駐馬店東南部地區開展1∶50 000航磁測量,在新蔡一帶圈定6個航磁異常(以 C01-C06進行編號，其中C01、C04航磁異常涉及工作區)，但其未對航磁異常進行系統查證。從區域上來看，前人成果主要集中在魯山～舞陽～新蔡～霍丘鐵礦成礦帶的東部和西部，而對舞陽～新蔡一帶研究程度較低，區內低值磁異常(<200 nT)評價工作多處于空白狀態。本次工作依托地質大調查項目，通過1:50 000高精度磁法測量圈定的DC01、DC04地磁異常與航磁異常C01、C04相對應，通過“地面高精度重磁剖面測量、可控源音頻大地電磁測深”等多種物探方法對DC01、DC04磁異常進行驗證，大致查清了異常源。本次磁異常查證成果表明,陳店-練村一帶磁異常由埋深較大的含鐵礦化體引起，綜合物探及鉆探成果推測了新蔡一帶地層結構及構造格架。其工作成果,可為新蔡一帶其他低緩磁異常查證及深部找礦工作提供一定借鑒意義。

1 地質背景

工作區大地構造位置位于華北陸塊南部，地處三門峽～魯山～固始深大斷裂帶北東盤的西平～平輿凸起，地層分區屬華北地層區豫東南分區，具典型的雙層結構，基底巖系為太古宇太華巖群中深變質花崗～綠巖建造，蓋層巖系主要為古生代淺變質～未變質碎屑巖～碳酸鹽巖建造、中生代陸緣碎屑巖沉積建造及新生界地層。區域上基底構造以北西向線性褶皺為主，蓋層構造以短軸狀寬緩褶皺、斷塊隆起、斷陷盆地為特征，區內巖漿巖不發育(圖1)。成礦區帶上位于河南魯山～舞陽～新蔡～安徽霍丘沉積變質鐵礦成礦帶的中東部地段，成礦條件較為有利[1-3]。

圖1 區域地質略圖[4]

由于新生代的沉陷作用，陳店-練村一帶為第四系黃土覆蓋，無基巖出露。分析區域地質及本次鉆孔資料，認為陳店工作區蓋層為中生界侏羅系及新生界地層，新生界地層厚約900 m～1 000 m，不整合覆蓋于中生界地層之上，已揭露中生界侏羅系地層巖性主要為中粗粒長石巖屑砂巖；練村工作區蓋層為新生界地層，厚約700 m～800 m，不整合覆蓋于基底地層之上。陳店、練村工作區基底地層均為太古宇太華巖群變質巖系，為主要賦礦層位，賦礦巖性為條帶狀碳酸鹽化陽起鐵英巖、角閃斜長鐵英巖。區內構造較為簡單，主要斷裂構造與區域性構造線一致，規模較大，延伸較遠。

2 磁異常特征

2.1 1∶50 000航磁異常特征

1∶50 000航空磁測在新蔡一帶圈出C01～C06等多個航磁異常，異常形態總體呈北西向～北西西向展布，整體空間分布形態與區域構造走向特征基本吻合，推測異?？臻g分布主要受北西向斷裂控制(圖2)。異常具體特征見表1。

圖2 航磁異常ΔΤ等值線綜合平面圖

表1 新蔡一帶局部異常編號及異常特征一覽表

新蔡一帶航磁異常，為處于豫中開闊平靜負磁場內(汝陽～舞陽～新蔡北西向帶狀負磁場)的正異常[5]。前人認為豫中開闊平靜負磁場區，反映華北陸塊南緣埋深較淺的古生界和太古界無磁性～弱磁性沉積地層的特征；區內范圍較大(50 km2～200 km2)、場值較高(200 nT～1 000 nT)的近等軸狀異常，多由規模較大的太古宇太華巖群含鐵變質巖系或中生界盆地的侏羅系、白堊系地層引起；低緩磁異?；蛉跣‘惓６嘤陕裆钶^大或規模較小的太古宇太華巖群含鐵變質巖系或含磁鐵礦巖體引起[6-7]。綜上所述，認為新蔡一帶航磁異常區具進一步找礦潛力。

2.2 1∶50 000地磁異常特征

通過1∶50 000地面高精度磁法測量在新蔡縣陳店、練村工作區分別圈定了地磁異常DC01、DC04，為消除斜磁化的影響，對磁異常ΔΤ數據進行了化極處理。圖3為陳店、練村磁測化極異常等值線圖，異常形態較化極前后基本一致，僅異常中心明顯向北偏移，異常賦值略有增大，異常等值線排列相對密集。

圖3 陳店-練村一帶地磁異常ΔΤ化極等值線綜合平面圖

DC01、DC04地磁異常分別對應C01、C04航磁異常，對比二者形態基本一致，但地磁異常細節更加豐富，異常定位更加準確，在一定層面上起到促使航磁落地的作用[8]。DC01異常位于新蔡縣北西方向陳店鎮一帶，以零等值線圈閉形似橢圓狀，北西向展布；DC04異常位于新蔡縣南東方向練村一帶，以零等值線圈閉形似蝌蚪，北側伴生有-250 nT～-340 nT負異常，根據異常形態將DC04異常進一步劃分為三個局部異常DC04-1、DC04-2、DC04-3，其異常具體特征見表2。

表2 陳店-練村一帶局部異常編號及異常特征一覽表

通過磁異常的對比分布，本次工作優先選擇異常形態、賦值差異較大的DC01、DC04-1進行異常查證，以大致查清異常源為目的，深化對區域上不同形態磁異常的認知，總結此類礦致異常特征。

2.3 物性特征

物性差異是開展本次異常查證工作的重要前提，由于工作區第四系覆蓋，其物性參數主要來源于鉆孔巖芯，工作區地層物性參數統計結果見表3。

表3 巖(礦)石物性參數統計表

如表3所示區內磁鐵礦在磁化率、密度上相對圍巖高出數個等量級，表現為高磁性、高密度的特征。因區內地層電性參數測定不夠完整，引用區域參數進行補充[9]，從表3中可見,鐵礦石極化率較高、電阻率較低，較圍巖具有明顯的電性差異。以上特征表明，在區內采用磁法、重力、電法等物探方法開展異常查證工作具備較好的地球物理前提[10]。

3 磁異常查證及成果

3.1 DC04-1磁異常查證及成果

為更好了解磁性地質體的空間分布、賦存狀態、埋深等特征，在DC04-1異常區開展了1∶10 000地面高精度磁法剖面測量、1∶10 000可控源音頻大地電磁測深，剖面布設垂直異常整體走向(圖3(b))。

綜合物探異常及鉆孔成果表明DC04-1異常為鐵礦化體引起的礦致異常，推測礦化體南傾、緩傾斜，埋深約700 m～900m，賦存于太古宇太華巖群地層內。高精度磁測、CSAMT勘探成果顯示(圖4)，賦存于太古宇地層中的鐵礦化層與其圍巖產生一個30 Ω·m～35 Ω·m的梯度帶，表現為電阻率垂向梯度變化較小，是推測區內磁性體存在的依據；綜合物探成果推測中深部存在北西向～北西西斷裂構造，其與北東向斷裂相互作用造成練村一帶基底局部凸起，進而控制鐵礦化體的埋深。

圖4 練村一帶 01線綜合物探剖面圖

鉆探成果揭示練村一帶地層結構為“雙層結構”—自下而上為太古宇、新生界地層，新生界地層厚約700 m～800 m。太古宇太華巖群為區內主要賦礦層位，賦礦巖性主要為角閃斜長鐵英巖，細粒柱粒變晶結構，條帶狀構造、變余層理構造，礦石礦物以磁鐵礦、假象赤鐵礦為主，脈石礦物主要為石英、黑云母(綠泥石)、角閃石、斜長石等。鉆孔控制上下兩個礦化體：上層礦化體埋深723.75 m～766.35 m，見有1層鐵礦體；下層礦化體埋深804.45 m～1 031.92 m，見有5層鐵礦體。礦體具體特征見表4。

表4 DC04-1異常區鉆孔特征一覽表

3.2 DC01磁異常查證及成果

為對DC01磁異常進行檢查與解譯，進一步查清異常源性質、空間分布特征，垂直異常長軸布設了1∶10 000地面高精度重磁剖面測量(圖3(a))。

綜合物探異常及鉆孔成果表明,DC01異常為鐵礦化體引起的礦致異常，利用重磁剖面及鉆孔數據進行重磁正、反演[11-12](圖5)，推測一個隱伏磁性地質體，其埋深較大、頂板總體埋深約在1 800 m，形態為近透鏡狀，厚度中間位置約為40 m，傾向北東，緩傾斜。

圖5 02線重、磁聯合反演解釋圖

鉆探成果揭示陳店一帶地層結構表現為“三層結構”—自下而上為太古宇、中生界、新生界，新生界地層厚約900 m～1 000 m，中生界地層主要出露為侏羅系、厚約700 m～800 m。太古宇太華巖群為主要賦礦層位，賦礦巖性為碳酸鹽化陽起鐵英巖，細粒柱粒變晶結構，條帶狀構造，礦石礦物以磁鐵礦為主，脈石礦物為石英及少量陽起石等。DC01異常區共計布設2個鉆孔進行驗證，受鉆探技術所限，ZK0001鉆進1 500.19 m，終孔于中生界地層內，未揭露到礦化體；ZK0201終孔于太古宇太華巖群內，未完全控制鐵礦化體，從分析結果上來看，1 744.5 m～1 749.6 m處TFe品位為6.10%～12.55%、mFe品位為0.6%～1.16%；1 749.6 m～1 751.2m處TFe品位為17.77%、mFe品位為4.97%，隨取樣位置由淺變深、品位由低變高，說明鐵礦體還在深部。

4 物探異常的地質意義

4.1 地質認識

1)通過DC01、DC04磁異常的查證工作，對新蔡一帶地層進行了重新認識，本次鉆孔揭露陳店工作區地層結構為“三層結構”—自下而上為太古宇、中生界侏羅系、新生界，而非前人認為的新生界下伏地層為中生界二疊系，為新蔡一帶覆蓋區地層結構、年代地層單位的深化認識提供支撐。

2)結合區域地質資料及本次物探異常推斷解釋成果，推測新蔡一帶磁異常形態整體呈北西向展布的特征為區域上北西向斷裂的反映；推測總體上北西向及北東向區域斷裂控制了新蔡一帶基底的凸起凹陷，造成局部地層的缺失，形成不同的地層結構，使賦存于太古宇太華巖群的鐵礦化體埋深呈現巨大差異。

練村工作區位于F2斷裂南東盤，受斷裂作用基底抬升，缺失中生界地層，與新生界直接接觸，新生界地層厚約700 m～800 m，鉆孔已控制鐵礦化體頂板最淺埋深約700 m；陳店工作區位于F7斷裂北東盤，受F7斷裂作用基底凹陷，太古宇下沉，上覆中生界、新生界地層，新生界地層厚約900 m～1 000 m，鉆孔已揭露鐵礦化體頂板最淺埋深約1 800 m。

4.2 找礦認識

1)通過類比分析新蔡～舞陽已知鐵礦區重磁異常特征[13-14]，認為總體上豫中開闊平靜負磁場反映了華北陸塊南緣新生界及古生界無磁性～弱磁性沉積地層特征，位于負磁場內的正異常多為太古宇太華巖群含鐵變質巖系或含磁鐵礦巖體引起。北西向構造格架控制著太古宇沉積變質巖型鐵礦床的分布，北東向斷裂與其相互作用后，造成基底凸起或凹陷，進而控制沉積變質巖型鐵礦床的埋深，后期多期次的斷裂、褶皺等地質作用，使礦化體空間上分布更加復雜。舞陽～新蔡鐵成礦帶內存在數量繁多的低緩、弱小磁異常(如C02、C03、C05等)，其工作和研究程度較低，分析總結成礦帶內此類礦致磁異常特征(多表現為形態規則的正異常，呈北西～北西西向展布，北側多伴有負異常，梯度較陡)，可為成礦帶內低緩、弱小磁異?！暗V與非礦”的識別提供一定的參考。

2)練村一帶磁異常查證取得了較好的找礦成果，但工程布設主要集中于DC04-1磁異常區內，鉆孔中見有6層礦化體，均構成磁鐵礦體。結合參考文獻[15]對練村鐵礦床成因的研究，認為練村一帶DC04磁異常區深部具有尋找大型隱伏沉積變質型鐵礦床的巨大前景。

3)在陳店、練村一帶采取不同的物探組合模式，提高工作精度、快速有效地確定有利成礦地段。通過總結分析重、磁、電等物探方法在各類地質體上的異常特征及其差異，證實其在舞陽～新蔡鐵礦成礦帶勘查工作中的適用性[16-17]。雖然DC01異常查證成果表明深部存在鐵礦化體，但未能完全控制鐵礦體的厚度，且目前揭露礦化體品位較弱、埋深較大，現階段不具備經濟價值，不過其異常查證的工作方法可為覆蓋區尋找隱伏鐵礦床提供一定參考。

5 結語

1)區域上北西向、北東向斷裂控制了基底的凸起凹陷及磁異常展布形態，區內磁性地質體主要賦存于太古宇太華巖群內，其空間形態、埋深受斷裂及基底起伏的控制。練村一帶DC04異常區深部具有尋找大型隱伏沉積變質型鐵礦床的巨大前景。

2)重磁、CSAMT測量成果相互論證，提高物探成果的可信程度，結合鉆探成果，證實了“重磁、CSAMT”等多種物探方法在區內尋找隱伏鐵礦床的可行性，豐富覆蓋區地質勘查方法。

3)本次磁異常查證成果有助于加深對舞陽～新蔡鐵礦成礦帶上低緩及弱小磁異常的研究，為區域磁異常查證及深部進一步的地質工作提供一定借鑒意義。