磁测资料在宁芜地区(江苏部分)矿产资源潜力评价中的应用

魏邦顺，黄建平，金永念，贾 根，盛 君

(江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018)

磁测资料在宁芜地区(江苏部分)矿产资源潜力评价中的应用

魏邦顺，黄建平，金永念，贾 根，盛 君

(江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018)

利用宁芜地区(江苏部分)地质资料，结合磁场特征，重点对该区侵入岩体、断裂等地质构造进行了推断，编制了1∶5万磁法推断地质构造图，为铁矿预测提供了地质构造等综合信息要素。采用RGIS 2008软件2.5D人机交互拟合方法，累计估算铁磁性矿体资源量84 642.6万t并分级。通过已知矿床的分布特征分析，结合磁测资料解释应用的成果，对宁芜地区(江苏部分)铁矿资源潜力进行了探讨和预测。

磁测资料解释应用;铁矿资源潜力;宁芜地区

0 引言

宁芜地区(江苏部分)东起方山—小丹阳断裂，西临长江断裂带，北以南京—湖熟断裂为界，南至省界，区域上位于长江中下游多金属成矿带宁芜火山岩盆地的北段。区内断裂构造发育，且以NE向为主，岩浆活动频繁，矿产资源十分丰富，以“玢岩式”铁矿为著称，铜、硫矿产亦很丰富，是长江下游地区铁、铜、硫、金矿产的重要产区之一。

1 地质概况

宁芜火山岩盆地是一继承式盆地，区内出露和揭露的基底地层(火山基底)为三叠到侏罗系沉积岩，总厚大于4 000m，其中，三叠系中、下统以海相、海陆交互相碳酸盐、膏盐及细碎屑岩沉积为主，而三叠系上统—侏罗系中统则以陆相碎屑岩建造为主，主要分布于火山断陷盆地边缘或构成盆地内部火山杂岩的直接基底。

从上侏罗统到白垩系区域内主要为一套成层性良好的中生代火山岩系，总厚大于3 100m，分为5个组(旋回):龙王山组(旋回)(J3l)、大王山组(旋回)(J3d)、姑山组(旋回)(K1g)、白头山组(旋回)(K1b)和娘娘山旋回(组)(K1n)(侯龙海等，1986)。

区内褶皱不甚发育，但断裂构造较为复杂，各个方向的构造形迹均有发育，主要由NNE、NW向不同级次断裂组成的网格状构造与火山构造复合构成了区域总体构造格架。构造发展阶段主要为燕山期。

区内侵入岩分布较广，多呈岩株、岩枝及不规则状产出。其分布及延伸方向主要受NE、NNE、NW向断裂构造控制，其次则受火山岩的原生环状、放射状等断裂裂隙控制，与构造演化有明显的同步关系。侵入期系燕山期，侵人活动可划分为燕山早、晚二期。侵入岩为中基性辉石闪长玢岩、角闪闪长玢岩、闪长岩及中酸性粗安斑岩、石英闪(二)长斑岩、二长花岗斑岩等，主要分布于盆地的中心部位或边缘地带。

区域内生成矿作用主要发生在燕山期，与火山活动有关，多属于岩浆—岩浆期后热液矿产。铁矿有梅山、卧儿岗、吉山、龙旗山、其林山、凤凰山、牛首山等铁矿床多处，较集中分布于梅山—凤凰山一带，呈NW—SE向，受梅山—凤凰山断裂喷发带控制，矿床主要产于中基性辉石闪长玢岩的接触带附近，形成了晚期岩浆—热液充填交代型的各类铁矿，与中基性辉石闪长玢岩体存在着空间上和成因上的密切关系(贾根等，2007)。

2 地球物理特征

2.1 岩矿石磁性特征

宁芜火山岩盆地自20世纪50年代至今先后有多家科研部门和生产单位开展过物探工作，在历次工作中均进行了岩(矿)石的物性测定工作，经筛选和整理，形成岩(矿)石磁性参数统计表(表1)。从统计结果看有如下特征。

沉积岩磁性特征:沉积岩一般不具有磁性，偶见少量具磁性者，主要是由于磁铁矿物所致。因此，在沉积厚度较大的地区往往形成平缓单调的磁场。

侵入岩磁性特征:从物性统计结果可以看出，本区侵入岩的磁性由基性—中酸性—酸性依次减弱，中酸性侵入岩以感磁为主，其Q值均小于1，一般为0.2～0.4，基性侵入岩的感磁与剩磁相当，Q值在1左右。

火山岩磁性特征:火山岩的磁性极不均一，各类岩性参数变化很大，由微磁到中等强度，火山岩以剩磁为主，其Q值多数大于1。

第三系方山组(N2f)玄武岩分布地区，如江宁方山地区，埋藏浅或出露地表，磁化率K平均930×10-5SI，Jr平均3 080 ×10-3A/m，Q 值可达8.44，具中等磁性，磁异常呈锯齿状跳跃，曲线梯度变化大。

铁矿石磁性特征:赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿的磁性很弱或无磁性。磁黄铁矿及假象赤铁矿具有中等磁性，磁铁矿是本区最强的磁性体，宁芜地区的磁铁矿K平均73 780×10-5SI，Jr平均8 220×10-3A/m，能引起较强的航磁异常，如梅山、吉山和卧儿岗等铁矿。

表1 宁芜地区岩(矿)石磁性参数统计表

2.2 地球物理场特征

宁芜地区处于苏南航磁复杂异常区西北部，区域磁场背景由北西向南东逐渐升高，局部异常在空间分布上多呈NE向的带状，NW向和近东西向也兼而有之，异常强度不等，一般在400nT左右，其中以蒋门山—朱门一带磁场强度为最高，最大强度可达2 400nT。该区北西为桥林负磁场区，磁场特征以负磁场为背景，一般在-50nT～100nT之间变化，曲线平缓，局部异常分布少，具有范围小，曲线无规律。北东为东山—禄口平静磁场区(图1)。

图1 宁芜地区1∶5万航磁ΔT等值线平面图

地磁反映梅山—吉山—朱门为强磁异常区，该区磁场等值线扭曲、拉长、收缩现象极为强烈而普遍，磁异常分布较密集，并呈串珠状相连，异常梯度较陡、强度高(至数千纳特)、形态规则的磁异常特征。东山—禄口为平静磁场区，零星出露赤山组及象山群砂岩。方山—陶吴—乔木山低缓磁场区为NNE走向低弱的局部异常，多为一条等值线圈出，极大值400nT左右(图2)。

结合地质资料及有关的地面物探工作成果综合分析，区内所分布的局部异常除已知梅山、吉山及凤凰山等铁矿反应之外，其他多数异常主要与中生代火山岩及次火山侵入岩体有关。

3 磁法资料的解释应用

3.1 磁法推断地质构造

3.1.1 磁法推断地质构造的依据 (1)断裂构造。主要以化极后航磁异常等值线平面图为基础资料，结合垂向一阶导数资料，识别推断断裂构造的依据如下。

不同磁场区的分界线往往是构造分区的界线，通常也为规模较大的断裂或断裂带(不同磁场区的分界由一较宽的带构成时)的划分标志，一般以不同磁场区的分界线位置作为断裂位置或断裂带的中心位置，平面上的总体延伸方向为其走向。

磁异常梯度带，以磁异常梯度带中间线为断裂所在位置，平面上的总体延伸方向为其走向，如方山—小丹阳断裂。

串珠状磁异常带往往反映断裂带内断续有充填物的情况，磁异常轴线反映的断裂是岩浆岩的通道，以异常极值附近(化极资料)或水平导数零线附近为断裂所在位置。

异常错动带，在磁场图上，一条或几条比较容易对比的、线性排列的磁异常带发生明显错动时，表明磁性标志层或脉岩体发生了错动，这通常是断裂作用的结果。通常将磁异常错动位置作为断裂构造的位置，为本区多数断裂构造磁场标志。

(2)火山构造。地质结构多种多样，但所产生的磁异常形态、强度和特征却大致相同，通常火山喷发相的岩石往往具有较高的剩磁，在火山口周围形成强度较大、具有一定分布规律的环状且有正负局部磁异常伴生的正磁场区或负磁场区。

火山构造通常分为裂隙式火山构造和中心式火山构造两种。裂隙式喷发的火山在空间上多呈带状分布，在磁场等值线平面图中多表现为带状负磁异常或正磁异常，如卧儿岗火山构造，航磁ΔT平面等值线图中为一走向近南北的哑铃状，强度分别为560nT和525nT的航磁异常，北侧伴生负值，化极垂向一阶导数磁场图中呈一条走向近南北、其中心为正异常、周围为负磁场的椭圆形异常特征。中心式喷发的火山多呈群展布，在磁场等值线平面图中多表现为圆形或椭圆形负磁异常或正磁异常，如梅山、方山和横溪火山构造，其中梅山火山构造在航磁ΔT平面等值线图中为一等轴状航磁异常，化极垂向一阶导数磁场图中，其中心为正异常，四周由负磁场组成。

定性和半定量解释根据磁异常特征和地质环境判断磁异常是否为火山构造引起，其次以磁异常的外侧梯度陡变带或垂向一阶导数零值线等圈定火山构造的范围，裂隙式喷发的火山构造，根据磁场等值线平面图上异常梯度带来圈定。中心式喷发火山构造，根据磁场等值线平面图上圆环状磁异常群外围异常的外侧梯度带圈定。一般以磁异常的走向作为火山构造的走向。

图2 宁芜地区地磁ΔZ等值线平面图

(3)侵入岩体。往往成群、成带分布，形成磁异常群或磁异常带，一般来说，侵入岩由酸性岩到基性岩，磁性由弱到强。

中基性岩类一般可形成几百纳特以上的磁异常。如本区的辉石闪长玢岩磁性较强可形成较大范围、强度较高的航磁异常。辉绿岩的磁性一般也很显著，它常呈脉状穿插在其他岩石中，在其上可观测到明显的磁异常。

中酸性岩类:中酸性岩类主要包括花岗岩、花岗闪长岩等，从磁异常角度中性和酸性岩有时不易区分，因此通常统称为中酸性岩类。中性岩类主要为闪长类，一般均有磁性，在其上可观测到数百纳特甚至更强的异常。

岩浆岩带的边界通常采用以化极磁异常的梯度陡变带为岩体的边界;对规模较小的磁性体，采用化极磁异常一阶导数零値线圈定。对规模较大的磁性体，采用化极磁异常二阶导数零値线圈定。对岩体本身无磁性、但因接触带蚀变后磁性增强而引起磁异常时，通常使用环状化极磁异常内侧的梯度陡变带来圈定;对有明显走向特征的磁异常，以磁异常的走向作为侵入岩体的走向。

(4)火山岩地层。火山岩磁场中，玄武岩磁异常峰值常达几百至几千纳特，如方山玄武岩;一般安山岩比玄武岩磁性弱，异常峰值为几十至上百纳特，本区广泛分布。酸性火山岩由于其暗色矿物含量少，磁性较弱。火山岩磁场的共同特点是，沿剖面方向场值跳跃变化，在相邻测线上难于对比，随着火山岩埋深增大，其跳跃变化特征逐渐减弱或消失。

火山岩地层定性和半定量解释依据磁异常特征和地质环境判断磁异常是否为火山岩地层引起，在此基础上利用化极磁异常带外部异常的外侧拐点或化极垂向一阶导数零值线等圈定火山岩地层的范围，以磁异常的走向作为火山岩地层的走向。

3.1.2 推断结果 参照全国矿产资源潜力评价磁测资料应用技术要求(范正国等，2007)，结合区域地质资料，利用航磁资料重点对断裂构造、侵入岩体及火山岩地层进行了解释推断，主要对断裂构造、侵入岩体进行了定性和半定量解释，对推断地质构造中断裂构造进行必要的分级、侵入岩体进行分类，圈定其位置和范围、确定其走向、长度等参数。形成了宁芜地区磁法推断地质构造图。

宁芜地区磁法推断地质构造图的编制，以1993年航遥中心“江苏苏南部地区航空物探(磁)勘查成果报告”(王世林等，1994)解释推断结果为基础，参照近年来较大比例尺的地磁解释推断结果，进行再解释、修正，形成新的解释结果，即宁芜地区磁法推断断裂构造图(魏邦顺等，2009)(图3)。该地区共推断断裂构造14条，其中二级断裂1条，三级断裂13条，火山构造4个、侵入岩体38个(中基性岩类13个、中酸性岩类25个)，火山岩地层5处。

3.2 磁性矿产资源量估算

3.2.1 磁异常的定性解释 磁异常的定性解释目的是确定磁异常的成因，定性解释常用方法主要有:地检查证、成矿地质环境分析、磁性分析、异常特征分析、航磁异常地形分析、综合物探方法分析。磁异常定性解释的结果，确定全区11个航磁异常(包含10个已知磁性矿体异常和1个推断磁性矿体异常)为铁磁性矿产引起的航磁异常，针对11个航磁异常利用大比例尺地磁资料进行磁性矿产资源量估算。3.2.2 磁异常的定量解释 磁异常定量解释工作首先根据磁异常形态选择定量剖面，取得剖面数据，其次参照已有地质、物性资料建立初始模型，采用RGIS 2008软件2.5D人机交互拟合功能对矿致磁异常进行拟合，得到磁性矿体的埋深、截面面积，根据磁异常的平面形态、已知磁性矿体的空间展布形态等确定磁性矿体走向长度、体积校正系数等参数，进而求取磁性矿体体积，由已知(或邻近地区)矿床的平均密度求出资源量。

在进行矿致磁异常定量解释时，主要注意事项包括剖面数据选择，确定磁性体走向长度、磁化强度及其倾角、地磁场参数、拟合剖面方向和旁侧磁性体干扰等方面。

全区共圈定铁磁性矿床11处，共估算陆相火山岩型铁矿84 642.6万t，其分布见图3。

4 磁异常资源量估算应用实例

4.1 矿区地质、重磁场特征

南京某铁矿矿区位于宁芜中生代陆相火山岩断陷盆地的北段，北西向梅山—凤凰山构造岩浆成矿带与北东向安德门—娘娘山构造岩浆带的交叉部位。铁矿区出露侏罗—白垩纪陆相火山岩系及红层以上沉积地层，含矿地层为大王山组火山岩，磁铁矿体产于辉石闪长玢岩与大王山组上段接触带中，矿体边缘分支及单独小矿体亦有产于辉石闪长玢岩中。

在矿区范围内开展了1∶1万比例尺磁测、1∶2万比例尺重力工作，地磁 ΔZ异常呈椭圆形，以1 000nT等值线计算，长约900m，宽约750m，峰值为7 120nT，北面有明显的负场伴生，极小值为－1 050nT，异常梯度北西较陡，东南较缓(图4)。磁异常上有重力异常，重磁异常范围相近、形态相似，表现为明显的重磁异常同高特征。300、401勘探线位于已控制铁矿体中部。

主矿体顶板标高为－34m～－327m，最大相对高差为293m;底板标高为－169.4m～604m，最大相对高差为434.6m。矿体分布范围约0.8km2，矿体平面投影呈椭圆形，长轴方向为NE 20°左右，在剖面上呈凸透镜体状，向四周倾伏，向北东倾伏角20°左右，但总体上呈向北西侧伏之势。主矿体空间上呈单一巨型透镜体状，铁矿体西南部埋藏较浅，西北部埋藏较深。

综上所述，结合本区物性资料，认为300、401勘探线所通过的地磁异常为磁铁矿、辉石闪长玢岩与大王山组火山岩等共同引起。

图3 宁芜地区磁法推断地质构造图

4.2 拟合剖面及异常走向长度

为更好地利用勘探地质资料，拟合剖面选择与300号勘探线相重合，地磁ΔZ剖面数据由1∶1万地磁平面等值线图上截取，重力Δg剖面数据由1∶2万重力平面等值线图上截取，剖面方向为北东20°。

根据铁矿区地磁异常图(图4)，磁异常走向长度取700m～800m，其中拟合剖面线以西为350m～400m(远端距离)、以东为350m～400m(近端距离)。

4.3 剖面重磁异常的2.5D正反演拟合

采用RGIS 2008之2.5D重磁剖面反演软件，装入重、磁剖面数据，根据300线地质勘探剖面图，对已控制的矿体及其围岩建立初始模型，初始模型中各岩矿石磁性等参数参考己有物性资料，如辉石闪长玢岩磁化强度取3 000×10-3A/m，密度为2.72×103kg/m3，磁铁矿磁化强度取(10 000～65 000)×10-3A/m，密度为(3.0～4.1)×103kg/m3，大王山、龙王山等火山岩有效磁化强度取(500～1 000)×10-3A/m，密度为(2.4～2.6)×103kg/m3。根据该地区所处位置，正演中使用地磁场强度 T=49 531nT，地磁倾角 I=46.8°，磁偏角 D=-3.72°，拟合剖面的方位角为20°，通过调整初始模型，使重磁理论曲线与实际曲线较好吻合(图5)。

图4 南京某铁矿地质、物探(重力Δg、地磁ΔZ)等值线平面图

4.4 资源量估算

从图中量得推断磁铁矿体的横截面积分别为S1=11 798.432m2，S2=25 610.800m2，S3=29 000.772m2，S4=53 003.340m2，S5=87 486.676m2;估算推断磁铁矿体的体积时矿体长度L取750m～800m;考虑地磁异常的平面展布特征(图4)及已控制矿体空间形态，确定推断磁性矿体为球形，故体积校正系数采用2/3，计算磁铁矿体的体积V。

根据矿区勘探资料，取矿石平均密度ρ为3.8 t/m3，所以，推断磁铁矿体的资源量为:Q=V×ρ=36 989.2(万 t)。

5 结语

利用宁芜地区磁测数据处理结果，结合地质资料综合分析，共推断了包括断裂构造14条、火山构造4个、侵入岩体38个(中基性岩类13个、中酸性岩类25个)和火山岩地层5处等地质构造内容;对磁性矿产有关的11个航磁异常，主要利用地磁数据，采用RGIS 2008软件2.5D人机交互拟合方法，累计估算陆相火山岩型铁磁性矿体资源量84 642.6万t并分级。

图5 矿区300勘探线重磁异常正反演计算结果

区内已查明铁矿的分布表明:区域铁矿主要赋存层位为周冲村组、大王山组、龙王山组，成矿母岩为大王山旋回辉石闪长玢岩。中基性辉石闪长玢岩侵入岩体与三叠系、侏罗系地层(周冲村组、黄马青组、大王山组、龙王山组等)接触带部位的局部重、磁异常是寻找铁矿的重要标志。

铁矿床多与中基性侵入岩体、断裂构造具有明显的空间联系。而中基性侵入岩体常伴随着明显的重磁异常;断裂构造发育处，尤其是不同方向断裂交汇处，火山机构及其与断裂构造的复合部位，磁异常往往伴有明显错动、扭曲等现象，这种位置恰是成矿的有利地段，如:已知铁矿床(梅山、吉山、凤凰山)等多处。从宁芜地区磁法推断地质构造图看:江宁镇、蒋门山、朱门一带，与已知铁矿具有类似成矿地质环境，有已知的大古山、阴山、竹园山等铁矿点，是区域内铁矿的重点找矿远景区，应重视大比例尺地磁异常特征的研究，必要时配合开展大比例尺重力和大功率电法工作。

范正国，黄旭钊，熊盛青，等.2007.全国矿产资源潜力评价磁测资料应用技术要求［S］.中国国土资源航空物探遥感中心.

侯龙海，徐德安，董福友，等.1986.宁芜北段1∶5万区域地质调查报告［R］.南京:江苏省地质矿产局第一地质大队.

贾根，张登明，黄震，等.2007.宁芜火山岩区(江苏部分)深部矿产资源潜力分析［J］.中国地质，34(增刊):113-117.

王世林，王卫平，李新弟，等.1994.江苏南部地区航空物探(磁)勘查成果报告［R］.北京:地质矿产部航空物探遥感中心.

魏邦顺，盛君，关艺晓，等.2009.江苏省(含上海市)铁矿资料潜力评价磁测资料应用研究报告［R］.南京:江苏省地质调查研究院.

Application of magnetic data interpretation in Ningwu area(Jiangsu part)in potentiality assessment of mineral resources

WEI Bang-shun，HUANG Jian-ping，JIN Yong-nian，JIA Gen，SHENG Jun

(Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China)

Based on the geological data of Ningwu area(the Jiangsu part)and the characteristics of the magnetic field，the authors concluded the geologic structures including intrusive bodies，faults and so on in the study area，mapped a 1∶50，000 tectonic map that was concluded by the magnetic method to provide the geologic structure and other comprehensive information for the iron resource prognosis.By using the method of 2.5D human-computer interaction fitting in software RGIS 2008，the authors estimated and graded the amount of 846，426，000 tons of ferromagnetic ore body.Through analysis of the known deposits distribution features，combined with the results of application of magnetic data interpretation，the authors carried out the discussion and the prognosis on the iron resources potential in Ningwu area(Jiangsu part).

Application of magnetic data interpretation;Iron resource potential;Ningwu area

P631

A

1674－3636(2010)04－0064－09

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.01.64

2010－07－19;

2010－10－14;编辑:侯鹏飞

中国地质调查局项目“江苏省(含上海市)矿产资源潜力评价”(12120100881615)

魏邦顺(1963—)，男，工程师，长期从事地质矿产物探工作，E-mail:wbshun204@sina.com