山东东平石河王铁矿磁异常特征分析

徐遂勤，李耀华

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院， 河南南阳市 473000;2.中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院， 北京 100083)

山东东平石河王铁矿磁异常特征分析

徐遂勤1，李耀华2

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院， 河南南阳市 473000;2.中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院， 北京 100083)

以区域地质资料为基础，结合标本的磁参数测定结果，对石河王铁矿区1∶5000高精度磁测的磁异常进行定性解释，圈定了石河王和郭家楼2条磁异常带，通过定量计算得出矿体的埋深和产状，进一步分析了圈定矿体特征及矿床成因。经钻探验证，测量及计算结果与矿体吻合良好，取得了较好的找矿效果，为进一步地质找矿提供了有利的依据。

石河王铁矿;高精度磁测;磁异常特征;定量计算

石河王铁矿位于东平县城西北约16 km的石河王村附近，隶属东平县老湖镇管辖。1959年地质部航空物探大队进行了1∶10万航磁测量，发现了汶上～东平～阿城航磁异常带。在此基础上于1971～1975年又完成区域内1∶5万航空磁测量工作，圈定了汶上～东平～阿城航磁异常带，石河王铁矿区就位于该航磁异常带中偏北段，为沉积变质型铁矿。自2005年开始，在该区开展了为期2 a的1∶5000高精度磁测量及地质详查工作，基本查明了矿区铁矿成矿地质条件、矿床特征等，在矿区内共圈定矿体3个，新增查明的铁矿石资源量约2000万t，平均品位TFe 32.31%，MFe 24.55%。

1 矿区地质背景

矿区位于华北地台鲁西隆断区蒙山－东平凸起西部边缘，汶泗断裂的北部，肥城断裂的西南部。矿区内地表主要发育有寒武系和第四系(见图1)，泰山岩群山草峪组隐覆于寒武系之下，是该区铁矿主要赋矿层位，其总体走向320°～330°，倾向 SW，倾角70°～85°，岩性主要为黑云变粒岩夹磁铁石英岩、磁铁角闪石英岩、斜长角闪片岩、黑云角闪片岩等。寒武系长清群地层出露于区域北部及中部，发育朱砂洞组、馒头组，朱砂洞组地层与下覆泰山群山草峪变质岩呈角度不整合接触;馒头组由下到上分为石店段、下页岩段、洪河砂岩段、上页岩段，与下伏朱砂洞组整合接触，而地表仅出露该组上页岩段。寒武系九龙群地层出露于矿区的北部，发育张夏组、崮山组，地貌上常构成陡峭的山峰，张夏组分为上、下2个灰岩段，与下伏馒头组呈整合接触关系;崮山组分布于矿区的西北角，出露该组下段岩性。第四系大面积分布在矿区南部山间低洼地带，主要为褐黄色砂质粘土、土黄色砂土，浅黄色含粘土细砂，夹花岗质、石灰质砾石层等，属冲洪积成因。

图1 石河王铁矿区域地质略图(虚线为矿区勘查边界)

矿区内未发现脆性变形构造，寒武纪地层呈单斜分布，在区内形成单斜状构造，倾向 NW，倾角3°～5°，局部受断层影响产状复杂，总体为平缓单斜构造。岩浆岩以隐伏的花岗伟晶岩脉为主，其次为煌斑岩脉、闪长岩脉;花岗伟晶岩呈脉状顺层侵入山草峪组，与片麻理近于平行产出，煌斑岩、闪长岩呈脉状侵入寒武纪地层中。

2 磁异常特征

2.1 岩矿石磁性特征

通过对矿区内1298块岩矿石标本的磁化率、剩余磁化率强度进行统计分析[1]，结果如表1显示:岩浆岩类标本具有中强磁性特征，磁化率平均值大约为(2000～3000) ×10－5SI，其中辉绿岩类磁性较强，反映为明显的强磁场特征，闪长岩类磁性较辉长岩低，为中强磁场特征，本区花岗岩类磁性较弱，磁化率平均值为506×10－5SI，剩余磁化率强度平均值为214×10－3A/m2，相对较大。沉积岩中的灰岩、砂页岩等均为无磁性岩类，在磁场上反映为平缓磁场特征，即为本区的区域正常场。变质岩类磁性变化范围大，且同一种岩性不同地段磁性变化差异较大，由于变质岩剩余磁强度大且磁性强弱不均，通常表现为正或负的杂乱磁场特征。含磁铁矿石标本具有很强的磁性，其磁化率平均值一般在(20000～70000)×10－5SI，为明显的强磁异常。

表1 矿区磁性标本测定结果统计

2.2 区域磁场特征概述

本次高精度磁测测网为50 m×10 m，是在原有1∶10000磁测资料基础上重新划定异常进行分析研究的，测区范围仅包括异常区段[2]。据1∶10000地面磁测资料，当时圈定了1条南起汶上县城北，经彭集沿北西向经水河后转向北延伸至东阿镇以北，长超过50 km的强磁异常带，磁场强度为数百nT，呈现出以北西向为主的强度大、梯度陡的狭长异常带，其走向与区域地质走向一致，经钻探验证，为含磁铁角闪石英岩层铁矿引起。高精度磁测选取基点磁场值为52000 nT，测量结果所反映的宽缓、开阔的特征为寒武纪地层分布，在平缓背景场上圈定了2条近南北向展布的磁异常带(见图2)，其中一条位于石河王村西侧，另一条位于郭家楼西侧[3]。

图2 石河王铁矿区高精度磁测1∶5000ΔT平面图(据山东省物化探勘查院)

2.3 磁异常特征

2.3.1 石河王磁异常带

由图2可见，区内磁异常带近南北方向展布，以800 nT等值线圈定异常平面形态呈1条带状，其南北端基本封闭。区内控制长度3.25 km，宽度一般在600～800 m。异常带上出现2处峰值(编号分别为 C1异常、C2异常)。

C1异常是由1000 nT等值线圈定的1个椭圆状异常平面范围，长轴800 m，短轴500 m，异常等值线分布均匀，峰值达1500 nT。梯度变化较缓，磁异常特征反映出磁异常地质体具一定埋深，且下延深度较大。就异常强度来看，相对强度800 nT，属中等磁性偏弱，且呈一弧立椭圆状，推断异常由含铁黑云变粒岩引起，经对异常进行定量计算[4]，矿体顶板埋深约150 m左右，产状近于直立略向东倾。

C2异常为一狭长条带状异常，以1200 nT等值线圈定其平面范围，长约 1.65 km，宽 0.15～0.3 km。异常带的中段较宽，为异常中心部位，峰值达1625 nT，异常带两侧梯度变化较大，其西侧较陡。据推断是由泰山群山草峪组含铁变质岩引起的该异常特征。在异常中心地段推断有叠加矿层所引起的强磁异常，由图2可见在异常中心的东侧有一同形扭曲特征，推测在主矿层东侧有一小矿层平行排列。在异常中心实测A3－A3′异常研究剖面(见图3)，经定量计算矿层顶板埋深约150 m左右，产状近于直立，略向东倾。经打钻验证，孔内见矿厚度21.29 m，磁性铁品位23.96%，矿体倾角75°。

图3 A3－A3′定量计算剖面

2.3.2 郭家楼磁异常带

郭家楼磁异常带呈向东凸起的弧形狭长带状异常，北端有明显的向左扭转，南端靠近桓家村，区内控制长度约2 km，以1000 nT等值线圈定异常带，平均宽度约200 m(见图2)。异常带强度一般在1125 nT，连续性较好，两侧梯度变化基本对称，在异常带的中心线上断续出现2处峰值，主峰值达1375 nT，推断为鞍山式铁矿带引起。为了解矿体的分布特征，在异常带南段和北段实测了 A1－A1′、A2－A2′异常研究剖面，图4为A2－A2′定量计算剖面图，经计算矿层上顶板埋深均在100 m左右，产状近于直立，略向东倾，钻孔揭露矿体厚3.40 m，平均品位22.80%，矿体倾角 75°。

图4 A2－A2′定量计算剖面

3 矿体特征及成因

3.1 矿体特征

矿区共圈定矿体3个，编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(见表2)。Ⅰ、Ⅲ号矿体分布于石河王磁异常带中，Ⅱ号矿体分布于郭家楼磁异常带中。矿体赋存于晚太古代泰山群山草峪组变质岩中，呈似层状单斜产出，产状与围岩产状基本一致。

表2 矿体特征

Ⅰ号矿体沿走向长2100 m，控制长度1984 m，矿体赋存标高－48.87～－569.10 m，总体走向约5°，沿走向总体呈向西凸出的弓形，矿体倾向北东东，总体由北向南倾角有变陡的趋势，倾角变化范围67°～82°。矿体沿走向两端均未封闭，沿走向和倾向以单层为主，局部出现分层。矿体的最小厚度为1.07 m，出现在 SZK802钻孔中，最大厚度为21.29 m，出现在 SZK801中，矿体平均厚度为7.23 m，厚度变化系数为62.97%，属变化中等型。化验结果显示，单工程矿体磁性铁品位最高34.96%，最低20.03%;全铁品位最高 43.37%，最低 25.57%。单样磁性铁品位最高39.84%，最低15.02%;全铁品位最高48.01%，最低20.38%;矿体平均品位为TFe 32.83%，MFe24.97%，品位变化系数分别为11.75%和13.60%，属均匀型。磁性铁品位出现频率最高的为25.01% ～30%，占 35%;其次为 20.01% ～25%，占26%;其他分别为小于15%占12%，15% ～20%占14%，大于30%占13%，矿石中MFe/TFe为76.06%。

Ⅱ矿体沿走向总体呈一南北两端向西弯曲弧形。矿体由 SZK2301、SZK2302、ZK001、SZK3101、SZK3102、SZK3901控制，磁性铁品位为 6.80% ～19.58%，矿体延深由北向南逐渐变小。矿体以单层为主。Ⅲ号矿体由3个单层组成，沿走向两端均未封闭，沿倾向上部已经封闭，下部未封闭。

3.2 矿床成因

矿床赋存于山草峪组中下部层位，具层控特性。矿体属泰山群的1个组成部分，其与泰山岩群的形成演化过程是一致的。泰山岩群是发育在早期陆壳固结以后的稳定陆块上滨海－浅海环境的火山－碎屑沉积建造。成矿物质来源于海底火山喷发作用，在海盆中，胶状氢氧化铁和二氧化硅交替沉积，形成互层状硅铁沉积建造，经受区域变质作用时，在热力和定向压力作用下，产生重结晶作用及片理化作用，形成磁铁矿、石英、角闪石等主要矿物。在矿石中主要矿物定向排列，形成明显的黑白相间条带状构造。

4 结论

根据区域磁场及1∶5000高精度磁异常分布特征，结合本区磁性参数资料、地质及钻孔资料对铁矿反映的异常特征总结如下:

(1)呈有规律的条带状异常，具有一定的走向，与老地层走向基本一致;

(2)异常强度大多在1000 nT以上，当矿体埋藏较浅时，异常曲线尖锐，梯度陡直，矿体埋深较大时异常变的宽缓;

(3)异常呈现多峰值，反映了多层矿体的特征，且有相平行排列的异常，反映了同一走向多条矿体的存在。

从区内已知矿带上异常特征看，只要矿体具一定规模，且顶板埋深不大于300 m，异常强度一般大于1000 nT，而对于有一定埋深的矿体，其异常则呈低缓特征，有一定范围，曲线反映比较圆滑规整，相对强度一般大于500 nT。

致谢:在此感谢东平百成矿业有限公司、山东省物化探勘查院提供相关数据及资料。

[1] 向运兵，吴 军，叶厚余，等.谈磁法勘探中标本磁参数测定的必要性[J].西部探矿工程，2007，(3):132.

[2] 霍光辉.高精度磁测在山西省繁峙吐楼铁矿区勘探中的应用[J].山东国土资源，2010，26(9):23 －26.

[3] 王郁柏.磁异常数据处理方法的应用[J].地质找矿论丛，2006，21(增刊):149－154.

[4] 沈方铝，龚育龄.地面高精度磁测在八河铁矿区找矿中的应用[J].南华大学学报，2008，22(1):44 －47.

2010－03－17)

徐遂勤(1962－)，男，河南南阳人，高级工程师，主要从事物探及地质找矿工作。