纳米比亚奥姆博姆博航磁异常特征及找矿意义

2013-12-12周锡明张光军李爱勇张明鹏

地质找矿论丛 2013年3期

周锡明，张光军，陈超，李爱勇，张明鹏

（1.中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉 430074；2.江苏省有色金属华东地质勘查局814队，江苏镇江 212005）

0 引言

纳米比亚矿产资源十分丰富，素有“战略金属储备库”之称，但地质勘查程度较低。根据目前已有的地质工作成果，纳米比亚的铁矿资源主要产于新元古界达马拉系奥塔威（Otavi）群朝斯（Chuos）组中。含铁矿层朝斯组在库内内省西北部，出露长近700 km，分布面积超过38 000km2，铁矿的潜在资源量可达百亿吨，显现出巨大的资源经济潜力。本文通过对库内内省奥姆博姆博（Ombombo）航磁资料的处理解释［1－4］，提取了异常信息，对优选目标区进行了地质调查，经钻探验证，在埋深220m处，见到厚30m左右的磁铁矿体，使该地区取得较好的铁矿找矿效果。

1 矿区地质及地球物理特征

1.1 地层

区内出露新元古界和第四系。新元古界Rasthof组（Nrh）、Gruis组（Ngu）、Maleberg组（Nma）和Elandshock组（Nel）的岩性以白云岩为主（图1，表1）。

区内的含铁层位为朝斯组（Nch），该组呈条带状分布，主要由混积岩、砾质砂岩、薄层粉砂岩、细粒碳酸盐岩碎屑以及含铁层构成，不整合于奥姆博姆博亚群之上，分布于区内复式向斜两翼。根据颜色和岩性特征，朝斯组可分为上、中、下3个岩段。

朝斯组下段以红褐色的铁硅质岩为主。铁硅质岩为化学沉积的产物，水平层理，条带状构造，赤铁矿条带与硅质条带互层，具隐晶质结构。朝斯组下段与Ombombo亚群呈不整合接触。

朝斯组中段岩性为灰绿色页岩、中细粒砂岩、含砾砂岩和砾岩，这些岩层的胶结物以泥质为主，抗风化能力较弱，含铁量一般低于10%，磁化率也较低。

朝斯组上段岩性主要为红褐色含砾铁质砂岩，岩层中含铁量一般都能达到20%以上。含铁矿物主要为赤铁矿，磁铁矿少量。露头见有赤铁矿和赤铁矿化磁铁矿（或假象赤铁矿），钻孔内见到较好的磁铁矿层。

1.2 构造

区域内发育由Otavi群构成的向斜构造，Abenab亚群（Nab）构成向斜核部，朝斯组构成两翼。从向斜轴向可明显看出，在达马拉运动中经历了2次强烈构造变形：第一次形成了近NW和NNE向的褶皱；第二次使近NNE向的褶皱轴发生了二次褶皱，产生了SN向紧闭褶皱。

图1 纳米比亚奥姆博姆博地质图Fig.1 Geological map of the Ombombo in Namibia

1.3 岩石地球物理特征

围岩岩性主要为白云岩、灰岩、砾岩和砂岩，属中、低密度，无磁性或弱磁性（表1）。矿体主要由赤铁矿、磁铁矿组成：赤铁矿具高密度、弱磁性，磁性随磁性物质增多而增强，表现为中等磁性；磁铁矿为高密度、强磁性，平均磁化率达到118 750×10－5SI以上，具备磁法勘探寻找隐伏铁矿体的地球物理条件。

表1 区域地层简表Table 1 Regional stratigraphic profile in Ombombo area，Namibia

表2 岩矿石密度与磁化率参数Table 2 Rock and mineral density and magnetic susceptibility parameter statistics

2 航磁异常特征

2.1 航磁数据

1994年，纳米比亚地质调查局（GSN）和德国地质科学与自然资源联邦研究院（BGR）共同开展了纳米比亚1∶20 000航空物探测量。航磁测量技术参数：测线线距200m；切割线线距2 500m；测线方向为南北向；切割线方向为东西向；离地飞行高度80 m；采样间隔0.1s。对航磁测量数据进行了地球正常磁场校正（IGRF 1990年模型）、飞行方向差校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正、测量绝对磁场值校正及磁场水平调整［5］，取得航磁异常（图2）。

图2 纳米比亚研究区航磁异常图Fig.2 Aeromagnetic anomaly map of study aera in Namibia

纳米比亚位于南半球，奥普沃地区航磁ΔT异常总体格局为南负北正，正异常为主。由于区内朝斯组发育了一套含铁地层且具有较强的磁性，而其他沉积地层磁性较弱，区内岩浆岩不发育，因此磁异常主要反映了朝斯组内含铁地层的分布。磁异常形态以条带状为主，正负异常相伴。

2.2 航磁异常处理

磁力异常是地下由浅至深各类地质体的综合叠加效应，不容易区分与目标地质体相关的异常信息，必须用现代计算机数据处理技术从综合叠加场中将要研究的目标场分离或提取出来，并尽可能压抑或消除干扰噪声，增强有用信息，以提高利用磁异常综合解决复杂地质问题的能力。常规处理程序：首先对磁力资料进行化极处理，然后进行匹配滤波、函数逼近、统计分析、延拓、插值切割等，以提取局部异常信息；通过水平总梯度、小子域滤波等处理方法强化断裂构造信息；利用小波变换、带通滤波提取可突出不同深度、规模地质体引起的磁异常信息［6－7］。磁力化极处理是基础，垂直磁化时磁性体与磁异常之间的关系会简单一些，将磁异常化到地磁极，如果处理得当，可以取得好的效果，能有效地降低解释的难度，提高解释的可靠性［8－9］。

奥姆博姆博位于纳米比亚北部，测区中心经纬度：东经14°8＇10"，南纬18°40＇46"。通过 Oasis montaj重磁异常处理软件求取该地区（1994）的磁倾角－60°、磁偏角－12.8°，进行航磁化极处理［9－11］。ΔT 化极后，异常形态与化极前形态相似，南正北负，以正异常为主（图3），极大值往南偏移［11］，正异常形态与朝斯组露头吻合更好，磁铁矿体露头位于磁异常北侧（或东侧）的梯度带上，即正负异常过渡带上。

图3 奥姆博姆博航磁化极ΔT及各分量异常图Fig.3 Aeromagnetic reducting to the pole anomaliy map of the total field and three component

由化极后各磁分量异常图（图3）可知，Hax突出了南北向的磁异常，压制了东西向磁异常，Hay则反之；Za分量磁异常具有南半球典型异常特征“北正南负”，以负异常为主，与北半球磁异常特征“北负南正”分布相反。航磁化极总场（图4）比3个磁分量能更好地反映朝斯组与铁矿体引起的磁效应，异常形态规整，因此，在纳米比亚地区采用航磁化极总场异常来进行地质解释比较合理，其他3分量磁异常辅助解释。

2.3 航磁异常特征

图4 奥姆博姆博ΔT航磁化极异常图Fig.4 Aeromagnetic reducting to the pole anomaliy map of the total field

区内航磁异常呈条带状分布（图4），异常形态比较简单，总体呈“U”形，与朝斯组分布形态相吻合，航磁异常主要有3个异常带组成：SN向的Ⅰ号异常带，NEE向的Ⅱ号异常带，NW向的Ⅲ号异常带。

Ⅰ号异常带位于测区西部，走向近SN向，长度5 000m、宽480m左右；正异常两侧等值线基本对称，西侧略缓，东侧有负异常伴生，异常最大值为1 400nT，其东侧梯度带上有磁铁矿脉出露。Ⅱ号异常带位于测区南部，走向为NEE向，总体长7 000m，宽800 m左右。Ⅱ号与Ⅰ号异常带呈70°夹角，交接部位构造复杂，存在褶皱和断裂构造；异常带南正北负，正异常北陡南缓，南翼等值线宽缓，推测磁性体向S倾斜。Ⅱ号异常带由3个局部磁异常组成，呈带状分布，中段局部异常强度最大，达2 500nT，其北侧梯度带上发现有磁铁矿脉出露。Ⅲ号异常带位于测区东部，走向NW，总体长约5 500m，从东南到北西分布4个局部磁异常，磁异常强度逐渐减弱。

本次工作对区内强磁异常带进行了初步地质调查，在航磁化极异常的梯度带上，发现了2条磁铁矿矿脉。对A—A’剖面进行航磁异常磁化率反演（图5），推测磁性体向S倾斜，磁性体中心埋深在200～300m之间，经钻孔验证，在埋深220m处，见厚30 m左右的磁铁矿体。

以往地质资料认为该地区以沉积变质赤铁矿为主。经过这次地质调查及钻井揭露，磁异常主要由朝斯组内的磁铁矿引起，磁铁矿极有可能在局部地区富集。朝斯组上高磁异常带是寻找磁铁矿床的优选目标靶区，该区具有较大的磁铁矿找矿潜力。

3 找矿标志

（1）地球物理标志。朝斯组磁铁矿具有强的磁性特征，平均磁化率118 750×10－5SI，能引起数千纳特航磁异常，磁异常与朝斯组分布基本一致，铁矿露头一般分布在磁异常梯度带上［3，13－14］，磁异常是该地区找矿的一个重要标志。朝斯组磁铁矿密度一般在2.90 g／cm3以上，其围岩（白云岩和砂岩）密度在2.80g／cm3左右，磁铁矿与围岩存在明显的密度差异，磁铁矿能引起重力高异常，因此重力异常也是寻找该区铁矿的一个标志。

图5 A—A＇剖面磁异常地质综合图Fig.5 A－A＇Profiles of magnetic anomalies comprehensive geological map

（2）地层标志。沉积型铁矿几乎都产于新元古界达马拉（Damara）系Otavi群Abenab亚群的朝斯组中。Otavi群是以碳酸盐岩为主的地层，而产于其中的朝斯组则是以碎屑岩为主的地层，这种岩性野外容易辩认。从区域来看，朝斯组与顶、底板地层的岩性（均为白云岩）也比较容易区别，其在色调上与其他地层具有较大差异。

（3）地貌标志。磁铁矿耐风化，比重较大，其风化产物常散落于露头附近，并在山坡及河谷形成铁矿转石的堆积。如果在富铁矿区域，可形成钢灰色的黑斑（富铁矿转石在山坡的覆盖区）和钢灰黑的黑带（被富铁矿转石充填的河床和冲沟）。

（4）围岩蚀变标志。主要为泥化、碳酸盐化、绢云母化，次为阳起石化及绿泥石化、黑云母化等。