高精度磁测间接寻找铅锌矿的效果

孟昌忠，李才明，吕绍玉，赵庆刚，张 海，文绍强

(1.贵州省地矿局 一一三地质大队，六盘水 553000；2.成都理工大学，成都 610059)

0 引言

经多年地质勘查及少量物探工作，在贵州耿家寨铅锌矿区，近地表仅发现少量铅锌矿(化)体(带)，尽管该矿区存在长度达几公里、宽几百米、含不同温度环境的铅锌矿化的断裂带，但至今没有找到规模较大的矿。从该矿区地下坑道中见到石英脉及硅化的特征来看，可能反映了本区深部存在铅锌矿的可能。因此对该矿区开展1∶1 000高精度磁测、幅频激电工作，目标是搜寻浅部的盲矿(化)体；开展点距50 m、线距100 m到200 m的音频大地电磁测深(AMT)确定该矿区控矿断裂破碎带的延深情况(见图1工作布置及地质图)，试验综合地质、物探方法找矿的有效性，并为深部找矿工程验证提供建议。图1中测网密度最大的是高精度磁测(20*50(m2))，其次是双频激电(20*10(m2))，音频大地电磁测深作了4条剖面。这里仅就利用高精度磁测确定浅部盲矿的效果作介绍。

1 方法选择的依据

据地质工作成果，本矿区铅锌矿(化)集中分布于石炭系大埔组(C1-2d)、黄龙组(C2h)、马平组(C2m)等地层中，与构造关系密切，受层位及断裂控制。矿(化)体受F1、F2、F3、F4断层或其次级断层、层间破碎带或节理裂隙控制，所以利用高精度磁测结合已有地质资料，确定区内断层的分布及铅锌矿(化)体上的磁异常特征,就是利用高精度磁测间接寻找铅锌矿取得好效果的关键。开展大比例尺高精度磁测方法的基础在于，近矿蚀变岩石往往具有磁性，而铅锌矿一般无磁性，两者之间具有磁性差异，因此能在铅锌矿两侧测得较强磁异常，而在铅锌矿上则无磁异常，如耿家寨铅锌矿地面采坑东侧磁测试验剖面(点距2 m)地磁场变化曲线如图2所示。在采坑的北侧与南测,地磁场均比采坑上高,幅度70 nT～60 nT,异常宽度 4 m～5 m。两个异常间的磁场低值带宽度 28 m,与铅锌矿采坑直径相当。

图1 耿家寨矿区AMT、双频激电及高精度磁测实际材料及地质图Fig．1 The geological map and the position of high-precision magnetic surveydouble-frequency IP and AMT profiles on Gengjiazhaiore field

图2 耿家寨铅锌矿采坑东侧磁测试验剖面Fig．2 The test profile of high-precision magnet -ic survey near Gengjiazhai Lead Zinc ore pit(方位由北向南,点距2 m)

此试验结果表明,由于铅锌矿属弱到无磁性矿物,在其上测出地磁场无变化,而与其紧邻的蚀变岩石含磁性矿物而具有磁性,因而能够测到地磁场的变化。借此，用高精度磁测方法圈定蚀变岩石的分布范围，可达到间接找矿目的[8-10]。

2 实测结果

据图3(a)所示实测ΔT剖面平面图可将全区分为异常曲线比较光滑，与呈锯齿状跳跃的两种特征区域，其中异常曲线较光滑、跳跃程度比较低的两个区域,分别位于测区北部及中东部，它们的范围都较小。此类异常的北部区内出露石炭系上统马平组(C2m)灰色薄至中厚层泥晶灰岩，中东部多为石炭系下-上统大埔组(C1-2d)灰、深灰色厚层-块状细至粗晶白云岩，夹浅灰色厚层灰岩、亮晶生物屑灰岩、白云石化灰岩，局部含泥质及铁质，偶见燧石结核；呈锯齿状跳跃区范围较大，分布在测区的中部及南部，测区中部呈北东走向的锯齿状跳跃异常带反映了耿家寨—打厂坪子断层F3所处碎裂岩带特征，而测区南部两个近于三角形区域的磁异常跳跃区，出露或分布石炭系上统黄龙组第二段(C2h2)的灰色薄至中厚层含燧石微晶灰岩，含生物屑亮晶灰岩。

图3 耿家寨实测ΔT剖面平面图与平面等值线图Fig．3 ΔT flat profile map and contour map of magnetic anomaly on Gengjiazhai(a)平面图; (b)等值线图

上述特征各异的磁异常的分区及其界线，可能代表了不同时代地层分布的界线，或构造分布的特点。

图3(b)示出的本区实测ΔT平面等值线图也反映了测区地层与构造的不同分布特征，测区内ΔT平面等值线圈闭较多，且呈串珠状分布；正、负伴生的磁异常圈闭也较多，尤其在测区西南部较多。

无论从磁测ΔT异常剖面平面图或平面等值线图，都很难找到与铅锌矿古采坑附近试验时获得的两高(蚀变带上)夹一低(对应铅锌矿坑上)的磁异常地带，说明在本测区范围内，近地表的浅部铅锌矿(化)带较少。

3 小波断裂分析

为根据本区磁异常特征，结合地质特点确定断裂的分布，对磁异常进行小波断裂分析[4]。小波变换能够将信号f(x)转换为不同特征的频率或不同尺度的信号成分，通过伸缩、平移聚焦等方式将信号f(x)的细节加以分析，突出其反映的磁场的细节特征[5]。

利用小波多尺度分解Ma11at塔式算法的低阶细节不变性，可将由埋藏深度、磁性不同的场源体引起的叠加磁异常分离出来[7]。设叠加磁异常值构成的矩阵为K，将其作n阶(n≥2)离散小波变换后，获得小波细节K1、K2、…、Kn-1，Kn和n阶逼近Bn，其中小波细节K1、K2、…、Kn-1，Kn不随n的增大而改变。无论怎么选择阶数n，变换出来的低阶小波细节都一样，即小波细节的个数和n阶逼近。

要将磁异常分解为“区域”与“局部”异常，首先假设n=3，小波分析后取得小波细节K1、K2、K3和3阶逼近B3；B3为区域场，KL=K1+K2+K3为局部场。观察B3是否满足区域场的特征；若未达到区域场的要求，则可进一步进行高阶逼近B4(区域异常)；KL=K1+K2+K3+K4为局部异常。若未满足要求，则令n=5,…，依此类推，进行更高阶的小波分解，直到Bn满足区域异常的要求为止。

图4 小波多尺度分解结构图Fig．4 The structurechart offour-step wavelet multiple decomposition

φ(x，y)=φ(x)·φ(y)

小波函数

Ψh(x,y)=Ψ(x)·Θ(y)

Ψv(x,y)=Θ(x)·Ψ(y)

Ψd(x,y)=Ψ(x)·Ψ(y)

式中

而

这样对于二维磁异常，可以进行小波多尺度分解

Δt(x,y)=B0f(x,y)=B3f(x,y)+

Δt(x)=B4T+K4T+K3T+K2T+K1T

式中B4T反映4阶小波变换之低频部分；KiT(水平方向、垂直方向和对角线方向三个细节部分之和)是第i(i=1，2，3，4)阶小波变换的高频细节。

利用小波多尺度分解对耿家寨磁异常所作的两阶小波断裂分析推断图如图5(a)所示,从图5可见，小波断裂分析所得串珠状异常特征较图5(b)所示实测异常的要明显清晰得多，推断断裂更细致一些，较实测异常在研究区最南边多推了一条断裂，仔细分析图5(b)可见，多推此断裂也有一定依据，即在两阶小波断裂分析推断断裂经过的地带，隐隐约约也能勾出串珠状异常带与其对应。与图1所示地质测定断裂比较，根据实测异常推断的三条断裂中间的那条与地质测定的耿家寨-打厂坪子断层F3—致。其余两条经地质踏勘验证，为隐伏断层，根据小波断裂分析多推断的一条可能是地面不易发现的隐伏断裂，或是地层分界线的反映。结合图6所示耿家寨起伏地形上实测ΔT等值线图可见，尽管起伏地形对磁异常的影响较小，但从串珠状异常所处部位地形变化普遍较大,而且与推断断裂的相关性较强，这也为推断断裂的可能存在提供另一方面的依据。

4 结论

高精度磁测方法在耿家寨铅锌矿区的应用，进一步证明了该方法在间接寻找弱到无磁性矿产的有效与实用性[11-12]。实际工作中要对探测对象的规模大小有所了解或判断，以保证采用的数据采集方法、选择合适的比例尺及测网,获得最强的探测目标物所产生的磁异常信息。最好的方法应是按照从已知到未知的原则[1-3]，在已知矿点上施测试验确定。此外针对不同的需要，选择恰当的、突出某方面信息的处理方法对实测资料作处理，可获更好的效果。

图5 小波断裂分析推断断裂与实测异常推断断裂对比图Fig．5 The comparison diagram of inferred faults with waveletanalysis and observed anomaly(a)小波断裂分析推断断裂; (b)实测异常推断断裂

图6 起伏地形上实测ΔT等值线图Fig．6 ΔT contour map of magnetic anomaly on rugged terrains

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