磁法勘探在河北省西北部矿集区找矿预测中的应用

段凌峰

摘要：磁法勘探是地球物理勘探方法之一。岩、矿石具有不同磁性，可以产生不同磁场，形成相应的磁异常。利用物探仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性地质体和研究地质构造。其作用主要为勘查与磁性有关的矿产（铁矿）、配合地质调查进行地质填图、研究地质构造和大地构造等方面的问题。根据磁异常的定性及定量解释成果，布置钻探工程，以确定磁性体的空间分布。本次磁法勘探使用仪器为加拿大生产的GEM—35型钾光泵磁力仪。

关键词：磁异常；等值线；磁力仪

1. 引言

随着我国经济的深入发展，地质找矿依旧是国家经济发展的动力。目前地表矿、露头矿越来越少，勘探难度日益增大，找隐伏矿体成为地矿事业发展的重中之重。因此，充分发挥地球物理、地球化学方法在找矿中的作用越来越重要。

磁法勘探是我国应用较早较成熟的地球物理勘探方法之一。不仅在地球的基础科学方面应用较广，而且在资源、环境、城市工程等方面也发挥着重要作用。其主要应用于勘查与磁性有关的矿产（如铁矿和有铁磁性矿物伴生的铅锌矿、铜矿等）；配合地质调查进行地质填图；研究地质构造和大地构造等方面的问题。磁法勘探的成果取决于磁测仪器的质量和精度，新型GSMP—35钾光泵磁力仪分辨率为0.0001nT，是世界具有最高分辨率和绝对精度的磁力仪，它可以获得高质量的磁场和梯度数据，在推断隐伏磁性体的中心埋深、产状、几何形态和赋存状态等方面优于其他磁力仪，值得推广应用。通过对磁场等值线的定性及定量解释，为地质找矿提供了地球物理勘探依据，在实践中积累了大量的磁法勘探工程实例，取得了良好的找矿效果。

2. 工作原理

磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源或其他探测对象分布规律的一种地球物理勘探方法。通过磁法仪器测量取得磁场数据，进而分析磁异常。磁异常是磁性体产生的磁场叠加在地球磁场之上而引起的地磁场畸变，它是一个空间矢量场，可以通过它在三个坐标轴的分量或正常地磁场方向的投影量来确定。因此，它是一个多参量磁场，起因取决于地球磁场和岩（矿）石磁性，两者是磁法勘探的物理基础。而用高精度磁力仪观测获得磁异常多参量信息是磁法勘探的重要环节。

3. 工程实例

2015年4月，河北省地矿局第三地质大队物探处在河北省张家口某矿集评价区做了高精度磁法测量工作。具体任务是：设计工作量1∶1万高精度磁法测量30km2；1∶5000磁法精测剖面15km。使用仪器为加拿大生产的钾光泵磁力仪。经过磁法测量确定了矿体范围，通过曲线二维反演解释，推断出了铁矿体的中心埋深及产状，经钻探验证与物探推断吻合，取得了良好的找矿效果。并构建了冀西北找矿预测综合信息模型。

3.1 矿区地质特征

3.1.1 地层

矿区地层除广泛分布的第四系外，主要出露有下元古界桑干群变质岩系地层，同时在工作区东南部出露长城系白云岩地层。

太古界桑干群（Ars）：太古界桑干群变质岩地层为该区最老地层，分布于工作区中部。变质岩系多呈捕虏体或残留体产出，主要岩性为含石榴黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩、变粒岩等岩石组合。局部地段夹有透镜状大理岩和似层状石墨片岩。

岩石中普遍伴有较弱条带混合岩化，长英质不规则的脉体顺片麻岩类岩石的片麻理或裂隙贯入，形成脉体。

长城系高于庄组（Chg）：该组地层主要出露于工作区东南部，主要为滨海——浅海相，由动荡潮间能和潮下高能沉积的粉砂岩、白云岩、含燧石条带白云岩等组成，其中以各种类型的白云岩为主。岩性主要为灰——灰白色中——厚层硅质白云岩含燧石条带，细晶结构，条带状构造，矿物成分主要由白云石、石英及少量方解石组成。

新生界第四系（Q4）：第四系覆盖工作区大部，主要为残坡积、腐殖土及残坡积碎石层，冲洪积多见于大的现代河床沟谷之中。

3.1.2. 构造

区内构造简单，地层呈单斜产出，产状为252°～278°∠31°～47°，发现F1断层。

3.1.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈，出露的有正长石英斑岩、正长斑岩、煌斑岩。

正长石英斑岩（ξλπ）：出露于工作区北部，岩石呈浅肉红色，斑状结构，块状构造。矿物成分主要为正长石、石英及少量斜长石、黑云母等。

正长斑岩（ξπ）：出露于工作区东南角，岩石呈肉红色，斑状结构，块状构造。斑晶成分主要为钾长石，呈自形——半自形，基质为隐晶质。

煌斑岩（χ）：出露于工作区西部，呈脉状产出。岩石呈灰——黑色，斑状结构，块状构造。斑晶成分主要为较自形的角闪石和黑云母。

3.2 仪器设备

本次磁法勘探使用仪器为加拿大生产的GSMP—35钾光泵磁力仪，它可以获得高质量的磁场和梯度数据，在磁测任务、性能精度、解释推断及有效性评价等方面优于其他磁力仪。

其性能参数如下：

①灵敏度：0.0025 nT at 1 Hz

②分辨率：0.0001 nT

③绝对精度：±0.1 nT

④动态范围：20，000nT～120，000nT

3.3 岩（矿）石的磁性特征

本区物性标本的磁参数测定统计结果汇总于下表：

由物性标本的磁参数测定统计结果可见：岩（矿）石的磁性强弱可分三类：含磁铁黑云斜长片麻岩为较强磁性；黑云斜长片麻岩为弱磁性；页岩为弱磁性或无磁性。

含磁铁黑云斜长片麻岩磁性较强，可引起明显磁异常。但磁参数变化范围较大，说明该岩石磁性不均匀。

3.4 测区（ΔΤ）磁异常解释推断

由300线精测剖面图可见：异常曲线宽缓，梯度变化不大。异常中心位于650点，ΔΤmax=3860nT；异常宽约100m，西南侧曲线跳跃呈锯齿状，东北侧曲线圆滑，且伴有负值。由化极剖面图可知，化极异常与地面实测异常位置基本对应，正负异常更加明显。由400线精测剖面图可见：异常明显，梯度变化较大，呈双峰状。异常峰值分别位于680点、1000点，ΔΤmax=3900nT；异常宽约100m，南侧曲线缓，北侧曲线陡。由化极剖面图可知，化极异常与地面实测异常位置基本对应，南侧异常峰值更加明显，北侧异常变低变缓，且伴有负值。解释推断异常为埋深较浅，南倾，具有一定规模的厚板状含磁铁黑云斜长片麻岩引起。

经钻探验证（ZK01），与磁法勘探反演解释推断（图1）埋深、产状吻合。

4. 结语

磁法勘探在冀西北矿集区找矿预测中效果明显，并建立了找矿模型，为本区地质工程提供了第一手资料。在勘探铁矿方面是其他物探方法不可替代的。其优点是：应用广泛；仪器轻便易行、效率高、成本低；工作不受地域限制。但还应结合物探其他方法及化探综合找矿效果更佳。

参考文献：

[1] 谭承泽.郭绍雍.磁法勘探.北京：地质出版社，1984.

[2] 张胜业.潘玉玲.应用地球物理学.武汉：中国地质大学出版社，2005.

[3] 管志宁.地磁场与磁力勘探.北京：地质出版社，2005.

[4] 刘天佑.地球物理勘探概论.北京：地质出版社，2007.

[5] 宋瑞先.张家口地质矿产.北京：地质出版社，2012.