航磁资料在澳大利亚昆士兰州艾萨山选区成矿预测中的应用

张大莲，盛 君，关艺晓，张艳飞

(1.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018；2.中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室，湖北武汉 430074)

航磁资料在澳大利亚昆士兰州艾萨山选区成矿预测中的应用

张大莲1，盛 君1，关艺晓1，张艳飞2

(1.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018；2.中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室，湖北武汉 430074)

高精度航磁测量相对简单，获得的信息丰富，是开展大面积成矿预测的有利工具。澳大利亚艾萨山选区地质资料较少，地面物探工作开展较难。利用高精度航磁资料，对该地区航磁数据进行了处理与解释，推断出断裂构造及岩体分布。结合区域成矿地质、构造环境和金属矿床时空分布特点，识别出成矿有利地区的航磁异常特征，划分了有利航磁异常分布带。在航磁有利异常分布图的基础上，结合矿床、矿点位置情况，进一步圈定出成矿远景区，为该地区成矿预测工作提供了依据。

航磁资料 地质构造 成矿预测 艾萨山

Zhang Da-lian，Sheng Jun，Guan Yi-xiao，Zhang Yan-fei.Application of aeromagnetic data in metallogenic prognosis of the Mount Isa selected area in Queensland，Australia[J].Geology and Exp loration，2016，52(5):0992－1000.

澳大利亚昆士兰州艾萨山选区属于半干旱热带地区，为内陆贫瘠干旱地，水、电、路均不通，且地表见大量强风化碎屑或砂砾，第四系少见，故在该地区开展地面物化探工作难度较大。航空磁测因其快速、便捷、有效的特点(李孝媛等，1979；杨光庆等，1979；欧宗豪等，1985；熊盛青等，2009)，在大面积成矿预测中起到了突出作用。

1 地质矿产特征

1.1 地质条件

艾萨山地体长800km，宽150 km～300km，基岩出露面积超过50000km2，以Mt Isa镇为中心，主要由元古代、古生代和中生代岩石组成。元古代岩石大多经历过不同程度的变质作用，岩性有变质火山岩、页岩、砂岩、花岗岩、玄武岩、碳酸盐岩等，其中以沉积岩和岩浆岩为主，它们经历了一系列元古代造山事件而发生变质和褶皱。而寒武纪以来以沉积岩为主，岩性有砂岩、砾岩等。区域上，与成矿作用有关的主要为元古代岩石和构造。如图1所示本次研究的选区位于艾萨山铜铅锌多金属成矿带南部，以广泛分布元古代地层和岩浆岩为特征。选区中部和北部主要由元古代PLea、PLel和PLem地层组成，主要出露变质火山岩和沉积岩，岩性有熔结凝灰岩、基性熔岩、角砾岩、镁铁质片岩、变质砂岩、云母片岩等，见少量石英脉。西南部主要由Kalkadoon花岗岩(PLgk)组成，出露中粗粒黑云母花岗岩和花岗闪长岩。花岗质岩石普遍发生变形，并伴随矿物颗粒重结晶，主要矿物组成为钾长石、斜长石、石英和黑云母等。区内发育较多的基性岩脉，岩性有辉绿岩、绿片岩等。区内有大型NW向、NNW向(近SN向) 及NE向构造带，宽约0.5 m～2m，长约5 m～10km，沿构造带发育较宽的石英脉。主要控矿构造可能为NW向构造。

1.2 成矿规律

选区位于艾萨山造山带中部KALKADOONEWEN带中的Mary Kathleen地体中，该地体以古元古代沉积岩和基性侵入岩为主，主要矿床类型为受构造控制的铜金矿和铅锌矿。在中－晚元古代时期，艾萨山地区经历了以SN向为主的拉伸作用和以NE－SW向为主的挤压变形运动。这些构造事件在Mary Kathleen地体内部形成了强烈的褶皱和剪切带。随后在地质流体交代作用以及后期侵入岩体的作用下，形成了大量与断层和剪切带密切相关的铜－金矿和铅锌矿等。侵入岩体主要为花岗岩，并发育基性和酸性岩脉。矿床通常位于剪切带内或剪切带附近，主要赋矿地层为古元古代Argylla组变质火山岩、Corella组钙质硅酸盐、Leichhardt火山岩及Magna lynn变玄武岩。矿物矿石主要有黄铜矿、斑铜矿、磁黄铁矿等。这些矿床本身不具备高磁性，但常和具有高磁性的铁氧化物矿床或基性－中酸性岩体共生，因此从区域上来讲，只要找到高磁异常区域，就有可能在其附近或边界发现铜金矿或铅锌矿等矿床。

图1 艾萨山选区地质图①Fig.1 Geologicalmap of the Isa Mountain area①

2 磁性资料概况及特征

艾萨山选区内磁性资料较少，主要参考收集来的艾萨山地区的物性统计结果。表1为艾萨山地区岩矿石磁性统计表，表2为艾萨山地区地层磁性统计表。从表1，表2可以看出：

艾萨山地区岩矿石磁性统计表①Table 1 Magnetic properties of typical rocks in the Isa Mountain area①

(1)除角砾岩具磁性外，其他沉积岩(粉砂岩、石灰硅酸盐、角砾岩、石灰石)一般呈无磁性特征，κ值在600×10－6SI以下。磁场图上，以平静负异常为主要特征。

(2)火山岩磁性不均匀，参数变化范围大，无磁至中等强度磁性，部分强磁性。具体表现为：各喷发旋回火山岩间磁性差异较大；同类岩石在不同采集点磁性特征不一。磁场图上，火山岩分布区以杂乱异常为主要特征。

(3)变质岩中以酸性变质火山岩磁性最强，其次为花岗变晶岩、混合花岗闪长岩。板岩呈无磁性。由于这些岩石磁性参数范围变化大，需结合地质资料分析异常。

(4)地层磁性中，Tewinga群岩石磁性最大，其次为BM石英岩。Corella地层较Kalkadoon基底磁性强，其他地层磁性为中等强度磁性。

(5)矿石中黄铜矿和斑铜矿无磁性，磁黄铁矿磁性高于统计中的所有岩石与地层。

表2 艾萨山地区地层磁性统计表①Table 2 Magnetic properties of typical stratum s of the Isa Mountain area①

3 航磁异常特征

图2为艾萨山选区航磁ΔT平面等值线图。总体上，选区中的航磁异常呈NE向展布。选区西部为平缓的负值异常，东北角为跳跃杂乱场，正负变化交替，无明显规律性。选区中部沿SN方向有一约8km长，3km宽的高值异常带，由4个局部高值异常组成，最大等值圈可达1800nT。选区东南角有一沿NE方向的宽缓条带高值异常区。

选区磁异常复杂多变，跳跃杂乱场、平静场均有之，编号异常15个。H开头的编号代表高值异常，L开头的编号代表低值异常。结合地质特征，对各异常进行初步分析如下：

H－1，H－2异常可能是变玄武岩或基性岩脉与花岗岩、沉积岩接触部位有磁性体引起；

H－3，H－4异常所在位置分布有侵入磁性粗长石－斑状流纹岩和细花岗岩，两个异常之间还有Argylla组地层穿插，认为该区岩浆活动剧烈，再加上后期岩浆构造作用，出现磁性较强的细花岗岩、变质流纹岩等，或花岗岩与岩体接触部位发生交代蚀变出现磁性体，是引起高磁异常的主要原因；

H－5，H－6异常均为变玄武岩分布区，初步推断这两处异常中间存在断裂构造，破坏了原本岩性一致的地层的连续性；

H－7，H－8，H－9异常多为火山岩分布，夹杂有变玄武岩、石英岩、Argylla组地层等多种磁性岩体；

H－10异常分布较零散，说明该区岩石磁性在地域上差异较大，主要分布为变粒玄岩、角闪岩、Corella组地层等高磁性岩体。其中H－11异常中分布有三个矿化点，认为基性岩脉与Corella组接触带部位的磁异常与矿化有关；

L－1，L－2，L－3异常形态不规则，等值线扭曲，说明异常位置有多种磁性不一的岩体分布。三个异常均受磁性粗长石—斑状流纹岩和细花岗岩等高磁背景影响，磁异常表现为低值；

L－4异常由磁性相对较低的花岗岩分布引起；

L－5异常所在位置主要是花岗闪长岩分布区，少数地区夹杂变玄武岩、粒玄岩、花岗岩、片麻岩等。因此，L－5异常主要是由花岗闪长岩引起。

图3为艾萨山选区航磁ΔT化极平面等值线图。化极以后，各航磁异常中心向南偏移，与地质图相关岩体分布位置吻合较好，因此有利于进一步在空间上约束不同地质体的分布特征。

4 航磁推断地质构造特征

结合选区地质概况，对选区内的航磁特征进行解译，包括断裂构造、火山岩地层、次火山岩体、中酸性与酸性侵入岩体的推断解释和圈定(图4和图5)。

4.1 断裂构造

图2 艾萨山选区航磁ΔT平面等值线图及编号异常分布图Fig.2 ΔT contour map of aeromagnetic anomalies in the Isa Mountain area

图3 艾萨山选区航磁ΔT化极平面等值线图Fig.3 ΔT contour map of aerom agnetic anomalies reduced to the pole in the Isa Mountain area

断裂构造推断主要依据航磁异常、航磁化极异常特征，推断断裂构造的主要标志为(曾采芹，1987；战传富，1987；范正国等，2010)：

有一定延伸长度的梯级带异常；有一定延伸长度的线状异常；不同特征异常区块的界线；异常等值线同步扭曲和拐折。

由此推断出断裂构造10条(图4)，有SN向、NE向、NW向、NNW向四组，其中NE向、NW向断裂构造相对发育，为区内的主要断裂构造形迹。对主干断裂的异常特征描述如下：

F－1断裂，F－2断裂：NW向展布，长度分别为15.9km，21.4km。航磁异常图上，为H－7，H－8，H－10异常的东西边界。F－1断裂以西为低缓磁异常区，有大量的花岗闪长岩分布，F－1断裂以东主要为火山岩分布区，夹杂石英岩、变玄武岩等。F－2断裂主要为火山岩等分布的东界，为本选区最长断裂。

图4 磁法推断断裂分布图Fig.4 Inferred fault distribution based on aeromagnetic anomaly data in the Isa Mountain area

F－10断裂：NE向展布，长度为12.6km，航磁异常图上为杂乱正负异常的分界线，断裂以北为大面积花岗岩体分布，断裂以南为片麻岩、Argylla组等岩石分布，断裂两侧岩石磁性差异大，使断裂两侧呈现不同特征的磁异常形态。

4.2 火山岩

区内火山岩地层广泛分布，主要位于选区的中部，贯穿南北。火山岩磁性较高，火山岩地层推断主要依据航磁异常特征，其识别标志为(赵举孝，1979，郑广如等，2003，张维宸等，2008，范正国等，2010)：

局部异常多而凌乱，形态、规模、轴向多变；背景异常范围大，强度相对抬高；局部异常群聚，片状或块状分布；异常强弱转换快。

由此推断的火山岩地层主要呈SN走向，与断裂构造分布有关。

4.3 酸性侵入岩体

选区内侵入岩体主要分为两类，一类为酸性侵入岩体，一类为中酸性侵入岩体。推断酸性侵入岩体主要依据(赵举孝，1979；郑广如等，2003；张维宸等，2008；范正国等，2010)为规模相对较大，梯度相对较小，形态相对规则的低值异常。本次推断的酸性侵入岩体主要分布于选区北部。规模较大的酸性侵入岩体主要是花岗岩分布范围。

4.4 中酸性侵入岩体

中酸性侵入岩体磁性相对较低，本次推断的中酸性岩体主要分布于选区西部，具有一定规模，航磁异常特征表现为低缓的负值异常场(赵举孝，1979；郑广如等，2003；张维宸等，2008；范正国等，2010)。中酸性岩体位置主要为花岗闪长岩，夹杂一些变玄武岩、黑云母花岗闪长岩等。

图5 艾萨山选区航磁推断岩体和地质构造图Fig.5 Map show ing inferred rock bodies and faults based on aeromagnetic anomaly data in the Isa Mountain area

5 异常评价与成矿远景浅析

由于很多矿床在其形成过程中往往要发生一系列的矿化蚀变作用。这些成矿作用的产物通常导致矿石与围岩之间发生明显的磁性差异，这为应用航磁测量寻找与矿床形成密切相关的矿化蚀变奠定了基础(Sharma，1987；G.WADGE et al.，1991；刘俊涛等，2004；卢建忠等，2011；刘振军等，2011；余学中等，2011；范正国等，2012；郭华等，2014)。如本选区铜金矿蚀变岩含有一定量的磁铁矿或者一些具有高磁性的铁氧化物，这为航磁间接地寻找含磁铁矿的铜金矿床提供了地球物理依据。

另外，艾萨山选区附近的铜、金矿床通常位于剪切带内或剪切带附近，主要的赋矿地层为一些高磁性的变质火山岩、变玄武岩等。矿体主要在花岗岩体内部，或靠近变粗玄岩与花岗岩接触面附近的岩体内，与岩体内的裂隙或基性岩脉关系密切，断裂构造是其主要的控矿构造，特别是北西向较大规模的断裂。根据已有的成矿地质信息，结合航磁异常图及推断岩体和地质构造图，我们总结出一些有利成矿的航磁异常特征：

(1)有赋矿地层分布的地区，推断断裂附近有航磁团状高值异常分布。

(2)推断断裂附近，火山岩与中酸性、酸性侵入岩交界处，有明显航磁高值异常分布。

根据以上特征，在选区内圈定出航磁有利异常位置(图6)可以为矿产预测提供一些先验信息。

图6 艾萨山选区航磁有利异常分布图Fig.6 Distribution of favorab le aeromagnetic anomaly zones in the Isa Mountain area

选区内铜、金矿化点主要分布在选区中的火山岩或火山集块角砾岩与酸性侵入岩的交界处，航磁异常图中为明显的团状高磁异常与低磁异常过渡带，认为火山岩地区的高低磁异常转换带具有一定的找矿潜力，因此，将C－2，C－6，C－7有利异常区划分为成矿远景区。

C－2异常区内广泛出露元古代花岗岩、Argylla组变质火山岩等，且在花岗岩和火山岩中多发于基性岩脉，与区域上构造控制脉型铜金矿的赋矿围岩性质相似。并且在花岗岩附近的变质火山岩中已有一小型铜矿及三处铜(金)矿化点，找矿潜力较大。

C－6，C－7异常区内广泛出露Magna lynn变玄岩和Leichhardt火山岩，火山岩中发育基性岩脉，北西向、北东向构造发育。区内铁染异常明显，可能与矿化蚀变关系密切。目前在火山岩与变玄岩接触部位断裂构造中已发现一处铜金矿点。因此，C－6，C－7异常区具有一定的形成构造控制石英脉型铜金矿的找矿远景。

6 结论与建议

通过对艾萨山选区航磁资料的平面处理与解释，对区内岩浆岩及构造进行了划分与推断。根据地质特征与成矿规律，在有利成矿区域圈定航磁有利异常7处，根据矿床和矿化点分布情况，认为3处有利异常区(C－2，C－6，C－7)可能与成矿作用相关，划分为成矿远景区。

如果在区内有更详细的地质剖面及钻孔供参考，结合航磁资料做剖面反演与解释，能够获得更多矿产分布及储量信息，为成矿预测工作提供更多的参考资料。

[注释]

① 江苏省地质调查研究院.2014.澳大利亚昆士兰州西北部地区艾萨山地区铜多金属矿远景调查报告[R]

Fan Zheng-guo，Huang Xu-zhao，Xiong Sheng-qing.2010.The technical requirements and application ofmagnetic survey[M].Beijing: Geological publishing House:51－112(in Chinese)

Fan Zheng-guo，Huang Xu-zhao，Yang Xue，Zhang Hong-rui，Zhou Dao-qing，Liu Qian-kun，Tan Lin.2012.Aeromagnetic anomaly characteristics and prospecting potentialof the Gushanziarea in eastern Heibei Province[J].Geology and Exploration，47(6):1142－1152(in Chinese with English abstract)

G.WADGE，A.W.SNOKE.1991.Images of the edges of aeromagnetic anomalies asan aid to geologicalmapping:The case history of Tobago，West Indies[J].Surveys in Geophysics，12(6):515－530

Guo Hua，Wu Cheng-ping.2014.The relation between aeromagnetic gradient data and geological nomaly[J].Progress in Geophysics，29 (4):1650－1656(in Chinese with English abstract)

Li Xiao-yuan，Wang De-sheng.1979.The application of aeromagnetic survey in metal ore survey and regional geological work[J].Geophysical and Geochemical exploration:1－7(in Chinese)

Liu Zhen-jun，Wang De-fa，Fan Zi-liang，Liu Ying-cai.2011.The effect of applying high－precision aeromagnetic survey to ore－prospecting work in“Yi Jiang Liang He”region of Tibet[J].Geophysical and Geochemical exploration，35(1):47－51(in Chinesewith English abstract)

Liu Jun-tao，Yang Zhen-jun，Yao Xin-nian，Liu Xian-hua，Xu Guo-li. 2004.Ore－forming geological conditions and ore prospects of the fault on the southern margin of the Aerjin Mountain，Xinjiang[J]. Geology and Exploration，40(4):32－36(in Chinese with English abstract)

Lu Jian-zhong，Wu Qi-fan.2011.The application of large－scale highprecision aeromagnetic survey to the prospecting of nonmagnetic ore deposits[J].Geophysical and Geochemical exploration，35(1):20 －23(in Chinese with English abstract)

Ou Zong-hao，Xian Ji-an.1985.Application of aeromagnetic method in geological survey and its effects[J].Geology and Exploration，49－53(in Chinese)

Sharma，P.V.1987.Magnetic Method Applied to Mineral Exploration [J].Ore Geology Reviews，2:323－357

Xiong Sheng-qing，Yu Chang-chun.2009.High－precision aeromagnetic survey in medium height Mountainous Areas[M].Beijing:Geological publishing House:1－185(in Chinese)

Yang Guang-qing，Zhu Ying.1979.The application of aeromagnetic survey in geological exploration in China[J].Journal of Geophysics，22 (4):374－382(in Chinese)

Yu Xue-zhong，Zheng Guang-ru，Xue Chun-ji，Cong Li-juan，Zhang Xuan-jie.2011.Application of high－precision aeromagnetic data tomineral prospecting in the West Tian Shan Area，Xinjiang[J]. Geology and Exploration，47(6):1142－1152(in Chinese with English abstract)

Zeng Cai-qin.1987.An Aeromagnetic Study on the Geological Structure of the Handan－Xingtai Iron Mining District，Hebei[J].Geology and Exploration，23(9):39－45(in Chinese with English abstract)

Zhan Chuan-fu.1987.Detectdeep faults by using aeromagnetic data[J]. ShanXi Earthquake:25－29(in Chinese)

Zhang Wei-chen，Liu Jian-fen，Xie Lian-wen，LiChuan-ping，Hao Yuesheng.2008.Inferring Concealed and Semi－concealed Terrain by Using Aeromagnetic Data[J].Journal of East China Institute of Technology，31(4):349－356(in Chinese with English abstract)

Zhao Ju-xiao.1979.The basisand application of aeromagneticmethod to distinguish magnetic bodies[J].Geophysical and Geochemical Exploration:55－63(in Chinese)

Zheng Guang-ru，Qiao Chen-gui，Liu Ying-hui.2003.The effectsof applying high－precision aeromagnetic data to the delineation of concealed intrusive bodies[J].Geophysical and Geochemical Exploration，27(1):18－22(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

范正国，黄旭钊，熊盛青.2010.磁测资料应用技术要求[M].北京:地质出版社:51－112

范正国，黄旭钊，杨 雪，张洪瑞，周道卿，刘前坤，谭 林.2012.冀东孤山子航磁异常特征及其找矿前景[J].地质与勘探，48(4):750－759

郭 华，吴成平.2014.航磁梯度数据域地质异常反映之间的关系[J].地球物理学进展，29(4):1650－1556

李孝媛，王德胜.1979.进一步发挥航空磁测在金属矿普查和区域地质工作中的作用[J].物探与化探:1－7

刘振军，王德发，范子梁，刘英才.2011.高精度航空磁测在西藏一江两河地区找矿效果[J].物探与化探，35(1):47－51

刘俊涛，杨振军，姚新年，刘献华，许国丽.2004.新疆阿尔金南缘断裂带东段成矿地质条件及找矿前景浅析[J].地质与勘探，40 (4):32－36

卢建忠，吴其反.2011.大比例尺高精度航磁测量寻找非磁铁矿床的应用实例[J].物探与化探，35(1):20－23

欧宗豪，线纪安.1985.航磁在冶金地质普查找矿工作中的作用和效果[J].地质与勘探:49－53

熊盛青，于长春.2009.中高山区高精度航磁方法技术[M].北京:地质出版社:1－185

杨光庆，朱 英.1979.中国地质普查勘探中的航空磁测工作[J].地球物理学报，22(4):374－382

余学中，郑广如，薛春纪，丛丽娟，张玄杰.2011.高精度航磁资料在新疆西天山地区金属找矿中的应用[J].地质与勘探，47 (6):1142－1152

曾采芹.1987.根据航磁异常研究邯邢地区的地质构造[J].地质与勘探，23(9):39－45

战传富.1987.用航空磁测资料推断深部断裂构造[J].山西地震: 25－29

张维宸，刘建芬，谢连文，李川平，郝跃生.2008.利用航磁数据推断隐伏(半隐伏)岩体[J].东华理工大学学报(自然科学版)，31(4):349－356

赵举孝.1979.航空电磁法区分磁异常性质的依据和应用[J].物探与化探:55－63

郑广如，乔春贵，刘英会.2003.高精度航磁资料圈定隐伏岩体的效果[J].物探与化探，27(1):18－22

Application of Aeromagnetic Data in Metallogenic Prognosis of the Mount Isa Selected Area in Queensland，Australia

ZHANG Da-lian1，SHENG Jun1，GUAN Yi-xiao1，ZHANG Yan-fei2

(1.Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 210018；2.State Key Laboratory ofGeological Processes and Mineral Resources，China University ofGeosciences，Wuhan，Hubei 430074)

High－precision aeromagnetic survey is a relatively simplemethod to obtain a wealth of information，and is a powerful tool for carrying out large－scalemetallogenic prediction.The study area is located in themiddle partof the Isa Mountain，Queensland，Australia.Few geological data are available in this selected area by now，and it is difficult to carry on ground geophysical exploration due to the bad weather.In thiswork，we processed and interpreted the high－precision aeromagnetic data available to delineate the fault structures and rock distributions of this area.Combined with the regional metallogentic geology，tectonic setting and the spatialand temporal distribution ofmetal deposits and othermetallogenic regularities，we summarized several aeromagnetic anomaly characteristics in favorable places ofmineralization，and identified several regions that have favorable aeromagnetic anomalies. Furthermore，by a combination of the aeromagnetic anomalies and the distribution and occurrence of the ore deposits，we delineated severalmetallogentic prospect areas，which provided reliable evidence for the futuremetallogenic prognosis.

aeromagnetic data，geological structure，metallogenic prognosis，Mount Isa

P631.2

A

0495－5331(2016)05－0992－09

2015－09－18；[修改日期]2016－08－18；[责任编辑]陈伟军。

国土资源部国外矿产资源风险勘查专项经费项目：澳大利亚昆士兰州西北部地区艾萨山地区铜多金属矿远景调查(10210A002)和中国博士后科学基金(2014T70756)资助。

张大莲(1985年－)，女，工程师，主要从事重磁资料的处理与解释工作。E-mail：qiufengchenji＠163.com。