磁法在金属矿勘查中的作用及应用实例分析

李荣亮，刘晓峰，田建荣，白顺宝

（1.甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州730050；2.甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃金昌737100）

磁法在金属矿勘查中的作用及应用实例分析

李荣亮1，刘晓峰1，田建荣2，白顺宝1

（1.甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州730050；2.甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃金昌737100）

磁法是一种有效、快捷、经济的地球物理找矿手段，在矿产勘查中工作发挥着重要作用。在黑色金属、有色金属等的勘查中，磁法是有效的直接找矿或间接找矿方法，尤其是对于磁性矿产的勘查，磁法是首选物探方法。随着经济对资源需求的不断增加和找矿难度的加大，对矿产预测技术水平有了更高的要求。磁法在矿产预测中，特别是针对隐伏矿体、深部大矿具有重要的意义。同时，在寻找隐伏构造和岩体方面磁法也变得越来越重要。本文简述了磁法在金属矿勘查中的作用，以笔者在矿产勘查工作中磁法的应用效果进行例证分析。

磁法；金属矿；磁异常；找矿标志；隐伏构造

磁力勘探又称磁法勘探（简称磁法），它是通过观测和分析岩石、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方法。磁法具有轻便快捷经济高效的优点，适用范围广，受地形影响小，因此是发展最早，应用最广泛的一种地球物理探测技术[1]。

随着近几十年的勘查开发，各种露头、地表矿、浅部矿和易识别矿越来越少,未来勘探将不再是以直接检测矿化的简单勘查为主的传统方式,找矿工作正面临着一场新的革命,寻找隐伏矿、盲矿和难识别矿必将成为21世纪首要勘查任务。应用地球物理方法“攻深探盲,寻找大矿、富矿”和“区域约束局部,深层制约浅层”的指导思想已在隐伏矿床预测中得到广泛应用[2]。磁法作为一种重要的地球物理方法，在各种金属矿物探勘查中，投入工作量最大，取得的效果也非常显著。多年来，利用磁法寻找铁矿及其他金属、非金属矿都获得了很大的效益；另一方面，在地质调查、矿产勘查中，利用磁法成功的圈定侵入岩体，研究各种地质构造以及大地构造分区等方面也取得了丰硕成果[3]。本文阐述了磁法在金属矿勘查中的作用，就利用磁法进行直接找矿和间接找矿两方面举实例作了分析和探讨。

1 磁法在金属矿勘查中的作用

作为一种重要的地球物理方法，磁法在我国金属矿的勘查中发挥着重要的作用[4]。利用磁法可以直接找矿，也可以利用磁法圈定隐伏岩体、含矿蚀变带、控矿构造等进行间接找矿。“直接”找矿是根据矿体或矿体群产生的磁异常直接指出矿体或矿体群可能的属性、具体位置或其他有关情况，如矿体小、产状、埋深等。利用磁法“直接”找矿的前提是矿体与围岩具有明显的磁性差异，且大小与埋深的条件适合，能在距矿体一定距离处产生能够被现有磁法仪器设备发现的磁异常。磁法“间接”找矿的前提是近矿围岩的各种蚀变、矿化带和直接控矿因素，如构造、岩性和岩浆活动等能够引起较为明显的磁异常，这些磁异常就是“间接”找矿标志[5]。

在黑色金属矿产勘查中，从普查到详查，磁法始终是最主要、最有效的方法。一般情况下，普查采用航空磁测发现异常，对航磁异常进行相关查证后，若有必要可以进行进一步的地质、物探、化探等工作。详查工作采用地面高精度磁测，通过大比例尺的磁测工作，反演矿体埋深、形态和规模。在钻探工作中，可以进行井中磁测，如磁化率测井、井中三分量测井等。利用磁化率测井，可以快速标定沿钻孔方向岩性的磁性变化，确定矿与围岩的界线。采用井中三分量磁测，能够发现井旁和井下盲矿体，并对井下盲矿体有超前预报的作用，可以有效指导钻探工作。

磁铁矿勘查是物探效果最好的应用领域之一。由于在赤铁矿床、菱铁矿和褐铁矿床中常伴有磁铁矿物，磁法是寻找这类矿床最常用和最有效的方法，利用磁法可以直接寻找磁性矿产。在超基性岩

体中寻找铬铁矿体时，磁法与重力配合，寻找、圈定超基性岩体，起到间接找矿的作用。对于以硫化物形式存在或与黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿伴生的有色金属，区域调查和普查阶段，通常利用化探、电法和磁法发现异常，当矿体与围岩有明显磁性差异时，可以进行较大比例尺的地面磁法扫面，通过圈定研究磁异常，推断地质构造，最终达到找矿的目的。对于产于基性岩体中的铜镍矿床，利用磁法（最好配套实施重力测量）圈定岩体，能取得较好的效果[6]。在贵金属的勘查中，虽然以化探（水系沉积物测量）和电法为主，但是有些单位通过磁法了解隐伏岩体、构造和含矿蚀变带，再结合其他方法寻找金矿也取得了较好勘查效果[7,8]。所以，无论是过去还是将来，磁法在金属矿的勘查中是其他技术方法不可替代的。在矿产预测中，特别是针对隐伏矿体、深部大矿，磁法具有重要的意义；同时，在寻找隐伏构造和岩体方面磁法也变得越来越重要。

2 应用实例分析

2.1 磁铁矿勘查

2.1.1 矿区地质特征概述

该矿区位于芦草滩背斜的北翼，该背斜核部地层为中泥盆统三个井组下段，两翼由中泥盆统三个井组上段组成。矿区出露地层为中泥盆统三个井组上段，总体走向100°～120°，倾角在60°～65°左右，为一个向北倾斜的单斜构造，沿走向略具波状弯曲；另外在沟谷中尚有少量的第四系全新统冲洪积物分布。中泥盆统三个井组上段(Dsg2)在测区内大面积出露，被华力西中期花岗岩吞蚀和破坏，未见顶底。区内岩性为灰绿色板状绢云千枚岩、斑点板岩、灰色砂质泥硅质板岩、灰色千枚状板岩夹变中细粒长石石英砂岩、砾岩和不稳定的英安岩及硅质岩、白色大理岩透镜体。第四系冲洪积砂砾石层（Qhapl）在区内分布广泛，主要由洪积、冲积作用等形成的砂砾石层、砂土、粘土和半胶结砂砾岩等组成。

矿区构造以断层为主，较为发育，按走向的不同大致可分为两组：一组为NWW—SEE向的走向断层；一组为NE—SW向的横断层，横断层常破坏先期形成矿体，为成矿后期形成。矿区铁矿化主要受NW—SE向断裂控制，铁矿（化）体主要产于断裂带内的板岩、千枚岩、硅质岩中。

矿区内岩浆活动强烈而频繁,主要表现为华力西中期的海相火山喷发和中酸性岩浆侵入。喷出岩见于中泥盆世三个井组中，为海相火山喷发形成的灰绿色英安岩，呈不稳定的透镜状夹于灰色砂质绢云母千枚岩中。矿区内岩浆侵入活动强烈，侵入岩约占全区面积的1/3，呈岩枝、岩株状产出，岩性以中、酸性为主，脉岩亦发育，时代为华力西中期。

2.1.2 矿区地球物理特征

工作中，系统采集了矿区出露的各类岩（矿）石标本，进行磁化率测量、统计和分析，以研究矿区不同岩（矿）石的磁性特征，为磁异常的解释推断提供依据。

表1 岩石标本磁化率统计表

表1显示，矿区除磁铁石矿外，大部分岩石磁化率均较低，表现为弱磁或无磁特征。磁铁矿石磁化率最高，磁化率平均值为63765×10-5SI，是该矿区磁性最强的岩性；闪长岩具有一定的磁性，可引起相对较高的磁异常；板状千枚岩、花岗岩、大理岩具弱磁性，引起的磁异常较低；砾岩、变砂岩、板岩磁性极低，在本次磁测工作中视为无磁性。矿区围岩和赋矿岩（矿）体具有明显的磁性差异，为磁测工作的开展提供了有利的地球物理条件。

2.1.3 磁异常分析及推断解释

矿区开展了1:1万地面高精度磁测工作，依据测线基本垂直于矿区主要构造、地层的原则布设测网，测线方位角为20°，网度为100m（线距）×40m（点距）。对磁测数据做各项改正后，根据实际工作情况进行相应的数据处理和位场转换，最后绘制各类磁性成果图。

根据磁异常△T化极等值线平面图 （如图1所示），该矿区磁异常以高值正异常为主，局部出现低值负异常。矿区存在两个明显磁异常带，即东北部

NWW-SEE走向的磁异常带M3和中部沿NWWSEE走向的磁异常带M2，磁异常带的走向与矿区地质构造和地层走向一致。异常带M3主要由两个独立异常M3-1和M3-2组成，呈串珠状。异常带M2由M2-1、M2-2和M2-3三独立异常组成，异常强度均较高，并且有一定的展布，初步推断为矿致异常。根据磁异常展布特征，单独圈定了磁异常M1。通过对磁测成果的综合研究，结合矿区地质特征，推断划分了矿区地质构造（见图1）。磁异常△T经化极处理后，再作不同深度的向上延拓处理，发现磁异常M2和M3在深部仍有较高强度和较大展布，结合地质资料认为，磁异常带M2成矿条件较好，具有进一步的找矿和研究价值。

图1 磁测异常△T化极等值线平面图

2.1.4 磁异常查证及找矿意义

在综合研究地质、物探资料后，对磁异常M2-1利用槽探进行了初步查证。在该磁异常地下约2m处见到品位较高的向北倾斜的磁铁矿体。后根据各类先验资料，以井中磁测为指导，沿119号勘探线先后实施5个钻孔，除ZK119-5未见磁铁矿外，其余钻孔均见到多层高品位的厚矿体。

根据磁异常的查证和工程验证，认为该矿区磁铁矿矿头基本处在本次地面磁测成果的正负磁异常的强梯度带上，并且异常有叠加特征，推断在深部存在多个向北东缓倾的斜磁化磁性体。以该结论为指导，先后在不同勘探线上进行钻探验证，均取得突出的找矿效果，大幅扩大该矿区的资源量。磁法圈定的磁异常，特别是梯度大、强度高的磁异常是本矿区直接和主要的找矿标志。

2.2 锰铁矿勘查

2.2.1 矿区地质特征概述

区内出露的地层为元古界震旦系平头山群上岩组及第三系、第四系。元古界震旦系平头山群上岩组主要是碳酸盐类岩石，岩性为含泥炭质结晶灰岩；地层中夹少量的石英岩薄层和硅质板岩透镜体。该套地层受华力西期岩浆侵入，整体仅剩一条带状透镜体。第三系下统苦泉组分布于中部山前平坦地带，主要为桔黄-桔红色，局部为黄褐色及红色粉砂质泥岩、钙泥质砂岩、泥岩夹砾岩、岩盐及薄石膏层等组成，风化后呈红土。第四系上更新统分布于普查区南部，约占普查区面积的1/3，为山前洪积扇，由松散的砂、砾石和亚砂土所组成的洪积物。第四系全新统主要沿河床呈带状分布，由现代季节性洪水形成的松散的洪积物，由砾石和砂土组成，砾石成份复杂，无分选。

矿区所见断层为一近东西向逆断层，长约6km，宽约几米，沿断层带两侧岩石片理化较强，镜下方解石双晶颗粒多呈膝折，而石英颗粒波状消状。该断层被后期北东向一平移断层所错开。在含泥炭质结晶灰岩中可见有小褶皱及挠曲。

矿区岩浆侵入岩发育，约占全区面积的1/2，岩浆侵入时代为华力西中晚期，侵位于震旦系地层中，主要有中细粒含黑云母二长花岗岩及细中粒黑云母二长花岗岩组成。

2.1.2 矿区地球物理特征

区内存在航磁异常M1084异常形态规则，东西长约7km，南北宽约4km，面积26km2，异常为近东西走向。重力异常的极大值与磁异常峰值基本重合，其异常约向北移30～50m。结合区域地质情况，该磁异常有为磁铁矿或含矿岩体引起的可能；其重力异常局部为具有强磁性或较强磁性的高密度地质体引起。

2.2.3 磁异常分析及推断解释

在该矿区实施了1:1万地面高精度磁测工作，依据测线基本垂直于矿区主要构造、地层的原则布设测网，测线方位角为0°，网度为100m（线距）×20m（点距）。

测区磁异常整体为宽缓带状异常 （如图2所示），形态规则，以200nT等值线衡量，异常东西长约6km，南北宽约3km，呈近东西向展布，面积约为10km2。区内正异常极大值为2900nT，负异常极小值为-1600nT。全区异常从南至北，先由相对平静场逐步过渡到正异常，再由正异常过渡到负异常。磁异常梯度南侧变化平缓，未出现负异常；北侧梯度相对较陡，并伴有强度高、分布范围广的带状负异常（如图2所示）。

根据磁场特征，圈定近东西走向的带状高值正异常M1，近东西走向的宽缓负异常M3以及由M2-1、M2-2、M2-3和M2-4组成的近东西走向的高值正异常带M2。从整体上看，区内磁异常是由M1、M2-1和M3构成的一个近东西走向、正负异常伴生的宽缓带状强磁异常区。因地表正值异常区均为第四系覆盖，并且区内未见具有较强磁性的岩性，推断异常由埋藏较深的强磁性的地质体引起，并且极有可能为磁铁矿或是与磁铁矿伴生的其他矿种导致。推断区内存在隐伏断裂构造F1，走向为近东西向；F1在测区西部被北西走向的次级断裂F1-1错断。磁异常M1和磁异常带M2-1位于F1-1东西两侧，具有较好的成矿条件。

图2 磁测异常△T等值线平面图

2.2.4 磁异常查证及找矿意义

为 了确定磁性体的倾向，在磁异常M1处布置两条高精度磁测剖面，方向为0°。根据高精度磁测剖面推断磁性地质体顶板埋深约120m，分布的水平宽度为100～400m，倾向约352°，倾角约为70°～80°。后在M1异常处，利用钻孔ZK401和ZK2401进行查证，并于140m处见磁铁矿化体。矿化体为磁铁矿化、黄铁矿化辉长岩，TFe品位10%左右，剖面推断与实际钻孔所见矿化体基本吻合。根据磁异常分析，铁矿化体下延深度很大，建议加大力度进行深部找矿工作。

该矿区磁异常为带状宽缓、分布范围广的强磁异常，通过钻孔查证，异常主要由磁铁矿化体导致。磁法圈定的磁异常是该矿区寻找铁磁性矿产或其他共生矿产的直接标志，对找矿工作具有重要的指示意义。

2.3 铜镍矿勘查

2.3.1 矿区地质特征概述

该矿区位于敦煌复背斜南翼之红柳峡-踏实河向斜褶皱带中，出露地层除第四系全新统坡洪积外，全为前震旦系敦煌群。敦煌群分布于三个泉—踏实河大断层以北，岩层褶皱强烈，轴向近东西向，且为数条南东东-北西西向断层所切割，变质程度较深，混合岩化普遍。岩性主要由混合岩化片麻岩、片岩、大理岩组成。在构造上，工作区处于塔里木地块和祁连褶皱带复合交汇部位，其南紧邻阿尔金断裂。出露主要构造较简单，为北西西向和东西向断裂，两条北西西向和一条东西向区域断裂从工作区穿过，区内其它构造整体上受北西向区域构造控制，走向北西西向，倾向南西，倾角60°～80°。北北西向断裂较发育，由一系列具有平移特征的逆断层组成，是区内的主要控矿构造。工作区内见有基性、超基性岩成脉状侵入，侵入体多与大理岩成互层状产出，受断裂构造控制明显，岩性有辉长岩、橄榄辉石岩和辉石岩等。

调查发现，区内地表出露的基性、超基性岩体具有一定的矿化，含矿岩体走向北西西向，倾向南西，宽度在几米～十几米不等，沿走向断续出露约2km，含矿岩体顺层侵入于大理岩中，地表与大理岩呈互层状产出。岩石类型主要由辉长岩、辉石岩、橄榄辉石岩和辉石橄榄岩组成。民采老硐揭示了较好的镍矿化现象，赋矿岩性主要是辉长岩、辉石岩和橄榄辉石岩，矿（化）体呈脉状或透镜状产出。采样分析结果显示，含矿样品Ni品位在0.3%～0.87%之间，个别达1.43%，平均0.51%，Cu平均品位0.23%，含矿岩性主要是橄榄辉石岩、辉石岩和辉长岩。

2.3.2 矿区地球物理特征

区内大理岩、斜长二云片岩、斜长角闪片麻岩、碎裂绿泥石化辉石岩、蚀变辉石岩（褐铁矿化、镍矿化）、蚀变辉长岩（蛇纹、滑石、绿泥石化）、绿帘片岩和蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）等岩石磁化率均较小，大理岩磁化率平均值仅为2.6×10-6SI；蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）相对较高，其最大值为2529×10-6SI，平均值为1404.9×10-6SI。上述岩石中，大理岩对该区磁场强度基本无贡献；蚀变辉石岩（褐铁矿化、镍矿化）、蚀变辉长岩（蛇纹、滑石、绿泥石化）、绿帘片岩和蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）磁化率相对较高，当其具有一定规模后可在地表引起一定的磁异常，但引起磁异常强度相对偏低。

蚀变橄榄辉石岩磁化率最大值为99637×10-6SI，

橄榄辉石岩（含镍黄铁矿化、黄铜矿化）是区内磁化率最大的岩（矿）石，其平均值为18411.4×10-6SI，最大值为49459×10-6SI。这两类岩石在地表完全能够引起较高的实测磁异常，是引起本矿区高磁异常最主要的地质体。

2.3.3 磁异常分析及推断解释

通过研究区内地质资料，决定首先再该矿区进行1:1万地面高精度磁测工作，依据测线基本垂直于矿区主要构造、地层的原则布设测网，测线方位角为20°，网度为100m（线距）×20m（点距）。

从磁测成果来看（如图3所示），矿区以低值磁异常为主，地磁场变化平缓；测区东部主要以正值异常为主，西南以负值异常为主。全区异常极大值为751.3nT，极小值为-526.2nT，磁异常平均值为1.49nT。矿区磁场整体为低缓磁异常带，磁异常总体走向为NWW向。地磁场在北东部及中南部表现为相对较高正磁异常，西南部则主要为相对平静的负异常。结合测区地质资料及地表地质现象综合分析，所圈定的磁异常虽然分布较为分散，但均受北西西向主断裂构造及北北东向次级断裂构造的控制。

在测区内推断划分了三条NW-SE构造带，即F1、F2及F3（如图3所示），其走向与地层方向基本一致，多处磁异常带及出露矿点均分布在上述推断构造带上或是其周围，推断构造带F2为区内主控矿构造或导矿构造。推断次级构造带F1-1，该矿区圈定的有进一步工作意义的磁异常，如M3、M4、M5及M6均分布于次级构造带与主构造带交汇处及其周围。

图3 磁测异常△T等值线平面图

2.3.4 磁异常查证及找矿意义

本次地面高精度磁测圈定的NW-SE构造F2，是本矿区重要控矿构造，磁异常M3和M4据其南北两侧。在F2中偏东部存在沿构造走向展布的带状低磁异常带，该磁异常带和地表矿化露头对应的基性-超基性岩体能够很好的吻合，并以此确定了一条矿化带。后经过钻孔验证，在该异常处发现了铜镍矿化体。通过本次磁法工作，认为该矿区成矿潜力较好，值得开展进一步工作，同时证明了磁法是该矿区通过寻找基性-超基性岩体而寻找铜镍矿床的有效手段，其中反映基性-超基性岩体的带状磁异常是该矿区重要的间接找矿标志。

3 结语

通过对地面高精度磁测资料进行化极、导数计算、位场转换等必要的处理，快速圈定和解释磁异常，可以基本了解勘查区内岩性的磁性变化规律、强弱特征。在充分研究已有各类资料基础上，结合地磁特征，圈定隐伏岩体，推断划分地质构造，可以为下一步勘查工作提供直接或间接的找矿标志。磁法在推断隐伏岩体和地质构造，寻找深部隐伏矿体方面是其他方法不可替代的。随着磁法仪器设备和数据处理技术的不断进步，特别是航空磁法技术的长足发展，利用磁法进行矿产预测将更加快捷高效。

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