高精度航磁资料在冶山铁矿找矿潜力扩大中的应用

2017-01-03汪远志刘建军陈江源

地质与勘探 2016年6期

张翔，王辉，汪远志，刘建军，陈江源

(1.核工业航测遥感中心，河北石家庄 050002； 2.中核集团铀资源地球物理勘查技术中心(重点实验室)，河北石家庄 050002； 3.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018)

张翔1,2，王辉3，汪远志1,2，刘建军1,2，陈江源1,2

在最新的1∶2.5万高精度航磁测量成果基础上，采用化极、延拓、小波多尺度分解、径向功率谱分析等方法，对冶山铁矿一带航磁异常进行了处理。重新厘定了冶山铁矿的成矿母岩—冶山岩体的分布及延深，新厘定分布范围约为出露区的70倍，推测延深在4000m以上。分析认为，冶山铁矿区矿体埋深主要在220m～860m，1300m深度以下基本无矿体存在。在矿区外围圈出10个找矿有利异常，其中北矿段北西方向的5个异常推测为矿致异常，具备良好的找矿潜力；铁石岗矿段南西方向5个有利异常主要由辉石二长岩和闪长岩引起，但其中仍可能有铁磁性矿产存在。

高精度航磁资料冶山铁矿冶山岩体航磁异常小波多尺度分解

Zhang Xiang, Wang Hui, Wang Yuan-zhi, Liu Jian-jun, Chen Jiang-yuan. Application of the high-precision aeromagnetic data to expanding prospecting potential of the Yeshan iron deposit [J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1138-1146.

0 前言

冶山铁矿区位于苏、皖交界一带，隶属于南京市六合区冶山镇管辖。冶山铁矿何时发现已无从考证，从上世纪50年代末起，地质、冶金、石油、煤炭等部门相继在该地区开展较为系统的研究和找矿工作①,②,③,④,⑤。这些工作针对该地区地质成矿条件、找矿标志、找矿方向进行了总结和论述，对找矿工作起到了重要的指导作用。至今，围绕冶山铁矿已发现老山铁矿、小庙陈铁矿、横山铁矿、金牛山铅锌矿等多个小型铁多金属矿床(点)，显示该地区仍存在较大的成矿潜力。但目前仍存在的问题有两个：一是以往大比例尺地磁工作由于年代较久，精度较低，且施工单位分散、施工地区分散，数据难以综合利用、彼此衔接，致使遗漏了部分磁异常；二是受该区地表广泛覆盖的影响，对冶山铁矿成矿母岩-冶山岩体的分布及延深情况不明。

航空高精度磁测具有探测精度高、受地形影响小、快速高效的特点(周道卿等，2013)，本文利用最新的1∶2.5万高精度航磁获取异常，通过对其进行各种转换处理，分析了该地区航磁异常特征，结合地质和地磁资料，重新厘定了冶山岩体的范围，探讨了冶山铁矿及其周边地区找矿潜力，以期为该地区新一轮的找矿工作提供地球物理依据。

1 地质及地球物理特征

1.1 区域地质特征

研究区大地构造位置上处于扬子陆块下扬子地块苏皖前陆盆地内(潘桂棠等，2009)，位于江浦-天长隆起带中段之六合-冶山隆起带北东端(江苏省地质矿产局,1984; 安徽省地质矿产局,1987)，区域上主要发育NW向、NE向两组断裂，它们是区域上主要的控岩、控矿(图1)。苏皖前陆盆地西邻张八岭隆起，二者以黄(栗树)-破(凉亭)断裂为界，沿断裂发育卷入前震旦系逆冲褶皱构造带(许志琴，1987；仲文斌等，2014)。盆地以震旦系变质岩为基底，区内仅在冶山一带零星出露，其属“崆玲-董岭型(江北型)”，并普遍发生混合岩化作用，是强烈变形和轻度变质的(常印佛等，1991；康永成等,1998；吴根耀等，2002)。

成矿区划上，研究区处于长江中下游铁铜硫金成矿带沿江Cu-Fe-Au-多金属-硫成矿亚带(徐志刚等，2008)，属六合铁铜成矿远景区。区内成矿类型为接触交代(矽卡岩)型，该类矿床成矿与中酸性岩浆岩，碳酸盐岩围岩密切相关，矿体主要受侵入岩与围岩接触带、围岩层理、裂隙及层间破碎带、褶皱构造、捕掳体构造等的控制(翟裕生等，2011)。

图1 冶山地区大地构造略图Fig.1 Simplified map showing tectonics of Yeshan area1-断裂；2-省界；3-居民点；4-山；5-铁矿；6-多金属矿1-faults; 2-provincial boundary; 3-settlements; 4-mountains; 5-Iron; 6-polymetallic ore deposit

1.2 矿区地质特征

冶山铁矿包括北矿段、东矿段和铁石岗矿段，其中东矿段还产有江苏省内目前发现的唯一内生硼矿床(魏芳等，2012；孙浅，2013)。矿区及其外围被中、新生界广泛覆盖，新近纪火山岩十分发育。矿区出露上震旦统陡山沱组、灯影组、下寒武统幕府山组，岩性主要为白云岩、灰岩，夹硅质、泥质条带，散布于九头山-小庙陈-冶山-金牛山-铁石岗-横山一带，四周多被燕山晚期侵入岩体所占据，实为岩体的残留顶盖或捕虏体(图2)。该岩体亦称冶山岩体，岩性为花岗闪长岩、石英闪长岩，在南部金牛山一带零星出露，岩性以辉石二长岩、闪长岩类为主。矿区内褶皱构造为总体走向60°～70°的冶山复式背斜，其被多条断裂组成的冶山断裂组切割，并被岩体侵吞得很不完整。冶山断裂组由多条大致平行的走向逆断层组成，断裂走向50°～60°，是冶山铁矿的控岩、控矿构造。

冶山铁矿属典型的矽卡岩型矿床，矿体产于冶山岩体与碳酸盐岩接触带，尤其在沿层间软弱带灌入的“舌状”岩枝的根部和内凹部位往往赋存有富大矿体。矿体具有良好的蚀变分带，主矿体多赋存于绿泥石透辉石矽卡岩、金云母透辉石矽卡岩，也有赋存于蛇纹石透辉石矽卡岩中。

目前，北矿段标高在-310m以上矿体基本采完，-310m以下共圈出铁矿体7个(1个主矿体，6个小矿体)，主矿体呈透镜状，总体走向300°～340°，倾向SW，倾角25°～65°，延深55m～160m，最大延长200m，平均厚度为18.70m；东矿段标高在-25m～-70m共有铁矿体14个，包括4个主矿体，10个小矿体，主矿体中规模最大的矿体，赋存标高-60m～-70m以下，总体走向EW向，倾向N，倾角40°～75°，延深10m～20m，最大延长200m，平均厚度11.50m；铁石岗矿段矿体产于辉石二长岩、闪长岩内带，标高-150m以上矿体已基本采完，-150m～-250m共有铁矿体6个(2个主矿体，4个小矿体)，总体走向70°左右，倾向SE，倾角75°～85°，局部直立，甚至反倾，平均厚度在6m。

1.3 岩(矿)石磁性特征

由矿区岩(矿)石磁定向标本测量结果(表1)可知，磁铁矿磁性最强。冶山岩体中矽卡岩化闪长岩、辉石二长岩磁性较强，岩体中的酸性岩部分磁性较弱。中、新生界沉积碎屑岩为无磁性，但部分橄榄玄武岩、玄武玢岩等基性火山岩类磁性较强。这为高精度航磁测量奠定了地球物理基础。

2 航磁异常特征分析

航磁测量比例尺1:2.5万(线距250m，测线方位315°)，采样点距为7m～8m，采用直升机飞行，飞行高度在80m～100m。对ΔT磁异常做化极、解析延拓等常规处理。化极磁异常能够消除斜磁化影响(王纪恒，1993)；对化极异常进行不同高度的解析表中数据根据资料⑧,⑨整理。

图2 冶山地区地质略图(据资料⑥,⑦改编)Fig.2 Geologic sketch map of Yeshan area(modified from data ⑥ and ⑦)1-第四系；2-古近系；3-白垩系；4-侏罗系；5-下寒武统幕府山组；6-下震旦统陡山沱组；7-下震旦统灯影组；8-花岗闪长岩；9-石英闪长岩；10-辉石二长岩；11-断层；12-矿区范围；13-铁矿；14-多金属矿；15-居民点及山；16-湖泊1-Quaternary; 2-Palaeogone; 3-Cretaceous; 4-Jurassic; 5-Lower Cambrian Mufushan Fm; 6- Down Sinian Doushantuo Fm; 7- Down Sinian Dengying Fm; 8-Granodiorite; 9-Quartz diorite; 10-pyroxenene monzonite; 11-faults; 12-mining area; 13-iron; 14-polymetallic ore deposit; 15-settlements and mountains; 16-lake

地层/侵入期次主要岩性标本数磁性磁化率(×10-5SI)剩磁(×10-3A/m)范围均值范围均值新近系橄榄玄武岩、凝灰岩2566～31801460112～31002136古近系砂岩、砂砾岩77～3923白垩系砂岩、砂砾岩292～519567～8431玄武岩、安山岩3660～21101432510～720611侏罗系石英粉砂岩34～249奥陶系—震旦系灰岩、白云岩10510～104508～8245始新世玄武玢岩9261～1420702424～842633燕山期花岗闪长岩、石英二长岩20120～60030323～482102矽卡岩化闪长岩、辉石二长岩31220～2580190060～200160磁铁矿12917～1400006280500～6000020000

延拓可以反映深部磁源体的异常特征(朱琳等，2008)。此外，利用径向对数功率谱法可以对磁源体埋深进行估算(党月辉，2008)。

2.1 冶山岩体空间分布范围厘定

前已述及，冶山岩体为区域内铁及多金属矿产的成矿母岩，其大部呈隐伏状态，不连续出露面积仅约7km2(图2)。

从区域航磁异常图上看(图3)，区内以-80nT～-40nT的负场为背景，为中、新生界沉积盖层的反映。中部天长、冶山分别出现两处强磁异常区十分醒目，异常强度多在200 nT ～450nT，前者呈圆状，面积较小，后者呈团块状，它们北侧伴生-200nT～-150nT的负异常。化极后，伴生负异常消失，异常中心向北偏移200m～600m不等，两处强磁异常区“合二为一”，整体呈“葫芦”状展布，结合地质背景推断，该区域正异常主要为冶山岩体的反映。在它边部出现多个点状、短轴状、环状叠加异常，随着延拓高度的增加，叠加杂乱异常逐渐消失，在上延3000m后，异常形态浑圆规整，显示了冶山岩体深部的航磁特征。以化极磁异常外侧梯度变化最大位置圈定了岩体边界，以线性异常梯度、磁场变异带为标志(范正国等，2010)，推断F1、F2 、F3、F4及F5等隐伏断裂，它们是深部主要的控岩断裂。新厘定冶山岩体面积约505km2，是出露区的70倍，功率谱谱法计算上延3000m磁异常源似深度为4250m，可知冶山岩体的下延深度至少在4000m以上。

图3 推断冶山岩体范围Fig.3 Inferred range of Yeshan rocka-航磁ΔT异常；b-航磁化极ΔT异常；c-上延3000m航磁ΔT异常；d-推断岩体范围；1-岩体出露范围；2-推断断裂；3-新推断岩体范围；4-居民点a-ΔT aeromagnetic anomalies; b- RTP ΔT aeromagnetic anomalies; c-3000m upward ΔT aeromagnetic anomalies; 1-out-crop range; 2-inferred faults; 3-inferred range of rock; 4-settlements

2.2 冶山铁矿一带航磁特征分析

冶山铁矿一带主体为由冶山岩体引起的强正区域异常。由前面的分析可知，按照成因可将叠加异常分为两类：一是中、新生代基性火山岩及地表人为干扰引起的异常，这一类异常多呈为点状、环状，分布较为杂乱，如位于横山东5km的环状异常、郑集镇附近的局部异常；二是以冶山铁矿为代表的矿致异常，这一类异常多具有一定规模，幅值高，梯度陡，区域上成带分布，但受前者干扰影响，深部及外围矿体引起的相对弱磁异常则不易识别。尽管向上延拓可以压制浅源异常，但延拓高度较低，则压制效果不好；延拓高度较高，又会造成矿致异常信息的丢失。

小波多尺度分解可以将磁异常较为精细地分解到多个不同的尺度上，相比于空间延拓，可以对不同深度的场源进行分离(刘天佑等，2007；裴建新等，2007；路晓翠，2012)。笔者利用该方法对冶山铁矿一带的航磁异常进行处理(图4)，分析如下：

一阶细节功率谱分析场源似深度在5m～150m，尽管包含了浅部矿体的磁异常，但从其磁场特征推测(图4b)，其主要反映的仍是浅地表的火山岩、人文活动等高频干扰。二阶细节场源似深度在220m～860m，地表干扰已得到有效压制，主要反映铁矿体及岩体中局部磁性增强(图4c)。北矿段、东矿段航磁对应近EW向椭圆状异常，场值约200nT，两侧伴生弱负磁异常，表明铁矿体下延有限；铁石岗矿段对应北负南正异常，正异常极大值300nT，负异常极小值-200nT，正负磁场梯度大，表明铁矿体产状较陡。冶山铁矿主要赋存在300m～600m，最大埋深在800m，与这个深度上的小波细节反映的结果吻合较好。三阶细节场源似深度1350m，铁矿体的异常已很微弱，主要反映的是冶山岩体在这个深度的异常特征(图4d)，由此推测埋深在1300m以下存在铁矿体可能性不大。四阶细节场源似深度为2500m，已无铁矿信息，异常为冶山岩体在深部的磁性增强引起，尤其是位于南条山-金牛山—横山一带的NEE向带状异常仍有清晰的显示，反映了岩体南部辉石二长岩、闪长岩等强磁性岩石的航磁特征。

2.3 冶山铁矿及其周边地区找矿潜力

综合地质、航磁异常特征，圈定10处有利异常区(图5)。其中，HC1～HC5等5处矿致异常区分布在冶山铁矿北矿段北西侧一带，表明北矿段深部矿体向NW方向仍有延伸，推测矿体埋深主要集中在220m～860m。铁石岗矿段南侧的NEE向带状强磁异常，在小波细节异常图上分解为多个独立异常(HC6～HC10)，推测主要为冶山岩体南缘隐伏辉石二长岩、闪长岩等强磁性岩石引起，但它们周围发现多个铁、多金属矿床(点)，因此岩层内是否含有铁磁性矿体还需验证。

以下仅就HC1异常区进行描述，其他异常区情况见表2。HC1异常区位于北矿区西侧，地表未见基岩出露。异常表现为短轴状叠加特征，极大值为350nT，在2阶小波细节异常图上其形态更为清晰。后期在该异常区内布设AA’勘探线进行了地面磁测及钻孔验证工作，结果显示异常由埋深约120m的小型铁矿体引起(图6)。

3 结论及建议

(1)对冶山岩体深部延伸范围重新厘定结果显示，其范围约505km2，下延深度超过4000m，推断五条断裂，控制了岩体深部的分布。

(2)利用小波多尺度分解对冶山铁矿一带的航磁异常进行了场源分离，结合功率谱法推测铁矿体埋深主要在220m～860m，这与目前钻孔验证结果吻合。推测埋深1300以下存在铁矿体的可能性不大。

(3)冶山铁矿北矿段北西侧圈定5处矿致异常区，地磁及钻孔数据验证了其准确性，表明在它们深部仍存在较大找矿潜力，建议作为下一步重点工作区；铁石岗矿段南侧的带状强磁异常主要为辉石二长岩、闪长岩引起，岩层内可能还含有铁磁性矿产，应给予重视。

图5 推断有利航磁异常区Fig．5 Inferredfavorableaeromagneticanomalies1-铁矿区范围；2-铁矿；3-多金属矿；4-居民点；5-山；6-有利异常区；7-勘探线；8-钻孔1-miningarea；2-iron；3-polymetallicoredeposit；4-settlements；5-mountains；6-favorableaeromagneticanomalies；7-pro⁃spectingline；8-drilling图6 AA＇勘探线综合剖面Fig．6 IntegratedprofilealongprospectinglineAA＇1-第四系；2-铁矿体；3-白云岩；4-闪长玢岩；5-石英闪长岩1-Quaternary；2-ironore；3-dolostone；4-pioriticporphyrite；5-quartzdiorite

表2 有利异常区特征一览表

[注释]

① 熊光楚.1961.江苏六合冶山铁矿应用物探研究深部矿体的报告[R].

② 江苏省地质局物探大队.1960.江苏省六合县四合墩地区磁测铁矿普查物探工作结果报告[R].

③ 江苏冶金地质勘探公司八一四队.1971.江苏省六合县冶山铁矿及其外围1971年物探工作报告书[R].

④ 地质部航空物探大队.1981.江苏省六合—盱眙地区航磁普查报告[R].

⑤ 陈国衡,赵理芳,周锡明.2007.江苏省冶山铁矿外围重磁普查工作报告[R].

⑥ 安徽省地质局.1977.I-50-XXXV(南京幅)1：20万地质矿产图[Z].

⑦ 江苏省地质局.1977.I-50-XXXVI(扬州幅)1：20万地质矿产图[Z].

⑧ 王辉,何坚平,陈俊,魏邦顺,胡福培,王科宁,赵博.2014.江苏省南京市冶山铁矿接替资源勘查项目总体设计[R].

⑨ 张翔,汪远志,刘建军,李晓禄.2015.江苏六合-安徽滁州航磁调查成果报告[R].

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[附中文参考文献]

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Application of the High-Precision Aeromagnetic Data to Expanding Prospecting Potential of the Yeshan Iron Deposit

ZHANG Xiang1,2, WANG Hui3，WANG Yuan-zhi1,2， LIU Jian-jun1,2，CHEN Jiang-yuan1,2

(1.AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry,Shijiazhuang,Hebei050002; 2.KeyLaboratoryofUraniumResourcesGeophysicalExplorationTechnology,ChinaNuclearIndustryGroupCompany,Shijiazhuang,Hebei050002; 3.GeologicalSurveyofJiangsuProvince,Nanjing,Jiangsu210018)

According to the latest high-precision 1∶25000 aeromagnetic measurement, using some methods such as RTP, upward continuation, wavelet multi-scale decomposition and radial power spectrum analysis, this work processes the aeromagnetic anomalies around the Yeshan iron deposit. Then it determines the distribution and downward extension of the Yeshan rock that is mineralization medium of the deposit. The new inferred range of the Yeshan rock is about 70 times the exposed area, and extends downward to depth over 4000m. Yeshan iron ores are mainly present at 220m～860m depths, and largely no existence below 1300m. It has delimited 10 favorable anomalies around the Yeshan deposit, five of which located northwest of the north mine section are mine-induced anomalies, and likely have great prospecting potential. The other five located south of the Tieshigang section are mainly caused by pyroxene monzonite and diorite, where still possibly exist ferromagnetic minerals in the rock.

high-precision aeromagnetic data, Yeshan iron deposit, Yeshan rock, aeromagnetic anomalies, wavelet multi-scale decomposition

2016-01-27；[修改日期]2016-10-10；[责任编辑]陈伟军。

江苏六合—安徽滁州航磁调查项目(编号:12120113073300)资助。

张翔(1986年-)，男，工程师，在职硕士，现主要从事航空地球物理应用及研究工作。E-mail:zhangxiang19860626@163.com。

P631.2

0495-5331(2016)06-1138-09