井-地磁测在松山铁矿勘查中的应用

2018-05-15韩雪平蔡立信曾广华

东华理工大学学报(自然科学版) 2018年1期

韩雪平，胡芳，蔡立信，曾广华，林洪

(1.江西省地勘局赣西地质调查大队，江西南昌 330030;2.江西省地勘局九〇二地质大队，江西新余 338000)

松山铁矿位于江西省分宜县松山镇,属于老矿山。目前矿区浅部矿层不断被挖掘，浅部铁矿资源被利用殆尽，寻找深边部矿已经成为找矿的重中之重。大力开展深边部勘查，井-地联合磁测是铁矿深边部勘查必不可少的有效手段之一。磁法勘探是通过观测和研究磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理方法(管志宁，2005；刘天佑，2007；吴晓峰等，2013)。通过对松山矿区开展井-地磁测工作，查明区内磁异常分布特征，有效地圈定区内磁异常和找矿靶区，并对井旁、井底盲磁性矿作出空间定位预测和验证，为矿区内下一步工作提供物探异常依据。

1 区域地质背景

工作区属于赣中整装勘查区，位于钦-杭结合带(肖光荣，2012；曾长育等，2015)东段，处于华夏板块与扬子板块拼合带的南缘。属于华夏板块东南造山带北缘的武功山隆起带与北武夷隆起带2个2级构造单元，北侧少量归属萍乡—乐平凹陷，是控制南华纪“新余式”铁矿生成、定型、展布的主体构造。矿区铁矿为火山沉积变质型，习称“新余式”铁矿(曾书明等，2011；肖光荣等，2013)。

2 矿区地质特征

松山矿区主要出露地层为南华系下坊组、大沙江组变质岩系。地层层序正常。位于神山倒转背斜南西翼(曾书明等，2011)。矿区内总体构造为走向北北西—南南东，倾向南西西，倾角50°～70°的单斜构造。次级褶皱构造发育(发育不同程度同斜紧闭褶皱和不协调共轭褶皱)，及复杂的形态的单斜构造。褶皱构造从北西向南东由简单到复杂、浅繁深简，地质构造总的特征以褶皱为主，断层次之(韩雪平，2014)。

3 地球物理特征及工作布置

3.1 岩矿石物理特征测定

矿区岩(矿)石标本可分为三类共计181组。第一类为砂岩、石英岩、千枚岩等无磁性；第二类为含磁铁石英岩有磁性；第三类铁矿石英岩有很强磁性。对在工作区采集的岩(矿)石标本进行了物性参数测定(刘良志等，2012)，主要岩矿磁参数统计如表1。

表1 工作区岩矿石磁性参数统计表

3.2 工作方法及技术

根据矿区地质和地球物理特征，在矿区投入1∶1万地面高精度磁法测量工作，磁测按基本线距100 m、点距20 m的网度进行施测，测线方位角为238°。其中，西南部测区偶数测线为北小南大、测点编号东北小西南大；东北部测区奇数测线南小北大、测点编号西南小东北大(图1)。在对研究区62线ZK6209孔进行井中磁测的基础上，开展井-地磁测资料联合反演解释，研究地下地质、地球物理模型(向杰等，2016；张宝林等，2017)。

图1 松山测区地面磁测工程布置图Fig.1 The ground magnetic survey project plan in Shongshan survey area1.第四系；2.松山组上段；3.松山组下段；4.杨家桥组上段；5 杨家桥组下段；6.铁矿层；7. 磁测桩线号

4 成果解释

4.1 地面磁测成果解释

在完成野外原始数据收集之后，对磁异常进行了化极、滤波、向上延拓等处理。其目的是压制和去除干扰异常，避免高频率的干扰异常影响矿致异常，同时划分和提取有用异常信息，以更好地分析和提取地下有用地质信息。

从图2可见，松山测区东部和中南部磁异常变化相对平稳，而其他地区则为强磁异常，幅值高达数千nT，局部超10 000 nT，异常形态大都呈等轴状或似等轴状线性展布。根据区内地质矿产特征和调查结果，区内磁铁矿床，采矿场、选矿场、尾矿库等矿干扰和采矿选矿设施、厂房等非矿干扰是引起该区强磁异常的主要因素。测区中部北西向的异常分界线恰好对应分宜东坑铁矿、大坪上铁矿、山西坑铁矿和分宜正荣铁矿位置。

根据岩矿石物性测定结果及磁异常所处的地质背景、找矿意义和以往工作成果，全区圈出7处局部磁异常区，圈定一个找矿靶区(图2)。并按照物探异常分类原则，属“甲类”异常3个、“乙类”异常3个、“丙类”异常1个(表2)。

图2 松山测区磁异常综合成果解释图Fig.2 Explanation of the synthesis of magnetic anomalies in Shongshan survey area

C1-1：位于测区北部，为一中等正磁异常，△T化极异常极大值以1 000 nT圈出，异常等值线呈似等轴状，异常范围小。该异常在上延100 m图上没有反映，说明C1-1异常为浅源异常。异常区出露第四系，推断为地表或浅部磁性干扰体所致，属丙类异常。

C1-2：位于测区北部，为一强磁正异常，△T化极异常极大值以10 000 nT圈出，异常等值线呈椭圆状东西向展布，其周边均为明显的负异常。该异常在上延100 m、300 m图上仍有明显的反映，但在上延500 m图上迹象消失，说明C1-2异常为中深源异常。异常区出露南华系上统松山群大沙江组和第四系，异常处有铁路、公路通过并有大片房屋建筑，因此，该异常应为地表铁路房屋等人文设施干扰所致，但不排除地下有磁性地质体或矿体的存在，属乙类异常。

C1-3：位于测区中部，为一强磁正异常，由多个圈异常组成的异常区，△T化极异常极大值以15 000 nT圈出，异常等值线呈等轴状、似等轴状，其周边均为明显的负异常。该异常在上延100 m图上仍有明显的反映，但在上延300 m图上留有迹象，说明C1-3异常为浅源异常。异常区出露第四系，异常处有铁路、公路通过并有大片房屋建筑，因此，该异常应为地表铁路房屋等人文设施干扰所致，但不排除地下有磁性地质体或矿体的存在，属乙类异常。

C1-4：位于测区中部，为一强磁正异常，△T化极异常极大值以15 000 nT圈出，异常等值线呈似等轴状，异常范围较大，东南部出测区范围而异常不完整，其周边均为明显的高值负异常。该异常在上延100 m、300 m、500 m图上仍有明显的反映，说明C1-4异常为中深源异常。异常区出露南华系上统松山群下坊组和大沙江组，见铁层层通过异常中心，异常处下坊组和大沙江组地层接触带上，地表强磁干扰相对较少。因此，该异常应为铁矿层的反映，矿层延深较大，属甲类异常。

C1-5：位于测区中南部西侧，为一强磁正异常，由多个圈异常组成的异常区，△T化极异常极大值以5000 nT圈出，异常等值线呈椭圆状近东西向展布，西侧出测区范围而异常不完整。该异常在上延100 m、300 m、500 m图上仍有明显的反映，说明C1-5异常为中深源异常。异常区出露南华系上统松山群大沙江组第四系，异常西侧有铁路、公路通过并有大片房屋建筑，因此，该异常应为地表铁路房屋等人文设施干扰和中深部磁性地质体或矿体的综合反映，属乙类异常。

C1-6：位于测区中南部东端，为一强磁正异常，△T化极异常极大值以15 000 nT圈出，异常等值线呈椭圆状北东向展布，异常范围较小，东部出测区范围而异常不完整，其周边均为明显的高值负异常环绕。该异常在上延100 m图上仍有明显的反映，上延300 m图上留有迹象，说明C1-6异常为浅源异常。异常区出露南华系上统松山群下坊组和大沙江组，东部见北西向铁层，地表强磁干扰相对较少。因此，该异常应为铁矿层的反映，属甲类异常。

C1-7：位于测区中南部东端，为一强磁正异常，△T化极异常极大值以10 000nT圈出，异常等值线呈椭圆状近东西向展布，异常范围较小，东部出测区范围而异常不完整，其周边均为明显的高值负异常环绕。该异常在上延100 m图上仍有明显的反映，上延300 m图上迹象消失，说明C1-7异常为浅源异常。异常区出露南华系上统松山群下坊组和大沙江组，东部见北西向铁层，地表强磁干扰相对较少。因此，该异常应为铁矿层的反映，属甲类异常。

表2 松山测区磁异常分类一览表

4.2 井-地联合反演

在矿区开展1∶1万地面高精度磁测，由于地形复杂，地面干扰大，资料处理解释推断难度大，地面磁测纵向分辨率较差，通过联合井中磁测来提高其纵向分辨率，发现井旁盲磁性矿，预报井底盲矿，确定矿体形状、产状、规模以及进行空间定位预测(蔡柏林等，1989；刘冬节等，2016；陶德益等，2011)。通过对矿区62线ZK6209孔进行井-地磁测资料联合反演，综合解释地下地质体模型。

62线剖面钻孔控制的已知铁矿层最深在426 m左右，ZK6209实际钻探深度745 m。由于62线磁异常受高压线、公路和房屋等干扰，低缓异常受压制，剔除干扰点后，基本恢复出异常的形态。在测线南端横坐标400～600 m有一个幅值150～200 nT的弱磁异常，异常宽缓，可能为深部磁性体的反映。

图3 正演模型△T⊥矢量图Fig.3 The forward model Of △T⊥vector diagram

通过正演磁化强度为40 A/m，总磁化倾角42°，测线方位为57.7°的磁铁条块，所产生△T⊥矢量变化情况，不断伸缩磁铁条块长度，来重复拟合ZK6209实测三分量△T⊥矢量形态(图3)。并对62线进行2.5 D人机交互反演，对钻已知矿体正演计算它们产生的磁异常值，如图4中的红线(正演异常)。通过不断拟合，在剖面南部添加了磁性体的拟合结果，表明添加一磁性体，并同时将62线矿体下延至1 000 m以下可以较好地拟合实测异常。

图4 62线井地联合反演Fig.4 Joint inversion in figure 62 line well

根据地质、地面磁测资料及井中磁测资料综合处理解释分析，得出相关地下地质、地球物理模型，较准确反演出矿体形状、产状以及空间定位见图4。通过对以往地质、钻探资料收集，有效控制已知矿层深度，再根据62线磁测剖面资料分析，选择磁异常有利成矿部位布置钻孔ZK6209，通过钻探和井中磁测进一步控制深部铁矿层深度，预报井底盲矿，确定矿体形状、产状以及进行空间定位预测。为研究区深部找矿提供依据和模式。