论物探技术在鲁西隐伏深埋藏接触交代型富铁矿勘查中应用

王 娟 王继国 门岳峰 蔡 图

(中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东 济南 250013)

0 引言

山东省富铁矿地质勘查于2013～2018年取得重大进展，在鲁西黄河以北的德州市齐河—禹城地区新发现具有较大工业价值的接触交代型富铁矿，有望成为山东省内继莱芜、淄博金岭、济南之后又一个富铁矿基地[1]。

由于该地区的铁矿普遍埋深在700m以深，属于隐伏深埋藏型富铁矿，高精度磁测、重力测量、重磁剖面测量、大地电磁测深、三分量磁测井等多种物探方法已在该地区进行实施，但未取得突出的效果。研究将以上物探方法在该地区的应用性进行对比分析，以总结归纳其有效性，用以指导找矿。

1 矿床地质特征

研究区位于鲁西北河北冲积平原区，地表被大面积第四系覆盖，基岩隐伏。根据已施工的钻孔资料揭露，区内地层由老至新为中下奥陶系、石炭纪本溪组、上统太原组；二叠纪山西组、石盒子群[2]；新近系及第四系。与成矿有关的地层主要为奥陶纪马家沟群，主要岩性为厚层纯灰岩，夹泥灰岩，白云质灰岩及豹皮灰岩，是接触交代型铁矿的重要控矿围岩。

区域断裂构造发育且较复杂，褶曲构造次之，多为隐伏构造[3]。区内岩浆岩以中生代燕山晚期中-基性、浅成闪长岩类及印支期辉长岩类为主[4]，主要为地球物理解译推断的隐伏产出的大张、李屯岩体[5]，见图1，是接触交代型铁矿的成矿母岩。岩性主要为闪长岩。

图1 物探推断岩浆岩分布简图

研究区内的大张、李屯、潘店地区均发现富磁铁矿，为燕山晚期闪长岩类侵入奥陶纪马家沟组碳酸盐岩地层发生接触交代作用而形成，与济南、莱芜、淄博金岭[6]等铁矿床类型基本一致，成因类型属邯邢式。以下以齐河大张铁矿床为例进行综合研究。

大张铁矿床为隐伏矿床，现圈定铁矿体一个，矿体赋存在奥陶纪马家沟群灰岩与燕山晚期闪长岩体的接触带。矿体形态为似层状，走向北北东，倾向南东，倾角6°，赋存标高-715.9～-772.44m，埋深747.95～796.30m。控制矿体长度300m，斜深311m，见图2。矿体厚度7.66～25.98m，平均16.84m。矿体TFe平均品位56.52%，mFe平均52.81%[7]。矿床的成因类型为接触交代型富磁铁矿，在马家沟群灰岩与闪长岩体的接触带是成矿的有利部位。

图2 大张铁矿床剖面示意图

1-第四系；2-新近系；3-石炭-二叠系；4-奥陶系；5-闪长岩；6-推断断层；7-铁矿体及编号；8-推测矿体闪；9-转孔位置及编号；10-钻孔终孔处倾角孔深。

2 各物探技术方法的应用及探讨

2.1 高精度磁法

在大张矿区开展了高精度磁测，圈定一处磁异常区，见图3。以等值线200 nT圈定，磁力值为由外向内逐渐升高，异常总体走向北北东，平面形态呈长椭圆状，长约7km，宽4km。在异常内部有一处异常中心，位于大张村东部500m附近，大致以400nT等值线圈定，异常峰值约为460nT。

图3 高精度磁测△T等值线图

在大张磁异常的西南处进行了钻探工程验证，如前所述，在埋深747.95～796.30m揭露富磁铁矿体，磁铁矿下部发育闪长岩类。钻孔ZK002的磁异常等值线值为240nT，ZK001的等值线值为300nT，均不在峰值处，推断该磁异常为岩体与矿体的叠加异常，正负磁异常中间的梯度带是成矿有利部位[8]，这与接触交代型矿床在围岩与岩体的接触带成矿的特征基本一致。

2.2 高精度重力

区域重力背景场似一个背斜隆起的构造形态，重力场幅值达8×10-5m/s2以上，宽度大于12km，这一大范围强大的背景异常，是规模巨大的异常地质体所形成的异常。由图4可见，在重力高的背景场上，形成两处局部重力高异常(G-1、G-2)根据岩矿石密度资料，结合本区地质图中地层及岩浆岩分布特征，推测引起布格重力异常图中的大型重力高的主要原因为侵入岩体引起。见矿钻孔ZK001和ZK002在重力高相对低的边部，与围岩与岩体接触带见矿的特点一致。

图4 剩余重力异常等值线平面图

2.3 重磁剖面测量

在高精度磁测、重力测量成果的基础上，实施了重磁L1剖面测量。由图5可见，剖面反演矿体位置大致对应3 500～4 500点，地表投影宽度约1km，磁异常峰值区下方反演推断有磁性铁矿体的存在。矿体呈似层状，反演矿体埋深在-1 000～-1 200m左右，实际经钻探验证，见矿深度为749.95～796.30m。由此可见，重磁剖面推断的平面上矿体的赋存位置较准确，效果较好，在深度上有差异。

图5 L1剖面重磁(反演)综合解释推断地质剖面

2.4 大地电磁测深

为进一步推断地层的层序、矿体的空间赋存位置，在高精度磁测、重力测量的基础上，根据异常特征情况，实施大地电磁测深工作，见图6。

图6 大地电磁测深剖面推断图

根据矿区地质特征及各系地层岩石电阻率特征，并结合实测钻孔资料通过大地电磁测深反演断面进行了纵向的岩性划分，区内地层岩性电性特征大致可划分为低阻、中低阻、高阻三类，见表1。第四系为浅地表中低阻层、新近系和二叠系为低阻层，石炭系为低阻层及高低阻层梯度带，奥陶系为高阻层及高低阻层梯度带，闪长岩体为深部中高阻，矿体赋存在高低阻及中高阻的梯级带上。

表1 岩性划分依据分析一览表

2.5 三分量测井

通过对图7钻孔ZK001进行三分量磁测井的研究发现，距离矿层顶板150m左右，△Z、△H’和△T’曲线开始有开口的趋势，距离矿层越近，开口越大。

图7 钻孔ZK001柱状图与三份量测井叠合图

3 结语

综上所述，通过高精度磁法圈定的异常是铁矿体和侵入岩体的综合反应；重力圈定的异常推测是由侵入体与地层的叠加引起；重磁剖面反演推断的平面上矿体的赋存位置较准确，效果较好，但在深度上有差异；大地电磁测深剖面能从纵向的大致的推断地层的层序及岩体与地层的接触带，但不是较精确；三分量磁测井对钻孔内的铁矿致异常有较好的反映。

因此，在隐伏深埋藏接触交代型铁矿勘查工作中，由于覆盖层厚大、埋藏较深，找矿难度较大，必须多种物探方法综合使用、并且与地质钻探有机结合、综合分析才能有效的指导找矿[9-11]。仅凭单纯的一种或两种方法，可行性差。首先，通过高精度圈定面上的磁异常；其次，通过重磁剖面推断横向的有利赋矿位置；再次，通过大地电磁测深推断纵向上的接触带位置；最后，在有利的部位进行钻探验证，并配合三分量磁测井，辅以指导。