西藏笛给铅锌矿隐伏岩体三维解析信号的磁异常处理

张叶鹏，谢 亮，严家斌，孔 辉，刘灿娟

(1．湖南省有色地质勘查局二四七队，湖南 长沙 410129；2．中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083)

0 引言

三维解析信号法是近十几年发展起来的磁测资料快速自动解释方法，化极磁异常解析信号振幅与重力异常垂向导数解析信号振幅有近似的识别能力，能迅速推断磁源体的水平位置和埋深，使得该方法得以广泛应用。Nabighian(1972)首先将通讯理论中的解析信号概念应用到航磁异常解释，最初仅限于剖面磁测资料的解释[1]。在很长一段时间内，人们均将二维解析信号振幅不受磁异常分量和磁化方向影响的结论用于三维解析信号振幅，Nabighian(1984)首先将二维解析信号法推广到三维[2]；Roest等(1992)和Qin(1994)利用磁力异常三维解析信号振幅识别地质体的边缘位置[3-4]；随后，1996年，Aqarwal和Shaw证明了三维磁力异常解析信号振幅与磁异常分量和磁化方向有关[5]；胡中栋等(1995)利用磁力异常三维解析信号振幅进行了磁性体边缘识别以及参数的反演[6]；管志宁和姚长利(1997)、黄临平和管志宁(1998)经过研究指出，三维解析信号振幅会受磁异常分量和磁化方向的影响[7-8]。Li(2006)进一步明确了三维解析信号与二维解析信号的区别，并说明了三维解析信号振幅受磁异常分量和磁化方向影响的因素[9]；王万银(2012)研究了位场解析信号振幅极值位置空间变化规律，并指出位场解析信号振幅只能识别单一边界地质体的边缘位置，而不宜用来识别多边界地质体的边缘位置，但可以用来识别多边界地质体的“中心位置”[10]。综上所述，认为三维解析信号发展迅速，具有较大的实用价值，能够利用振幅值和其半宽识别地质体的边缘位置、计算其埋深。笔者采用该方法处理了西藏自治区笛给铅锌矿区的磁异常，并求取了磁源体的边缘位置和埋深，该研究结果对该矿区找矿具有积极、参考意义，并可为该地区磁异常快速评价提供方法技术依据。

1 矿区地质、地球物理概况

1.1 矿区地质概况

矿区大地构造位于冈底斯—念青唐古拉板片，是东特提斯构造域中晚古生代以来具有独特演化历程的一个多岛弧碰撞造山带。冈底斯—念青唐古拉板片南北界于雅鲁藏布江结合带和班公湖—怒江结合带之间，东西两侧分别与西南“三江”构造带和帕米尔—喀喇昆仑构造带相连。矿区位于冈底斯成矿带东段，拉萨-墨竹工卡铅锌成矿区北部，林周-直孔成矿带中。

矿区出露地层(图1)主要为古近系古新统典中组(E1d)第一岩性段(E1d1)安山质火山角砾熔岩，不整合覆盖于旁那组之上；上二叠统旁那组(P2p)岩层呈EW向展布，岩性为片岩夹变质砂岩、板岩，与古近系典中组交替出现。典中组是矿区的主要赋矿层位。

图1 笛给铅锌矿区地质简图Fig.1 Geological sketch map of the Digei lead-zinc mining area

矿区总体构造格架为一系列的向南倒转的复式背向斜组合，背斜主要构造线走向近EW，向斜相对开阔舒展而背斜往往紧闭，岩层产状多陡倾。其中矿区中部发育一条背斜，走向近EW向，贯穿于整个矿区，核部地层为典中组凝灰岩，两翼岩层倾角均呈陡倾状，区内复式向斜南部和北部有多个由古近系典中组火山岩组成的较大的向斜盆地构造，中间为由二叠系旁那组片岩组成的次级背斜。

错木拉黑云母二长花岗岩体(E1ηγ)分布在矿区南部外围，岩体侵入第三系典中组中，局部存在超覆现象，岩体的侵入时代为喜山早期(60 Ma)，属于区域上的邦嘎岗岩体。已知高品位铅锌矿体产出位置靠近该岩体，指示铅锌矿成矿与该岩浆活动密不可分，可能为成矿提供了物质来源和热源。在矿区西部外围出露大规模花岗斑岩体，南部外围局部出露有石英斑岩脉。火山岩主要分布于古近系古新统典中组中，主要为中酸性火山碎屑岩及熔岩，其次为安山岩、英安岩。

围岩蚀变类型主要有绢云母化、硅化、角岩化、矽卡岩化、大理岩化、青盘岩化、黄铁矿化，各类蚀变是相互交叉重叠的，其中以矽卡岩化、角岩化和大理岩化最主要，且与成矿的关系最为密切。

矿体主要发育于典中组凝灰岩地层的构造裂隙中，具中低温—低温热液成矿的特征，矿体呈NW—SE向展布与矿区的西南部，呈似层状、透镜状，控制长约200 m，倾向上未控制，平均真厚度为5.37 m。矿体走向NW—SE，倾角30°～50°。矿石平均品位：w(Pb)=3.88%，w(Zn)1.93%，w(Pb+Zn)的平均品位为5.81%。伴生银平均品位为53.62×10-6，铜平均品位为0.15%，金平均品位为0.30×10-6。矿石主要为方铅矿和闪锌矿，其次为黄铁矿、磁黄铁矿，以及少量银金矿、黄铜矿。

1.2 地球物理特征

本区岩矿石磁性参数利用SM3.0磁化率仪测定，测试统计结果见表1。由表1可知，喜山期黑云母二长花岗岩具有一定磁性，为本区磁性最强岩石；铅锌矿石、氧化矿石以及强黄铁矿化矿石具有弱磁性；其他岩石不具磁性[11]，表明岩体与岩矿石磁性差异明显，具备了寻找隐伏岩体的物性前提。

表1 笛给矿区岩矿石物性参数特征Table 1 Physical parameters of rocks and ores in the Digei lead-zinc mining area

2 野外工作方法技术

根据矿区主构造带近EW向的特点，地面磁测测线方向为SN向，网度为100 m×20 m。采用仪器为GSM-19t，磁测原始观测数据进行统一的日变改正、正常梯度改正、高度改正。各项改正后的结果即为总量磁异常(ΔT)，单位为nT，磁异常总精度为3.12 nT。

3 ΔT异常特征分析及解释

3.1 ΔT异常特征

由图2a显示，在矿区西部ΔT异常相对平稳，南部存在零星局部异常，中北部存在NW向串珠状高值异常带，异常北西走向长1800 m，总体宽度为900m，强度达300 nT。矿区位于中高纬度，受斜磁化作用影响，正值场主体向南偏离磁源体，为了使磁异常得以归位，首先对ΔT异常进行了扩边、低通滤波，再利用ΔT低通滤波数据进行化极[11]处理，化极参数磁倾角为46.97°，磁偏角为0.069°，化极结果见图2b。

由图2b显示，磁异常主体往北位移，中北部NW向串珠状磁异常强度从300 nT增加到375 nT，结合本区地质以及磁性参数特征，与区外围错木拉岩体例比，推断NW向串珠状磁异常为喜山期岩体，岩性可能为黑云母二长花岗岩，该岩体在地表未出露，为全隐伏岩体。

图2 ΔT异常等值线图 (a)与ΔT化极异常等值线图 (b)Fig.2 ΔT anomaly contour map (a) and ΔT pole-filter anomaly contour map (b)

3.2 化极磁异常三维解析信号

为了进一步研究隐伏岩体的边界和埋深，对ΔT数据首先进行低通滤波，再化向磁极，在此基础上利用三维解析信号[12-13]计算，以确定磁源体的边界和顶部埋深，三维解析信号振幅表达式[3]见公式(1)。

(1)

式中：|A(x，y，z)|为解析信号在(x，y)位置的振幅；T为在(x，y)位置观测的化极磁异常。

采用Roest(1992)三维解析信号振幅异常半宽计算磁源体顶部埋深方法[3]，得到了磁源体顶部埋深表2。

在三维解析信号振幅网格数据中使用3×3窗口的拉普拉斯算子滤波器(其系数见表3)处理，使得原三维解析信号振幅曲线拐点位于零值线，然后根据表2中的参数估算其深度。

表2 解析信号振幅异常宽度计算场源体顶部埋深Table 2 Analytic signal anomaly widths as a function of depth

表3 拉普拉斯算子滤波器系数Table 3 Laplacianoperator filter coefficient

三维解析信号振幅图(图3)显示，经处理后的三维解析信号振幅均为正值，磁源体所在位置振幅得到加强，因此在解析信号图上只需要看振幅值的强弱和其分布规律性即可以确定磁源体的位置和几何形态，相比ΔT及ΔT化极异常更容易解释，因此成功圈定了Y1、Y2两处岩体。利用三维解析信号振幅异常半宽计算磁源体顶部埋深结果见图4，显示了岩体顶深最大为208 m，最浅埋深为151 m。

图3 ΔT异常三维解析信号振幅图 图4 三维解析信号振幅值估算磁源体埋深示意图

岩体特征分析如下：Y1岩体为喜山期黑云母二长花岗岩，走向为NWW向，与区域构造相一致[14]，长1750 m，平均宽470 m，岩体西部埋深最大为208 m，中部埋深最大为179 m，东部埋深最大为208 m，总体顶面起伏呈“波浪”型。Y2岩体为喜山期黑云母二长花岗岩，平面上近似“弧”型展布，长1345 m，平均宽度230 m，岩体西部埋深最大163 m，中部埋深最大为151 m，东部埋深最大为179 m，总体较Y1埋深浅。依据切割场法处理结果显示Y1和Y2总体呈树枝状，在浅部二者之间由后期近EW向断裂切割为两个，在深部具有同根性。

本区铅锌矿成矿类型主要为热液脉型[15]，矿体主要赋存在断裂构造内，出露三叠系年龄约为250 Ma，喜山期黑云母二长花岗岩年龄约为60 Ma，表明喜山期黑云母二长花岗岩为后期侵入体，通过研究已知高品位铅锌矿体产出位置与喜山期岩体的关系发现，本区域铅锌矿成矿与喜山期岩浆活动密不可分，可能为成矿提供了物质来源和热源。

4 结论

在本区磁法数据处理中，利用了磁异常化极、场源分离、三维解析信号等方法。重点对于区内隐伏岩体展开了研究，磁异常化极使得异常得以归位，场源分离确定了岩体的总体概貌，利用化极磁异常的三维解析信号圈定岩体边界，圈定了Y1、Y2两处隐伏岩体，估算了岩体顶部埋深，Y1岩体西部埋深最大为208 m，中部埋深最大为179 m，东部埋深最大为208 m，总体顶面起伏呈“波浪”型，Y2岩体西部埋深最大163 m，中部埋深最大为151 m，东部埋深最大为179 m，总体较Y1岩体埋深浅。该隐伏岩体可能为本区成矿热液活动提供了热源与驱动力，成矿物质及成矿流体的来源可能也与该岩体有较密切关系，对于此处隐伏岩体的研究，能够为地质特征研究、找矿工程布置提供地球物理科学依据，研究成果对于本区具有较强的实用价值，可为相似地区的物探提供参考。