高精度磁测在山东巨野核桃园铁矿勘查中的应用

何 平

(山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地勘局第二地质大队，山东 兖州 272100)

巨野县核桃园铁矿勘查区位于山东巨野县城东南约22km处。通过开展1∶10000高精度磁法测量，综合分析推断隐伏矿体的赋存部位，在圈定的Ⅰ号磁异常高值区布置钻孔工程进行验证，发现了隐伏磁铁矿体，取得了良好的找矿效果。

1 矿区地质概况

勘查区内第四系分布广泛，仅局部有基岩出露。据区内钻探揭露，区内地层由老至新主要为新太古界泰山岩群山草峪组(Ar3)，古生界寒武系中上统长清群馒头组(∈2-3m)及上统九龙群张夏组(∈3)、崮山组(∈3-4g)、炒米店组(∈4O1ĉ)；寒武系上统-奥陶纪下统九龙群三山子组(∈4O1s)。新太古界泰山岩群山草峪组为一套隐伏的沉积变质岩系，是区内(鞍山式)铁矿的赋存层位(图1)。矿体呈层状、似层状产出，其产状大体与围岩片麻理产状一致。矿体赋存于标高-153m～-173m以下，顶部埋深190 m～210m，平均品位TFe26.61ω%，mFe21.13ω%。表1。岩性主要为黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩，局部夹磁铁角闪石英岩、磁铁辉石石英岩等。其中磁铁角闪石英岩、磁铁辉石石英岩，为(鞍山式)铁矿的含矿岩石。区内盖层总体为一走向北东，倾向北西的单斜构造。

图1 核桃园铁矿区地质简图

表1 矿体特征一览表

2 地球物理特征

2.1 岩(矿)石的磁性特征

区内岩矿石分为三种类型，即强磁性的磁铁矿石类、磁性较强且不均匀的变质岩类和弱磁性或无磁性的沉积岩类。区内“鞍山式”铁矿磁性最强，变质岩系次之，它们与沉积盖层有着明显的磁性差异(表2)。区内沉积岩类灰岩为无磁性岩类。在磁场上反映为平缓磁场特征，为本区区域正常场。区内变质岩类磁性变化范围大且同一种岩性不同地段磁性变化悬殊，由于变质岩具剩磁大和磁性强弱不均一性，一般反映为正或负的杂乱磁场特征。

磁铁矿石具有很强的磁性，其磁化率平均值一般在20000πSI～70000×10-64πSI。 磁铁矿与围岩磁性特征差异明显，磁法勘探在该区起到主导作用。

表2 岩(矿)石磁性参数统计表

2.2 局部磁异常特征解释

根据1996年9月编制的1∶50万航磁资料，在本区及其周边地区分布有总体为椭圆状航磁局部正异常，其长轴近南北向，北端窄陡，南端宽缓。以200nT圈定磁异常，异常带长约16km，宽约8km，峰值高达250nT以上，异常具规模大、变化梯度较大特点，正异常北端伴有明显的负磁异常。从1∶1万ΔT值化极平面数据等值线图(图2)分析，以ΔT=200nT的等值线圈定磁异常，共圈定2个平面磁异常区，异常形状较规则，强度在200nT～500nT之间。编号为I、II。其特征如下：

图2 核桃园铁矿区ΔT化极等值线平面图

(1)Ⅰ号局部磁异常：该异常位于勘查区东南部考庄东北角。为本区规模最大且异常值最高的局部磁异常。从ΔT化极等值线平面图上看，异常形态呈带状，其长轴展布方向北北东，形态近似椭圆状，梯度平缓。以200nT等值线圈定该异常，长约2300m，宽约600m。ΔT等值线的分布对称于异常轴，并且在远离异常轴的地方有ΔT过零值而达到极小，然后又趋近于零。因此认为该异常是由有限延深的近直立层状磁性体引起。在异常东侧有明显的负磁异常。

(2)Ⅱ号局部磁异常：位于勘查区范店东约300m，从ΔT化极等值线平面图上看，异常呈北北东向带状展布，异常南宽北窄，异常范围600m×260m，极大值位于异常北部达260nT。在异常的东侧伴生有明显负磁异常。

通过对Ⅰ号异常化极ΔT异常上延100m，200m，300m，500m高度ΔT平面等值线进行分析：认为上延100m 后，中部异常曲线形态相对变缓，异常峰值降低；上延200m、300m后，异常形态宽缓圆滑，峰值降低；上延500m后，峰值进一步降低。

图3 核桃园铁矿区Ⅰ号异常ΔT化极上延等值线图

3 综合勘查找矿效果

依据磁测成果，根据平面、剖面、化极上延、垂向导数异常形态及特征，推断矿体走向与异常长轴方向一致，倾向北西，推断矿头在地表投影位置反映在地面高精度磁测剖面图上为异常高峰值区，与垂向一阶导数图上的异常高峰值区相对应。故在地面高精度磁法测量剖面的283°方位磁异常低缓部位结合垂向一阶导数异常正负异常过渡带布设钻孔，对异常进行验证，在I号化极磁异常160nT～320nT圈定异常长轴方向中心部位和ΔT化极后的垂向一阶导数1.0nT～1.5nT圈定异常长轴方向均揭露控制了II号矿带(图4)；并在高磁剖面异常高峰值区280nT附近见到了II号矿体，异常低缓区180nT附近见到了I号矿体。在化极ΔT异常上延100m，200m，300m异常高峰值区见到了Ⅱ号矿体。

图4 核桃园铁矿区ΔT垂向一阶导数平面图

4 勘查模式

4.1 地质信息

沉积变质型铁矿主要控矿因素为赋矿地层，鲁西地区含铁矿地层主要分布于泰山岩群雁翎关组、山草峪组，上述变质地层主要分布于隆起区、潜凸区或断凸区内，这些地区多受大型区域构造控制。岩石变质程度一般为中、浅变质黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩，局部夹磁铁角闪石英岩、磁铁辉石石英岩等。除受地层控制之外，矿体还受构造控制明显，厚大矿体主要赋存于向斜的转折端。根据区内铁矿的勘查工作来看，矿体顶板多具有一定的磁性，如含磁铁角闪石英岩等。

4.2 地球物理信息

本次高精度磁测成果表明(图5)，在磁铁矿体分布地段可引起明显的高磁异常，区内I号磁异常走向北北东，近似椭圆状，形态规则，梯度平缓，呈有规律的条带状异常，其走向与基底地层走向一致，经钻探证实，异常带为隐伏磁铁矿带引起的局部磁异常。从ΔT化极等值线平面图可看出，以160nT～320nT圈定异常中心长轴方向与II号矿体在地表投影位置大致吻合。I号矿体向西北偏移ΔT化极磁异常中心，两矿体间距约240m左右；从ΔT化极后的垂向一阶导数图看出，II号矿体露头在地表的投影位置分布在ΔT化极后的垂向一阶导数1.0nT～1.5nT圈定异常长轴方向；在化极ΔT异常上延100m，200m，300m异常高峰值区与II号矿体露头在地表投影位置大致吻合；图5可以看出，地面高精度磁法测量剖面的异常高峰值区280nT附近反映II号矿体露头在地表投影位置，异常低缓区180nT附近反映I号矿体露头在地表投影位置。

图5 核桃园铁矿区0勘查线地质剖面图

5 结 论

通过磁异常与已知铁矿体对比，得到ΔT化极等值线平面图磁异常中心与II号矿体矿头在地表投影位置大致吻合；化极后的垂向一阶导数异常峰值与II号矿体矿头在地表的投影位置大致吻合；在化极ΔT异常上延100m，200m，300m异常高峰值区与II号矿体露头在地表投影位置大致吻合；磁测剖面的异常高峰值区与II号矿体露头在地表投影位置大致吻合，异常低缓区与I号矿体露头在地表投影位置大致吻合。对磁异常进行垂向导数计算可以压制区域场，圈定局部场，分离叠加异常。化极后的垂向一阶导数较好的反映了磁性矿体走向、范围，达到较好的圈定矿体地质目的。