0 引言
五台—恒山地区位于山西省东北部,属于华北克拉通中部山西板内造山带五台山—吕梁山块隆,北临兴蒙造山带,南与祁连—大别造山带相连。区内早前寒武纪地体分布广泛,构造复杂,岩浆岩发育,成矿条件有利,为我省主要的多金属矿产地之一。已查明的矿产有铁、铜、金、银、铅、锌、锰、钼、硫等10多种,这些矿产分布与岩体存在着密不可分的联系。
在研究区内,与岩浆热液有关的铜、金等多金属矿床通常与燕山期岩体关系密切,因此可通过寻找燕山期岩体而达到间接的找矿作用。前人依据1∶25万区域地质调査成果,对晋东北地区燕山期的火山盆地、断裂及岩浆岩进行了系统的研究。研究区主要出露的岩浆岩为燕山期的中酸性侵入岩,主要分为壳源型和壳幔过渡型[1]。
1 重磁圈定燕山期岩体的物性前提
1.1 地层及侵入岩密度特征
图1
图2
1) 总体来看,地层由新到老,密度呈逐渐增大的趋势。新生界密度值最低,仅(1.6~1.8)×103 kg/m3,与下伏各时代的地层均有明显的密度差;白垩系—寒武系地层密度约为2.6×103 kg/m3;前寒武系地层密度最高,平均值约为2.74×103 kg/m3。
2) 燕山期岩体密度从酸性岩—中酸性岩—中性岩逐渐增大,密度平均值为2.62×103 kg/m3。
3) 相对于前寒武系地层而言,燕山期岩体整体呈低密度,密度差在0.1×103 kg/m3以上。
1.2 地层及侵入岩磁性特征
图3
图4
根据以上总结的密度和磁性特征可知:相对于老地层而言,燕山期的酸性、中酸性岩整体呈低密度;而燕山期的中酸性岩和中性岩具有一定的磁性,在航磁图上能表现出较明显的中高磁异常。因此,根据岩性的不同物性,利用低重力(酸性岩)、中等磁性(中性岩)或“低重力+中等磁性”(中酸性岩)的重磁场特征,来寻找燕山期岩体。
2 燕山期岩体的重磁场特征——以孙庄岩体为例
图5
根据前文总结的燕山期岩体的重磁场特征,来圈定孙庄岩体的范围。1∶20万剩余重力图上(图5b)呈现出相对低的重力场特征,是第四系和晚期侵位的石英斑岩、长石石英斑岩的共同反映。根据收集的物性资料, 孙庄岩体(闪长岩)的磁化率为3800×10-64πSI,具有较强的磁性,矿区除辉绿岩具强磁性外(但辉绿岩为脉状,规模也小),其他金、铜矿体或地层均为弱磁和无磁性。在1∶5万航磁图上表现为独立的椭圆状异常,故用磁测的手段圈定火成岩体具有良好的地球物理前提,可起到间接找矿的作用。
同时,对比地质图和重磁图也可以看出,据重磁异常推断岩体范围较岩体实际出露范围大很多,反映孙庄岩体在深部还具有一定的规模。
3 弱磁异常提取在已知岩体上的应用效果
3.1 弱磁异常提取的必要性
五台—恒山地区工作程度很高,利用前述的传统技术方法圈定和寻找隐伏岩体早已在工作中广泛使用,并取得了丰富的找矿成果,如孙庄岩体。如何利用新的技术手段重新对以往资料进行处理,提取新的找矿信息,圈定出新的找矿靶区,预测深盲矿等,是我们下一步工作重点。
以往该区对航磁资料的处理技术仅限于求取化极磁异常、垂向导数等,并未对弱磁异常引起足够重视和深入研究。本次为了突出局部异常效果,能够识别可能存在的隐伏岩体,通过各种方法比较,对该区的航磁数据采用滑动平均法求取剩余异常,对其进行位场分离处理,此方法可以较有效地消除区域场的影响,用以突出反映局部弱异常。
3.2 弱磁异常提取在伯强岩体上的应用
伯强岩体为多期次形成的复式岩体,由耿庄、后峪和茶坊岩体组成。从图6a可以看出,伯强岩体、后峪岩体位于低剩余重力异常的中心,茶坊岩体位于低剩余重力异常边部。
图6
根据表1可知,后峪南花岗闪长岩(磁化率 1 448×10-64πSI)、茶坊花岗岩(磁化率2 032×10-64πSI),与南部磁铁矿带的磁化率(磁化率大于 50 000×10-64πSI)相差悬殊,磁性显得“微弱”,特别是当岩体的规模较小时容易被完全掩盖。
表1 伯强岩体物性参数统计
| 总岩体名称 | 单岩体名称 | 岩性 | 密度/(103 kg/m3) | 磁化率/(10-64πSI) |
|---|---|---|---|---|
| 伯强岩体 | 后峪 | 花岗闪长岩 | 2.61 | 1448 |
| 茶坊 | 花岗闪长岩 | 2.64 | 2032 |
4 灵丘地区某隐伏岩体圈定
4.1 塔地火山岩盆地深部隐伏岩体存在的可能性分析
图7
图7
塔地火山岩盆地地质
1—第四系;2—新近系;3—白垩系下统;4—侏罗-白垩系;5—侏罗系上统;6—奥陶系中统;7—寒武-奥陶系;8—寒武系中统;9—青白口系;10—蓟县系;11—长城系;12—新太古界石咀亚群;13—花岗闪长(斑)岩;14—花岗斑岩;15—正长闪长岩;16—石英斑岩
根据1∶20万剩余重力异常图可以看出(图8),塔地火山岩盆地整体表现为NW走向的重力低,异常中心幅值达到-12 mGal左右。对照地质图和重力异常图可知,该重力低异常主要由两部分组成:区内的低密度地层(主要为第四系及侏罗系角砾凝灰岩)和区内的燕山期岩体。
图8
采用图切剖面法,垂直于该重力低异常中心取一条NNE向剖面I —I'进行反演计算(图9),得到结论如下:
图9
1) 第四系厚度有限,不能左右曲线异常特征。
2) 取侏罗系角砾凝灰岩密度值2.50×103 kg/m3,围岩平均密度值2.70×103 kg/m3,利用RGIS软件做正演拟合计算,得到侏罗系厚度约2 000 m,范围260 km2。
3) 根据地表出露和地质资料,该处侏罗系最大厚度仅有800 m左右,范围仅70 km2。
4) 为此推断下伏有密度值为2.5×103 kg/m3左右的大规模的中酸性侵入岩,最大深度在5 000 m左右,而地表出露的范围很有限。
4.2 塔地火山岩盆地航磁异常特征
区内的燕山期岩体如刁泉—小彦、白北堡、太那水、石家窑等都表现为独立的航磁异常(图10),而这些岩体均与多金属矿床关系密切。
图10
图11
4.3 野外异常查证
对该两处弱磁异常进行野外查证,异常区出露地层主要为白垩纪火山岩,主要岩性为英安岩、流纹岩、角砾岩、珍珠岩等,并发育有多条放射状和环状次火山岩脉(图12)。根据野外地质特征,确定两处火山机构。同时结合发现的多条次火山岩脉, 认为本区火山机构通道内可能存在晚期侵位的岩体。
图12
5 结论
1) 五台—恒山地区的燕山期岩体与岩浆热液有关的多金属矿床关系密切,根据总结的物性资料,相对于老地层而言,燕山期岩体具有低重力(酸性岩)、中等磁性(中性岩)或“低重力+中等磁性”(中酸性岩)的重磁场特征。
2) 该地区工作程度很高,取得了丰富的找矿成果,但对低缓航磁异常的研究重视程度不够。笔者以已知出露的伯强岩体为例,进行多种航磁数据处理方法的对比研究,验证了滑动平均法求取剩余异常圈定岩体的有效性。
3) 通过资料的重新处理,在塔地火山岩盆地内新发现两处弱磁异常M128、M139,同时化探Au、Pb异常与弱磁异常套合较好,推断此两处异常可能为隐伏岩体的反映。在野外异常检查时发现一处火山机构,在地表还见有次火山岩脉、花岗斑岩和花岗闪长斑岩。说明该方法在低缓航磁异常的研究上是可行的,为该区寻找隐伏燕山期岩体提供了有效技术手段,为深入开展找矿或找矿突破指明方向。
参考文献
21世纪重力与磁法勘探的展望
[J].对21世纪重力与磁法勘探的仪器、数据处理技术、解释理论与方法、应用领域等方面的发展方向进行了分析与展望.发展航空标量、矢量、梯度重力测量和航空全梯度磁力测量、三分量磁力测量,提高综合信息采集能力;开展卫星重磁测量,综合卫星、航空、地面重磁测量资料研究地球结构与构造;发展高精度数据处理技术:重磁异常弱信号的提取、不同深度重磁异常的划分、低纬度变倾角化磁极以及位场曲面延拓;发展复杂条件下三维重磁场多参数综合反演可视化技术以及快速自动反演技术;探索磁性多参数的应用新领域;充分发挥磁法在环境污染调查中的作用并开拓应用新领域.
深部金属矿产资源地球物理勘查与应用
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金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程
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长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试——以铜陵矿集区为实例
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航磁资料在卫宁北山寻找多金属矿中的应用
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位场边缘识别方法研究进展
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位场数据处理中的最小曲率扩边和补空方法研究
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高分辨率航磁方法及在大冶铁矿区的应用
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航空重、磁异常相关性分析方法及其应用
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晋东北燕山期岩浆活动及金多金属成矿作用动力学
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