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物探与化探, 2019, 43(6): 1191-1204 doi: 10.11720/wtyht.2019.0134

地质调查·资源勘查

河南内黄—浚县一带重磁异常与深部磁铁矿靶区预测研究

宋豪1,2,3, 张义蜜2,3, 王万银2,3

1. 河南省航空物探遥感中心,河南 郑州 450053

2. 长安大学 重磁方法技术研究所,陕西 西安 710054

3. 长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054

The research on the prediction of gravity and magnetic anomalies and deep magnetite target areas in the Neihuang-Xunxian area of Henan Province

SONG Hao1,2,3, ZHANG Yi-Mi2,3, WANG Wan-Yin2,3

1. Aerogeophysical and Remote Sensing Center of Henan Province,Zhengzhou 450053,China

2. Institute of Gravity and Magnetic Technology,Chang’an University, Xi’an 710054,China

3. College of Geology Engineering and Geomatics,Chang’an University,Xi’an 710054,China

责任编辑: 王萌

收稿日期: 2019-03-13   修回日期: 2019-07-10   网络出版日期: 2019-12-20

基金资助: 国家重点基础研究发展计划项目“典型覆盖区航空地球物理技术示范与处理解释软件平台开发”之课题“航空地球物理数据综合处理解释方法研究及软件开发”.  2017YFC0602202
河南省2008年度地质勘查基金项目.  豫财[2009]56号-13

Received: 2019-03-13   Revised: 2019-07-10   Online: 2019-12-20

作者简介 About authors

宋豪(1986-),男,长安大学硕士研究生,工程师,从事重、磁勘探及电法勘探工作。Email:545752853@qq.com 。

摘要

河南内黄—浚县一带位于太古宙基底隆起区,且分布有较好的重、磁异常,具备寻找沉积变质型磁铁矿床的有利条件。然而20世纪70年代以来,受制于浅部找矿认识的局限性,一直未能取得找矿突破。笔者以深部磁铁矿找矿靶区为目标,通过中心识别技术(解析信号振幅ASM)、边缘识别技术(NVDR-THDR)获得了研究区隐伏磁性体的平面位置(中心及边界),利用欧拉反褶积获得了研究区隐伏磁性体的埋深信息,利用相关系数分析了该区重磁异常的同源性特征;结合已知钻孔对研究区重点磁异常进行了2.5D拟合反演,确定了隐伏磁性体的规模及空间展布特征,研究结果表明主要磁异常对应的隐伏磁性体埋深在500~1 200 m,且深部含矿性均好于浅部,深部找矿潜力较大。综合地质矿产条件,预测了瓦岗—榆涧、南张保等2个磁铁矿深部找矿靶区,建议作为后续开展深部找矿的重点方向,以尽快实现该区的深部找矿突破。

关键词： 河南内黄—浚县 ; 重磁异常 ; 磁铁矿 ; 深部找矿靶区

Abstract

The Neihuang-Xunxian area in Henan Province is located in the Archaean basement uplift area, and has good gravity and magnetic anomalies. It has favorable conditions in the search for sedimentary metamorphic magnetite deposits. However, since the 1970s, due to the limitations of shallow prospecting knowledge, no breakthrough has been made in prospecting. Aimed at the target area of deep magnetite prospecting, the authors detected the plane position (center and boundary) of the concealed magnets in the study area by central recognition technology (analytical signal amplitude ASM) and edge recognition technology (NVDR-THDR), obtained the burial information of the concealed magnets in the study area by Euler deconvolution, and analyzed the homologous characteristics of gravity and magnetic anomalies in the study area by correlation coefficient. Combined with known boreholes, 2.5D fitting inversion of key magnetic anomalies in the study area was carried out, and the scale and spatial distribution characteristics of the concealed magnets were determined. The results show that the buried depth of the concealed magnets corresponding to the main magnetic anomalies is 500~1 200 m, and the ore-bearing property in the deep part is better than that in the shallow part, so the prospecting potential in the deep part is great. On the basis of comprehensive geological and mineral conditions, two deep prospecting target areas of Wagang-Yujian and Nanzhangbao magnetite ores were delineated. It is suggested that they should be the key directions in further deep prospecting with the purpose of achieving a breakthrough in deep prospecting in this area as soon as possible.

Keywords： Neihuang-Xunxian area of Henan Province ; gravity and magnetic anomalies ; magnetite ; deep prospecting target area

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本文引用格式

宋豪, 张义蜜, 王万银. 河南内黄—浚县一带重磁异常与深部磁铁矿靶区预测研究. 物探与化探[J], 2019, 43(6): 1191-1204 doi:10.11720/wtyht.2019.0134

SONG Hao, ZHANG Yi-Mi, WANG Wan-Yin. The research on the prediction of gravity and magnetic anomalies and deep magnetite target areas in the Neihuang-Xunxian area of Henan Province. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2019, 43(6): 1191-1204 doi:10.11720/wtyht.2019.0134

0 引言

重、磁勘探方法是两个常规的物探方法,方法理论比较成熟,相比其他方法,具有数据采集速度快、费用低、稳定性好等特点。随着仪器精度及自动化程度的不断提高可以通过航空、地面、海洋、井中等不同方式快速获取大量观测数据。当前,针对重磁数据的处理方法、反演解释技术也迅猛发展,其应用领域越来越广泛,不论是解决基础地质问题,还是作为直接、间接的找矿手段,重、磁方法都发挥了不可替代的作用,国内外应用例子很多[1-11]。近年来,重、磁勘探在深部隐伏磁铁矿勘查中发挥了关键作用,如山东齐河—禹城隐伏磁铁矿、安徽泥河铁矿以及河北滦平、冀东铁矿等,这些隐伏铁矿的勘查经验表明通过对重、磁异常的系统研究可快速、经济地确定深部磁铁矿找矿靶区[12-18]。

河南内黄—浚县一带位于太古宙基底隆起区,区内重磁异常多,规模大,集中连片的磁异常就有5个,具备寻找沉积变质型磁铁矿的有利条件。自20世纪70年代以来,区内根据化极磁异常进行了多次找矿,但都未取得好的找矿效果[19-20]。目前区内有24个钻孔,对重点磁异常进行了验证,受制于浅部找矿的认识,区内20个钻孔的深度在300~700 m,在浅部见到含磁性的太古宙片麻岩就进行了终孔。前人大量的勘查工作表明,浅部的磁性体规模小,磁性弱,与地面磁异常强度不吻合。对深部是否有较大规模的磁铁矿缺乏深入的研究,成为制约本区取得找矿突破的一个重要因素。同时,本区面积超过1 700 km2,新生界覆盖层厚度最大约600 m,平均300 m,直接进行钻探成本高、风险大,如何快速确定深部找矿靶区,成为下一步工作首先要解决的问题。笔者以深部铁矿找矿靶区为出发点,利用重、磁资料重点研究了区内隐伏磁性体的中心、边界位置、埋深等与找矿关系密切的问题,之后结合地质矿产、钻探等资料预测了深部磁铁矿找矿靶区,为该区后续开展深部找矿工作提供了依据。

1 研究区地质、地球物理概况

1.1 地质背景

河南内黄—浚县一带位于华北地台(一级)华北坳陷(二级)内黄隆起(三级),焦作—商丘大断裂以北,汤东大断裂以东,长垣大断裂以西(图1)。主体位于内黄隆起上,基底为太古宙变质岩系,总体为单斜构造,地层走向NE,倾向SE,倾角一般为3°~14°。研究区大部分被第四系覆盖,新生界(新近系、第四系)厚度0~600 m。仅屯子镇西、白寺乡、浚县大伾山一带地表有寒武系张夏组出露。新生界盖层下伏地层主要为太古宙(Ar)、寒武系(∈)、奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)等。区内地质构造相对比较发育,隐伏断裂有7条,编号F1~F7,断裂走向大体以NE向和NW向为主(图2[21-24]。

图1

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图1   研究区大地构造位置(据河南省区域地质志)

Fig.1   Geotectonic location map of the study area (according to regional geological records of Henan Province)


图2

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图2   研究区基岩地质

1—白垩系;2—平顶山组;3—上石盒子组、下石盒子组;4—山西组、太原组;5—本溪组;6—马家沟组;7—三山子组、铁仙沟组及白龙庙组;8—奥陶系未分;9—张夏组、朱砂洞组、辛集组;10—馒头组;11—寒武系未分;12—太古宇;13—实测及推测地质界线;14—实测及推测不整合接触地质界线;15—实测及推测正断层;16—实测及推测逆断层;17—实测及推测性质不明断层;18—研究区范围

Fig.2   Geological map of bedrock in study area

1-Cretaceous;2-Pingdingshan formation;3-upper Shihezi formation and lower Shihezi formation;4-Shanxi formation and Taiyuan formation;5-Benxi formation;6-Majiagou formation;7-Sanshanzi formation, Tiexiangou formation and Bailongmiao formation;8- Ordovician system is not divided;9-Zhangxia formation, Zhushadong formation and Xinji formation;10-Mantou formation;11-the Cambrian system is not divided;12-Archaean;13-survey and estimation of geological boundary;14-measurement and speculation of unconformity contact geological boundary;15-measurements and predictions of normal faults;16-measurements and predictions of reverse faults;17-faults of unknown nature measured and speculated;18-scope of study area


1.2 物性特征

1.2.1 地层磁性特征

研究区地层磁性资料,见表1。从表1可以看出,区内新生界、古生界基本无磁性或弱磁性;太古宙地层均有一定磁性,其中不含磁铁矿化的二长片麻岩、斜长片麻岩等磁性相对较弱;含磁铁矿化的斜长片麻岩、麻粒岩等具有较强磁性。

表1   研究区地层磁性统计

Table 1  Survey area stratigraphic magnetic statistics table

地层岩性磁化率κ/(10-5SI)
第四系(Q)黄土0
新近系(N)砂岩、泥岩、砾岩、砂质页岩6~19
奥陶系(O)页岩、白云质灰岩0
寒武系(∈)灰岩、泥灰岩、页岩0~14
太古宇(Ar)二长片麻岩、斜长片麻岩873~1338
太古宇(Ar)含磁铁斜长片麻岩、含磁铁麻粒岩4358~12157

注:资料来源《河南省内黄—浚县地区航磁异常查证报告》。

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1.2.2 密度特征

研究区地层密度见表2。从表2可知,研究区第四系密度最小,太古宙密度最高;从新生界至太古宙有渐变增大的特征,不同时代的地层均有一定密度差别。其中寒武系与不含磁铁矿化的太古宙地层差异相对较小,仅为0.09×103 kg/m3。含磁铁矿化的片麻岩密度值最高,与其他地层密度差异最为明显。

表2   研究区地层密度统计

Table 2  Survey area stratigraphic density statistics table

时代地层岩性平均密度/(103 kg·m-3)密度差/(103 kg·m-3)
第四系(Q)黄土、粉土、砂土1.91
新近系(N)黏土岩、砂岩2.300.39
二叠系(P)砂岩、页岩、黏土岩2.450.15
石炭系(C)黏土岩、灰岩2.480.03
奥陶系(O)灰岩2.610.13
寒武系(∈)白云岩、灰岩、页岩2.630.02
太古宇(Ar)片麻岩、片岩、变粒岩2.720.09
太古宇(Ar)磁铁矿化片麻岩2.950.23

注:资料来源《河南省内黄—浚县地区航磁异常查证报告》

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1.3 重磁场特征

1.3.1 化极和剩余磁异常特征

从可知,研究区正磁异常分布比较集中且呈现较为明显的NWW向及NEE向。根据异常特点共圈定7处正磁异常区,编号C-1~C-7(图3a),研究区主要正磁异常特征见表3。

图3

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图3   研究区化极磁异常(a)和剩余磁异常平面(b)

Fig.3   Plane maps of polarized magnetic anomalies (a) and residual magnetic anomalies (b) in the study area


表3   研究区主要磁异常特征

Table 3  List of major magnetic anomaly features in the study area

异常编号地理位置异常走向异常强度/nT异常形态、规模
C-1研究区北部屯庄、镇抚寨一带异常走向NWW极大值350形态不规则,包含两个异常中心,异常区面积约8.4 km2
C-2研究区西北部伏道、瓦岗、榆涧一带走向NW-SE极大值350形态相对规则,为区内最大规模正磁异常,异常区面积约102 km2
C-3研究区西部边界,位于三角村附近长轴走向近EW极大值100规则磁异常,形状近圆形,异常区面积约2.1 km2
C-4研究区南部迎阳铺、黄辛庄、善堂一带主体走向为NW向,
局部地区有变化		极大值250形状极不规则,异常区面积约58.9 km2
C-5中部井店、木六村、白条河—带总体走向NNW极大值350形态不甚规则,异常区面积约33.8 km2
C-6研究区中部,位于高王尉西南异常呈NWW向极大值50形状呈椭圆,强度相对小,异常区面积约3.4 km2
C-7研究区东北角南张保一带总体走向近SN极大值350异常呈扇形,北宽南窄,异常区面积约18.3 km2

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从图3b来看,研究区剩余磁异常与原化极磁异常整体形态基本吻合,剩余异常强度有所增加,且原来叠加在一起的磁异常得到较好分离。对比化极磁异常范围来看,屯庄—镇抚寨高磁异常范围基本一致,但明显分离为2个局部异常;伏道—瓦岗—榆涧剩余磁异常的范围变小,从原来的一个异常分离为3个不同规模的局部异常;善堂黄辛庄异常则分离为4个局部异常。井店—白条河异常则分离为4个局部异常;南张保异常则基本没有变化。三角村异常、高王尉异常等得到突出显示。

1.3.2 布格重力和剩余重力异常特征

研究区布格重力异常呈块状、条带状分布,西北部汤阴—伏道之间呈NNE向重力梯度带、东北部为高堤—亳城NWW向重力梯级带,重力异常梯级带与研究区断裂分布有关。东南部浚县—后河—西王什相对稀疏的重力梯度带,主要反映了古生界地层及相应地质界线。重力异常高值区(≥-7 mgal)相对集中分布在研究区西北部和中部,可分为镇抚寨—屯子重力高、浚县石料厂重力高、善堂南重力高、井店重力高、后河—白条河重力高、南张保重力高(图4a)。

图4

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图4   研究区布格重力异常(a)和剩余重力异常平面(b)

Fig.4   Plane maps of Bouguer gravity anomaly (a) and residual gravity anomaly (b) in the study area


研究区剩余重力高异常得到较好地分离,出现比较明显的剩余重力异常。研究区西北部,沿王庄集—五陵镇—镇抚寨—伏道—屯子镇等组成了近似环状剩余重力高,中间为显著的瓦岗—榆涧剩余重力低异常;研究区西北部,沿亳城—南张保—白条河农场—井店—高王尉等组成了近似的环状剩余重力高,中间为显著的剩余重力低异常。此外,从西南边的浚县到东北角的南张保分布着高低相间排列的剩余重力异常带,从南向北依次为“浚县高”—“迎阳铺低”—“善堂南高”—“郭桑屯低”—“后河高”。这一特点显示了本区复杂的成矿条件(图4b)。

2 隐伏磁性体分布研究

笔者主要利用化极磁异常解析信号振幅(ASM)识别磁性体中心位置,化极磁异常归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)识别磁性体边界,采用欧拉反褶积法反演磁源深度,利用相关系数进行了重磁对应分析,从而获得研究区磁性目标体的中心、边界位置、埋深、重磁相关性等信息,为预测隐伏磁铁矿靶区提供依据。

2.1 隐伏磁性体中心位置

据王万银研究“对于埋深较大的多边界地质体,位场解析信号振幅不适合识别地质体的边缘位置,但适合于识别地质体的中心位置[25]”。本文利用化极磁异常解析信号振幅(ASM)的极大值位置,来确定隐伏磁性体的中心位置。

研究区化极磁异常解析信号振幅异常圈闭总体呈NWW与NEE向集中分布,走向大体和化极磁异常一致,异常中心和化极磁力异常中心对应性较好。根据解析信号振幅极大值,提取了22处异常中心,其中“镇抚寨—高王尉—井店”异常带与“黄辛庄—木六—南张保”异常带最为集中,且二者在“郭桑屯—白条河”一带呈倒“T”型相交,该部位异常中心密集,显示了良好的成矿条件(图5)。瓦岗—榆涧一带有3个异常中心,大体呈NW向;屯子镇东有1处孤立的极值中心;三角村附近有1处孤立的极值中心。

图5

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图5   研究区化极磁异常解析信号振幅(ASM)异常

Fig.5   Anomaly map of analytical signal amplitude (ASM) of polarized magnetic anomaly in study area


研究区异常极值中心的分布特征表明,本区隐伏磁性体的中心位置沿NWW向及NEE带状集中分布,这与区域上断裂走向及太古宙不整合的地层接触界线方向基本一致。

2.2 隐伏磁性体边界研究

笔者主要利用化极磁异常归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)极大值连线确定隐伏磁性体的边界位置。化极磁力异常归一化总水平导数垂向导数清晰地反映了隐伏磁性体边界,磁性体边界走向大致呈NW向、NE向、近SN向,结合隐伏磁性体中心位置分布情况,共圈定13处隐伏磁性体。

这13处隐伏磁性体较为集中地分布在NWW向断裂带以及NEE向地层接触带附近,与区域上成矿规律吻合。根据分布特点,分为镇抚寨—屯庄隐伏磁性体、高王尉—白条河—井店—木六隐伏磁性体、善堂—迎阳铺—黄辛庄隐伏磁性体、瓦岗—榆涧隐伏磁性体,南张保隐伏磁性体、屯子隐伏磁性体,三角村隐伏磁性体等(图6)。

图6

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图6   研究区化极磁异常归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)

Fig.6   Normalized Total Horizontal Derivative Vertical Derivative (NVDR-THDR) Diagram of Polar Magnetic Anomalies in the Study Area


2.3 隐伏磁性体埋深研究

研究区异常规模大,成矿条件较好,但区内至今尚未取得磁铁矿找矿突破,最主要的制约因素之一即是隐伏磁性体埋深不明确。笔者使用定位欧拉反褶积方法估算磁源深度,该方法理论成熟,应用效果较好。国内外的理论研究及应用表明:在有钻孔约束的情况下,其结果相对可靠,可以快速获取大面积范围内的磁源深度信息[28-34]。研究区磁源深度反演结果见图7。

图7

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图7   欧拉反褶积计算磁源深度

Fig.7   Euler deconvolution for source depth map


从图7可知,研究区隐伏磁性体埋深变化范围较大,从491~1 432 m,普遍在500~1 200 m。为本次研究找矿靶区的深度范围提供了比较可靠的依据,重点磁异常反演的磁源深度统计见表4。

表4   重点磁异常磁源反演深度统计

Table 4  Statistical table of inversion depth of magnetic source for key magnetic anomalies

磁异常名称反演磁源最小深度/m以往验证情况备注
屯庄—镇抚寨555~899最深验证孔1 298.24 m异常性质已基本查明
井店606~630最深验证孔661.55 m异常性质已基本查明
瓦岗—榆涧879~1 432最深验证孔670.01 m孔深偏浅,异常性质不明
南张保异常1 091~1 413最深验证孔762.15 m孔深偏浅,异常性质不明
木六656~855无无控制
善堂—黄辛庄507~632无无控制
高王尉854无无控制
三角村746无无控制

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从磁源反演深度结果来看,目前瓦岗—榆涧异常、南张保异常在深部有较大找矿潜力。将磁源反演深度与已知钻孔进行了对比,具体见表5。从表5可知,欧拉反褶积反演磁源深度与钻孔含磁性地层的深度基本吻合,说明反演结果是可靠的。

表5   验证钻孔深度与反演磁源深度对比

Table 5  List of Contrasts between Verification of Borehole Depth and Inversion of Magnetic Source Depth

钻孔编号Q+N厚度/m孔深/m反演磁源深度/m见矿情况
东尧会ZK178.75650.63892未见矿,角闪斜长片麻岩
旱漯河ZK1-1207.9442.36555267~318 m含钛铁矿化
镇抚寨ZKS3207.63501.61555见含磁铁矿化片麻岩
钻孔sjzk1406.181298.24742414.35~834 m不连续含磁铁矿,矿化层厚度156.98 m
ZK101482629742见含磁铁矿化片麻岩
旱塔河CK1488.92745.08742见含磁铁矿化片麻岩
ZK2-1481.51581.66742深度509~559 m见含磁铁辉石斜长片麻岩,磁铁含量3%~5%
水塔河ZK1482.04632.8742见含磁铁矿化片麻岩
ZK2-2470.83744.9742深度486~626 m见含钛铁矿岩石,含量3%~5%
瓦岗ZK3286.06336.771432见太古宇变质岩,未见强磁性体
瓦岗ZK1279.14478.741432见太古宇变质岩,未见强磁性体
汤23173531432见太古宙变质岩
瓦岗ZK2303.47670.11432见太古宙变质岩,未见强磁性体
下庄ZK1288.92603.45无定位解见厚度1.08 m,含铁19.5%斜长片麻岩
新庄ZK1289512无定位解见太古宙变质岩
连池ZK183.94498.02439见太古宙变质岩
连池ZK288.19494.47439见太古宙变质岩
后圈里CK1311.61504.4482见太古宙变质岩
ZKS1325.53448.32482见太古宙变质岩
井店ZK1173.9661.55630辉绿岩及少量磁铁矿化
井店ZK291.09500630辉绿岩及少量磁铁矿化
南张保ZKS2567.01762.151091钻孔发现有混合花岗岩,片麻岩中见少量磁铁矿及黄铁矿
汤3284355679见太古宙变质岩
汤475511271445终孔于奥陶系

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2.4 重磁同源性研究

通过重磁对应分析可了解重磁同源性特点,相关系数反映了重磁资料在给定窗口内重磁异常的线性相关程度。相关系数值的范围为±1,当相关系数≈1时,重磁异常是正相关;当相关系数≈-1时,重磁异常是负相关。它在宏观上反映了重磁异常的同源性程度,当|相关系数|≈1时,表示窗口内重磁异常的同源性较好,当|相关系数|≪1时,表示窗口内重磁异常相关性较差,可能不同源[35-37]。

笔者主要运用相关系数对区内重、磁异常进行了重磁对应分析,分析结果见图8所示。

图8

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图8   研究区重力异常与磁异常相关系数

a—布格重力异常垂向一阶导数与化极磁异常相关系数;b—布格重力异常垂向一阶导数与剩余磁异常相关系数

Fig.8   Gravity anomaly and magnetic anomaly correlation coefficient map in the study area

a—vertical first derivative of Bouguer gravity anomaly and correlation coefficient diagram of polarized magnetic anomaly;b—correlation coefficient diagram between vertical first derivative of Bouguer gravity anomaly and residual magnetic anomaly


根据图8统计了隐伏磁性体的相关系数,结果见表6。从表6可知:研究区重力异常与磁异常之间有较强相关的隐伏磁性体为井店—郭桑屯、南张保、三角村等;瓦岗—榆涧、镇抚寨—屯庄、善堂—黄辛庄、高王尉等隐伏磁性体均为较弱相关。这表明研究区重磁异常的起因相对比较复杂,在没有钻孔约束情况下,重磁异常同源性在靶区圈定时仅能作为一般参考指标。由于磁异常直接反映了铁磁性物质的存在,在确定靶区方面应以高磁异常为主。

表6   隐伏磁性体相关系数分析

Table 6  List of coefficient analysis of concealed magnets

隐伏磁性体名称总场(布格重力异常垂向一阶
导数与磁化极异常)相关系数		剩余场(布格重力异常垂向一阶
导数与剩余磁异常)相关系数		相关性特征
瓦岗—榆涧磁性体-0.5~+0.4-0.4~+0.1较弱相关性
镇抚寨—屯庄磁性体-0.5~+0.2-0.2~+0.5较弱相关性
井店—郭桑屯磁性体+0.4~+0.7+0.4~+0.7较强相关性
南张保磁性体南部:-0.3~+0.4-0.2~+0.3较弱相关性
北部:+0.5~+0.8+0.3~+0.7较强相关性
善堂—黄辛庄磁性体北部:+0.2~+0.60~+0.4较弱相关性
中间:-0.3~+0.1-0.1~+0.2基本不相关
南部:-0.6~+0.1-0.5~0较弱相关性
三角村磁性体+0.3~+0.4+0.6~0.7较强相关性
高王尉磁性体-0.1~+0.50.1~0.4较弱相关性

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3 深部成矿靶区预测

3.1 屯庄磁异常验证情况

为进一步确定隐伏磁性体的埋深及空间展布形态,开展靶区预测,依据从已知到未知的原则,首先对经钻孔sjzk1(孔深1 298.24 m)验证的屯庄磁异常(CK1剖面)作了定量拟合,磁异常编号及对应定量解释剖面位置见图9。拟合反演采用了金维GEOIPAS4.0软件,磁化强度J=5 773×10-3 A/m。拟合结果见图10。

图9

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图9   研究区化极磁异常平面及定量解释剖面分布

Fig.9   Quantitative interpretation of profile distribution map in research area


图10

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图10   CK1剖面定量反演解释

Fig.10   Quantitative inversion interpretation map of CK1 profile


从图10可知,引起该磁异常的磁性体埋深从400~1 000 m,其中浅部磁性体小而薄,深部磁性体为厚且大,磁性体倾向北,倾角约12°。与钻孔见矿基本一致,钻孔见矿情况详见表7。

表7   sjzk1孔见矿情况

Table 7  A list of the occurrence of sjzk1 borehole

起深/m止深/mTFe>10%矿
化层厚度/m		平均品位/%主要岩性
TFeMFe
414.35422.588.2311.231.91含石榴石角闪石辉石斜长片麻岩
423.58425.582.0010.382.63含石榴石角闪石辉石斜长片麻岩
427.58433.385.8011.272.72含石榴石角闪石辉石斜长片麻岩
482.58495.5813.0010.912.12含石榴石角闪石辉石斜长片麻岩
497.58502.985.4010.752.34含石榴石辉石角闪斜长片麻岩
505.38508.633.2510.192.07含石榴石辉石角闪斜长片麻岩
514.58516.431.8510.331.67含石榴石辉石角闪斜长片麻岩
520.98523.132.1510.620.83含石榴石辉石角闪斜长片麻岩
693.00694.401.4010.002.44含石榴石闪辉斜长片麻岩
701.50725.5024.0010.902.98含石榴石闪辉斜长片麻岩
728.40745.1016.7010.992.68斜长石榴角闪紫苏麻粒岩
746.50764.4017.9010.853.07斜长石榴角闪紫苏麻粒岩
770.40787.4017.0011.303.43斜长石榴角闪紫苏麻粒岩
796.20834.5038.3012.104.54斜长石榴角闪紫苏麻粒岩
矿化层总厚度156.98 m

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从表7可知,孔内累计见含铁(TFe品位≥10%,MFe品位<6%)矿化层14层,总厚度156.98 m,其中浅部(414.35~523.13 m)见矿化8层,累计厚度仅41.68 m,单层厚度最小1.85 m,最大13 m;深部(693~834.5 m)见矿化6层,累计见矿达 115.3 m。该钻孔资料表明,深部不仅矿化体厚度大且TFe、MFe品位相对较高,含矿性好于浅部,是寻找深部磁铁矿的重要依据。

3.2 研究区重点磁异常的定量拟合结果

此外,对研究区其他重点磁异常进行了定量拟合解释,各剖面定量解释结果见图11所示。

图11

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图11   定量解释剖面

Fig.11   Quantitative interpretation of profiles


从图11a可知,C-2磁异常(瓦岗)对应的隐伏磁性体埋深大,规模大,该磁性体顶面最小埋深约930 m,对应欧拉反褶积磁源深度为914 m,两种反演方法隐伏磁性体深度基本一致。从图11b可知,C-3磁异常(三角村)对应的隐伏磁性体顶面最小埋深约680 m,对应欧拉反褶积磁源深度为746 m,两种反演方法隐伏磁性体深度有一定差别。从图11c可知,C-4磁异常(黄辛庄)对应的隐伏磁性体顶面最小埋深约750 m,对应欧拉反褶积磁源深度为632 m;C-4磁异常(善堂)为双峰,对应的2个隐伏磁性体顶面最小埋深570~620 m,对应欧拉反褶积磁源深度分别为601、507 m。两种反演方法隐伏磁性体深度基本吻合。从图11d可知,C-5磁异常(郭桑屯)对应的隐伏磁性体顶面最小埋深约620 m,对应欧拉反褶积磁源深度900 m;C-5磁异常(白条河分农场)为叠加异常,对应的2个隐伏磁性体顶面最小埋深540~580 m,对应欧拉反褶积磁源深度656 m;C-5磁异常(白条河农场)对应的隐伏磁性体顶面最小埋深约780 m,对应欧拉反褶积磁源深度623 m。两种反演方法隐伏磁性体深度差别较大。从图11e可知,C-6磁异常(高王尉)对应的隐伏磁性体顶面最小埋深约820 m,对应欧拉反褶积磁源深度854 m。两种反演方法隐伏磁性体深度基本一致。从图11f可知,C-7磁异常(南张保)为叠加异常,对应2处规模较大的隐伏磁性体,南部磁性体顶面最小埋深约960 m,对应欧拉反褶积磁源深度 1 091 m;北部磁性体顶面最小埋深约840 m,对应欧拉反褶积磁源深度1 038 m。两种反演方法隐伏磁性体深度有较大差别,但都较深。

3.3 深部找矿靶区预测

综合以上可知,研究区隐伏磁性体的埋深集中在500~1 200 m,其中埋深较浅的磁性体规模一般较小。埋深超过800 m的隐伏磁性体主要位于瓦岗—榆涧、南张保2个区域。这两处异常规模大,强度高,对应磁性体规模大,以往验证工作“浅尝辄止”。在上述工作基础上,综合地质矿产资料圈定深部磁铁矿找矿靶区2处,靶区编号B-1、B-2,见图12所示。2个找矿靶区均位于太古宙变质岩或古生界隆起区,且构造相对发育,成矿条件较好,对找矿靶区特征进行了总结,结果见表8。

图12

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图12   研究区磁铁矿深部找矿靶区预测

Fig.12   Prediction map of deep prospecting target area of magnetite in study area


表8   预测磁铁矿深部找矿靶区特征

Table 8  Characteristic List of Prospecting Targets for Deep Magnetite

靶区
编号		地理
位置		可能成
矿类型		重磁特
征组合		重磁对
应分析		磁性体顶面最小
埋深		断裂前人验证情况
B-1瓦岗—榆涧沉积变质型化极磁高、
剩余磁高、
布格重力高、
剩余重力低		较弱相关性欧拉反褶积深度:914 m,拟合深度:930 m断裂F2通过4个孔,孔深
336.77~670.1 m
B-2南张保沉积变质型
叠加矽卡岩
型		化极磁高、
剩余磁高、
布格重力高、
剩余重力低		南部弱相关
北部强相关		南部欧拉反褶积深度:1 091 m,拟合深度:960 m;北部欧拉反褶积深度:1 038 m,拟合深度:840 m断裂发育,处
于断裂F3、F5
的交汇部位		1个孔,孔深
762.15 m

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4 结论

笔者利用化极磁异常解析信号振幅结合归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)极大值连线确定了隐伏磁性体的中心位置及边界,利用定位欧拉反褶积反演了磁源深度,研究了隐伏磁性体的埋深,利用相关系数对研究区重磁异常进行了同源性分析,表明本区重磁起因比较复杂,重磁异常呈弱相关。利用已知钻孔对屯庄—镇抚寨异常进行了约束拟合反演,确定了反演参数,在此基础上对研究区主要磁异常进行了定量拟合,计算表明磁性体顶面埋深一般大于500 m,个别超过900 m,磁性体主体埋深在500~1 200 m。其中瓦岗—榆涧、南张保一带磁性体规模大,埋深大,深部找矿潜力大。

根据综合研究结果,圈定了瓦岗—榆涧、南张保等2个深部磁铁矿找矿靶区。结合国内覆盖区找矿经验,认为研究区在深部具备寻找较大规模磁铁矿的有利条件,建议后续重点开展深部找矿,早日实现找矿突破。

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盘古山地区是于都—赣县矿集区内一个重要的钨锡矿成矿区，研究区断裂构造和花岗岩体与成矿关系密切。利用重、磁资料研究盘古山地区断裂构造及花岗岩体分布，为深部找矿提供地球物理依据。利用重力异常归一化总水平导数垂向导数技术推断断裂构造平面位置；利用欧拉反褶积方法对重力异常垂向一阶导数进行反演计算，推断断裂构造平均深度；利用重磁异常垂向一阶导数技术推断花岗岩体平面位置；利用RGIS软件2.5D重磁剖面人机交互正反演技术推断花岗岩体断面位置，并用钻孔验证解释结果的正确性；利用RGIS软件3D重磁模型编辑模块展示花岗岩体空间位置。研究结果显示盘古山地区既有出露断裂，又有隐伏断裂，既有出露低密度、弱磁性花岗岩体，又有隐伏低密度、强磁性花岗岩体，花岗岩体分布受断裂构造控制，矿体分布受断裂构造和花岗岩体共同控制。

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通过对单一边界、双边界、多边界以及点(线)质量模型重力异常解析信号振幅和重力异常垂向导数解析信号振幅的极值位置空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数解析信号振幅和化极磁力异常解析信号振幅的极值位置相同,且与重力异常解析信号振幅的极值位置空间变化规律相似.利用位场解析信号振幅极大值位置能够准确识别单一直立边界地质体的边缘位置,但不能准确识别其它任何形体的边缘位置,其识别结果的偏移量大小随地质体的埋深、水平尺寸以及倾斜程度等变化.虽然重力异常垂向导数解析信号振幅比重力异常解析信号振幅的峰值更加尖锐、横向识别能力更强,其极大值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,但均受地质体埋深的影响较大;随着埋深的增加,位场解析信号振幅的极大值位置会快速收敛到形体的&quot;中心位置&quot;,其轨迹类似&quot;叉子状&quot;;且对多边界模型会出现&quot;极大值位置盲区&quot;而无法识别其边缘位置.通过这些理论研究表明,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&quot;中心位置&quot;.

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