0 引言
经过多年的矿产勘查工作,地表矿、重点勘查区的浅部矿已基本探明,现在的矿产勘查重点已转向深部以及重点区外围覆盖区。徐启东等[1]研究认为覆盖区找矿的难点在于各种致矿信息的“弱缓”、“叠加复合”、“缺失和不完整”。要解决以上难点,达到理想的找矿目的,就需要在先进的找矿理论指导下,通过勘查方法的多样性以及各方法的高分辨率来解决。重力、磁法测量作为常规老方法,在断裂划分、岩体圈定等方面具有独特优势,近年来随着仪器精度的提高和数据处理方法的成熟发展,通过对重磁弱异常的提取能有效获得“弱缓”致矿信息,在覆盖区或者深部找矿中发挥重要作用。
安徽省庐枞地区因多期构造变形、岩浆活动以及不同岩相地层系统的相互作用,形成了丰富的黑色、有色、贵金属及非金属矿产[2]。在火山岩盆地中北部已探明罗河、泥河、龙桥、大鲍庄、沙溪、井边等大型铁铜矿床。无为县蔚山地区位于庐枞矿集区与铜陵矿集区结合部的覆盖区,构造条件复杂,地质工作程度较低,找矿工作还未取得大的进展。根据航磁异常分析,安徽省地勘基金设立了预查项目,通过高精度重磁测量工作,结合地质特征和成矿规律, 取得了一定的找矿成果,证明重磁方法在覆盖区找矿中能够发挥重要作用。
1 地质特征
预查区位于庐枞火山岩盆地东缘。庐枞火山岩盆地位于长江中下游断陷带内,地处扬子板块的北缘,西邻郯庐断裂带,接近于扬子和华北两大板块的拼合带。
预查区内大部分为第四系覆盖,东部零星出露有泥盆系、志留系的石英砂岩以及三叠系东马鞍山组的白云岩、白云质灰岩(图1)。
图1
图1
安徽省无为县蔚山地区地质
1—第四系;2—古近系;3—侏罗系罗岭组;4—侏罗系磨山组;5—三叠系东马鞍山组;6—泥盆系五通组;7—志留系茅山组;8—志留系坟头组;9—石英正长岩;10—正长岩;11—断裂;12—预查区
Fig.1
Geological map in the Weishan area of Wuwei in Anhui province
1—Quaternary system;2—Paleogene system;3—Jurassic Luoling Fm;4—Jurassic Moshan Fm;5—Triassic Dongmaanshan Fm;6—Devonian Wutong Fm;7—Silurian Maoshan Fm;8—Silurian Fentou Fm;9—Quartz syenite;10—Syenite;11—fault;12—Pre-investigation area
区域上断裂构造较发育。主要构造方向为NE向,次为NW向。预查区内最大断裂为NE向的汤沟—陈瑶湖断裂。该断裂为庐枞盆地的东界。
区域上—中生代岩浆活动强烈,侵入岩以中酸性岩为主。预查区位于黄梅尖岩体东侧,区内无岩体出露,但根据重磁异常特征推测黄梅尖岩体东沿至查区西南部,在预查区西北部的蔚山可能隐伏有小规模的中酸性岩体。
2 重磁异常特征及地质解释
预查区大部分为第四系覆盖,新近系—第四系厚度约20~50 m[3],地质工作开展相对较困难,但通过对重磁线性异常和局部异常的提取,可以有效查明区内的断裂以及岩体的分布。同时铁矿床能引起明显的正磁异常和一定幅度的重力高。因此在该地区,可以利用重磁方法达到间接或直接找矿的目的。
2.1 物性特征
区内除沉积岩、硅化岩、凝灰岩类外,其他类岩(矿)石均具一定磁性。磁铁矿(κ=170 000×4π×10-6SI,Jr=15 000×10-3 A/m)能形成强度大于1 000 nT的磁异常。侵入岩、潜火山岩一般具中等磁性,其中闪长岩类、二长岩类为中偏强磁性(κ=(3 000~8 000)×4π×10-6SI,Jr=(700~1 000)×10-3 A/m),正长岩、粗面岩类、辉石粗安岩类为中偏弱磁性(κ=(1 000~2 000)×4π×10-6SI,Jr=(500~700)×10-3 A/m)。火山熔岩类呈中弱磁性。
2.2 测网布置及数据处理
根据预查区及周边区域地层走向,设计重力、地磁测线方位90°。重力测量测网密度200 m×40 m,测量方式为相对测量,经地形改正、纬度改正、布格改正后获得了预查区布格重力异常特征;地磁测量测网密度100 m×40 m,测量参数为地磁总场值,经日变改正、纬度改正、高度改正获得了预查区ΔT异常特征。
为突出目标异常特征,对原始异常进行了圆滑、导数求取、化磁极、剩余异常提取等数据处理。
2.3 重力场特征
庐枞盆地位于沿江地区NE向高背景重力异常带中段,两侧为NE-NNE向区域性重力梯度带。重力梯度带反映了区域性断裂构造形迹,是盆地边界断裂的反映。预查区位于盆地东侧NE向梯度带上的EW向黄梅尖重力低和NNE向陈瑶湖重力低的结合部位(图2)。预查区内重力场特征如图3所示,布格重力异常总体以密集的梯度带状自南向北呈SN向转为NE向穿过查区,折转处位于横山以南。重力场梯度带上半部呈NE向,至灰河乡转为SN向,该梯度带反映了区域断裂汤沟—陈瑶湖断裂的行迹。其北部及西南部为重力高值区,布格重力高值达-1.5×10-5 m/s2,高峰值在重力测区的北部。北部重力高主要由浅伏的三叠系—石炭系碳酸盐岩地层引起,西南部重力高属于庐枞火山岩盆地重力高背景的一部分,对应有幅值较大的正磁异常,该重力高可能由浅部矿化和深部存在的密度较大的碱性岩体引起;南东侧重力低异常位于五分场分队附近,SN走向、呈不规则椭圆状,规模较大,极值为-14.5×10-5 m/s2,该重力低是新生代断陷盆地的反映。南西侧以及北侧重力高异常均未封闭,其中北侧重力高异常呈舌状向南西伸向蔚山。
图2
图2
庐枞地区区域重、磁异常
1—Δg等值线;2—重力高;3—重力低;4—ΔT负等值线;5—ΔT零值线;6—ΔT正等值线;7—预查区
Fig.2
Gravity and magnetic anomaly map of the Luzong area
1—Δg contour;2—gravity high;3—gravity low;4—ΔT negative contour;5—ΔT zero contour;6—ΔT positive contour;7—pre-investigation area
图3
2.4 地磁场特征
庐枞盆地磁异常(图2)总体呈NE向条块状展布,北东宽、南西窄,并在周潭北向东凸出,背景场大于200 nT。该背景场前人研究认为是由深部隐伏的岩性为二长岩等中碱性岩类的岩基引起[6,7]。预查区位于庐枞盆地NE向条块状异常东侧凸出部的边缘部位。预查区内ΔT化极异常(图4)特征相对简单,异常主体上NNE向展布,幅值由北西往南东逐渐减小。西部正磁背景场上叠加有读书村、三房局部磁异常,其中读书村磁异常呈近等轴状展布,最大值约300 nT。在三房北分布一近等轴状高磁异常区,最大值约为720 nT。三房南边预查区边界上也存在一幅值约为700 nT左右的不完整局部异常。预查区北部和东南部为负磁异常区,分别对应重力高和重力低,反映了三叠系至石炭系灰岩、新生代沉积砂岩等无磁性或者微磁地层。
图4
3 局部异常筛选与钻孔验证
3.1 局部异常筛选
图5
图5
蔚山地区剩余重磁异常
1—剩余正磁异常;2—剩余重力高;3—剩余重力低;4—推断断裂;5—推断岩体;6—钻孔
Fig.5
Residual gravity and magnetic anomaly map in Weishan area
1—residual positive magnetic anomaly;2—residual gravity high;3—residual gravity low;4—inferred faults;5—inferred rock mass;6—drilling
从图5可以看出剩余正磁异常和剩余重力高异常主要分布在F1断裂以西,剩余正磁异常推测主要由中酸性岩体和磁铁矿化引起;剩余重力高异常推测主要为三叠系—石炭系碳酸盐岩地层的反映。
读书村异常位于预查区北部的读书村。剩余异常表现为近等轴状,直径约为500 m,强度约为200 nT,推测由中酸性岩体及铁矿(化)体引起;布格重力异常表现为局部重力低,推测为中酸性岩体的反映,在重力低异常中,位于磁异常中心位置附近存在一个近等轴状,面积约0.4 km2,幅值约100 mGal的微弱重力高,可能为矿化或者矽卡岩化等引起的密度变化产生。
三房北异常位于预查区的中—西部三房以北、竹丝湖以南。剩余重磁异常不完整,剩余化极磁异常中心位于竹丝湖内,强度大于200 nT,推测由中酸性岩体及铁矿(化)体引起;布格重力异常表现为局部重力低中存在约300 mGal的重力高带。
通过对预查区重磁异常特征分析发现,读书村以及三房北重磁局部异常位于推断区域性深大断裂(F1)周边,附近均存在推断次级断裂构造,且均推测浅部有中酸性岩体侵入,具有较大的找矿潜力。尤其是读书村恰好位于北部重力高(灰岩)与南部高磁异常(岩体)的结合部位,具有非常有利的成矿条件。
3.2 剖面重磁异常反演
图6
图6
11线2.5D重磁反演剖面
1—第四系;2—三叠系中统;3—三叠系下统-二叠系;4—二叠系栖霞组;5—石炭系;6—泥盆系-志留系;7—志留系中下统;8—安山玢岩;9—推断岩体;10—推断磁铁矿体;11—设计钻孔及编号
Fig.6
Line 11 2.5D gravity and magnetic inversion profile
1—Quaternary system;2—Triassic middle series;3—Triassic lower series- Permian system;4—Permian Qixia Fm;5—Carboniferous system;6—Devonian system-Silurian system;7—Silurian lower-middle series ;8—Andesiticporphyrite;9—inferred rock mass;10—inferred magnetite ore;11—design drilling and number
3.3 钻孔验证
根据读书村剩余异常特征(剩余化极正磁异常中心,剩余重力高)和剖面重磁2.5D联合反演结果,在读书村布设了钻孔zk1101进行了验证。结果在孔深260~350 m段石炭系船山组中累计见视厚度近40 m,TFe品位52%、mFe品位38%的富铁矿体,围岩为矽卡岩,500 m深处见花岗斑岩岩体。邬宗玲等[13]研究认为该矿体具有层控矽卡岩型成矿地质特征。
4 结论
1) 通过高精度重磁测量,获得覆盖区磁场、重力场特征,能对区内构造和岩体进行快速、有效地划分和圈定。
2) 对重磁数据采取合适的数据处理方法,提取目标异常,结合地质特征和成矿规律,圈定矿致异常,能达到直接找矿的目的。
3) 对重点局部异常开展剖面工作,并对剖面异常进行地质约束2.5D联合反演,能对钻孔定位提供有效帮助。
参考文献
构建覆盖区综合地质找矿思路和流程的探索:以内蒙古锡林郭勒西北部为例
[J].
New approach of integrated geological prospection in covered areas: A case study from northwestern Xilingguole, Inner Mongolia
[J].
安徽省庐枞地区成岩规律及找矿方向
[J].
Mineralization regularity and exploration direction in Luzong area
[J].
长江谷地安庆—马鞍山段新构造和断裂活动特征
[J].
Neotectonics and Fault activity in the Anqing-Ma’anshan section of the Chang Jiang River valley
[J].
庐枞地区重磁场特征及其地质认识
[J].
Characteristic and geological understanding of gravity, Aeromagnetic field in Luzong area
[J].
庐枞火山岩盆地及其外围重、磁场特征
[J].为探测长江中下游成矿带庐江-枞阳白垩纪火山岩盆地的深部构造和地壳结构, 2007年初在庐枞火山岩盆地进行了以深反射地震剖面探测为主的,新一轮重力、磁力和大地电磁剖面测量。作者在前人研究的基础上对庐枞火山岩盆地及其外围重、磁场特征进行了研究。作者首先分析长江中下游地区重、磁场的分布特征,然后以区域重、磁场特征为背景来认识庐枞地区重、磁场的分布特征。研究各类地质体的物性参数是开展地球物理解释的前提,文中收集并分析了前人对庐枞地区的岩石物性的较为系统研究成果。为了提取重、磁异常的特征,文中对重、磁异常进行了位场转换和图像处理。利用新的深反射地震剖面探测和大地电磁剖面研究成果,采用定性和定量解释方法对庐枞地区重、磁场的分布特征进行了研究并提出新的认识。庐枞火山岩盆地深部存在隐伏的磁性强的中碱性岩类是产生区域磁异常的主要原因。庐枞火山岩盆地下部火成岩所侵入的地层向盆地东南方向延伸,盆地的西北边界向东南方向倾斜。而在罗河断裂带以西没有火成岩存在。亦即庐枞火山岩盆地是一个沿北东向罗河断裂向东发育的非对称火山盆地。另外,在庐枞火山岩盆地西部边缘罗河深部存在切穿莫霍面的断裂带沿北东向延展数十千米。
Characteristics of gravity and magnetic field of Luzong volcano basin and its periphery
[J].
庐枞矿集区结构特征重磁研究及其成矿指示
[J].作为长江中下游多金属成矿带的重要组成部分,庐枞矿集区的深部结构和成矿作用过程一直受到关注和重视。本文利用已有的重磁数据,开展匹配滤波、解析延拓、求导等多种方法的目标处理,刻画庐枞矿集区的重磁异常特征,显现成矿带、成矿体、断裂构造、基底隆起和盆地凹陷等众多构造信息,再结合矿集区密度、磁性统计分析,以及区域地质和矿产分布,认为:庐枞矿集区整体走向为北东向,包括郯庐断裂、裴岗-朱桥断裂、罗河断裂以及长江断裂组成的四个成矿带,可划分为庐枞火山岩盆地、孔城凹陷、巢南-庐江褶皱隆起带、大别造山带东缘以及长江凹陷带五个部分;庐枞矿集区矿床类型多样化,矿床和矿化具有带状和环状分布特点,火山构造和火山岩浆活动制约着铁、硫、铜(金)矿床的分布,基底隆起和断裂对成矿具有重要的控制作用;矿集区异常分离后的剩余重力异常和剩余磁异常是寻找铁矿的重要综合信息标志,高背景场的低缓磁异常和重力异常的叠加地段,仍然具有较大的找矿潜力。
The structure of Luzong ore district and its metallogenic indication from gravity and magnetic information
划分重力区域场与局部场的研究
[J].
A study on the identification of regional and local gravity fields
[J].
利用航磁数据识别浅覆盖区地质体的方法研究
[J].
A study on litho logic identification in shallow cover areas from aeromagnetic
[J].
关于层控式矽卡岩型矿床——以安徽省内下扬子坳陷中一些矿床为例
[J].
On strata-bound skarn deposits
[J].
安徽庐枞火山岩矿集区东南部成矿系列及成矿规律
[J].
Mineralization series and metallogenic regularities in the southeastern Luzong volcanic rock ore cluster area, Anhui Province
[J].
高精度重力测量在隐伏断层探测中的应用
[J].
Application of high precision gravity survey in concealed fault detection
[J].
炭质地层覆盖区综合物探方法寻找隐伏矿床
[J].<p>炭质地层是物探勘查的主要干扰因素之一。为了区分炭质异常和矿致异常，在甘肃北山地区某矿床地质勘查中，综合运用地面高精度磁测、时间域激发极化法（TDIP）、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）等勘探方法，取得了较好的勘查效果。通过异常验证，将原来一个铅锌矿点升级为潜在资源规模为中型以上的多金属矿床。多种物探方法的综合运用，避免了单一方法的局限性和解释结果的多解性，充分发挥了各物探方法的优势，从隐伏炭质地层异常中有效区分出了矿致异常，在甘肃北山地区的矿产勘查中具有普遍的指导意义。</p>
The application of integrated geophysical methods to the prospecting for concealed ore deposits in carbonaceous bed covering areas
[J].
划分重力区域场与局部场的多次切割法
[J].
A multiple-cut method for identification of regional and local gravity fields
[J].
基于重力异常分离方法寻找深部隐伏铁矿—以安徽泥河铁矿为例
[J].
DOI:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.030
Magsci
<p>重力异常是地下不同规模、不同形态和不同埋深的不均匀地质体的综合响应,重力勘探主要通过从重力异常中提取感兴趣的局部异常,以便探测深部结构,寻找隐伏矿床.为探讨重力异常分离原则并检验方法效果,本文从各方法原理入手,加上模型试验以及在安徽省泥河矿区深部隐伏铁矿的探寻实践检验,阐明:趋势分析法是整体拟合不同于最小二乘圆滑的局部拟合,由于是多项式拟合区域场,趋势分析法不适宜范围大、地质情况复杂的测区;插值切割法以计算点场值与四点圆周平均值的插值运算为切割算子,通过连续切割,得到重力异常的切割区域场和局部场,插值切割法对于小测区单个异常的分离效果较好,切割次数选择1到2次即可;匹配滤波法通过分析实测异常功率谱曲线、选择合适的滤波段、建造适宜的低通和带通滤波器进行滤波,从而提取不同波数成分的异常场,匹配滤波更适合垂向叠加的异常分离;解析延拓是根据一个面上的一组位场数据确定另一个不同高度面上位场值,应用中要把握延拓高度;垂向二阶导数法可以起到突出浅源异常,区分水平叠加异常,确定异常体的边界,消除或削弱背景场的作用.通过安徽泥河铁矿重力异常分离实验,发现三阶趋势分析、向上延拓以及插值切割法能很好地分离出矿体异常和背景场,同时发现在泥河矿区东南部和东北部还存在剩余重力异常,可为泥河铁矿扩大规模提供新的线索.</p>
Exploring deep concealed ore bodies based on gravity separation methods: A case study of the Nihe iron deposit
[J].
重磁异常对应分析在相山地区的应用
[J].<p>从泊松定理出发,计算重磁异常的相关性,并根据相关性的分布特征来分离和鉴别不同类型的异常区,为划分地质构造单元及认识地壳结构的其他特征提供信息,在对相山地区重磁异常对应分析中,用对应异常分析方法联合解释重磁异常,对该区地壳结构提出了一些认识。</p>
Ou yang Y L. The application of correspondence analysis of gravity and magnetic anomalies in xiangshan area
[J].
宁芜北段东带矿集区重磁2.5D反演联立剖面特征研究
[J].
Characteristics of integrated 2.5D gravity and magnetism inversion profiles in the ore cluster areas in the eastern section of northern Ningwu
[J].
高精度磁测在阿勒泰冰碛物覆盖区地质填图中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2014.6.15
Magsci
在阿尔泰高纬度冰碛物等覆盖区,通过分析岩石磁性资料,调查区岩石磁性差异明显,初步建立地质体磁异常识别标志,磁场划分为三大区,Ⅰ-1高平稳场区与黑云花岗岩体对应,Ⅰ-2高跳跃场区反映了志留纪深变质岩区的分布,Ⅱ中等平稳场区对应二云母花岗岩,Ⅲ低磁场区是震旦系—下寒武统弱—无磁的浅变质岩的反应;推断北西、北东向两组隐伏断裂构造8条,为本区构造格架的建立提供了物探依据,地面高精度磁测在覆盖区辅助地质填图效果良好,在实际地质填图中起到了指导作用。
The effects of applying high precision magnetic survey to geological mapping in Altay glacial till covering area
[J].
综合物探在西湾铁多金属矿预查中的应用效果
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.6.08
Magsci
<p>处于长江中下游成矿带中段、庐枞盆地北缘、清水塘—岳山铁、铅锌找矿靶区的西湾铁多金属矿预查区地势低洼，水网密布，地表覆盖厚。为了解决在覆盖区找铁多金属矿的难题，采用地质与综合物探相结合的方法，通过对重、磁、电异常的分析，明确了找矿目标，确定了有利的找矿部位，通过钻探验证，在激电异常部位发现了铅锌矿，取得了良好的找矿效果。</p>
The effect of applying integrated geophysical exploration to the pre-survey of the Xiwan iron polymetallic deposit
综合物探方法在多金属矿找矿靶区预测中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2016.5.14
Magsci
<p>介绍了采用综合物探方法在江苏南京南门头勘查区进行铁铜多金属矿找矿靶区预测的应用与研究。通过对该区重、磁、电异常分布特征进行分析，对圈定的重低磁高、重高磁高和电性异常进行了解释和推断，结合地质和物性资料，选择区内重要异常进行剖析，并通过钻孔得到了验证，圈定了3处铁铜多金属矿找矿靶区，取得了较好的找矿效果。</p>
Application and study of comprehensive geophysical methods in prospecting target of iron and gopper poly-metallic ore
[J].
基于重磁多尺度边缘检测的庐枞盆地基底构造研究
[J].
Study on basement structure of the Luzong basin based on gravity and magnetic multi-scale edge detection
[J].
长江中下游成矿带成矿规律和成矿模式
[J].
Metallogenic regularity and metallogenic model of the middle-lower Yangtze River Valley Metallogenic Belt
[J].
长江中下游成矿带深部铁矿找矿的思考
[J].长江中下游成矿带是一燕山期岩浆成矿作用为主的陆内成矿带，区内已知铁矿类型主要有产于火山-沉积盆地区与中（基）性火山-侵入作用和偏碱性岩浆侵入作用有关的铁矿床，以及产于隆起区、隆-拗过渡区的与中性岩浆侵入作用有关的铁矿床两大类。本文在区域铁矿成矿背景研究基础上，对区内铁矿类型进行了简要划分，指出影响铁矿找矿突破需要解决的一些矿床学问题。根据区内深部铁矿找矿进展，重点对宁芜、庐枞地区铁矿成矿的异同点以及深部找矿面临的问题进行了讨论，提出本区深部铁矿找矿应在盆地基底或盆地与隆起区过渡部位，寻找“大冶式铜铁矿”、“铜陵式铁铜矿”、斑岩型铜矿都应是下步重点探索的方向。
Consideration on the deep-iron ore deposits prospecting in the middle-lower Yangtze Metallogenic Belt
[J].
论长江中下游地区成矿条件和成矿规律
[J].
Metallogenic conditions and regularities in the middle and lower reaches of the Changjiang river
[J].
