魏邦順，黃建平，金永念，賈 根，盛 君

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018)

磁測資料在寧蕪地區(qū)(江蘇部分)礦產(chǎn)資源潛力評價中的應用

魏邦順，黃建平，金永念，賈 根，盛 君

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018)

利用寧蕪地區(qū)(江蘇部分)地質(zhì)資料，結合磁場特征，重點對該區(qū)侵入巖體、斷裂等地質(zhì)構造進行了推斷，編制了1∶5萬磁法推斷地質(zhì)構造圖，為鐵礦預測提供了地質(zhì)構造等綜合信息要素。采用RGIS 2008軟件2.5D人機交互擬合方法，累計估算鐵磁性礦體資源量84 642.6萬t并分級。通過已知礦床的分布特征分析，結合磁測資料解釋應用的成果，對寧蕪地區(qū)(江蘇部分)鐵礦資源潛力進行了探討和預測。

磁測資料解釋應用;鐵礦資源潛力;寧蕪地區(qū)

0 引言

寧蕪地區(qū)(江蘇部分)東起方山—小丹陽斷裂，西臨長江斷裂帶，北以南京—湖熟斷裂為界，南至省界，區(qū)域上位于長江中下游多金屬成礦帶寧蕪火山巖盆地的北段。區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，且以NE向為主，巖漿活動頻繁，礦產(chǎn)資源十分豐富，以“玢巖式”鐵礦為著稱，銅、硫礦產(chǎn)亦很豐富，是長江下游地區(qū)鐵、銅、硫、金礦產(chǎn)的重要產(chǎn)區(qū)之一。

1 地質(zhì)概況

寧蕪火山巖盆地是一繼承式盆地，區(qū)內(nèi)出露和揭露的基底地層(火山基底)為三疊到侏羅系沉積巖，總厚大于4 000m，其中，三疊系中、下統(tǒng)以海相、海陸交互相碳酸鹽、膏鹽及細碎屑巖沉積為主，而三疊系上統(tǒng)—侏羅系中統(tǒng)則以陸相碎屑巖建造為主，主要分布于火山斷陷盆地邊緣或構成盆地內(nèi)部火山雜巖的直接基底。

從上侏羅統(tǒng)到白堊系區(qū)域內(nèi)主要為一套成層性良好的中生代火山巖系，總厚大于3 100m，分為5個組(旋回):龍王山組(旋回)(J3l)、大王山組(旋回)(J3d)、姑山組(旋回)(K1g)、白頭山組(旋回)(K1b)和娘娘山旋回(組)(K1n)(侯龍海等，1986)。

區(qū)內(nèi)褶皺不甚發(fā)育，但斷裂構造較為復雜，各個方向的構造形跡均有發(fā)育，主要由NNE、NW向不同級次斷裂組成的網(wǎng)格狀構造與火山構造復合構成了區(qū)域總體構造格架。構造發(fā)展階段主要為燕山期。

區(qū)內(nèi)侵入巖分布較廣，多呈巖株、巖枝及不規(guī)則狀產(chǎn)出。其分布及延伸方向主要受NE、NNE、NW向斷裂構造控制，其次則受火山巖的原生環(huán)狀、放射狀等斷裂裂隙控制，與構造演化有明顯的同步關系。侵入期系燕山期，侵人活動可劃分為燕山早、晚二期。侵入巖為中基性輝石閃長玢巖、角閃閃長玢巖、閃長巖及中酸性粗安斑巖、石英閃(二)長斑巖、二長花崗斑巖等，主要分布于盆地的中心部位或邊緣地帶。

區(qū)域內(nèi)生成礦作用主要發(fā)生在燕山期，與火山活動有關，多屬于巖漿—巖漿期后熱液礦產(chǎn)。鐵礦有梅山、臥兒崗、吉山、龍旗山、其林山、鳳凰山、牛首山等鐵礦床多處，較集中分布于梅山—鳳凰山一帶，呈NW—SE向，受梅山—鳳凰山斷裂噴發(fā)帶控制，礦床主要產(chǎn)于中基性輝石閃長玢巖的接觸帶附近，形成了晚期巖漿—熱液充填交代型的各類鐵礦，與中基性輝石閃長玢巖體存在著空間上和成因上的密切關系(賈根等，2007)。

2 地球物理特征

2.1 巖礦石磁性特征

寧蕪火山巖盆地自20世紀50年代至今先后有多家科研部門和生產(chǎn)單位開展過物探工作，在歷次工作中均進行了巖(礦)石的物性測定工作，經(jīng)篩選和整理，形成巖(礦)石磁性參數(shù)統(tǒng)計表(表1)。從統(tǒng)計結果看有如下特征。

沉積巖磁性特征:沉積巖一般不具有磁性，偶見少量具磁性者，主要是由于磁鐵礦物所致。因此，在沉積厚度較大的地區(qū)往往形成平緩單調(diào)的磁場。

侵入巖磁性特征:從物性統(tǒng)計結果可以看出，本區(qū)侵入巖的磁性由基性—中酸性—酸性依次減弱，中酸性侵入巖以感磁為主，其Q值均小于1，一般為0.2～0.4，基性侵入巖的感磁與剩磁相當，Q值在1左右。

火山巖磁性特征:火山巖的磁性極不均一，各類巖性參數(shù)變化很大，由微磁到中等強度，火山巖以剩磁為主，其Q值多數(shù)大于1。

第三系方山組(N2f)玄武巖分布地區(qū)，如江寧方山地區(qū)，埋藏淺或出露地表，磁化率K平均930×10-5SI，Jr平均3 080 ×10-3A/m，Q 值可達8.44，具中等磁性，磁異常呈鋸齒狀跳躍，曲線梯度變化大。

鐵礦石磁性特征:赤鐵礦、黃鐵礦和菱鐵礦的磁性很弱或無磁性。磁黃鐵礦及假象赤鐵礦具有中等磁性，磁鐵礦是本區(qū)最強的磁性體，寧蕪地區(qū)的磁鐵礦K平均73 780×10-5SI，Jr平均8 220×10-3A/m，能引起較強的航磁異常，如梅山、吉山和臥兒崗等鐵礦。

表1 寧蕪地區(qū)巖(礦)石磁性參數(shù)統(tǒng)計表

2.2 地球物理場特征

寧蕪地區(qū)處于蘇南航磁復雜異常區(qū)西北部，區(qū)域磁場背景由北西向南東逐漸升高，局部異常在空間分布上多呈NE向的帶狀，NW向和近東西向也兼而有之，異常強度不等，一般在400nT左右，其中以蔣門山—朱門一帶磁場強度為最高，最大強度可達2 400nT。該區(qū)北西為橋林負磁場區(qū)，磁場特征以負磁場為背景，一般在-50nT～100nT之間變化，曲線平緩，局部異常分布少，具有范圍小，曲線無規(guī)律。北東為東山—祿口平靜磁場區(qū)(圖1)。

圖1 寧蕪地區(qū)1∶5萬航磁ΔT等值線平面圖

地磁反映梅山—吉山—朱門為強磁異常區(qū)，該區(qū)磁場等值線扭曲、拉長、收縮現(xiàn)象極為強烈而普遍，磁異常分布較密集，并呈串珠狀相連，異常梯度較陡、強度高(至數(shù)千納特)、形態(tài)規(guī)則的磁異常特征。東山—祿口為平靜磁場區(qū)，零星出露赤山組及象山群砂巖。方山—陶吳—喬木山低緩磁場區(qū)為NNE走向低弱的局部異常，多為一條等值線圈出，極大值400nT左右(圖2)。

結合地質(zhì)資料及有關的地面物探工作成果綜合分析，區(qū)內(nèi)所分布的局部異常除已知梅山、吉山及鳳凰山等鐵礦反應之外，其他多數(shù)異常主要與中生代火山巖及次火山侵入巖體有關。

3 磁法資料的解釋應用

3.1 磁法推斷地質(zhì)構造

3.1.1 磁法推斷地質(zhì)構造的依據(jù) (1)斷裂構造。主要以化極后航磁異常等值線平面圖為基礎資料，結合垂向一階導數(shù)資料，識別推斷斷裂構造的依據(jù)如下。

不同磁場區(qū)的分界線往往是構造分區(qū)的界線，通常也為規(guī)模較大的斷裂或斷裂帶(不同磁場區(qū)的分界由一較寬的帶構成時)的劃分標志，一般以不同磁場區(qū)的分界線位置作為斷裂位置或斷裂帶的中心位置，平面上的總體延伸方向為其走向。

磁異常梯度帶，以磁異常梯度帶中間線為斷裂所在位置，平面上的總體延伸方向為其走向，如方山—小丹陽斷裂。

串珠狀磁異常帶往往反映斷裂帶內(nèi)斷續(xù)有充填物的情況，磁異常軸線反映的斷裂是巖漿巖的通道，以異常極值附近(化極資料)或水平導數(shù)零線附近為斷裂所在位置。

異常錯動帶，在磁場圖上，一條或幾條比較容易對比的、線性排列的磁異常帶發(fā)生明顯錯動時，表明磁性標志層或脈巖體發(fā)生了錯動，這通常是斷裂作用的結果。通常將磁異常錯動位置作為斷裂構造的位置，為本區(qū)多數(shù)斷裂構造磁場標志。

(2)火山構造。地質(zhì)結構多種多樣，但所產(chǎn)生的磁異常形態(tài)、強度和特征卻大致相同，通?；鹕絿姲l(fā)相的巖石往往具有較高的剩磁，在火山口周圍形成強度較大、具有一定分布規(guī)律的環(huán)狀且有正負局部磁異常伴生的正磁場區(qū)或負磁場區(qū)。

火山構造通常分為裂隙式火山構造和中心式火山構造兩種。裂隙式噴發(fā)的火山在空間上多呈帶狀分布，在磁場等值線平面圖中多表現(xiàn)為帶狀負磁異常或正磁異常，如臥兒崗火山構造，航磁ΔT平面等值線圖中為一走向近南北的啞鈴狀，強度分別為560nT和525nT的航磁異常，北側伴生負值，化極垂向一階導數(shù)磁場圖中呈一條走向近南北、其中心為正異常、周圍為負磁場的橢圓形異常特征。中心式噴發(fā)的火山多呈群展布，在磁場等值線平面圖中多表現(xiàn)為圓形或橢圓形負磁異常或正磁異常，如梅山、方山和橫溪火山構造，其中梅山火山構造在航磁ΔT平面等值線圖中為一等軸狀航磁異常，化極垂向一階導數(shù)磁場圖中，其中心為正異常，四周由負磁場組成。

定性和半定量解釋根據(jù)磁異常特征和地質(zhì)環(huán)境判斷磁異常是否為火山構造引起，其次以磁異常的外側梯度陡變帶或垂向一階導數(shù)零值線等圈定火山構造的范圍，裂隙式噴發(fā)的火山構造，根據(jù)磁場等值線平面圖上異常梯度帶來圈定。中心式噴發(fā)火山構造，根據(jù)磁場等值線平面圖上圓環(huán)狀磁異常群外圍異常的外側梯度帶圈定。一般以磁異常的走向作為火山構造的走向。

圖2 寧蕪地區(qū)地磁ΔZ等值線平面圖

(3)侵入巖體。往往成群、成帶分布，形成磁異常群或磁異常帶，一般來說，侵入巖由酸性巖到基性巖，磁性由弱到強。

中基性巖類一般可形成幾百納特以上的磁異常。如本區(qū)的輝石閃長玢巖磁性較強可形成較大范圍、強度較高的航磁異常。輝綠巖的磁性一般也很顯著，它常呈脈狀穿插在其他巖石中，在其上可觀測到明顯的磁異常。

中酸性巖類:中酸性巖類主要包括花崗巖、花崗閃長巖等，從磁異常角度中性和酸性巖有時不易區(qū)分，因此通常統(tǒng)稱為中酸性巖類。中性巖類主要為閃長類，一般均有磁性，在其上可觀測到數(shù)百納特甚至更強的異常。

巖漿巖帶的邊界通常采用以化極磁異常的梯度陡變帶為巖體的邊界;對規(guī)模較小的磁性體，采用化極磁異常一階導數(shù)零値線圈定。對規(guī)模較大的磁性體，采用化極磁異常二階導數(shù)零値線圈定。對巖體本身無磁性、但因接觸帶蝕變后磁性增強而引起磁異常時，通常使用環(huán)狀化極磁異常內(nèi)側的梯度陡變帶來圈定;對有明顯走向特征的磁異常，以磁異常的走向作為侵入巖體的走向。

(4)火山巖地層?；鹕綆r磁場中，玄武巖磁異常峰值常達幾百至幾千納特，如方山玄武巖;一般安山巖比玄武巖磁性弱，異常峰值為幾十至上百納特，本區(qū)廣泛分布。酸性火山巖由于其暗色礦物含量少，磁性較弱?；鹕綆r磁場的共同特點是，沿剖面方向場值跳躍變化，在相鄰測線上難于對比，隨著火山巖埋深增大，其跳躍變化特征逐漸減弱或消失。

火山巖地層定性和半定量解釋依據(jù)磁異常特征和地質(zhì)環(huán)境判斷磁異常是否為火山巖地層引起，在此基礎上利用化極磁異常帶外部異常的外側拐點或化極垂向一階導數(shù)零值線等圈定火山巖地層的范圍，以磁異常的走向作為火山巖地層的走向。

3.1.2 推斷結果 參照全國礦產(chǎn)資源潛力評價磁測資料應用技術要求(范正國等，2007)，結合區(qū)域地質(zhì)資料，利用航磁資料重點對斷裂構造、侵入巖體及火山巖地層進行了解釋推斷，主要對斷裂構造、侵入巖體進行了定性和半定量解釋，對推斷地質(zhì)構造中斷裂構造進行必要的分級、侵入巖體進行分類，圈定其位置和范圍、確定其走向、長度等參數(shù)。形成了寧蕪地區(qū)磁法推斷地質(zhì)構造圖。

寧蕪地區(qū)磁法推斷地質(zhì)構造圖的編制，以1993年航遙中心“江蘇蘇南部地區(qū)航空物探(磁)勘查成果報告”(王世林等，1994)解釋推斷結果為基礎，參照近年來較大比例尺的地磁解釋推斷結果，進行再解釋、修正，形成新的解釋結果，即寧蕪地區(qū)磁法推斷斷裂構造圖(魏邦順等，2009)(圖3)。該地區(qū)共推斷斷裂構造14條，其中二級斷裂1條，三級斷裂13條，火山構造4個、侵入巖體38個(中基性巖類13個、中酸性巖類25個)，火山巖地層5處。

3.2 磁性礦產(chǎn)資源量估算

3.2.1 磁異常的定性解釋 磁異常的定性解釋目的是確定磁異常的成因，定性解釋常用方法主要有:地檢查證、成礦地質(zhì)環(huán)境分析、磁性分析、異常特征分析、航磁異常地形分析、綜合物探方法分析。磁異常定性解釋的結果，確定全區(qū)11個航磁異常(包含10個已知磁性礦體異常和1個推斷磁性礦體異常)為鐵磁性礦產(chǎn)引起的航磁異常，針對11個航磁異常利用大比例尺地磁資料進行磁性礦產(chǎn)資源量估算。3.2.2 磁異常的定量解釋 磁異常定量解釋工作首先根據(jù)磁異常形態(tài)選擇定量剖面，取得剖面數(shù)據(jù)，其次參照已有地質(zhì)、物性資料建立初始模型，采用RGIS 2008軟件2.5D人機交互擬合功能對礦致磁異常進行擬合，得到磁性礦體的埋深、截面面積，根據(jù)磁異常的平面形態(tài)、已知磁性礦體的空間展布形態(tài)等確定磁性礦體走向長度、體積校正系數(shù)等參數(shù)，進而求取磁性礦體體積，由已知(或鄰近地區(qū))礦床的平均密度求出資源量。

在進行礦致磁異常定量解釋時，主要注意事項包括剖面數(shù)據(jù)選擇，確定磁性體走向長度、磁化強度及其傾角、地磁場參數(shù)、擬合剖面方向和旁側磁性體干擾等方面。

全區(qū)共圈定鐵磁性礦床11處，共估算陸相火山巖型鐵礦84 642.6萬t，其分布見圖3。

4 磁異常資源量估算應用實例

4.1 礦區(qū)地質(zhì)、重磁場特征

南京某鐵礦礦區(qū)位于寧蕪中生代陸相火山巖斷陷盆地的北段，北西向梅山—鳳凰山構造巖漿成礦帶與北東向安德門—娘娘山構造巖漿帶的交叉部位。鐵礦區(qū)出露侏羅—白堊紀陸相火山巖系及紅層以上沉積地層，含礦地層為大王山組火山巖，磁鐵礦體產(chǎn)于輝石閃長玢巖與大王山組上段接觸帶中，礦體邊緣分支及單獨小礦體亦有產(chǎn)于輝石閃長玢巖中。

在礦區(qū)范圍內(nèi)開展了1∶1萬比例尺磁測、1∶2萬比例尺重力工作，地磁 ΔZ異常呈橢圓形，以1 000nT等值線計算，長約900m，寬約750m，峰值為7 120nT，北面有明顯的負場伴生，極小值為－1 050nT，異常梯度北西較陡，東南較緩(圖4)。磁異常上有重力異常，重磁異常范圍相近、形態(tài)相似，表現(xiàn)為明顯的重磁異常同高特征。300、401勘探線位于已控制鐵礦體中部。

主礦體頂板標高為－34m～－327m，最大相對高差為293m;底板標高為－169.4m～604m，最大相對高差為434.6m。礦體分布范圍約0.8km2，礦體平面投影呈橢圓形，長軸方向為NE 20°左右，在剖面上呈凸透鏡體狀，向四周傾伏，向北東傾伏角20°左右，但總體上呈向北西側伏之勢。主礦體空間上呈單一巨型透鏡體狀，鐵礦體西南部埋藏較淺，西北部埋藏較深。

綜上所述，結合本區(qū)物性資料，認為300、401勘探線所通過的地磁異常為磁鐵礦、輝石閃長玢巖與大王山組火山巖等共同引起。

圖3 寧蕪地區(qū)磁法推斷地質(zhì)構造圖

4.2 擬合剖面及異常走向長度

為更好地利用勘探地質(zhì)資料，擬合剖面選擇與300號勘探線相重合，地磁ΔZ剖面數(shù)據(jù)由1∶1萬地磁平面等值線圖上截取，重力Δg剖面數(shù)據(jù)由1∶2萬重力平面等值線圖上截取，剖面方向為北東20°。

根據(jù)鐵礦區(qū)地磁異常圖(圖4)，磁異常走向長度取700m～800m，其中擬合剖面線以西為350m～400m(遠端距離)、以東為350m～400m(近端距離)。

4.3 剖面重磁異常的2.5D正反演擬合

采用RGIS 2008之2.5D重磁剖面反演軟件，裝入重、磁剖面數(shù)據(jù)，根據(jù)300線地質(zhì)勘探剖面圖，對已控制的礦體及其圍巖建立初始模型，初始模型中各巖礦石磁性等參數(shù)參考己有物性資料，如輝石閃長玢巖磁化強度取3 000×10-3A/m，密度為2.72×103kg/m3，磁鐵礦磁化強度取(10 000～65 000)×10-3A/m，密度為(3.0～4.1)×103kg/m3，大王山、龍王山等火山巖有效磁化強度取(500～1 000)×10-3A/m，密度為(2.4～2.6)×103kg/m3。根據(jù)該地區(qū)所處位置，正演中使用地磁場強度 T=49 531nT，地磁傾角 I=46.8°，磁偏角 D=-3.72°，擬合剖面的方位角為20°，通過調(diào)整初始模型，使重磁理論曲線與實際曲線較好吻合(圖5)。

圖4 南京某鐵礦地質(zhì)、物探(重力Δg、地磁ΔZ)等值線平面圖

4.4 資源量估算

從圖中量得推斷磁鐵礦體的橫截面積分別為S1=11 798.432m2，S2=25 610.800m2，S3=29 000.772m2，S4=53 003.340m2，S5=87 486.676m2;估算推斷磁鐵礦體的體積時礦體長度L取750m～800m;考慮地磁異常的平面展布特征(圖4)及已控制礦體空間形態(tài)，確定推斷磁性礦體為球形，故體積校正系數(shù)采用2/3，計算磁鐵礦體的體積V。

根據(jù)礦區(qū)勘探資料，取礦石平均密度ρ為3.8 t/m3，所以，推斷磁鐵礦體的資源量為:Q=V×ρ=36 989.2(萬 t)。

5 結語

利用寧蕪地區(qū)磁測數(shù)據(jù)處理結果，結合地質(zhì)資料綜合分析，共推斷了包括斷裂構造14條、火山構造4個、侵入巖體38個(中基性巖類13個、中酸性巖類25個)和火山巖地層5處等地質(zhì)構造內(nèi)容;對磁性礦產(chǎn)有關的11個航磁異常，主要利用地磁數(shù)據(jù)，采用RGIS 2008軟件2.5D人機交互擬合方法，累計估算陸相火山巖型鐵磁性礦體資源量84 642.6萬t并分級。

圖5 礦區(qū)300勘探線重磁異常正反演計算結果

區(qū)內(nèi)已查明鐵礦的分布表明:區(qū)域鐵礦主要賦存層位為周沖村組、大王山組、龍王山組，成礦母巖為大王山旋回輝石閃長玢巖。中基性輝石閃長玢巖侵入巖體與三疊系、侏羅系地層(周沖村組、黃馬青組、大王山組、龍王山組等)接觸帶部位的局部重、磁異常是尋找鐵礦的重要標志。

鐵礦床多與中基性侵入巖體、斷裂構造具有明顯的空間聯(lián)系。而中基性侵入巖體常伴隨著明顯的重磁異常;斷裂構造發(fā)育處，尤其是不同方向斷裂交匯處，火山機構及其與斷裂構造的復合部位，磁異常往往伴有明顯錯動、扭曲等現(xiàn)象，這種位置恰是成礦的有利地段，如:已知鐵礦床(梅山、吉山、鳳凰山)等多處。從寧蕪地區(qū)磁法推斷地質(zhì)構造圖看:江寧鎮(zhèn)、蔣門山、朱門一帶，與已知鐵礦具有類似成礦地質(zhì)環(huán)境，有已知的大古山、陰山、竹園山等鐵礦點，是區(qū)域內(nèi)鐵礦的重點找礦遠景區(qū)，應重視大比例尺地磁異常特征的研究，必要時配合開展大比例尺重力和大功率電法工作。

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Application of magnetic data interpretation in Ningwu area(Jiangsu part)in potentiality assessment of mineral resources

WEI Bang-shun，HUANG Jian-ping，JIN Yong-nian，JIA Gen，SHENG Jun

(Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China)

Based on the geological data of Ningwu area(the Jiangsu part)and the characteristics of the magnetic field，the authors concluded the geologic structures including intrusive bodies，faults and so on in the study area，mapped a 1∶50，000 tectonic map that was concluded by the magnetic method to provide the geologic structure and other comprehensive information for the iron resource prognosis.By using the method of 2.5D human-computer interaction fitting in software RGIS 2008，the authors estimated and graded the amount of 846，426，000 tons of ferromagnetic ore body.Through analysis of the known deposits distribution features，combined with the results of application of magnetic data interpretation，the authors carried out the discussion and the prognosis on the iron resources potential in Ningwu area(Jiangsu part).

Application of magnetic data interpretation;Iron resource potential;Ningwu area

P631

A

1674－3636(2010)04－0064－09

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.01.64

2010－07－19;

2010－10－14;編輯:侯鵬飛

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“江蘇省(含上海市)礦產(chǎn)資源潛力評價”(12120100881615)

魏邦順(1963—)，男，工程師，長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)物探工作，E-mail:wbshun204@sina.com