徐遂勤，李耀華

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院， 河南南陽(yáng)市 473000;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院， 北京 100083)

山東東平石河王鐵礦磁異常特征分析

徐遂勤1，李耀華2

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院， 河南南陽(yáng)市 473000;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院， 北京 100083)

以區(qū)域地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，結(jié)合標(biāo)本的磁參數(shù)測(cè)定結(jié)果，對(duì)石河王鐵礦區(qū)1∶5000高精度磁測(cè)的磁異常進(jìn)行定性解釋?zhuān)Χ耸油鹾凸覙?條磁異常帶，通過(guò)定量計(jì)算得出礦體的埋深和產(chǎn)狀，進(jìn)一步分析了圈定礦體特征及礦床成因。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，測(cè)量及計(jì)算結(jié)果與礦體吻合良好，取得了較好的找礦效果，為進(jìn)一步地質(zhì)找礦提供了有利的依據(jù)。

石河王鐵礦;高精度磁測(cè);磁異常特征;定量計(jì)算

石河王鐵礦位于東平縣城西北約16 km的石河王村附近，隸屬東平縣老湖鎮(zhèn)管轄。1959年地質(zhì)部航空物探大隊(duì)進(jìn)行了1∶10萬(wàn)航磁測(cè)量，發(fā)現(xiàn)了汶上～東平～阿城航磁異常帶。在此基礎(chǔ)上于1971～1975年又完成區(qū)域內(nèi)1∶5萬(wàn)航空磁測(cè)量工作，圈定了汶上～東平～阿城航磁異常帶，石河王鐵礦區(qū)就位于該航磁異常帶中偏北段，為沉積變質(zhì)型鐵礦。自2005年開(kāi)始，在該區(qū)開(kāi)展了為期2 a的1∶5000高精度磁測(cè)量及地質(zhì)詳查工作，基本查明了礦區(qū)鐵礦成礦地質(zhì)條件、礦床特征等，在礦區(qū)內(nèi)共圈定礦體3個(gè)，新增查明的鐵礦石資源量約2000萬(wàn)t，平均品位TFe 32.31%，MFe 24.55%。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

礦區(qū)位于華北地臺(tái)魯西隆斷區(qū)蒙山－東平凸起西部邊緣，汶泗斷裂的北部，肥城斷裂的西南部。礦區(qū)內(nèi)地表主要發(fā)育有寒武系和第四系(見(jiàn)圖1)，泰山巖群山草峪組隱覆于寒武系之下，是該區(qū)鐵礦主要賦礦層位，其總體走向320°～330°，傾向 SW，傾角70°～85°，巖性主要為黑云變粒巖夾磁鐵石英巖、磁鐵角閃石英巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、黑云角閃片巖等。寒武系長(zhǎng)清群地層出露于區(qū)域北部及中部，發(fā)育朱砂洞組、饅頭組，朱砂洞組地層與下覆泰山群山草峪變質(zhì)巖呈角度不整合接觸;饅頭組由下到上分為石店段、下頁(yè)巖段、洪河砂巖段、上頁(yè)巖段，與下伏朱砂洞組整合接觸，而地表僅出露該組上頁(yè)巖段。寒武系九龍群地層出露于礦區(qū)的北部，發(fā)育張夏組、崮山組，地貌上常構(gòu)成陡峭的山峰，張夏組分為上、下2個(gè)灰?guī)r段，與下伏饅頭組呈整合接觸關(guān)系;崮山組分布于礦區(qū)的西北角，出露該組下段巖性。第四系大面積分布在礦區(qū)南部山間低洼地帶，主要為褐黃色砂質(zhì)粘土、土黃色砂土，淺黃色含粘土細(xì)砂，夾花崗質(zhì)、石灰質(zhì)礫石層等，屬?zèng)_洪積成因。

圖1 石河王鐵礦區(qū)域地質(zhì)略圖(虛線為礦區(qū)勘查邊界)

礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)脆性變形構(gòu)造，寒武紀(jì)地層呈單斜分布，在區(qū)內(nèi)形成單斜狀構(gòu)造，傾向 NW，傾角3°～5°，局部受斷層影響產(chǎn)狀復(fù)雜，總體為平緩單斜構(gòu)造。巖漿巖以隱伏的花崗偉晶巖脈為主，其次為煌斑巖脈、閃長(zhǎng)巖脈;花崗偉晶巖呈脈狀順層侵入山草峪組，與片麻理近于平行產(chǎn)出，煌斑巖、閃長(zhǎng)巖呈脈狀侵入寒武紀(jì)地層中。

2 磁異常特征

2.1 巖礦石磁性特征

通過(guò)對(duì)礦區(qū)內(nèi)1298塊巖礦石標(biāo)本的磁化率、剩余磁化率強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[1]，結(jié)果如表1顯示:巖漿巖類(lèi)標(biāo)本具有中強(qiáng)磁性特征，磁化率平均值大約為(2000～3000) ×10－5SI，其中輝綠巖類(lèi)磁性較強(qiáng)，反映為明顯的強(qiáng)磁場(chǎng)特征，閃長(zhǎng)巖類(lèi)磁性較輝長(zhǎng)巖低，為中強(qiáng)磁場(chǎng)特征，本區(qū)花崗巖類(lèi)磁性較弱，磁化率平均值為506×10－5SI，剩余磁化率強(qiáng)度平均值為214×10－3A/m2，相對(duì)較大。沉積巖中的灰?guī)r、砂頁(yè)巖等均為無(wú)磁性巖類(lèi)，在磁場(chǎng)上反映為平緩磁場(chǎng)特征，即為本區(qū)的區(qū)域正常場(chǎng)。變質(zhì)巖類(lèi)磁性變化范圍大，且同一種巖性不同地段磁性變化差異較大，由于變質(zhì)巖剩余磁強(qiáng)度大且磁性強(qiáng)弱不均，通常表現(xiàn)為正或負(fù)的雜亂磁場(chǎng)特征。含磁鐵礦石標(biāo)本具有很強(qiáng)的磁性，其磁化率平均值一般在(20000～70000)×10－5SI，為明顯的強(qiáng)磁異常。

表1 礦區(qū)磁性標(biāo)本測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.2 區(qū)域磁場(chǎng)特征概述

本次高精度磁測(cè)測(cè)網(wǎng)為50 m×10 m，是在原有1∶10000磁測(cè)資料基礎(chǔ)上重新劃定異常進(jìn)行分析研究的，測(cè)區(qū)范圍僅包括異常區(qū)段[2]。據(jù)1∶10000地面磁測(cè)資料，當(dāng)時(shí)圈定了1條南起汶上縣城北，經(jīng)彭集沿北西向經(jīng)水河后轉(zhuǎn)向北延伸至東阿鎮(zhèn)以北，長(zhǎng)超過(guò)50 km的強(qiáng)磁異常帶，磁場(chǎng)強(qiáng)度為數(shù)百nT，呈現(xiàn)出以北西向?yàn)橹鞯膹?qiáng)度大、梯度陡的狹長(zhǎng)異常帶，其走向與區(qū)域地質(zhì)走向一致，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，為含磁鐵角閃石英巖層鐵礦引起。高精度磁測(cè)選取基點(diǎn)磁場(chǎng)值為52000 nT，測(cè)量結(jié)果所反映的寬緩、開(kāi)闊的特征為寒武紀(jì)地層分布，在平緩背景場(chǎng)上圈定了2條近南北向展布的磁異常帶(見(jiàn)圖2)，其中一條位于石河王村西側(cè)，另一條位于郭家樓西側(cè)[3]。

圖2 石河王鐵礦區(qū)高精度磁測(cè)1∶5000ΔT平面圖(據(jù)山東省物化探勘查院)

2.3 磁異常特征

2.3.1 石河王磁異常帶

由圖2可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)磁異常帶近南北方向展布，以800 nT等值線圈定異常平面形態(tài)呈1條帶狀，其南北端基本封閉。區(qū)內(nèi)控制長(zhǎng)度3.25 km，寬度一般在600～800 m。異常帶上出現(xiàn)2處峰值(編號(hào)分別為 C1異常、C2異常)。

C1異常是由1000 nT等值線圈定的1個(gè)橢圓狀異常平面范圍，長(zhǎng)軸800 m，短軸500 m，異常等值線分布均勻，峰值達(dá)1500 nT。梯度變化較緩，磁異常特征反映出磁異常地質(zhì)體具一定埋深，且下延深度較大。就異常強(qiáng)度來(lái)看，相對(duì)強(qiáng)度800 nT，屬中等磁性偏弱，且呈一弧立橢圓狀，推斷異常由含鐵黑云變粒巖引起，經(jīng)對(duì)異常進(jìn)行定量計(jì)算[4]，礦體頂板埋深約150 m左右，產(chǎn)狀近于直立略向東傾。

C2異常為一狹長(zhǎng)條帶狀異常，以1200 nT等值線圈定其平面范圍，長(zhǎng)約 1.65 km，寬 0.15～0.3 km。異常帶的中段較寬，為異常中心部位，峰值達(dá)1625 nT，異常帶兩側(cè)梯度變化較大，其西側(cè)較陡。據(jù)推斷是由泰山群山草峪組含鐵變質(zhì)巖引起的該異常特征。在異常中心地段推斷有疊加礦層所引起的強(qiáng)磁異常，由圖2可見(jiàn)在異常中心的東側(cè)有一同形扭曲特征，推測(cè)在主礦層?xùn)|側(cè)有一小礦層平行排列。在異常中心實(shí)測(cè)A3－A3′異常研究剖面(見(jiàn)圖3)，經(jīng)定量計(jì)算礦層頂板埋深約150 m左右，產(chǎn)狀近于直立，略向東傾。經(jīng)打鉆驗(yàn)證，孔內(nèi)見(jiàn)礦厚度21.29 m，磁性鐵品位23.96%，礦體傾角75°。

圖3 A3－A3′定量計(jì)算剖面

2.3.2 郭家樓磁異常帶

郭家樓磁異常帶呈向東凸起的弧形狹長(zhǎng)帶狀異常，北端有明顯的向左扭轉(zhuǎn)，南端靠近桓家村，區(qū)內(nèi)控制長(zhǎng)度約2 km，以1000 nT等值線圈定異常帶，平均寬度約200 m(見(jiàn)圖2)。異常帶強(qiáng)度一般在1125 nT，連續(xù)性較好，兩側(cè)梯度變化基本對(duì)稱(chēng)，在異常帶的中心線上斷續(xù)出現(xiàn)2處峰值，主峰值達(dá)1375 nT，推斷為鞍山式鐵礦帶引起。為了解礦體的分布特征，在異常帶南段和北段實(shí)測(cè)了 A1－A1′、A2－A2′異常研究剖面，圖4為A2－A2′定量計(jì)算剖面圖，經(jīng)計(jì)算礦層上頂板埋深均在100 m左右，產(chǎn)狀近于直立，略向東傾，鉆孔揭露礦體厚3.40 m，平均品位22.80%，礦體傾角 75°。

圖4 A2－A2′定量計(jì)算剖面

3 礦體特征及成因

3.1 礦體特征

礦區(qū)共圈定礦體3個(gè)，編號(hào)分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(見(jiàn)表2)。Ⅰ、Ⅲ號(hào)礦體分布于石河王磁異常帶中，Ⅱ號(hào)礦體分布于郭家樓磁異常帶中。礦體賦存于晚太古代泰山群山草峪組變質(zhì)巖中，呈似層狀單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致。

表2 礦體特征

Ⅰ號(hào)礦體沿走向長(zhǎng)2100 m，控制長(zhǎng)度1984 m，礦體賦存標(biāo)高－48.87～－569.10 m，總體走向約5°，沿走向總體呈向西凸出的弓形，礦體傾向北東東，總體由北向南傾角有變陡的趨勢(shì)，傾角變化范圍67°～82°。礦體沿走向兩端均未封閉，沿走向和傾向以單層為主，局部出現(xiàn)分層。礦體的最小厚度為1.07 m，出現(xiàn)在 SZK802鉆孔中，最大厚度為21.29 m，出現(xiàn)在 SZK801中，礦體平均厚度為7.23 m，厚度變化系數(shù)為62.97%，屬變化中等型?；?yàn)結(jié)果顯示，單工程礦體磁性鐵品位最高34.96%，最低20.03%;全鐵品位最高 43.37%，最低 25.57%。單樣磁性鐵品位最高39.84%，最低15.02%;全鐵品位最高48.01%，最低20.38%;礦體平均品位為T(mén)Fe 32.83%，MFe24.97%，品位變化系數(shù)分別為11.75%和13.60%，屬均勻型。磁性鐵品位出現(xiàn)頻率最高的為25.01% ～30%，占 35%;其次為 20.01% ～25%，占26%;其他分別為小于15%占12%，15% ～20%占14%，大于30%占13%，礦石中MFe/TFe為76.06%。

Ⅱ礦體沿走向總體呈一南北兩端向西彎曲弧形。礦體由 SZK2301、SZK2302、ZK001、SZK3101、SZK3102、SZK3901控制，磁性鐵品位為 6.80% ～19.58%，礦體延深由北向南逐漸變小。礦體以單層為主。Ⅲ號(hào)礦體由3個(gè)單層組成，沿走向兩端均未封閉，沿傾向上部已經(jīng)封閉，下部未封閉。

3.2 礦床成因

礦床賦存于山草峪組中下部層位，具層控特性。礦體屬泰山群的1個(gè)組成部分，其與泰山巖群的形成演化過(guò)程是一致的。泰山巖群是發(fā)育在早期陸殼固結(jié)以后的穩(wěn)定陸塊上濱海－淺海環(huán)境的火山－碎屑沉積建造。成礦物質(zhì)來(lái)源于海底火山噴發(fā)作用，在海盆中，膠狀氫氧化鐵和二氧化硅交替沉積，形成互層狀硅鐵沉積建造，經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用時(shí)，在熱力和定向壓力作用下，產(chǎn)生重結(jié)晶作用及片理化作用，形成磁鐵礦、石英、角閃石等主要礦物。在礦石中主要礦物定向排列，形成明顯的黑白相間條帶狀構(gòu)造。

4 結(jié)論

根據(jù)區(qū)域磁場(chǎng)及1∶5000高精度磁異常分布特征，結(jié)合本區(qū)磁性參數(shù)資料、地質(zhì)及鉆孔資料對(duì)鐵礦反映的異常特征總結(jié)如下:

(1)呈有規(guī)律的條帶狀異常，具有一定的走向，與老地層走向基本一致;

(2)異常強(qiáng)度大多在1000 nT以上，當(dāng)?shù)V體埋藏較淺時(shí)，異常曲線尖銳，梯度陡直，礦體埋深較大時(shí)異常變的寬緩;

(3)異常呈現(xiàn)多峰值，反映了多層礦體的特征，且有相平行排列的異常，反映了同一走向多條礦體的存在。

從區(qū)內(nèi)已知礦帶上異常特征看，只要礦體具一定規(guī)模，且頂板埋深不大于300 m，異常強(qiáng)度一般大于1000 nT，而對(duì)于有一定埋深的礦體，其異常則呈低緩特征，有一定范圍，曲線反映比較圓滑規(guī)整，相對(duì)強(qiáng)度一般大于500 nT。

致謝:在此感謝東平百成礦業(yè)有限公司、山東省物化探勘查院提供相關(guān)數(shù)據(jù)及資料。

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2010－03－17)

徐遂勤(1962－)，男，河南南陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事物探及地質(zhì)找礦工作。