王衛(wèi)平，胡祥云，方迎堯，吳成平

（1．中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京100832；2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），武漢430074）

0 引言

由于地質(zhì)介質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，采用地球物理方法進(jìn)行金屬礦的勘查具有很多不確定性，致使金屬礦勘查存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。如何降低勘查風(fēng)險(xiǎn)，提高勘查的準(zhǔn)確性是國(guó)內(nèi)外廣大研究和勘查人員的攻關(guān)課題。目前國(guó)際上普遍采用綜合資料的方法技術(shù)來(lái)提高勘查的準(zhǔn)確性，積累了大量的文獻(xiàn)，介紹了各種數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法和數(shù)據(jù)的綜合數(shù)學(xué)算法。例如，H．Ranjbar等［1］采用主成分分析的方法來(lái)綜合處理航空地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)，并確定成礦遠(yuǎn)景區(qū)；Eberle等［2－3］和 Paasche等［4－5］采用聚類分析、因子分析和模糊數(shù)學(xué)分析方法用于高分辨航空地球物理數(shù)據(jù)處理和解釋，分析成礦潛力。但所有的數(shù)學(xué)方法都是基于地球物理數(shù)據(jù)異?；虍惓５南嗨菩赃@一準(zhǔn)則來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而研究金屬礦航空地球物理方法、地面地球物理方法的異常特點(diǎn)，分析不同空間地球物理異常的特點(diǎn)及組合，為進(jìn)一步采用因子分析等數(shù)學(xué)方法提供地質(zhì)、地球物理依據(jù)，也是提高這些數(shù)學(xué)方法應(yīng)用效果的關(guān)鍵。

單一物探方法（如磁法、電法、重力、放射性等）對(duì)地下地質(zhì)體反映具有多解性，而綜合物探方法可以同時(shí)了解地下介質(zhì)的磁性、電性（電阻率和激電效應(yīng)）［6－7］、密度及輻射特征等參數(shù)，而且可以通過地下地質(zhì)體磁性、電性、密度的組合特征來(lái)降低物探方法的多解性，以便提高物探方法的找礦效果。本文根據(jù)江西宜黃地區(qū)、廣東龍門地區(qū)的直升機(jī)航空電磁、磁測(cè)資料，并結(jié)合地面查證（包括地質(zhì)觀察、地面磁法、電法、化探等）資料，探討空地異常組合特征與鐵及多金屬礦的關(guān)系，總結(jié)與礦產(chǎn)有關(guān)的異常和非礦異常的空地異常組合特征及尋找鐵及多金屬礦的分析方法。

1 航空物探異常組合特征與礦產(chǎn)

具有磁性的地質(zhì)體很多，比如侵入巖、火山巖、磁鐵礦體等，雖然有時(shí)根據(jù)磁性強(qiáng)弱、磁異常特征可以對(duì)某些地質(zhì)體進(jìn)行分類，但其分類的結(jié)果具有多解性。同理，具有電性的地質(zhì)體也很多，比如含水沉積地層、碳質(zhì)地層、致密塊狀多金屬礦體等，常顯示明顯的航空電磁異常，有時(shí)只根據(jù)電性特征很難確定地質(zhì)體的性質(zhì)［8］。航空放射性測(cè)量通常用于尋找放射性礦床，或在巖性構(gòu)造填圖中對(duì)主要巖石地層的巖性進(jìn)行初步劃分［9］。由于目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用航空磁測(cè)和航空電磁方法進(jìn)行礦產(chǎn)勘查，而航空重力和航空放射性在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用較少，在此僅對(duì)航空磁測(cè)和航空電磁對(duì)鐵及多金屬礦的反映特征進(jìn) 行初步分析。根據(jù)近年來(lái)的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，具有找礦意義的航磁異常和航空電磁異常通常具有一定的組合異常特征，主要表現(xiàn)為3類組合特征。

（1）航磁、電磁組合異?？臻g位置基本一致，即航磁、電磁異常反映為同一地質(zhì)體，說(shuō)明所反映的地質(zhì)體具有磁性和導(dǎo)電性。通常表現(xiàn)為相對(duì)良導(dǎo)和強(qiáng)磁性（磁 化 率 可 達(dá) 104×10－5SI），或相對(duì)良導(dǎo)和弱磁性，通常具有磁性和導(dǎo)電性的地質(zhì)體多為對(duì)尋找多金屬礦潛力較大或礦化蝕變的反映，而具有導(dǎo)電和極強(qiáng)磁性的地質(zhì)體多為磁鐵礦的反映。

（2）電磁異常位于磁異常的邊部或附近地區(qū)，即航磁、電磁異常反映的不是同一地質(zhì)體，但航磁和電磁異常所反映的地質(zhì)體是相互關(guān)聯(lián)的，航磁異常多為巖體的反映，而電磁異常為侵入巖體與圍巖接觸帶中礦化蝕變的反映。若同時(shí)有航空放射性測(cè)量，還可以對(duì)侵入巖體的性質(zhì)做進(jìn)一步的分析。

（3）航磁、電磁異常的位置和走向缺乏關(guān)聯(lián)性，不具備組合異常的特征，即航磁、電磁異常反映的不是同一地質(zhì)體，而且航磁和電磁異常所反映的地質(zhì)體構(gòu)造與巖性的關(guān)系不明顯，航空電磁異常多為沉積地層含水或其他原因引起，若同時(shí)有航空放射性測(cè)量，也可以對(duì)沉積地層的巖性做進(jìn)一步的分析。該類異常通常對(duì)找礦意義不大。

圖1為江西宜黃地區(qū)直升機(jī)航空電磁、磁測(cè)量L1900線綜合剖面圖，由該圖可以清楚地看出航空電磁、磁異常的組合特征，如D64與C6組合異常，D64為中低頻實(shí)分量降低值異常，其與強(qiáng)度較大、梯度較陡的尖峰狀航磁異常基本對(duì)應(yīng)，D64與C6組合異常同為產(chǎn)于磁鐵石英巖中的磁鐵礦的反映，由于該磁鐵礦為氧化浸染狀礦體，僅顯示弱導(dǎo)電特征。

圖1 江西宜黃地區(qū)L1900線綜合剖面圖Fig．1 Comprehensive profile L1900in district of Yihuang，Jiangxi province

D66顯示電磁實(shí)虛分量隨頻率的升高逐漸增強(qiáng)，為中等良導(dǎo)電性，且無(wú)明顯的航磁異常與之對(duì)應(yīng)，該電磁異常高為淺部風(fēng)化層的反映。D65電磁異常無(wú)明顯的磁異常與之對(duì)應(yīng)，在地質(zhì)剖面上與地勢(shì)較低的第四系位置吻合，經(jīng)計(jì)算，覆蓋層厚度小于50m，電阻率250Ω·m左右，為第四系含水的反映。

D67電磁異常位于C4航磁異常的邊部，C4航磁異常反映的是磁鐵石英巖或磁鐵礦體，D67電磁異常表現(xiàn)為良導(dǎo)體。經(jīng)計(jì)算，頂部埋深約40m，電阻率150～250Ω·m，可能為磁鐵石英巖邊部伴生的良導(dǎo)礦化蝕變的反映。

D96與C27，D121與C29位置吻合較好，屬于同源組合異常，地質(zhì)體導(dǎo)電性較好。經(jīng)計(jì)算，電阻率50～80Ω·m，頂部接近地表，向下延深約100m。該地質(zhì)良導(dǎo)體磁異常強(qiáng)度較弱，位于巖體邊緣的接觸帶上，認(rèn)為是礦化蝕變的反映。

D123電磁異常無(wú)明顯的航磁異常與之對(duì)應(yīng)，該電磁異常反映的地質(zhì)體為相對(duì)良導(dǎo)體。經(jīng)計(jì)算，電阻率50Ω·m，頂部埋深約60m，認(rèn)為是風(fēng)化層含水的反映。

2 空地異常組合特征與礦產(chǎn)

利用航空物探組合異常特征只能對(duì)所反映的異常體進(jìn)行初步定性，為了進(jìn)一步確定地質(zhì)體的性質(zhì)，對(duì)優(yōu)選的航空物探異常開展地面查證工作是十分必要的，地面查證方法包括物探、化探和地質(zhì)觀察等。通過空地異常組合特征分析可以縮小找礦范圍，突出或發(fā)現(xiàn)弱小異常等，并可利用空、地多參數(shù)測(cè)量，綜合分析和確定找礦目標(biāo)的性質(zhì)。

在實(shí)踐中最常見的磁鐵礦及多金屬礦床成因類型主要包括以下3種：

（1）沉積變質(zhì)鐵礦，我國(guó)稱鞍山式鐵礦。該類鐵礦形成于太古代，多為海底火山噴發(fā)形成含礦層，特別是基性火山熔巖，攜帶大量含鐵物質(zhì)沉積，先形成含鐵和含硫化礦物層位，經(jīng)過早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和區(qū)域變質(zhì)等，使原有沉積物重新組合，鐵質(zhì)發(fā)生富集，鐵礦層重結(jié)晶等。受層位控制，圍巖多為各種片麻巖，礦層呈條帶狀產(chǎn)于變質(zhì)地層中。大多數(shù)沉積變質(zhì)鐵礦以磁鐵礦為主，并常有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁赤鐵礦等與之共生。

（2）接觸交代型礦床，也稱夕卡巖型礦床。主要產(chǎn)于巖漿巖與碳酸鹽巖地層的接觸帶及其附近，形成接觸交代蝕變及礦化的夕卡巖帶，礦體的規(guī)模與夕卡巖帶的規(guī)模大小往往呈正相關(guān)關(guān)系，成礦物質(zhì)主要來(lái)源于巖漿巖，大多數(shù)圍巖中也含有一定的成礦元素，在接觸交代過程中被析出，形成工業(yè)礦體。這類礦床多產(chǎn)于各時(shí)期的巖漿活動(dòng)帶中，但以侵入巖體與碳酸鹽巖地層接觸成礦較多，火山巖與圍巖接觸交代成礦較少?？梢援a(chǎn)生以磁鐵礦為主，伴生銅、鉛鋅、錫、鉬、鎢等礦物的礦床，也可形成以銅、鉛、鋅等有色金屬礦為主的礦床。

（3）熱液型礦床。產(chǎn)于各時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)形成的次級(jí)斷裂、破碎帶中，常有各種巖脈充填，伴隨熱液活動(dòng)，產(chǎn)生高嶺土化、硅化、方解石化等各種蝕變巖的同時(shí)，形成高、中、低溫的熱液礦床，礦床有磁鐵礦、有色金屬礦、貴重金屬礦等，但多形成以銅、鉛、鋅等有色金屬礦為主的礦床。

圖2 江西宜黃地區(qū)2號(hào)勘探線綜合剖面圖Fig．2 Comprehensive profile of the second prospecting line in district of Yihuang，Jiangxi province

沉積變質(zhì)磁鐵礦通常磁性極強(qiáng)，磁化率可達(dá)104×10－5SI數(shù)量級(jí)以上，并且通常具有一定的相對(duì)導(dǎo)電性，常與黃鐵礦伴生，因此，在空地磁異往往場(chǎng)上常表現(xiàn)為強(qiáng)度大、梯度陡的尖峰狀異常，在航 空電磁場(chǎng)上中低頻實(shí)分量顯示梯度較陡的降低值異常，中高頻虛分量顯示升高異常，而在地面雙頻激電異常顯示中低幅度的視幅頻率異常，以及相對(duì)電阻率低異常。因此，當(dāng)遇到此種空地異常組合特征時(shí)，尋找磁鐵礦的潛力極大，應(yīng)進(jìn)一步開展地面鉆探驗(yàn)證工作。

大部分夕卡巖型多金屬礦位于巖體與地層的接觸帶上，生成的夕卡巖帶或含礦蝕變帶多具有磁性，一般巖體為中弱磁性和無(wú)磁性，含礦蝕變帶通常是相對(duì)良導(dǎo)體，在航空物探異常中多顯示明顯的磁異常和電磁異常，在地面雙頻激電顯示視幅頻異常，并有多種元素的化探異常分布。該類組合異常通?？梢苑譃?類，一類是空地異常所反映的地質(zhì)體是同源的，另一類是非同源的。同源組合異常主要表現(xiàn)在巖體為無(wú)磁性或弱磁性，而接觸帶上的蝕變帶具有一定的磁性和導(dǎo)電性，而非同源組合異常表現(xiàn)為巖體具有磁性，而蝕變帶卻無(wú)磁或極弱磁性，但具有相對(duì)良導(dǎo)性。該類組合異常尋找多金屬礦的潛力很大。

對(duì)于一定規(guī)模的裂隙充填熱液型多金屬礦，常常出現(xiàn)線性的、延伸較長(zhǎng)的航磁異常和相對(duì)的升高航空電磁異常。兩種異常的位置與走向相同，一般磁異常的強(qiáng)度都較弱，而電磁異常強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)。地面磁測(cè)和激電異常均很明顯，表現(xiàn)為空地同源組合異常，尋找多金屬礦潛力較大。

若某一類物探異常與其他種類的異常無(wú)明顯的特征聯(lián)系，比如位置、走向等，說(shuō)明這些異常所反映的地質(zhì)體關(guān)聯(lián)性不大，即某種異常體僅表現(xiàn)為單一磁性或?qū)щ娦?，也無(wú)找礦標(biāo)志之一的視幅頻異常（無(wú)硫化物），且化探異常也不明顯，該類異常對(duì)尋找鐵和多金屬礦的潛力較小。

經(jīng)過分析認(rèn)為，尋找鐵及多金屬礦的空地異常組合特征主要包括以下3種形式：

（1）尋找磁鐵礦的組合異常特征。航磁異常強(qiáng)度大、梯度陡，航空電磁異常中低頻實(shí)分量顯示梯度較陡的降低值異常。地面磁測(cè)與空中磁測(cè)異常特征相似，地面雙頻激電異常顯示中低幅度的視幅頻率異常，以及相對(duì)電阻率低異常。說(shuō)明該組合異常體磁性很強(qiáng)，并顯示一定導(dǎo)電性，而且可能與硫化物伴生，很可能為磁鐵礦的反映。

（2）尋找多金屬礦的組合異常特征。該組合異常可分為同源組合異常和非同源組合異常2類。

同源組合異常：多種空地異常位置對(duì)應(yīng)，通常顯示弱磁性、相對(duì)良導(dǎo)特征，異常體多含有硫化物，即航空電磁中高頻實(shí)虛分量顯示升高異常、航磁異常顯示低緩升高異常，而地面雙頻激電顯示中等幅度的視幅頻率異常和相對(duì)電阻率低異常，并有綜合化探異常與之對(duì)應(yīng)。該類異常多為潛力較大的多金屬礦化體引起。

非同源組合異常：空地電磁異常、磁異常位置緊密相鄰，通常電磁異常位于磁異常的邊部或附近地區(qū)，航磁異常多為巖體的反映，而電磁異常多為礦化蝕變的反映。與航空電磁異常位置對(duì)應(yīng)的地面雙頻激電異常顯示中低幅度的視幅頻率異常和電阻率低異常，有時(shí)有化探異常分布。該類異常多產(chǎn)于接觸帶附近，多為潛力較大的多金屬礦化體引起。

（3）非組合異常。該類空地電磁、磁異常位置和走向均沒有明顯的組合異常特征，也就是說(shuō)空地電磁、磁異常互不關(guān)聯(lián)，且為單一電性或磁異常體引起，磁異常多為侵入巖體或火山巖引起，航空電磁異常多為沉積地層含水或其他原因引起，而地面雙頻激電異常多為碳質(zhì)地層或其他原因引起。非組合異常對(duì)找礦意義不大。

3 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證直升機(jī)航空物探的找礦效果，對(duì)江西宜黃地區(qū)和廣東龍門地區(qū)優(yōu)選的幾處航空電磁、磁異常進(jìn)行了地面查證，地面查證方法包括地質(zhì)觀察、地面磁法、電法和化探等。

江西宜黃地區(qū)主要分布有沉積變質(zhì)型新余式磁鐵礦床，如廟上—磨石下磁鐵礦、嚴(yán)坑磁鐵礦等，主要產(chǎn)自中上震旦統(tǒng)由磁鐵石英巖、石墨石英巖、石英片巖構(gòu)成的組合石英巖帶內(nèi)，并有黃鐵礦和磁黃鐵礦與之伴生。原生沉積的組合石英巖帶經(jīng)過構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使其局部地段富集成磁鐵礦床。此類鐵礦能產(chǎn)生較強(qiáng)的磁異常。圖2為江西宜黃地區(qū)2號(hào)勘探線的航空、地面組合異常特征與礦產(chǎn)的關(guān)系分析圖。其中C6航磁異常強(qiáng)度很大，最高可達(dá)800nT，并與航空電磁中低頻降低值異常D64位置基本對(duì)應(yīng)，為強(qiáng)磁性體組合異常。該組合異常與地面磁異常Ic02和激電視幅頻異常Id02位置對(duì)應(yīng)較好。經(jīng)實(shí)地觀察，在該組合異常范圍內(nèi)已在淺部見風(fēng)化的褐紅色磁鐵礦，根據(jù)D64異常低頻實(shí)分量的降低幅度，推測(cè)該航空電磁異常反映的地下地質(zhì)體磁化率可達(dá)104×10－5SI數(shù)量級(jí)以上，認(rèn)為C6航磁異常和D64電磁異常組合特征為磁鐵礦的反映，而地面激電視幅頻 異常Id02為磁鐵礦中伴生的黃鐵礦的反映。航磁C5異常的電磁異常特征不明顯，說(shuō)明該磁異常磁性不是很強(qiáng)；地面視幅頻異常特征不明顯，說(shuō)明該磁異常所反映的地質(zhì)體不含硫化物。由于該磁異常組合特征不明顯，認(rèn)為該異常為隱伏的磁鐵石英巖帶引起。航空電磁異常D66為相對(duì)良導(dǎo)體電磁異常，無(wú)明顯的航磁異常特征與之對(duì)應(yīng)，地面雙頻激電視幅頻異常低緩，為非組合異常。經(jīng)地表觀察分布有大面積的三疊紀(jì)花崗巖風(fēng)化層，認(rèn)為該異常系風(fēng)化層含水引起。

圖3 廣東龍門6號(hào)線綜合剖面圖Fig．3 Comprehensive profile of the sixth prospecting line in district of Longmen，Guangdong province

廣東龍門地區(qū)的多金屬礦主要產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)天子嶺組和帽子峰組碳酸鹽巖與碎屑巖接觸界面附近，其次在下石炭統(tǒng)石磴子組灰?guī)r中。產(chǎn)于碳酸鹽巖與酸性侵入巖內(nèi)外接觸帶中的夕卡巖型礦床包括合子、大坑徑鉛鋅礦；產(chǎn)于碳酸鹽巖斷裂帶中的脈狀礦床包括鐵嶺、楊屋鉛鋅礦；產(chǎn)于灰?guī)r中的巖溶型礦床［10］。礦石結(jié)構(gòu)為致密斑塊狀、細(xì)脈浸染狀。圖3為廣東龍門地區(qū)6號(hào)勘探線的航空、地面組合異常特征關(guān)系圖，航空物探異常為良導(dǎo)、弱磁組合異常，經(jīng)計(jì)算航空電磁異常所反映的地質(zhì)體電阻率為150～250Ω·m，且磁性較弱，該航空物探組合異常位于山頂處的石炭系灰?guī)r與侏羅系的接觸部位。經(jīng)地面觀察周邊有侵入巖體出露，異常處及附近地表有大量鐵帽分布。經(jīng)地面查證，可控源電磁法［11－13］在350～600m之間顯示明顯的低阻；經(jīng)反演計(jì)算，良導(dǎo)體寬度200～300m，頂部埋深約50m，向下延深300m。土壤化探在良導(dǎo)體的兩側(cè)分布有Mn和Pb的化探異常，說(shuō)明地下介質(zhì)電性變化較大的部位，通常指示斷裂構(gòu)造帶的存在，從而導(dǎo)致錳、鉛元素等礦物質(zhì)向地表運(yùn)移，也就是說(shuō)，地下良導(dǎo)體可能與錳、鉛元素化探異常有關(guān)。在剖面470m處布鉆孔ZK01，孔深250m，并在52～235m見連續(xù)的黃鐵礦，經(jīng)化驗(yàn)分析，w（Fe）＝7%～16%，局部見鉛、鋅，且見高含量的銀和鈦異常。根據(jù)廣東地區(qū)的找礦特點(diǎn)，產(chǎn)于接觸帶附近灰?guī)r中的鉛鋅礦通常呈致密塊狀，且品位較高，因此，在該異常處尋找一定規(guī)模的鉛鋅多金屬礦的潛力很大。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過以上分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）由于航空物探具有飛行速度快、大面積覆蓋、工作周期短等優(yōu)勢(shì)，因此可以利用航空物探組合異常特征與礦產(chǎn)的關(guān)系，對(duì)航空物探異常進(jìn)行快速分類，以便初步確定對(duì)尋找鐵及多 金屬礦有意義的異常。

（2）對(duì)尋找鐵及多金屬礦有意義的航空物探異常進(jìn)行地面查證工作，通過空地異常組合特征分析，進(jìn)一步區(qū)分礦與非礦異常，并且確定尋找鐵及多金屬礦異常的找礦潛力和性質(zhì)，為地面鉆探驗(yàn)證提供依據(jù)。

（3）空地異常組合特征分析方法在江西宜黃地區(qū)、廣東龍門地區(qū)的應(yīng)用取得了明顯效果，經(jīng)地面觀察或鉆探驗(yàn)證，一些空地異常組合特征明顯的異常在地表或巖心中已經(jīng)見礦或見黃鐵礦化，該異常對(duì)進(jìn)一步尋找鐵及多金屬礦具有很大的潛力。

總之，根據(jù)空地異常的不同參數(shù)組合特征可以在一定程度上區(qū)分鐵及多金屬礦和非礦異常的性質(zhì)，降低了分析地下目標(biāo)物的多解性，提高了綜合測(cè)量方法在尋找鐵及多金屬礦方面的有效性，并為今后進(jìn)一步采用因子分析等數(shù)學(xué)方法對(duì)空地組合異常進(jìn)行分類應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

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