李水平，楊東朝，程 華，張愛玲，謝彥軍

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南鄭州 450001)

巖礦石的物性差異是地球物理勘探應用的前提，也是成果解釋的物質(zhì)基礎。對于磁力勘探來說，磁性參數(shù)的利用貫穿于磁測工作的始終，編寫設計、布置工作、估算異常的大小、定性和定量解釋都離不開磁性參數(shù)，因此，正確合理地取得巖礦石的磁性參數(shù)并研究其磁性特征，對磁力勘探來說是很必要的(李金銘，2004)。

坦桑尼亞聯(lián)合共和國位于非洲東部、赤道以南(南緯1°～11.5°)。該國金礦資源豐富，近年來資源量和產(chǎn)量均居非洲前列，其中90%以上為太古界綠巖帶型金礦，此類型金礦與太古界尼安薩群(Nyanzian)的條帶狀含鐵建造(Banded Iron Formation，簡稱為BIF)關系密切，金礦體多位于含鐵建造內(nèi)部或接觸帶附近或剪切帶內(nèi)(李水平，2009)。因此研究含鐵建造的磁性參數(shù)特征，探討磁化率對尋找含鐵建造型(BIF型)金礦的指示作用，提出進一步的找礦信息及標志，對應用磁力勘探間接尋找金礦具有重要作用。

1 BIF地質(zhì)特征

條帶狀含鐵建造(BIF)在坦桑尼亞屬于太古界尼安薩群(Nyanzian Supergroup)，尼安薩群由鎂鐵質(zhì)熔巖、長英質(zhì)熔巖、中性火山熔巖、少量凝灰?guī)r、條帶狀含鐵建造(BIF)構(gòu)成。變質(zhì)程度較低，為綠片巖相，局部變質(zhì)為鐵鋁榴石角閃巖相。受多次構(gòu)造運動的影響，褶皺發(fā)育，為坦桑尼亞金礦主要賦存層位。其上為Kavirondian群，為變質(zhì)巖沉積建造，主要包括粗顆粒的長石砂巖、礫巖、石英巖。它們不整合于尼安薩群之上。

條帶狀含鐵建造為火山沉積產(chǎn)物，是含鐵建造型金礦的賦礦巖石，深灰色、灰黑色，隱晶質(zhì)－細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，它的組成礦物主要有磁鐵礦，磁黃鐵礦，赤鐵礦，菱鐵礦，鐵硅酸鹽，石英和白云石，含少量輝石、角閃石、斜長石、絹云母。石英與磁鐵礦各自聚集呈條帶狀，兩者呈互層狀相間分布，形成黑白相間的條帶。

2 BIF磁化率測定方法

2.1 測量儀器

測量儀器為捷克進口的SM－30型便攜式磁化率儀，測量范圍:0.000～999×10－3SI，自動調(diào)整測量范圍，靈敏度可達到10－7SI，最大測量值1SI，測量時間:基本模式每點不長于5 s數(shù)字顯示，漂移糾正模式8s左右。SM－30特別用在野外地質(zhì)勘探和快速實驗室分析，對巖石或鉆孔巖心樣品進行分析和分類。能測出順磁性、反磁性、鐵磁性巖石的細微差別并精確地給出磁化率。通過使用精確復雜的信號處理方式，有效地減少外部電磁和各種電路板的影響，以上特點使該儀器處于世界領先地位(王磊等，2009)。

2.2 測量方法

磁化率的測定是在野外現(xiàn)場直接用SM－30型磁化率儀測量的。在巖礦石露頭好的地方，找一平整光滑表面，首先將磁化率儀設置工作模式，根據(jù)工作模式確定補償和接收步驟，使測量點位于儀器探頭的正下方，并且與儀器外殼保持密切接觸和相對穩(wěn)定。啟動測量后，儀器將自動測量數(shù)據(jù)，按下中間鍵進行保存。

SM－30測定鉆孔條帶狀含鐵建造巖心時，由于其磁化率較高，退磁作用導致非線型的發(fā)生，因此，儀器所測的數(shù)據(jù)均需乘以與巖心直徑、長度有關的更正系數(shù)進行更正，具體更正系數(shù)由儀器說明書所列的巖心直徑與巖心長度表1中查出(北京地森?？萍及l(fā)展有限公司，SM－30磁化率儀操作手冊)，最終計算得到該巖心的真正磁化率值。

鉆孔巖心直徑為55mm，表1中，列出了巖心直徑為55mm、不同巖心長度的更正系數(shù)，行 1..3(0.001，0.01，0.1(SI))顯示的是退磁影響對更正因素影響不大，這表明選擇哪一行不是關鍵的。

表1 更正系數(shù)表Table 1 Correction coefficients

3 BIF磁化率統(tǒng)計方法及磁性特征

自然界中各種巖礦石的生成地質(zhì)條件是復雜的，因而呈現(xiàn)的磁性特征也是變化很大的，亦即磁性參數(shù)是受復雜地質(zhì)因素制約的一種隨機變量(管志寧，2005);為了求得條帶狀含鐵建造(BIF)巖石磁參數(shù)特征數(shù)，本次測定了大量的同類標本，采用數(shù)理統(tǒng)計的方法來求出其磁參數(shù)值(譚承澤等，1983)，以此做為推算BIF總體的磁參數(shù)數(shù)據(jù)。本次工作用Excel表來實現(xiàn)對BIF的磁化率數(shù)據(jù)進行分析與統(tǒng)計。

條帶狀含鐵建造(磁鐵石英巖)磁化率數(shù)據(jù)，來源于筆者對十幾個礦權區(qū)近五年的測定，具有較強的代表性。

地表條帶狀含鐵建造(BIF)由于長期遭受風化、巖石破碎，鉆孔中的BIF為原生的，新鮮致密，由于二者測定的磁化率數(shù)值差別較大，因此本次含鐵建造磁化率的統(tǒng)計，是把地表測定的磁化率和鉆孔中測定的磁化率數(shù)值分開進行統(tǒng)計。圖1為鉆孔中測定的BIF頻率分布和累積頻率直方圖。該圖顯示了磁化率數(shù)據(jù)分組后的頻率分布情況，磁化率變化范圍較大，并且呈多峰分布，說明了組成巖石的礦物成份種類與含量不穩(wěn)定，導致同一巖石物性參數(shù)具有一定的變化范圍(王磊等，2012)。

圖1 BIF頻率分布直方圖和累積頻率圖Fig.1 Histogram showing frequency distribution and cumulative frequency of the BIF

圖2 BIF概率分布圖Fig.2 Probability distribution of BIF

對于大量的BIF磁化率測定數(shù)據(jù)，為合理準確統(tǒng)計出地表和鉆孔中BIF的磁化率常見值和變化范圍，這次作者采用制作的概率分布圖來求得。圖2為鉆孔中BIF的概率分布圖。從圖上可以看出，添加的趨勢線與累積頻率散點連線進行對比，累積頻率點在概率圖上近似于一條直線，說明其被統(tǒng)計的BIF標本的累積頻率服從正態(tài)分布，那么，概率圖上50%坐標的交點的橫坐標，即是BIF的磁化率常見值;其變化范圍則根據(jù)15.9%或84.1%的交點橫坐標與常用值之差來計算得出(管志寧，2005)。用同樣類似的方法，統(tǒng)計出了地表測定的BIF和區(qū)域上其它巖石磁化率的常用值和變化范圍。其統(tǒng)計結(jié)果見表2。表2內(nèi)集中了BIF(地表和鉆孔)以及區(qū)域上其它巖石的磁化率統(tǒng)計值。

表2 巖石磁化率統(tǒng)計表Table 2 Statistics of magnetic susceptibility parameters for rocks

從磁化率統(tǒng)計結(jié)果表2中可看出，不同的巖石具有不同的磁化率，即具有不同的磁性;說明巖石中鐵磁性礦物的有無、含量多少、顆粒的大小及其分布情況，與巖石的磁性直接相關(黃仲良，2004)。

各種巖石磁化率數(shù)值偏低，變化不大，只有與金礦有關的條帶狀含鐵建造磁化率數(shù)值較大，即它們之間磁性相差較大，條帶狀含鐵建造的磁性要比其它巖石磁性高出3～5個級次。含鐵建造巖為本區(qū)磁性最強的巖石，具中強磁性。并且鉆孔中含鐵建造BIF的磁化率數(shù)值，遠遠高于地表含鐵建造BIF的磁化率數(shù)值，說明了地表含鐵建造(BIF)由于長期遭受風化、巖石破碎及蝕變，BIF的磁性明顯降低(曹燁等，2007)，但與其它巖石的磁化率數(shù)值相比，仍比區(qū)域上其它巖石，如輝綠巖、花崗巖等的磁性要高的多;因此，本區(qū)其他巖石在地表不會引起梯度變化很大的異常(一般都是平穩(wěn)場)，而只有條帶狀含鐵建造則會引起梯度較大的異常，即具有一定規(guī)模和強度的磁異常應當與該類巖石有關。利用含鐵建造磁化率的這種特性，建立BIF磁化率模型，為間接找金奠定了基礎。

鉆孔中BIF的磁化率統(tǒng)計值才能真正體現(xiàn)BIF磁化率的實際參數(shù)值，對于隱伏的BIF，將應用鉆孔中統(tǒng)計的磁化率數(shù)值對磁異常進行正反演計算。

4 BIF磁化率參數(shù)的應用

圖3為Mwamumora金礦區(qū)的地面ΔT磁異常圖，由于低磁緯度區(qū)處在以水平磁化為主的環(huán)境下，磁性體產(chǎn)生的ΔT異常主要由水平分量Ha構(gòu)成的，所以該礦區(qū)ΔT磁異常以負磁異常為主，負異常為主體異常，正異常為伴生異常(方迎堯等，2006);ΔT磁場結(jié)構(gòu)以北正南負為特點，為主體的負磁異常將代表著磁性體(BIF)的真實深度。

圖3 Mwamumora金礦區(qū)的地面ΔT磁異常圖Fig.3 Ground ΔT magnetic anomaly contours of the gold mining area in Mwamumora，Tanzania

從圖3可以看出，磁異常長軸近南北向，異常幅值高，梯度變化大，異常形態(tài)規(guī)正;根據(jù)磁異常特征，在區(qū)內(nèi)劃分出了三條磁異常帶C1、C2、C3(圖中虛線所示)，它們都由三至四個負磁異?；蛘摯女惓＝M成，異常帶走向為近南北和北東向;由于該礦區(qū)處于季節(jié)性沼澤地帶，沒有基巖出露，因此根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征、異常特征和巖石物性特征定性推測該異常為條帶狀含鐵建造引起的異常(李水平，2009)。在磁異常中心位置布置了兩條(630線和634線)東西向精測剖面(圖3)，借助磁法勘探軟件，進行低緯度化極處理(趙百民等，2009;駱遙等，2010)，南半球化極后，正負磁異常整體互換(張云等，2010)，利用測定的含鐵建造磁化率參數(shù)值，計算出條帶狀含鐵建造的感應磁化強度為28000×10－3A/m，對磁異常進行 2.5維人機交互反演擬合(劉天佑，2009)，由圖4、圖5可見計算曲線與實測曲線擬合程度較好，進一步說明了該異常應當為條帶狀含鐵建造引起的。后經(jīng)鉆探驗證得到了證實，在所打的60多個傾斜鉆孔(傾角70°)中均見到了目標體BIF(李水平等，2012)，現(xiàn)已成為金礦詳查礦區(qū)，C1、C2兩條磁異常帶現(xiàn)已分別命名為1號和2號金礦脈，預計提交(332+333)金資源量20t。C3磁異常帶已列入后續(xù)勘探中。

圖6為Macheira礦區(qū)的地面ΔT磁測異常圖，該礦區(qū)也是被沼澤性黑土覆蓋，從圖上可以看出，礦區(qū)西邊存在著兩條窄而陡的南北向磁異常帶C4、C5，東部為北西向磁異常帶C6(圖中虛線所示)，西邊兩異常帶內(nèi)，單個磁異常單元，均為封閉和半封閉的橢圓型異常圈，圓心周圍等值線非常勻稱，初步標明BIF產(chǎn)狀較陡，很類似于Mwamumora礦區(qū)的磁異常特征，根據(jù)25線精測剖面(圖6)，化極后，利用BIF的磁化率參數(shù)值，對其單個異常進行了正演計算，圖7為25線正演計算結(jié)果，實測和計算曲線比較吻合，推斷該兩條異常帶也是由BIF引起的，根據(jù)磁異常特征，后對其進行了斜孔(傾角70°)鉆探驗證，目前已初見成效，被定為普查礦區(qū)，第一個鉆孔于90m處見到條帶狀含鐵建造，發(fā)現(xiàn)礦化段3m多，金品位平均6g/t;后續(xù)將對C6磁異常開展鉆探驗證，現(xiàn)已列入計劃之中。

5 結(jié)論

(1)條帶狀含鐵建造(BIF)具有高磁化率數(shù)值，與其它巖石相比，高出幾個數(shù)量級，依據(jù)它的這種強磁性特征，利用高精度磁力勘探方法所獲得的磁場結(jié)構(gòu)清晰明朗，反映了不同巖性的空間分布特征(梁德超等，2000)，對圈定和追索條帶狀含鐵建造來達到間接找金之目的具有重要意義。

(2)利用統(tǒng)計的含鐵建造(BIF)磁化率參數(shù)值，可以對含鐵建造引起的磁異常，比較合理、準確地給予定性和定量解釋，對尋找含鐵建造型(BIF型)金礦具有一定的指示作用。

圖4 Mwamumora金礦區(qū)630線正演計算Fig.4 Forward calculation of lines 630 in the gold mining area in Mwamumora，Tanzania

圖7 Macheira礦區(qū)25線正演計算Fig.7 Forward calculation of lines 25 of the gold mining area in Macheira，Tanzania

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