馬艷飛，霍清華，鄭玉生

(1.河南省地質(zhì)科學研究所，鄭州 450000；2.河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，鄭州 450000；3.河南省地質(zhì)調(diào)查院，鄭州 450000)

社旗縣朱集鐵礦已探明儲量鐵礦石(332)+(333)類資源量4 363.99萬t，礦石平均品位TFe21.21%、mFe15.88%。其中(332)類鐵礦石資源量1 259.42萬t，占鐵礦石總資源量的28.860%。(333)類鐵礦石資源量3 104.57萬t，品位20%～60%，在200～800 m有厚度達10～30 m的鐵礦體，礦體呈似層狀、囊狀、團塊狀，礦石礦物為磁鐵礦。面積16.6 km2，已處于礦山投產(chǎn)運行期，設(shè)計利用儲量2 884.87萬t，礦山開采規(guī)模為60萬t/a，生產(chǎn)服務(wù)年限48.9年(含基建期3.5年)，項目總投資1 8331.7萬元。2013年11月開展了河南省南陽盆地潭北勘查區(qū)航磁異常查證工作，面積16 km2。開展了河南省宛城區(qū)何營-唐河大王莊銅礦預查評價工作，面積16.15 km2并進行了鉆探驗證，為進一步擴大礦產(chǎn)儲備資源，在青臺鎮(zhèn)—源潭鎮(zhèn)—大河屯一線開展400 km2的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，主要利用1∶10 000地面高精度磁法測量及1∶10 000高精度磁重電聯(lián)合剖面測制等物探方法，初步推斷工作區(qū)構(gòu)造格架，反演磁性體埋藏深度，推斷引起磁異常地質(zhì)體的規(guī)模、形態(tài)，圈定成礦有利地段，為地質(zhì)勘查提供理論依據(jù)。

1 查證區(qū)地質(zhì)概況

航磁異常查證區(qū)[1-5]位于秦嶺造山帶與桐柏大別山造山帶過渡帶上的社旗凸起的西部。社旗凸起是南襄盆地中的一個次級凸起，東西長60 km，南北寬50 km，面積約2 300 km2。其東南部為桐柏山脈、東北部是伏牛山，南部為泌陽凹陷，西部是南陽凹陷，是一個新生代的中型凸起。其形成主要受北西西向的唐河-栗園斷裂和北東向的栗園-泌陽斷裂的控制，空間形態(tài)呈北窄南寬的梯形或箕狀。航磁異常查證區(qū)為第四系全覆蓋區(qū)，無基巖出露。本次工作收集了查證區(qū)及鄰區(qū)前人查證成果資料，主要有前人異常查證鉆孔兩個，基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查孔兩個。從前人查證成果來看，區(qū)內(nèi)航磁異常主要由含磁鐵礦化輝長巖體引起。由鉆孔(圖1)可知：測區(qū)地層主要為第四系、新近系鳳凰鎮(zhèn)組、新近系核桃園組、新近系大倉房組，其角度不整合覆蓋于輝長巖體之上。輝長巖具綠泥石化、黃鐵礦化、硅化、次閃石化、碳酸化等蝕變。局部含磁鐵礦。但均不構(gòu)成礦體。

1—砂質(zhì)黏土；2—砂質(zhì)泥巖；3—泥巖；4—粉砂巖；5—砂巖；6—鈣質(zhì)砂巖；7—砂礫巖；8—礫巖；9—含礫長石砂巖；10—輝長巖；11—黃鐵礦化；12—硅化次閃石化；13—綠泥石化碳酸鹽化；14—第四系；15—新近系鳳凰鎮(zhèn)組；16—新近系核桃園組；17—新近系大倉房組圖1 李店地區(qū)SDC-05高磁異常已完工勘查線剖面圖Fig.1 Profile of SDC-05 high magnetic abnormalities in Lidian area

1.1 地層

1)古近系大倉房組(E22d)

在查證區(qū)全區(qū)均有分布，伏于核桃園組之下。視厚度70～200 m，傾向南東，傾角30°，向南東有變厚趨勢。主要巖性為一套厚層棕紅色—灰綠色砂礫巖、粉細砂與棕紅、紫紅色泥巖互層，夾薄層石膏，泥巖含砂及少量石膏團塊。半膠結(jié)，風化后較為松軟，呈砂狀或泥狀。

2)古近系核桃園組(E23h)

在查證區(qū)全區(qū)均有分布，伏于鳳凰鎮(zhèn)組之下。視厚度70～200 m，傾向南東，傾角30°，向南東有變厚趨勢。主要巖性為泥巖、砂巖、砂礫巖以及泥晶白云巖、白云質(zhì)泥巖等。垂向上，上部及下部以碎屑巖為主，中部以碳酸鹽巖為主。橫向上，在凹陷邊緣地帶沉積了很厚的砂巖、礫巖，構(gòu)成了粗碎屑沉積，在泌陽凹陷中心安棚一帶，沉積物明顯變細，中、下部多為白云質(zhì)泥巖和泥晶白云巖，與下伏大倉房組連

續(xù)沉積。厚約1 900～3 300 m。自下而上分為核三段(E23h3)、核二段(E23h2)和核一段(E23h1)三個巖性段。核桃園組是天然堿礦、芒硝礦的主要賦存層位，也是生油、儲油的主要層位。在本次施工的鉆孔中只見到核一段(E23h1)，主要巖性為灰、灰綠色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾淺灰色泥質(zhì)，膠結(jié)極差，風化后較為松軟，呈灰色—灰綠色砂狀或泥狀。厚約70 m。

3)新近系鳳凰鎮(zhèn)組(Nf)

在查證區(qū)全區(qū)均有分布。伏于第四系之下。視厚度150～300 m，傾向南東，傾角30°。主要巖性為一套棕黃、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及砂礫巖。幾乎無膠結(jié)，呈黃褐色泥沙。

與下伏地層呈角度不整合接觸，厚度不超過150 m。

4)第四系(Q)

在全區(qū)均有分布。厚度70～80 m。主要巖性為淺黃、淺灰砂礫石層，上部為棕灰、黃褐色黏土、亞黏土，含褐黃色鈣質(zhì)結(jié)核。

1.2 構(gòu)造

查證區(qū)位于社旗凸起的西部，西與南陽盆地斷拗毗鄰，東鄰泌陽凹陷，南鄰朱陽關(guān)—大河區(qū)域性斷裂。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北西向及北東向兩組最為發(fā)育，構(gòu)成區(qū)內(nèi)網(wǎng)格狀斷層系統(tǒng)。

根據(jù)本次磁測成果，對區(qū)內(nèi)斷裂進行推斷解釋。

1)F1斷裂：沿源潭—李店一線呈北西—南東向展布。是區(qū)域性深斷裂，其控制了區(qū)域基性—超基性巖帶的侵入定位。

2)F2斷裂：過社旗縣李店鎮(zhèn)呈北東向展布，期次晚于F1斷裂，其對輝長巖體的形態(tài)有一定改造作用，使得李店磁異常形態(tài)在李店以東呈“L”型。斷裂以南輝長巖體向下“陷落”，斷距達數(shù)百米。

3)F3斷裂：在社旗縣李店鎮(zhèn)趙牌李一帶呈北北東向展布，期次晚于F2斷裂，其對輝長巖體的形態(tài)有改造作用。

4)F4斷裂：在唐河縣源潭鎮(zhèn)一帶呈北北東向展布，與F3期次相同，對輝長巖體形態(tài)有破壞作用。

5)F5斷裂：在查證區(qū)北部，呈北西向展布，大致與F1平行，為F1次級斷裂。對巖體形態(tài)有改造作用。

6)F6斷裂：在查證區(qū)北部，呈北西向展布，與F5相同，為F1次級斷裂。對巖體形態(tài)有改造作用。

7)F7斷裂：在查證區(qū)北部，呈北東向展布，大致與F2平行，為F2次級斷裂。對巖體形態(tài)有改造作用。

1.3 巖漿巖

據(jù)何營—大王莊銅礦預查鉆探成果驗證，區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為輝長巖，另有細?；◢弾r脈穿插于輝長巖體中。輝長巖具有深灰綠色，輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為輝石(約占50%)、斜長石(約占40%)，次要礦物為綠泥石、次閃石、綠簾石及少量磁鐵礦、石英等。輝石呈半自形柱狀，粒徑(0.4～0.8)×1.8 mm2，呈淺綠色，切面上混濁，部分顆粒輝石式節(jié)理清晰；斜長石呈粒狀，粒徑(0.4～0.6)×2.0 mm2，部分顆粒切面上較干凈，長石特征清晰，聚片雙晶發(fā)育，但是部分長石切面上混濁，長石特征稍顯模糊；磁鐵礦呈粒狀，粒徑0.08～0.8 mm，不均勻分布，含量約5%～8%。輝長巖普遍具綠簾石化、綠泥石化、次閃石化及磁鐵礦化?；瘜W分析結(jié)果顯示磁鐵含量在2.01%～5.59%，是引起本地區(qū)磁異常的主要原因。

2 查證區(qū)地球物理特征

由于查證區(qū)為第四系覆蓋，沒有基巖出露，地表未能采集標本，只能依據(jù)70-112異常鉆孔(ZK101、ZK201)中巖芯標本磁參數(shù)(表1)。

表1 磁異常鉆孔(ZK101、ZK201)巖芯磁參數(shù)統(tǒng)計表

從表1中可以看出，1)本區(qū)大的巖性可分為兩類：一類是花崗巖，一類是輝長巖。其中輝長巖又分為多個類型。2)從本區(qū)鉆孔采集巖性統(tǒng)計結(jié)果來看，一是輝長巖磁性大于花崗巖，其中磁鐵礦化輝長巖磁性最高。二是輝長巖磁性變化較大。三是大部分標本感磁大于剩磁。因此適合應(yīng)用磁法尋找磁鐵礦。

2.1 密度特征

本區(qū)域地層主要有第四系、新近系和古近系，從新至老密度逐漸增大，第四系平均值1.93×103kg/m3，新近系平均值2.56×103kg/m3，古近系平均值2.22×103kg/m3?；詭r、超基性巖密度體，其平均密度為2.90×103kg/m3；鐵礦石密度可達3.40×103kg/m3以上。這些地層、巖體、礦體之間的密度相互差異最小可達0.19×103kg/m3以上，鐵礦的密度值較高，相對于其圍巖具有0.50×103kg/m3以上的密度差異。適合利用重力測量方法來研究鐵礦層、超級性巖體的空間分布特征(表2)。

表2 查證區(qū)周邊巖漿巖密度統(tǒng)計表

2.2 電性特征

本區(qū)域地層電阻率具有從新至老逐漸增大的特征，二郎坪地層主要為變質(zhì)火山巖形成的高阻層，其值可達數(shù)千Ω·m，極化率較低，一般小于2%；第三系、第四系新生界電阻率、極化率均較低電阻率，只有幾十千Ω·m。巖漿巖中(表3)基性—超基性的橄欖巖、輝石巖和輝長巖的電性特征呈低阻高極化特征，它們的電阻率值只有數(shù)百Ω·m，而極化率平均值高達7%～9%，極大值達30%以上，這種低阻高極化特征與鐵礦石的電性特征類似，通常鐵礦石極化率極高，一般為n%～n2%，而電阻率較低一般為n～n2Ω·m。因此該區(qū)超基性巖控制的銅鎳硫化物鐵礦體(化)與圍巖存在著明顯的電性差異，適合開展CSAMT電法工作。

表3 查證區(qū)周邊已知巖漿巖電性參數(shù)統(tǒng)計表

3 航磁場特征

查證區(qū)范圍包括了70112和60232兩個航磁異常，兩航磁異常為正異常，最大磁場值約為829 nT，以-100 nT等量線圈定，兩個磁異常可相連，呈啞鈴型；磁背景場為-200～-100 nT，背景場分布在北西向磁異常的西南側(cè)；磁異常的東北、北側(cè)因正磁異常的斜磁化影響，呈負的磁場區(qū)，最大負磁場-488 nT。查證區(qū)的西南部邊緣面積占工區(qū)面積五分之一左右，△T在-100～-200 nT，磁場平緩，跳躍不大。

高磁場區(qū)在查證區(qū)的中部，呈北西走向，以0 nT所圈異常在區(qū)內(nèi)分呈四個磁異常，分別對應(yīng)了70112、70112-3、70112-2、60232航磁異常。70112磁異常為收集資料進行整理后劃出，其它三個磁異常為本次工作圈定出的磁異常。70112號磁異常形態(tài)不規(guī)范，異常長約12 km，寬約9 km，面積108 km2，異常長軸方向近北西—南東，整個異常區(qū)北端、東北側(cè)梯度變化較大，北端伴有負值出現(xiàn)，東南及西南側(cè)梯度平緩，并逐漸趨于正常場；70112-3號磁異常面積較小，面積約1 km2，長軸方向北西向，最大磁場值24 nT，產(chǎn)在-300 nT的負磁場中，磁場梯度較大。70112-2號航磁異常產(chǎn)在太和寨鎮(zhèn)，為70112主異常的分枝，磁場面積約1 km2，異常呈等軸狀，最大磁場值30 nT；60232號磁異常，最大磁場值500 nT，面積約48 km2，東北側(cè)伴生有負磁異常。

負磁場區(qū)在工區(qū)北側(cè)、東北側(cè)，伴生于正磁異常的北部，在工作區(qū)內(nèi)多未封閉，△T在-100～-300 nT，磁場平穩(wěn)，跳躍不大，最大負磁異常為-488 nT。

4 地面高磁異常特征

從1∶1萬等值線平面圖上可以看出，地磁異常的位置、形態(tài)和航磁異常較吻合。查證區(qū)初步圈定11個磁異常，編號為SDC-01-SDC-11(S：社旗；DC：地磁)。SDC-01號磁異常推測為熱液形成的局部磁性物富集引起的磁異常，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造推測，有可能為中酸性巖體或基性巖體巖漿熱液聚集部位。SDC-02號磁異常推測為中酸性巖體引起的磁異常。SDC-03磁異常初步判斷由晚期侵入定位的弱磁性酸性巖體或基性巖體巖漿熱液聚集體引起。SDC-04磁異常初步判斷由晚期侵入定位的含磁鐵礦輝長巖體引起。SDC-05磁異常最大磁場處已經(jīng)施工ZK101、ZK201兩個鉆孔，鉆孔結(jié)果在370 m處見到磁鐵輝長巖，其磁化率最大18 000×10-5SI，最小2 200×10-5SI，常見值多大于10 000×10-5SI，其剩余磁化強度最大達1 980×10-3A/m。該磁異常經(jīng)驗證為含磁鐵礦輝長巖體引起。SDC-06磁異常推測有一向北東向的構(gòu)造，巖漿熱液沿構(gòu)造北東向侵入。推測巖體的邊緣部位為熱液匯聚部位，因其兩翼梯度不對稱(北東翼梯度變化大，南西翼梯度緩)，顯示出板狀地質(zhì)體特征，也可能為二郎坪群地層引起。SDC-08磁異常強度在全區(qū)最高，面積最大，很有可能為含磁鐵礦輝長巖體引起。SDC-09磁異常推測可能由中酸性巖體引起。SDC-10磁異常推測為輝長巖體引起，在其與SDC-08號磁異常之間應(yīng)有一個斷層，其低緩的磁異常推測有兩種情況，一為斷層導致該處巖體埋深加大，二為該處剩余磁場強度在構(gòu)造的作用下方向發(fā)生了改變。SDC-11號磁異常東北側(cè)因斜磁化影響，磁場梯度較大，西南側(cè)磁場梯度較小。化極后磁場向北偏移2～3 km，磁異常形狀規(guī)則，對應(yīng)了航磁異常60232。該異常兩翼基本對稱，推測為含磁鐵礦輝長巖體引起。

5 重點異常的解釋與推斷

根據(jù)收集到的區(qū)域鄰近地區(qū)相似巖石類型的磁性特征，結(jié)合前人鉆探驗證成果，推斷高磁異常查證區(qū)SDC-03、04、05、06、08及SDC-11均由蝕變輝長巖體引起(局部見磁鐵礦化)；查證區(qū)SDC-01號異常由細?；◢弾r引起；查證區(qū)SDC-02號異常由閃長巖體引起。查證區(qū)呈北西-南東向展布的輝長巖體由北西向深斷裂控制；后期經(jīng)過北西向、北東向斷裂改造，形成目前異常形態(tài)組合呈V字型的特征。為進一步解釋異常，全區(qū)布置了6條重磁(電)聯(lián)合剖面[6-21]對區(qū)內(nèi)重要異常進行解剖。主要以PCZD-2剖面建立磁性剖面以切線法反演，重力剖面擬合法正演，CSAMT電阻率法綜合解釋的磁重電校正參數(shù)。推演評估其它剖面成果。

PCZD-2磁重電聯(lián)合剖面布置于查證區(qū)剖面長8 985 m，方向北東66°，穿過SDC-04、SDC-05號磁異常，目的是解剖兩個磁異常的空間分布特征。SDC-05號磁異常已有鉆孔，通過正反演解釋，建立區(qū)內(nèi)磁重電解釋的校正參數(shù)。

SDC-04號磁異常為本次工作主要目標區(qū)。SDC-05號磁異常位于竹圓-崗王-李店的不規(guī)則磁異常，為70112航磁異常的北部高磁異常，以600 nT等值線所圈異常為長軸北偏西的近似橢圓狀，北西向長軸1.2 km，短軸0.9 km，面積約1 km2。極大值為710 nT，異常北端梯度變化大。在該磁異常化極的最大磁場處布置ZK101K201兩個鉆孔，鉆孔結(jié)果在370 m處見到磁鐵輝長巖，其磁化率最大18 000×10-5SI，最小2 200×10-5SI，常見值也大于10 000×10-5SI，其剩余磁化強度最大達1 980×10-3A/m。磁性物分布沿鉆孔不均勻。PCZD-2剖面重磁聯(lián)合正演結(jié)果可以看出(圖2)，SCD-05號磁異常進行切線反演，頂部埋深590 m，初步確定本區(qū)磁反演的校正系數(shù)為0.74。在剖面3 200 m處(SDC-04磁異常)，頂部埋深約為900 m處有一近板狀磁性體，其左側(cè)磁異常迅速衰減，反映出地下磁性體產(chǎn)狀左側(cè)較陡立，其右側(cè)磁異常衰減緩慢，反映出地下磁性體產(chǎn)狀較緩，其右側(cè)逐漸尖滅于輝長巖中。在剖面6 500 m處(SDC-05磁異常)化極后磁異常中心位置(ZK201鉆孔位置)，磁性體頂面埋深500 m，在剖面上引起了一個較高的磁異常。而重力異常基本上反映出了基底輝長巖出露的界面起伏狀況，在此處巖體埋深較淺。可控源CSAMT剖面反演結(jié)果上可看出，從西南剖面起點向北東方向，電阻率緩慢升高，在SDC-04磁異常處，為電阻率的過渡帶，在SDC-05磁異常處，下有高電阻率且距地表較近，從電阻率推斷，若輝長巖相圍巖為高阻體，那么SDC-05磁異常對應(yīng)了巖體距地表較近的位置，輝長巖在此處相對較高形成強正磁異常；而SDC-04磁異常為電阻率的過渡帶，推測為巖體邊界，在電阻率推測巖體邊界位置埋深在400～800 m處，輝長巖在此段含磁性較高，可能形成朱集式鐵礦。

圖2 PCZD-2剖面重磁聯(lián)合正演圖Fig.2 PCZD-2 section gravity-magnetic joint orthography

綜合認為SDC-04磁異常埋深較大，頂面約在900 m，呈低阻到高阻的過渡帶上，為重力低向重力高的過渡帶上，推測為巖體含磁性分布不均勻，在此處富集，有成朱集式鐵礦的可能；SDC-05磁異常埋深距地表較淺，已驗證為輝長巖含磁礦。

PCZD-1磁重電聯(lián)合剖面綜合認為SDC-04磁異常埋深較大，約530 m，呈低阻到高阻的過渡帶上，為重力低向重力高的過渡帶上，巖體頂面應(yīng)大于530 m，巖體磁性分布不均勻，在此處富集。SDC-03磁異常埋深依據(jù)電阻率和重力，巖體埋深應(yīng)較淺，但磁性含量較弱，形成了一個梯度變化較緩、磁場值較弱的正磁異常(這些磁分布特征不考慮剩磁)。

PCZD-5磁重電聯(lián)合剖面上，磁性體重磁同源。重力正演顯示該重力異常基本上反映出了基底輝長巖界面的起伏狀況，推測巖體埋深650 m。CSAMT剖面從西南向北東，與重磁剖面相重合。從電阻率剖面圖觀測，電阻率變化較平緩，在SDC-11磁異常極大值上方，電阻率高值略上突。整體電阻率較低。推測此處侵入體與圍巖電阻率差別較小，其在700 m的地下因剝蝕較平坦，推測此磁異常與劉店磁異常地質(zhì)產(chǎn)狀不盡相同。

PCZD-4磁重電聯(lián)合剖面推測地下約1 200 m處有一較大的磁鐵礦化輝長巖體。其左側(cè)產(chǎn)狀較緩，向下延伸較遠，而右側(cè)產(chǎn)狀較陡，向下延伸較淺。重力異常反映的是磁鐵礦化的輝長巖體的界面起伏狀況，重磁正演推測，磁性體埋深約950 m。

PCZD-6磁重電聯(lián)合剖面重力異常反映的基本上是磁鐵礦化輝長巖體的界面起伏狀況。綜合認為，SDC-11磁異常，其磁性體頂面埋深較大，且其頂面向北西方向傾斜。重力剖面結(jié)果反映了沿剖面巖體與圍巖的密度差異，此處推測為輝長巖含磁性不均勻，局部富集所致。

6 主要成果與建議

1)通過地面高磁測量工作，在全區(qū)圈定11處異常，其中正磁異常9個，負磁異常2個；有2處異常為本次工作新圈定。結(jié)合上延、下延、化極等數(shù)據(jù)化處理，對原航磁異常進行了分解，細化了航磁異常的地面特征。

2)依據(jù)磁異常特征、重力場特征和CSAMT電阻率特征，對區(qū)內(nèi)侵入體的埋深、邊界進行了初步推測。

3)對六個磁異常進行了正反演，對磁性體的范圍與埋深進行了空間推演。通過磁重電聯(lián)合剖面測制，對主要異常進行了推斷解釋，對異常原因進行了分析，并作出了初步評價結(jié)論。重點對SDC-04、11號地磁異常進行了稀疏聯(lián)合剖面控制，經(jīng)過反演認為：SDC-04異常可能由基性巖(輝長巖)引起，磁性體頂板埋深600～700 m；SDC-11異?？赡苡苫詭r(輝長巖)引起，磁性體頂板埋深800～900 m。

4)通過收集前人鉆探驗證成果資料，對主要異常SDC-05進行了評價。根據(jù)驗證結(jié)果，得出了查證區(qū)SDC-05異常主要由含磁鐵礦輝長巖體引起，巖體無明顯磁鐵礦分異富集特征的認識。根據(jù)異常形態(tài)、磁性特征等因素對SDC-05異常與其他主要異常如SDC-08、SDC-11進行對比，認為這些異常仍可能由含磁鐵礦輝長巖引起。

經(jīng)過分析認為，本區(qū)尋找磁鐵礦的前景極小。區(qū)內(nèi)規(guī)模大、強度最高、埋藏相對較淺的SDC-05號磁異常經(jīng)鉆探驗證為蝕變輝長巖引起，巖體局部見磁鐵礦化，卻不足以形成工業(yè)礦體。但不排除其他異常有巖漿分異型多金屬礦產(chǎn)存在的可能性，尤其是社旗青臺-李店一帶一些規(guī)模較小的磁異常尚未進行鉆探驗證(如SDC-04等)，根據(jù)目前資源形勢，暫無驗證必要。建議時機成熟(資源形勢向好時)或區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查有新的進展時進行驗證。