張琳，張健，沈志明

(甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000)

狼娃山鐵礦由中科院蘭州分院于1958年發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)由Ⅰ(躍進山鐵礦床)、Ⅱ、Ⅲ礦區(qū)(狼娃山鐵礦床)組成。狼娃山鐵礦床地處甘肅北山地區(qū)白山-狼娃山航磁異常帶，該異常區(qū)內共發(fā)現(xiàn)鐵礦點(床)40處，其成因均與下石炭統(tǒng)火山巖有關，分別屬于火山熱液礦床、矽卡巖型礦床及沉積變質礦床。20世紀70年代甘肅地礦局物探隊及地質四隊在該區(qū)對狼娃山鐵礦及其鄰近的40余個異常進行了地面檢查評價工作，均未能在鐵礦找礦上有所突破。2013年甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質礦產勘查院(以下簡稱四勘院)對該礦床開展了補充詳查工作。四勘院在以往地質工作的基礎上，重新對區(qū)域地質成礦背景和磁異常特征進行了綜合研究后，認為該區(qū)屬于島弧火山巖成礦區(qū)，是尋找火山巖型鐵礦有利地帶，磁異常值多為鐵礦(化)體引起，礦床深部具有較好的找礦遠景。胥溢等(2016)通過總結礦區(qū)重、磁異常特征，建立了狼娃山礦區(qū)簡要地球物理成礦模型，對礦區(qū)周邊找礦提供了方向。筆者進一步總結研究了礦區(qū)各類型磁異常與成礦的關系，為礦區(qū)及周邊地質找礦提出了指導性意見。

1 成礦地質背景

1.1 區(qū)域地質礦產概況

該地區(qū)鐵礦多賦存于石炭紀白山組下巖段火山巖系，沿縱橫方向巖性變化劇烈，熔巖、凝灰?guī)r及含火山組分的巖石交替出現(xiàn)，總體分析，(劉偉等，2018；湯鴻偉等，2018；楊永春等，2018)石炭紀白山組下巖段火山巖呈近北西—南東向帶狀展布，具廣泛區(qū)域性，應屬于多中心噴發(fā)的產物。區(qū)內巖漿巖極為發(fā)育，主要為華力西中期鉀長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖，呈大巖基產出。中酸性侵入巖入侵發(fā)生交代作用，形成黑山梁、雙尖山、紅石山、狼娃山、紅柳槽、雙井子、白山泉等鐵礦。

1.2 礦床特征

礦床出露地層比較單一，主要為石炭紀白山組酸性火山巖、硅質板巖及第四紀現(xiàn)代松散堆積物。根據(jù)礦床地層層序及巖性組合特征將石炭紀白山組分上、下2個亞組。下亞組為中酸性火山巖組，此段為礦床的主要賦礦層位，灰綠色安山質凝灰?guī)r、矽卡巖是主要含礦巖性；上亞組為硅質板巖組，以深-淺灰色硅質板巖為主，硅質板巖普遍含粉砂質條帶。

在狼娃山礦床內共圈出鐵礦體375個，其中主要礦體16個，次要礦體359個。礦體具有成帶出現(xiàn)，礦體成群集中，單個礦體形態(tài)多樣的特點。礦體在礦帶內呈斜列展布，向東斜落，賦礦巖石為灰綠色矽卡巖化安山質熔凝灰?guī)r及矽卡巖。由于成礦后構造活動，礦體結構復雜，變化大，礦化帶及部分礦體被成礦后的右行扭性斷裂破壞，礦體多呈透鏡狀、似層狀、脈狀、囊狀產出。

2 區(qū)域航磁異常特征

在航磁異常圖上，狼娃山地區(qū)位于狼娃山-躍進山-白梁磁異常帶上，異常帶表現(xiàn)為+200～+400 nT的波動升高磁場，它是華力西中期花崗閃長巖的反映，局部波動幅度和強度較低的航磁異常梯級帶則是花崗巖和斜長花崗巖的反映。異常帶北緣出露下石炭系白山群中酸性火山巖以及第三系苦泉組沉積巖地層表現(xiàn)為-50～-150 nT的波動負磁場。地面物性測量結果表明，狼娃山地區(qū)的中酸性巖體磁性較強，與其他地區(qū)相比，很多花崗閃長巖、花崗巖的磁性都明顯偏強，因此盡管這一地區(qū)出露的是大片中酸性巖體，但磁場仍然為升高場(圖1)。

圖1 狼娃山一帶航磁異常等值線平面圖Fig.1 Contour plan of aeromagnetic anomaly in Langwa mountain area

3 礦床磁異常特征

3.1 磁法工作情況

1966年地質部航測905隊在區(qū)域內開展了1∶5萬航磁測量，并發(fā)現(xiàn)狼娃山Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦區(qū)具有明顯的航磁異常反映。1967年甘肅省地質局物探隊在Ⅱ礦區(qū)進行了1∶2 000地面磁測，同時使用少量山地工程對磁異常進行了查證，認為磁異常為磁鐵礦或含鐵矽卡巖所引起，并在第四紀覆蓋地段發(fā)現(xiàn)了隱伏磁性體。認為Ⅱ礦區(qū)成礦條件良好，磁鐵礦化面積大，礦體和磁異常均具一定規(guī)模，推測礦體延深在20 m以下。1977年，該隊又補做了精測剖面，結合鉆探驗證進一步對磁異常作了解釋推斷工作。2005年，中國國土資源航空物探遙感中心在區(qū)內再次開展了1∶5萬航空物探綜合勘查，發(fā)現(xiàn)狼娃山鐵礦的一礦、二礦等在航磁圖上都有非常明顯的異常反應，異常幅值都在2 000 nT左右；在航空γ能譜圖上，由于這一地區(qū)的中酸性巖體非常發(fā)育，這些巖體的放射性核素含量比較高，因此也表現(xiàn)為較高的γ能譜場；在重力異常圖上，由于中酸性巖體的密度較低，狼娃山處于相對偏低的重力場區(qū)。

通過物探工作，在狼娃山地區(qū)圈定了長達6 km磁異常帶，并對其中有意義的異常進行了詳查。在M682異常提供了驗證孔位多處。同時，完整地圈出了長達3.5 km平緩異常帶(圖2)；在M958異常除圈定了地表及淺部礦體外，還發(fā)現(xiàn)了長達1 000 m平緩異常，推斷為礦引起。

圖2 狼娃山鐵礦床磁異常ΔZ等值線平面圖Fig.2 Plan of ΔZ isoline of magnetic anomaly of Langwa mountain iron deposit

2009年～2013年期間，新疆有色地質礦產勘查院、甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院物探項目部及四勘院物探項目部分別在礦床內進行了1∶5000高精度磁測掃面和1∶1000高精度磁法剖面測量工作，均因受礦床開采形成的礦渣堆以及采礦爆破蹦落的礦石影響，未能達到預期效果。所以在本次磁異常研究工作中主要采用1967年(Ⅱ礦區(qū))及1977年(Ⅲ礦區(qū))的磁法資料。

3.2 巖礦石磁參數(shù)特征及異常的定性分析

1967年～1977年，甘肅省地質局物探隊在開展磁測工作時共測定巖礦心磁參數(shù)標本1 970塊，用磁秤法第二位置測定，統(tǒng)計結果見表1。

表1 巖礦石磁參數(shù)特征表Tab.1 Characteristics of magnetic parameters of rock and ore

通過統(tǒng)計分析，認為磁鐵礦、含鐵矽卡巖和矽卡巖為強磁至有磁，是引起異常的磁性體；中酸性火山巖及其他巖石為弱磁到無磁，對本區(qū)而言，它們?yōu)榉谴判泽w。雖然它們磁性強弱差異大，但磁鐵礦、含鐵矽卡巖和矽卡巖三者常產在一起，以互層狀及呈過渡關系，故在實際工作中單憑異常強度難于區(qū)分。在一般情況下，引起異常多以礦為主。通過粗略的定量計算和實踐認識，基本可以得出：2 000 nT以上的隱伏異常一般都是以礦為主的異常。

3.3 磁異常特征

礦區(qū)磁異常按以往航磁異常劃分為M682(Ⅱ礦區(qū))、M957、M958(Ⅲ礦區(qū))3個異常(圖3)，異常帶長約6 km，其間沒有明顯間斷。M682異常在以前劃分為C1～C10十個異常，總體走向約130°和近東西向的2組。C1～C10異常的規(guī)模一般都較小，只有C1、C4、C5、C8規(guī)模較大。C1、C5、C6、C7和C8被1 000 nT等值線連成一個帶，全長約3 km，最寬400 m。M957異常為許多范圍小的局部異常。M958異常帶為平緩場，總體走向約120°，全長約1.5 km。

圖3 串珠狀磁異常與地質圖斷層對照圖Fig.3 Comparison between bead magnetic anomaly and geological map fault

各異常的形態(tài)都較復雜，每個異常在1 000 nT以上的等值線又可分為多個高磁中心，這些高磁中心的形態(tài)多呈橢圓狀或不規(guī)則狀，與地面出露的礦體零星分散、形態(tài)復雜、延伸淺的特點相吻合。1 000 nT以下的異常又往往表現(xiàn)得寬緩且較規(guī)則，這就使異常在水平和垂直向上呈互相疊加成寬緩多峰的形狀，在實際工作中較難以分解，給解釋推斷帶來一定的困難。經(jīng)鉆探和山地工程的驗證，認為地磁1 000 nT以上的高值異常主要是由地表和淺部礦體引起；1 000 nT以下的低緩異常中施工的鉆孔內見到礦少，矽卡巖較多，深部是否有礦尚難定論，推測該異常是由中深部磁性體或矽卡巖引起，仍需進一步研究后才能得出明確的結論。

4 磁異常與成礦關系

隨著礦區(qū)地質工作的不斷投入，通過槽探、鉆探工程對磁異常的廣泛驗證，筆者對礦床特征的認識也得以不斷提高，找礦深度不斷增加，由地表、淺部找礦向深部隱伏礦深入，新的礦體逐漸被發(fā)現(xiàn)，資源儲量迅速得到擴大，對磁異常和成礦的關系也有了更加深入的認識。

(1)通過對1∶2000地質填圖圈定礦化帶并與磁異常分布位置與形態(tài)的對比分析，認為礦床內串珠狀高值磁異常均發(fā)育在斷層帶中，高值磁異常均發(fā)育在灰綠色安山質熔凝灰?guī)r、英安質熔凝灰?guī)r及矽卡巖中，確定了磁異常特征與控礦巖性(陳俊魁等，2018)；同時，解釋了呈線狀(串珠狀)展布的磁異常地段為斷層通過地帶(圖3)。

(2)小規(guī)模、大強度磁異常(2 000～8 000nT)集中區(qū)往往是地表和100 m以上淺部礦體所致，此類礦體往往延伸有限。經(jīng)系統(tǒng)鉆探工程查證，結合礦床地表礦體分布位置、產出形態(tài)等特征，證實礦床內此類磁異常并非深部礦體的反映(圖4)。

圖4 磁異常高值集中區(qū)查證對照圖Fig.4 Comparison of verification of high magnetic anomaly concentration area

(3)寬緩、低強度(1 000 nT以下)磁異常往往是深部礦體的反應。在Ⅲ礦區(qū)磁異常位置地表多為第四紀覆蓋，經(jīng)過系統(tǒng)鉆探工程證實，該異常為深部磁性體的反映(圖5)。

圖5 寬緩磁異常區(qū)查證對比圖Fig.5 Verification comparison of wide slow magnetic anomaly area

(4)四周強磁、中心弱磁區(qū)可能是火山洼地深部成礦有利地段。在107線～115線存在中心無異常四周發(fā)育小規(guī)模、高強度正異常的現(xiàn)象，結合古地槽相火山巖成礦理論分析，認為無異常地段應為一處火山洼地，深部可能賦存有鐵礦體。出現(xiàn)無異常地段的原因是由于礦體埋深較大，四周高強度的磁異常掩蓋了深部的磁異常形成。通過施工9個探索鉆孔驗證，各鉆孔施工到335.9～659.9 m處均見到厚度較大的鐵礦體，含礦層最厚可達191.7 m(ZK112-9)，一般厚6.8～16.7 m，最厚可達40 m(ZK111+80-5)，TFe品位為35.36%～40.36%，證明無異常地段深部仍然賦存有鐵礦體(圖6)。

圖6 無磁異常反映區(qū)查證對照圖Fig.6 verification comparison of non magnetic abnormal reflection area

5 結論

(1)針對磁鐵礦礦床，依據(jù)磁異常分布特征結合地層分布位置可以有效地推斷含礦層位與構造分布位置。

(2)礦床內磁異常規(guī)模較小、磁異常強度較高的集中區(qū)均為地表和100 m以上鐵礦體引起，并非深部礦體的反映。強度較低的寬緩磁異常才是深部隱伏磁性體的反映。

(3)礦床內出現(xiàn)無異常地段的原因是由于礦體埋深較大，四周高強度的磁異常掩蓋了深部的磁異常形成，并非無礦區(qū)，在今后勘查過程中應結合區(qū)域成礦背景綜合研究。

(4)狼娃山鐵礦床地處甘肅北山地區(qū)白山泉-狼娃山-黑鷹山航磁異常帶中，該類型鐵礦是北山地區(qū)較重要的鐵礦類型，礦石品位高，粒度粗，易選，因為礦體規(guī)模小、構造復雜，以前未能引起足夠的重視。通過對該礦床磁異常的解剖研究，取得了突破性成果，對北山地區(qū)該類礦床的尋找具有較好的指導作用。

致謝：本次論文撰寫過程中得到甘肅省地礦局四勘院各級領導及陳永全高級工程師的指導和幫助，審稿專家提出很多寶貴意見，在此一并表示感謝！