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        磁法勘探在尋找沉積型鐵礦的應(yīng)用

        2021-12-28 02:29:24李春偉
        中國金屬通報(bào) 2021年15期
        關(guān)鍵詞:含鐵灰質(zhì)磁鐵礦

        李春偉

        (新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊(duì),新疆 烏魯木齊 830011)

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,磁力儀的觀測精度越來越高,儀器的分辨率由原來的1nT~5nT提高到0.1nT。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,國內(nèi)外在利用磁法對金屬礦、非金屬礦的勘查工作中都能發(fā)揮積極作用,甚至在直接找礦方面已取得了許多成功突破,形成了多種多樣的數(shù)據(jù)處理方法和解釋手段,并在利用高精度磁法尋找沉積型鐵礦方面取得了顯著的效果。由于沉積型鐵礦石多為赤鐵礦、菱鐵礦,處于半隱伏-隱伏狀態(tài),具有規(guī)模偏小,厚度薄,磁性強(qiáng)度偏低的特征,但在弱磁性或無磁性的沉積巖地區(qū)其磁性仍然是最強(qiáng)的。通過高精度磁測能夠詳細(xì)反映工作區(qū)中弱磁異常的地質(zhì)體特征,在厚覆蓋區(qū)達(dá)到了地質(zhì)填圖、劃分構(gòu)造和地質(zhì)界線、直接圈定含礦地層或鐵礦體的目的[1]。

        1 礦區(qū)地質(zhì)概況及巖礦石磁性特征

        1.1 地質(zhì)特征概況

        區(qū)內(nèi)出露地層主要有泥盆系(D)、第四系(Q)。其中,第四系(Q)出露最廣,且厚度巨大。僅在區(qū)內(nèi)中部出露少量上泥盆統(tǒng)鐵列克提組上亞組(D3t)地層,可劃分為四個巖性段。上部均為厚層(txss),以黃綠一褐灰色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和粉砂巖、泥巖均勻互層為主,夾中粗粒砂巖;下部薄層(tcss),以灰綠色含礫凝灰質(zhì)粗砂巖、凝灰質(zhì)粗砂巖為主,夾中粒砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖。各巖性段均賦存沉積型磁鐵礦體,其中,第三巖性段(D3tb-3) 賦存Ⅰ-2號礦體,第二巖性段(D3tb-2) 賦存Ⅰ-1號礦體。

        區(qū)內(nèi)無巖漿巖出露,構(gòu)造不發(fā)育。

        1.2 巖礦石磁性特征

        區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征較為簡單,大部分區(qū)域出露上更新統(tǒng)一全新統(tǒng)洪積層,為一套以細(xì)砂巖、粉砂巖為主的正常沉積的海相細(xì)碎屑巖,下部以薄層(tcss)凝灰質(zhì)粗砂巖為主,賦存磁鐵礦體。磁性測量結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)巖礦石主要分為強(qiáng)磁性、中弱磁性及無磁性三大類,磁鐵礦體與圍巖磁性差異明顯,為確定磁鐵礦體的范圍和形態(tài),圈定鐵礦體的富集區(qū)段提供了有利條件,具備磁法勘探物理前提。

        區(qū)內(nèi)磁鐵礦石的磁性最強(qiáng),k一般大于591818×10-64πSI,遠(yuǎn)高于區(qū)內(nèi)其它巖石;是其圍巖—含鐵粗砂巖的39倍,是其它巖石的200倍以上。在磁異常圖上顯示為規(guī)模較小的局部高磁異常疊加在平穩(wěn)背景場上的明顯特征,可利用高磁異常直接圈定磁鐵礦體及含鐵粗砂巖。

        表1 地層(巖體)單元物性統(tǒng)計(jì)表

        上泥盆統(tǒng)鐵列克提組粗砂巖,屬強(qiáng)磁性,k一般位于15050×10-64πSI;是區(qū)內(nèi)其它巖石磁化率的50倍以上,在區(qū)內(nèi)可形成中高磁異常帶,是磁鐵礦體的直接背景場。但其規(guī)模遠(yuǎn)大于磁鐵礦體,與磁鐵礦體的高磁異常帶相互疊加,形成多個高磁異常中心。

        含礫粗砂巖、粗砂巖具有弱磁性,k一般位于215~322×10-64πSI,一般形成小面積的弱磁異常背景場。粉砂巖、細(xì)砂巖細(xì)礫巖等均為無磁性巖石,形成礦區(qū)內(nèi)廣泛分布的平緩背景磁場[2]。

        2 高精度磁法測量

        2.1 磁測工作方法與資料整理計(jì)算

        在區(qū)內(nèi)使用多臺EREV-1質(zhì)子磁力儀觀測總磁場強(qiáng)度值T。磁測數(shù)據(jù)經(jīng)過日變改正、正常地磁場改正、高度改正、水平梯度改正獲得原始△T異常。利用處理軟件選擇濾波、化極、延拓、垂向?qū)?shù)等多方法處理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,選取高質(zhì)量的處理結(jié)果進(jìn)行定性解釋。利用區(qū)內(nèi)已知鐵礦體上的精測剖面磁異?!鱐曲線,建立鐵礦體正演模型。將不同巖礦石物性測量成果作為約束參數(shù)進(jìn)行人機(jī)聯(lián)合交互反演,實(shí)現(xiàn)了定量解釋鐵礦體及含礦地層特征等實(shí)際問題。

        2.2 磁異常平面特征

        從本次工作結(jié)果(見圖1)來看,勘探區(qū)屬中弱磁場區(qū),△T值以分布廣泛的-100nT~100nT的平緩低背景為主,等值線稀疏,顯示該區(qū)主要為無磁性均勻地質(zhì)體。與區(qū)內(nèi)粉砂巖、細(xì)砂巖、細(xì)礫巖等正常碎屑沉積巖對應(yīng);中部出現(xiàn)一條延伸較大的高磁異常帶疊加在背景場上,走向上長約1380m,寬約30m~60m,△T值大于200nT,異常分帶明顯,由7個條帶狀、長橢圓狀局部高磁異常組成,△T最大為1225.82nT,呈北西向展布的不連續(xù)條帶狀異常,這種異常分布與區(qū)內(nèi)巖礦石標(biāo)本磁性參數(shù)測量結(jié)果一致。高磁異常主要位于區(qū)內(nèi)中部和東部少部分區(qū)域,與小面積出露的上泥盆統(tǒng)薄層凝灰質(zhì)粗砂巖地層走向基本一致。該區(qū)物性顯示含鐵凝灰質(zhì)粗砂巖屬于中等-強(qiáng)磁性,粉砂巖、細(xì)砂巖等沉積地層均為無磁性,已知磁鐵礦體均位于該地層中,因此可利用高磁異常帶推斷出含鐵粗砂巖地層,高磁異常中心直接圈定磁鐵礦體。推斷的礦致磁異常與地表采坑的鐵礦體特征一致。另外,大部分高磁異常長度大于平均寬度的三倍或以上,屬于狹長異常,個別為等軸異常,說明含鐵粗砂巖地層具有一定的延伸,但鐵礦體及大部分含礦地層規(guī)模較小,厚度較薄,符合薄板狀、扁豆?fàn)钅P吞卣鱗3]。

        圖1 磁測△T化極異常平面圖

        通過向上延拓處理壓制局部干擾,突出深部大規(guī)模的地質(zhì)體異常。結(jié)果顯示隨著上延高度的不斷增大,異常逐漸圓滑,反映淺表地質(zhì)體的局部高值小異常消失。上延50m后,高磁異常帶規(guī)模略有增大,各個異?;韭?lián)成一體,△T值衰減率最大,異常強(qiáng)度仍然大于80nT;上延100m后,C5高磁異常帶以北迅速衰減為平緩背景場,C5、C6、C7、C8異常連為一體,僅剩東南部的高磁異常中心較為明顯,預(yù)示深部場源有地質(zhì)意義的異常顯現(xiàn)出來。上延200m后,高磁異常帶均消失,其百米衰減率銳減。此變化特征說明區(qū)內(nèi)高磁異常帶對應(yīng)的含鐵粗砂巖層延走向厚度和規(guī)模逐漸減小,東南部鐵礦體規(guī)模和厚度略大,向下延深約100m后逐漸趨于尖滅[4-7]。

        2.3 磁異常C5的綜合特征

        通過綜合分析認(rèn)為C5高磁異常,長370m,寬約50m,△T最大為1143.7nT。異常過渡帶等值線北密南疏,且兩側(cè)均出現(xiàn)了伴生的負(fù)磁異常中心,預(yù)示著引起該異常的地質(zhì)體略向南傾斜,與有限延深的薄板狀體模型吻合。該異常位于賦存Ⅰ-1號鐵礦體的灰綠色含礫凝灰質(zhì)粗砂巖帶上,主要由鐵礦體及含鐵粗砂巖引起。

        對于完全不依賴于異常體磁化方向的2D地質(zhì)體,采用磁異?!鱐模量垂向一階導(dǎo)數(shù)的處理方法突出淺部地質(zhì)體引起的局部異常,能更好地確定異常體的水平投影中心位置以及分布規(guī)模,相比其他磁異常轉(zhuǎn)換模量而言,具有計(jì)算量小,計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)。C5垂向一階導(dǎo)數(shù)異常清晰的顯示為正負(fù)伴生的條帶狀異常,垂向一階導(dǎo)數(shù)高磁異常的零值線基本與淺地表采坑吻合,反映了鐵礦體及含鐵粗砂巖的準(zhǔn)確分布范圍及展布方向,相互分離的高磁異常中心均由鐵礦體引起。

        2.4 精測剖面反演定量計(jì)算

        優(yōu)選穿過C5異常中心的3線采用近乎垂直有限延深多邊形截面二度半組合模型的二維半實(shí)時正反演法進(jìn)行擬合對比與反演計(jì)算,對磁鐵礦體進(jìn)行定量計(jì)算。在反演計(jì)算中將實(shí)測物性參數(shù)和采坑礦體特征作為約束條件,保證了反演精度。

        3線綜合剖面(見圖2)顯示,異?;緦ΨQ,南北兩側(cè)均出現(xiàn)負(fù)極小值,認(rèn)為該異常是垂直磁化向下延伸有限的二度體,如水平圓柱體或有限延伸的板狀體引起。異常強(qiáng)度大,范圍窄,梯度陡,反映磁鐵礦體埋藏淺。地質(zhì)剖面顯示高磁異常范圍與鐵礦體及含鐵粗砂巖范圍一致,通過磁異常正演提出了磁鐵礦體及含礦地層空間形態(tài),反演得到礦體規(guī)模及延深特征是可靠的,與異常南側(cè)ZK3-1鉆孔揭露結(jié)果一致。本次磁測成果在解決半隱伏-隱伏沉積型鐵礦中勘探效果明顯。并可由磁異常的規(guī)模及形態(tài)特征,在定性定量解釋的基礎(chǔ)上估算鐵礦體礦石儲量,在開發(fā)礦產(chǎn)資源過程中具有一定的參考價(jià)值[8]。

        圖2 C5高磁異常3線綜合剖面圖

        3 結(jié)語

        高精度磁法是找沉積型鐵礦床的直接有效的方法,在勘探區(qū)呈串珠狀線性展布的高磁異常均與鐵礦體或含鐵粗砂巖地層有關(guān),部分條帶狀的高磁異常中心能夠直接指示鐵礦體的位置。

        在半隱伏-隱伏區(qū)進(jìn)行勘探工作,巖礦石標(biāo)本的磁性參數(shù)測量極為重要,不僅能為磁異常平面解釋提供依據(jù),還能夠在反演定量計(jì)算中進(jìn)行約束反演,保證了定量計(jì)算的精度[9]。

        在厚覆蓋區(qū),高精度磁測成果賦含豐富的地質(zhì)信息,采用不同軟件、各種方式轉(zhuǎn)換處理的磁異常成果反映了地質(zhì)體的不同信息特征,能夠較好的進(jìn)行地質(zhì)填圖、構(gòu)造劃分,推測出隱伏的含礦地層及礦體走向、規(guī)模等特征,具有較高的利用價(jià)值。

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