磁法勘探在寻找沉积型铁矿的应用

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地质勘探
G
eological prospecting
磁法勘探在寻找沉积型铁矿的应用
李春伟
（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地球物理探矿队，新疆 乌鲁木齐 830011）
摘 要：
本文通过分析高精度磁测异常特征查找隐伏铁矿体的应用实例，对磁测数据进行化极、延拓和垂向导数计算，圈定了含铁地层及铁矿体引起的高值异常带，阐述了利用典型精测剖面△T 磁异常进行定量、半定量正反演计算，模拟磁铁矿体形态和规模，讨论了应用磁测资料进行地质解释的方法，说明了高精度磁测在北疆某地沉积型铁矿勘探中查明含矿地层特征及圈定铁矿体方面具有良好效果，为进一步的工程设计提供了可靠的依据。

关键词：
高精度磁法勘探；沉积型磁铁矿；正演拟合；反演计算中图分类号：P618.2 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2021）15-0105-2收稿日期：
2021-08作者简介：
李春伟，男，生于1986年，汉族，甘肃高台人，中级工程师，本科，研究方向：地球物理勘查技术。

随着科学技术的不断进步，磁力仪的观测精度越来越高，仪
器的分辨率由原来的1nT ～5nT 提高到0.1nT。

经过几十年的发展，国内外在利用磁法对金属矿、非金属矿的勘查工作中都能发挥积极作用，甚至在直接找矿方面已取得了许多成功突破，形成了多种多样的数据处理方法和解释手段，并在利用高精度磁法寻找沉积型铁矿方面取得了显著的效果。

由于沉积型铁矿石多为赤铁矿、菱铁矿，处于半隐伏-隐伏状态，具有规模偏小，厚度薄，磁性强度偏低的特征，但在弱磁性或无磁性的沉积岩地区其磁性仍然是最强的。

通过高精度磁测能够详细反映工作区中弱磁异常的地质体特征，在厚覆盖区达到了地质填图、划分构造和地质界线、直接圈定含矿地层或铁矿体的目的 [1]。

1 矿区地质概况及岩矿石磁性特征1.1 地质特征概况
区内出露地层主要有泥盆系（D）、第四系（Q）。

其中，第四系（Q）出露最广，且厚度巨大。

仅在区内中部出露少量上泥盆统铁列克提组上亚组(D 3t)地层，可划分为四个岩性段。

上部均为厚层（txss）,以黄绿一褐灰色凝灰质细砂岩和粉砂岩、泥岩均匀互层为主，夹中粗粒砂岩；下部薄层（tcss），以灰绿色含砾凝灰质粗砂岩、凝灰质粗砂岩为主，夹中粒砂岩、凝灰质细砂岩。

各岩性段均赋存沉积型磁铁矿体，其中，第三岩性段(D 3t b-3) 赋存Ⅰ-2号矿体，第二岩性段(D 3t b-2) 赋存Ⅰ-1号矿体。

区内无岩浆岩出露，构造不发育。

1.2 岩矿石磁性特征
区内地质特征较为简单，大部分区域出露上更新统一全新统洪积层，为一套以细砂岩、粉砂岩为主的正常沉积的海相细碎屑岩，下部以薄层（tcss）凝灰质粗砂岩为主，赋存磁铁矿体。

磁性测量结果显示区内岩矿石主要分为强磁性、中弱磁性及无磁性三大类，磁铁矿体与围岩磁性差异明显，为确定磁铁矿体的范围和形态，圈定铁矿体的富集区段提供了有利条件，具备磁法勘探物理前提。

区内磁铁矿石的磁性最强，k 一般大于591818×10-64πSI，远
高于区内其它岩石；是其围岩—含铁粗砂岩的39倍，是其它岩
石的200倍以上。

在磁异常图上显示为规模较小的局部高磁异常叠加在平稳背景场上的明显特征，可利用高磁异常直接圈定磁铁矿体及含铁粗砂岩。

表1 地层（岩体）单元物性统计表
岩性名称k （×10-64πSI)
块数(块)
变化范围平均值磁铁矿石
15079.93～64815.85591817.6614
含铁粗砂岩215.65～71579.9415050.1122 粗砂岩8.36～785.03215.2832 含砾粗砂岩9.15～1102.15322.5126 粉砂岩 3.58～175.8739.2936 细砂岩
3.58～50.1320.31
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上泥盆统铁列克提组粗砂岩，属强磁性，k 一般位于
15050×10-64πSI ；是区内其它岩石磁化率的50倍以上，在区内可形成中高磁异常带，是磁铁矿体的直接背景场。

但其规模远大于磁铁矿体，与磁铁矿体的高磁异常带相互叠加，形成多个高磁异常中心。

含砾粗砂岩、粗砂岩具有弱磁性，k一般位于215～322×10-64πSI，一般形成小面积的弱磁异常背景场。

粉砂岩、细砂岩细砾岩等均为无磁性岩石，形成矿区内广泛分布的平缓背景磁场 [2]。

2 高精度磁法测量
2.1 磁测工作方法与资料整理计算
在区内使用多台EREV-1质子磁力仪观测总磁场强度值T。

磁测数据经过日变改正、正常地磁场改正、高度改正、水平梯度改正获得原始△T 异常。

利用处理软件选择滤波、化极、延拓、垂向导数等多方法处理进行数据处理，选取高质量的处理结果进行定性解释。

利用区内已知铁矿体上的精测剖面磁异常△T 曲线，建立铁矿体正演模型。

将不同岩矿石物性测量成果作为约束参数进行人机联合交互反演，实现了定量解释铁矿体及含矿地层特征等实际问题。

2.2 磁异常平面特征
从本次工作结果（见图1）来看，勘探区属中弱磁场区，△T 值以分布广泛的-100nT ～100nT 的平缓低背景为主，等值线稀疏，显示该区主要为无磁性均匀地质体。

与区内粉砂岩、细砂岩、细砾岩等正常碎屑沉积岩对应；中部出现一条延伸较大的高磁异常带叠加在背景场上，走向上长约1380m，宽约30m ～60m，△T 值大于200nT，异常分带明显，由7个条带状、长椭圆状局部高磁异常组成，△T 最大为1225.82nT，呈北西向展布的不连续条带状异常，这种异常分布与区内岩矿石标本磁性参数测量结果一致。

高磁异常主要位于区内中部和东部少部分区域，与小面积出露的上泥盆统薄层凝灰质粗砂岩地层走向
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基本一致。

该区物性显示含铁凝灰质粗砂岩属于中等-强磁性，粉砂岩、细砂岩等沉积地层均为无磁性，已知磁铁矿体均位于该地层中，因此可利用高磁异常带推断出含铁粗砂岩地层，高磁异常中心直接圈定磁铁矿体。

推断的矿致磁异常与地表采坑的铁矿体特征一致。

另外，大部分高磁异常长度大于平均宽度的三倍或以上，属于狭长异常，个别为等轴异常，说明含铁粗砂岩地层具有一定的延伸，但铁矿体及大部分含矿地层规模较小，厚度较薄，符合薄板状、扁豆状模型特征 [3]。

通过向上延拓处理压制局部干扰，突出深部大规模的地质体异常。

结果显示随着上延高度的不断增大，异常逐渐圆滑，反映浅表地质体的局部高值小异常消失。

上延50m后，高磁异常带规模略有增大，各个异常基本联成一体，△T值衰减率最大，异常强度仍然大于80nT；上延100m后，C5高磁异常带以北迅速衰减为平缓背景场，C5、C6、C7、C8异常连为一体，仅剩东南部的高磁异常中心较为明显，预示深部场源有地质意义的异常显现出来。

上延200m后，高磁异常带均消失，其百米衰减率锐减。

此变化特征说明区内高磁异常带对应的含铁粗砂岩层延走向厚度和规模逐渐减小，东南部铁矿体规模和厚度略大，向下延深约100m后逐渐趋于尖灭 [4-7]。

图1 磁测△T化极异常平面图
2.3 磁异常C5的综合特征
通过综合分析认为C5高磁异常，长370m，宽约50m，△T 最大为1143.7nT。

异常过渡带等值线北密南疏，且两侧均出现了伴生的负磁异常中心，预示着引起该异常的地质体略向南倾斜，与有限延深的薄板状体模型吻合。

该异常位于赋存Ⅰ-1号铁矿体的灰绿色含砾凝灰质粗砂岩带上，主要由铁矿体及含铁粗砂岩引起。

对于完全不依赖于异常体磁化方向的2D地质体，采用磁异常△T模量垂向一阶导数的处理方法突出浅部地质体引起的局部异常，能更好地确定异常体的水平投影中心位置以及分布规模，相比其他磁异常转换模量而言,具有计算量小,计算方便等优点。

C5垂向一阶导数异常清晰的显示为正负伴生的条带状异常，垂向一阶导数高磁异常的零值线基本与浅地表采坑吻合，反映了铁矿体及含铁粗砂岩的准确分布范围及展布方向，相互分离的高磁异常中心均由铁矿体引起。

2.4 精测剖面反演定量计算
优选穿过C5异常中心的3线采用近乎垂直有限延深多边形截面二度半组合模型的二维半实时正反演法进行拟合对比与反演计算，对磁铁矿体进行定量计算。

在反演计算中将实测物性参数和采坑矿体特征作为约束条件，保证了反演精度。

3线综合剖面（见图2）显示，异常基本对称，南北两侧均出现负极小值，认为该异常是垂直磁化向下延伸有限的二度体，如水平圆柱体或有限延伸的板状体引起。

异常强度大，范围窄，梯度陡，反映磁铁矿体埋藏浅。

地质剖面显示高磁异常范围与铁矿体及含铁粗砂岩范围一致，通过磁异常正演提出了磁铁矿体及含矿地层空间形态，反演得到矿体规模及延深特征是可靠的，与异常南侧ZK3-1钻孔揭露结果一致。

本次磁测成果在解决半隐伏-隐伏沉积型铁矿中勘探效果明显。

并可由磁异常的规模及形态特征，在定性定量解释的基础上估算铁矿体矿石储量，在开发矿产资源过程中具有一定的参考价值 [8]。

图2 C5高磁异常3线综合剖面图
3 结语
高精度磁法是找沉积型铁矿床的直接有效的方法，在勘探区呈串珠状线性展布的高磁异常均与铁矿体或含铁粗砂岩地层有关，部分条带状的高磁异常中心能够直接指示铁矿体的位置。

在半隐伏-隐伏区进行勘探工作，岩矿石标本的磁性参数测量极为重要，不仅能为磁异常平面解释提供依据，还能够在反演定量计算中进行约束反演，保证了定量计算的精度 [9]。

在厚覆盖区，高精度磁测成果赋含丰富的地质信息，采用不同软件、各种方式转换处理的磁异常成果反映了地质体的不同信息特征，能够较好的进行地质填图、构造划分，推测出隐伏的含矿地层及矿体走向、规模等特征，具有较高的利用价值。

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