井中磁测在大冶铁矿深部勘查中的应用效果

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3． 1
井中磁测方法原理
井中磁测基本原理 不同的磁源将产生不同形态的磁场， 这种磁场的
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资源环境与工程
2011 年
ΔH' 模差值为横座标， 井深为纵座标绘制成的曲线图。 由于矿体的走向近东西向， 勘探剖面大体上接近 南北向， 则水平磁场 H 矢量与正常水平场 H0 矢量的夹 角较小， 可将 ΔH' 近似地当作水平磁异常 ΔH 或其磁 北分量 ΔH N 。特别是钻孔为直孔时， 水平分量的模值 总是准确的， 因此该曲线具有重要意义。 → → ③ 磁异常总矢量ΔT。 磁异常总矢量 ΔT 在横剖面 → （ 垂直矿体走向） 中的投影矢量图 ΔT ⊥ 和纵剖面 （ 平行 → 于矿体走向） 中的投影矢量图 ΔT 。 是由水平分量异 常在横（ 纵） 剖面中的投影 ΔH ⊥ （ ΔH // ） 与垂直异常 ΔZ 合成的磁异常矢量沿井轴分布在横 （ 纵 ） 剖面中的投 影的矢量向线簇。它形象地描绘出磁性体所产生的磁 力线在横剖面 （ 通常为勘探剖面 ） 和纵剖面中的分布 情况。
Statistics of magnetic parameters of rocks in the Daye iron mine 磁化率 / × 10 － 5 SI I /（ °） — 51 45
范围 0 ～ 55 517 ～ 1 916 750 ～ 2 313 462 ～ 3 528 354 ～ 2 591 909 ～ 2 808 5 249 ～ 11 640 9 007 ～ 175 180 11 180 ～ 102 000
铁山矿区岩、 矿石磁性参数统计表
剩余磁化强度 A / m 常见值 21 1 074 1 458 1 wenku.baidu.com68 1 741 1 829 6 899 85 805 29 956 范围 — 0． 21 ～ 0． 50 0． 12 ～ 0． 71 0． 3 ～ 3． 17 0． 3 ～ 3． 46 0． 27 ～ 2． 49 0． 4 ～ 5． 46 5． 59 ～ 87． 62 常见值 — 0． 33 0． 40 1． 05 54 1． 20 1． 36 3． 07 43． 24 48 42 75
摘
要： 大冶铁矿项目属 2004 年度危机矿山接替资源勘查项目 9 个试点项目之一。 该项目的实施，不但取
得了深部找矿的重大突破，解决了接替资源问题，而且也为全国危机矿山深部找矿工作的开展起到了示范 作用。以开展的 40 个钻孔井中磁测的工作资料为基础，分析 18 个有磁异常钻孔，推断为盲矿异常引起。 通过测井工作有效地发现了深部井旁磁源体 （ 矿体） 异常，较准确地对矿体 （ 磁源体） 进行空间定位预 测，为钻探工程布置提供了靶区，取得了较好的深部找矿效果 。 关键词： 大冶铁矿； 井中磁测； 深部找矿
第4 期
陶德益等： 井中磁测在大冶铁矿深部勘查中的应用效果
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1． 5
矿床地质特征
矿床的形成与区内燕山早期岩浆侵入活动关系密 切， 该期形成的中细粒含石英闪长岩 、 黑云母透辉石闪 长岩构成矿体的直接顶、 底板围岩。 区内的控矿构造 主要为岩体接触带、 断裂和褶皱， 矿床成因类型属高温 热液接触交代型 （ 矽卡岩型 ） 铁矿床。 铁矿体的产出 特征主要是岩体接触带成矿， 见图 1 。 根据标高的不 同， 从上到下， 形成目前认识的“第一 、 第二 、 第三成矿 ［5 ， 6］ 。 其次亦有岩体内裂隙充填型 台阶 ” 的成矿理论
收稿日期： 2011 － 01 － 10 ； 改回日期： 2011 － 04 － 08 基金项目： 本项目得到全国危机矿山接替资源找矿项目 （ 项目编码： 200442007 ） 、 全国危机矿山接替资源找矿新技术新方法项目 （ 项目编 码： 200799084 ） 的资助。 作者简介： 陶德益 （ 1963 － ） ，男，高级工程师，物探专业，从事地球物理生产、科研工作。E － mail： taodeyi518@ 163. com
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大冶铁矿深部钻孔井中磁异常解释 与工程验证
对全区 40 个钻孔开展了井中三分量磁测和磁化 率测井， 其中 18 个钻孔发现磁异常。 采用定性分析、 半定量一定量解释相结合， 推断其磁异常为盲矿体引 1 线来说明井中磁 起。下面以见矿较好的 15 线和 19测的找矿效果。 4 ． 1 龙洞—尖林山矿段 15 线 ZK15 5 孔井中磁异常 推断解释及验证情况 ZK155 孔井中磁异常见图 3 。 ZK155 孔位于标 高 － 700 m， 呈现井旁矿异常， 异常具矿尾特征， 磁异常 矢量向线簇向北发散， 三分量异常反延交点位于南侧， 推断深部三分量异常为标高 － 700 m 附近井旁盲矿体 引起， 南倾， 距井口水平距离约 30 m， 方位 230° 。 经 ZK157 孔 钻 探 验 证， 于 792． 55 ～ 819． 20 m 处 见 26． 65 m磁铁矿， 与推断标高位置吻合 （ 见图 4 ） ， 该孔 为大冶铁矿深部找矿第一钻， 实现了大冶铁矿深部找 矿的突破。 4 ． 2 象鼻山矿段 19 1 线 ZK19 115 孔井中磁异常推 断解释及验证情况 ZK19115 孔井中三分量磁异常见图 5 、 图 6 。 在孔 深 750 m 左右处发现异常， 井深 595 m（ 标高 － 419 m ） 井段磁异常矢量向线簇呈收敛状 ， 具矿头特征 。 井深
差异。同时本矿区的磁铁矿磁性复杂， 表现为不均匀， 变化范围幅度较大， 存在着磁化方向的变化。
特征可用磁力线来描述， 磁力线总是由正磁荷发出而 收敛于负磁荷。在空间任一点处， 磁力线的切线方向， 就是该点的磁场强度 ΔT 的方向。 ΔT 的大小则以垂 直于磁力线方向上， 单位面积通过的磁力线数来表示， 磁力线越密处， 磁场越强， 反之则越弱。 磁力线能形象 地描述但不便直接用来进行数量上的计算 。
当磁源发生变化时便改变了磁场的特征， 在钻孔 中将测出不同形态的磁异常。实际上磁异常的特征除 还与观测钻孔的位置有关。 了取决于磁源这一内因外， 井中三分量磁测是采用高精度重力传感器定位， 获得轴向和垂向两个座标系统的分量数据 ， 测井仪井 下探管中装有 3 个互相垂直的磁灵敏元件， 分别称为 x、 y、 z 元件， Y、 Z 轴的 是沿井轴测量磁场强度 T 在 X 、 分量。 3． 2 井中磁测技术方法 （ 1 ） 正常场的选定 采用鄂州市碧石渡磁测总基
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矿区地球物理特征
井中磁测是以研究岩 （ 矿 ） 石具有不同磁化强度 所引起的地磁场变化为基础的一种井中物探方法 。 因 此， 了解和分析岩 （ 矿 ） 石的磁性物理特征， 是本方法 工作的物理前提。
［7 ］ 矿区岩（ 矿 ） 石磁性参数的统计资料 （ 表 1 、 图 2 ） 说明： 磁铁矿与围岩 （ 闪长岩、 大理岩 ） 具有明显的
铁矿。本区矿床自西向东由 6 大矿体 （ 铁门坎、 龙洞、 尖林山、 象鼻山、 狮子山、 尖山 ） 组成， 赋存于嘉陵江组 和大冶组的大理岩与闪长岩的接触带内 。 已知矿体沿 接触带续延 4． 3 km， 矿体产状基本与接触带产状吻 合， 主要走向呈 NWW 向。除尖林山矿体隐伏之外， 其 余矿体均出露地表。
磁性差异， 本区具备了开展井中磁测地球物理前提 。 磁铁 矿 具 有 最 强 的 磁 性， 磁 化 率 变 化 范 围 大， 为 9 000 × 10 － 5 ～ 175 000 × 10 － 5 SI， 能引起强的局部磁异 常。不同岩性的侵入岩具有较强的磁性， 磁化率变化 －5 －5 范围为 500 × 10 ～ 12 000 × 10 SI， 斑状花岗闪长岩、 透辉石闪长岩、 细斑含石英闪长斑岩、 粗斑含石英闪长 斑岩、 闪长岩、 黑云母透辉石闪长岩， 磁化率依次增强。 黑云母辉石闪长岩， 也能产生较强的磁异常， 为本地区 深部找矿主要干扰磁性体 ， 但整体异常特征规律存在
图2 ZK15 7 孔磁化率测井及岩芯磁化率特征曲线
Fig. 2 Curves of well logging susceptibility and core susceptibility in ZK157bore 1． 回填堆积物； 2． 矽卡岩； 3． 大理岩； 4． 磁铁矿； 5． 闪长岩。
④ 磁异常矢 量 近 似 地 在 磁 北 剖 面 中 的 投 影 图 。 → 是由水平模差 ΔH' 与垂直磁异常 ΔZ 合成的矢量 ΔT' ， 形成沿井轴分布的矢量向线簇图。 该图与 ΔH' 、 ΔZ 曲 线绘制于同一座标系的图中， 并附上地质柱状图和磁 化率曲线图作为综合测井曲线图 。
第 25 卷 第 4 期 2011 年 8 月
资源环境与工程 Resources Environment ＆ Engineering
No. 4 Vol. 25 ， Aug． ， 2011
井中磁测在大冶铁矿深部勘查中的应用效果
1 2 1 1 1 陶德益 ，杨海燕 ，肖明尧 ，高宝龙 ，舒秀峰 （ 1． 中国冶金地质总局 中南地质勘查院， 湖北 武汉 430081 ； 2． 武汉钢铁集团矿业开发有限责任公司， 湖北 武汉 430081 ）
图1
大冶铁矿接触带控矿示意图
1． 大理岩； 2． 闪长岩； 3． 矿体。
Fig. 1 Orecontrolling schematic diagram of contact zones in the Daye iron mine
表1
Table 1 岩性 沉积岩类 斑状花岗闪长岩 透辉石闪长岩 细斑含石英闪长斑岩 粗斑含石英闪长斑岩 闪长岩 黑云母透辉石闪长岩 磁铁矿 矿化矽卡岩
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1． 1
矿区地质特征
地层
主要为下三叠统大冶群灰岩和大理岩 。 其中与成 矿关系密切的是厚层大理岩和白云质大理岩 。 1． 2 构造 本区位于淮阳山字型前弧西翼， 铁山背斜北翼、 铁 山岩体的南缘中段。 区内地质构造复杂， 褶皱与断裂 NW 向和 NNE 向展布。 发育。 构造线多呈 NWW 向、 与成矿、 找矿有关的主要有： 龙门山倒转向斜和龙洞— 狮子山倒转背斜； 热力变质形成的波状起伏多台阶接 触带； 以及总体上呈 NWW 向延展的接触—断裂复合 构造带。 1． 3 岩浆岩 区内岩体属燕山期早期形成的铁山侵入体 。 主要 为石英闪长岩、 黑云母透辉石闪长岩等。 此外还存在 一些成矿 以 后 生 成 的 脉 岩 （ 辉 绿 岩、 闪 长 玢 岩、 煌斑 岩） 穿插， 时有轻微破坏作用。 1． 4 围岩蚀变 由岩体向外分为： 蚀变闪长岩带、 内矽卡岩带、 外 矽卡岩带和外变质带 4 个围岩蚀变带。 其中外矽卡岩 带与透辉石或含金云母透辉石矽卡岩和矿体分布关系 密切， 是良好的找矿标志。
+ 中图分类号： P631． 8 13
文献标识码： A
文章编号： 1671 － 1211 （ 2011 ） 04 － 0358 － 06
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引言
7 孔、 ZK19117 孔的成功见矿就说明的 效果。 ZK15这一点。
大冶铁矿是中国著名的大型矽卡岩型铁矿床， 历 年来累计探明铁矿石资源储量 16 647． 38 万 t， 其主体 前后已有 1 700 多年的 矿量分布在 － 200 m 标高以上， 开采历史。经过近 50 年大规模的开采， 全区保有资源 矿山资源短缺。 矿体 － 200 ～ － 400 m 量仅 2 800 万 t， 范围已基本控制， 而对 － 400 m 以下只施工了少量几 5 孔 等） ， 虽 然 有 钻 孔 见 矿 （ 如 ZK15但深部 个钻孔， （ － 400 m 以下） 找矿没有根本性的突破。 而对其更大 深度（ － 400 ～ － 1000 m ） 接触带形态产状等特征及含 ［1 ， 2 ］ 。 老矿山， 矿性研究不充分 地形复杂， 地面磁测受 到较大的影响， 资料解释推断难度大， 特别是地面磁测 加大了发现深部 对深部磁性体的磁场信息非常微弱， 磁性体的难度。 在井中进行高精度磁测数据采集和深部信息提 ， 较准确地对矿体 （ 磁源 取 是发现深部井旁矿体异常， 体） 进行空间定位预测， 为探矿工程布置提供依据的有 ［3 ， 4 ］ 。 效手段 本文通过对大冶铁矿全区 40 个钻孔进行井中三 分量磁测和部分孔磁化率测井资料进行总结 。 通过定 获得了岩、 矿体磁性变化特征， 性—半定量解释研究， 圈定了井旁盲矿异常， 推断隐伏矿头 （ 负磁荷源 ） 、 矿 尾（ 正磁荷源） 空间位置， 对于深部隐伏矿体的定位及 钻探施工具有重要指导意义， 取得了显著的深部找矿