冀东滦南一带重磁异常特征及找矿意义

第38卷第4期物探与化探V o l．38，N o．4 2014年8月G E O P H Y S I C A L＆G E O C H E M I C A L E X PL OＲA T I ON A u g．，2014

do i:10．11720 /w t y ht．2014．4．03

张天龙，张维，王忠义，等．冀东滦南一带重磁异常特征及找矿意义［J］．物探与化探，2014，38 ( 4):641 －648．ht t p: //do i．o r g/10．11720 /

w t y ht．2014．4．03

Z hang T L，Z hang W，W a ng Z Y，e t a l．C ha r ac t e r i s ti c s o f g r av it y a nd m ag ne ti c a no m a li e s i n l uanna n a r ea o f ea s t e r n H e be i a nd t he i r o r e-pr o s pe c ti ng s i g ni fi- ca nc e［J］．G eo phy s i ca l a nd G eoc he m i ca l E x pl o r a ti o n，2014，38(4) :641 －648．ht t p: //do i．o r g/10．11720 /w t y ht．2014．4．03

冀东滦南一带重磁异常特征及找矿意义

张天龙1，2 ，张维1，王忠义1，张福斌1，李斌1，杨立伟1 (1．河北省地质调查院，河北，石家庄050081;2．石家庄经济学院，河北，石家庄050031)

摘要: 通过对滦南沉积—变质铁矿( BIF 型) 区磁法和重力资料的处理和解释，分析了该区沉积—变质型铁矿的空间分布和重磁异常的关系，描述了区域内重磁异常呈条带状展布的特征，阐述了固安—昌黎断裂带重磁异常特征和磁铁矿分布的关系。根据已有司家营—马城铁矿矿床分布与区内重磁异常的关系，通过钻孔查证对异常反演进行对比。论证了滦南地区重磁异常成矿的实例。结合区域构造、重磁异常特征，总结了本区在勘查BIF 铁矿过程中的找矿经验，并对BIF 型铁矿成矿远景进行预测。

关键词: 冀东;BIF 型铁矿;富铁变质岩体;重力磁法勘探;异常反演

中图分类号: P631 文献标识码: A 文章编号: 1000 －8918(2014)04 －0641 －08

研究区位于冀东古老陆壳变质岩结晶基底区，区内金属矿产主要有铁、金等。以沉积—变质型铁矿( B IF 型) 为主。前期研究认为单塔子群是该地区主要的含铁层位之一，赋存大量BIF 型铁矿，并有多期侵入岩浆的混合岩化作用叠加。条带状磁铁石英岩的原岩为火山岩—沉积岩—硅铁建造，其构造环境为岛弧和造山带，而围岩的原岩主要为火山岩中的流纹岩和沉积岩中的次长石砂岩。目前认为滦南—滦县地区的沉积—变质铁矿的铁质来源于海底古火山喷发，成矿过程中既有海水也有热液流体的参与，使得矿体次生加富。

区内岩矿石的磁性特征为:磁铁石英岩的磁化率几何平均值( κ) 在10．0 ×105×10 －6×4πSI以上，辉绿辉长岩的磁化率和剩磁都较低，磁化率大致在几千到10 000 ×10 －6SI左右，大部分在( 4．0 × 104～5．0 ×104) ×10 －6SI，混合花岗岩的磁性特征不很明显，κ在几百10 －6SI。片麻岩整体磁性水平变化范围较大，κ最小值有几百10 －6S I的，最大可达两三万10 －6S I，可能与原岩为基性富铁岩体原因有关。变质后的磁铁石英岩矿物主要为磁铁矿，石英和蚀变矿物绿泥石等。其中B I F中磁铁含量普遍在20%以上、TF e在25%以上。据统计，磁铁石英岩密度3．03 ～3．65 g/cm3，平均3．40 g/cm3左右。变质围岩( 混合花岗岩、黑云角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩等)的密度2．55 ～2．80 g/c m3高出0．23 ～1．10 g/ c m3。成矿后侵入的辉绿辉长岩的密度在2．70 ～3．01 g/cm3左右，低于磁铁石英岩0．02 ～0．95 g/cm3，平均0．45 g/cm3左右。

综上所述，具备以磁法和重力手段，开展BIF 型铁矿勘查工作的岩石物性阶梯条件。

1 地质概况

研究区第四系覆盖于结晶基底变质岩之上，北部有少部分太古代基岩出露。研究区位于马兰峪复式背斜南部与山海关台拱交接部位，开滦台凹东部。早元古代深变质岩同太古宙绿岩带一起组成华北陆台基底。中元古代到中生代印支运动期间，华北原陆台内没有发生广泛和强烈的造山作用。中元古代早期基于太古宙克拉通基础之上，形成了大致近东西向的或近南北向张性断裂带。

区域上规模比较大的断裂有固安—昌黎隐伏深大断裂和长凝大断裂。断裂对铁矿的控制具有两重性。首先是具有破坏作用，使完整连续的层状矿体被错断成许多断块，甚至造成矿体的剥蚀和丢失，但

收稿日期:2013 －11 －27;修回日期:2014 －01 －22

基金项目:中国地质调查局地质大调查项目(1212011120757)

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在某些情况下断裂也可以对矿层起到保护作用。

区域基底褶皱构造主要有迁西期褶皱、阜平期褶皱、五台期—吕梁期褶皱。区域性复式向斜构造控制着铁矿带的空间展布。向斜部位有利于保存矿体。褶皱构造可以造成局部矿体的加厚。复式向斜

f

a

( x) 和F

a

( w) ，则: a

( x) = s( x) + n( x) ，F( w) = S( w) + N( w)。

(1)

设频率响应为D0 ( w) ，其形式为

，∣w ∣≤w

ε

;

或背斜以及单个向斜或背斜的倾没端是贮存矿体的

有利部位。总之，在变质岩区寻找沉积—变质型铁式中，w D

( w) =

∣w ∣＞wε。

，根据对异常进行圆滑滤波的

矿加强褶皱构造的研究，对于扩大铁矿资源储量是大有裨益的。但褶皱构造的背斜部位也往往容易造

ε

为截断频率

要求，式(1) 希望到的结果是

F ( w) = F ( w) D( w) =

b b0

成矿体的剥蚀。S( w) D( w) + N( w) D( w) = S( w)，

0 0

区域太古代火山活动频繁，主要受区域性断裂带的控制，形成一套巨厚的基性—中酸性火山岩组合。本区变质岩经恢复后原岩建造是一套基性—酸性火山凝灰岩( 主要) + 铁硅质岩+ 沉积岩组合，整个层序反映了一个较完整的火山喷发沉积旋回。

2 磁法与重力数据的处理

重磁资料处理的目的:一是压制和消除原始资料中随机误差、浅层密度、磁性不均匀影响;二是分离在水平方向相互叠加的局部重磁力异常;三是分离出在垂直方向上叠加的异常;四是提取与基底构造有关的地质信息，为找矿预查服务，五是根据重磁异常特征，预测火山岩分布及以铁为主的BIF 型矿产分布区。

2．1 分离异常

重力异常是地下地质体密度变化的综合反映，通过区域场求取剩余重力异常，在频率域、空间域分别可用以下方法得到。

2．1．1 频率域

在局部异常和区域异常叠加的情况下，当局部异常的宽度与背景异常的宽度相差不太多( 例如1 / 3 左右) ，而其强度又相当大的情况下，采用光滑的方法已不能凑效，可采用插值的方法。根据局部场地段的异常值，建立插值函数，然后根据该函数求出重力异常值，即为区域异常值。实测异常与求得的区域异常的差值，即是局部异常( 图1)。以此方法来区分基底区域异常与太古界含矿层局部异常。2．1．2 空间域

空间域分离区域场和局部异常，通过建立一个多项式进行趋势分析，逼近或拟合区域异常。根据实测数据与拟合异常进行求差，得出剩余异常区域。2．2 圆滑滤波

在实测异常中有测量和干扰存在，一部分为有用信号，记为s( x) ，其相应的频谱为S ( w);另一部分是无用信号，记为n( x) ，其相应的频谱为N( w)，这样理想滤波将有用信号从和干扰信号叠加状态下区分了出来。通过对剩余重力异常再次进行低通滤波处理，使得矿致异常能够在大的异常区域中被圈定出来( 通过滑动窗口平均法3 km ×3 km 筛选) 。配合地磁精测数据即可求出矿致异常大致区域，杜蒿坨矿区既是以航磁辅助，地磁为主圈定异常并配合钻探查证。

2．3 重、磁异常图叠加处理

将航磁ΔT圈定的异常带和剩余重力圈定的Δg异常带叠加处理有助于分析深部场源体的异常信息，了解重磁异常是否同源。通过G I S 空间分析的“识别叠加( i dent it y) ”功能，将剩余重力异常和航磁化极异常作叠加处理，提取两图层共同异常区域，得到重磁复合异常。

2．4 导数转换

常用的导数换算有水平一阶导数和垂向二阶导数。导数换算能够消除正常场的影响，垂向二阶导数分辨率较一阶导数更高，而且垂向二阶导数与磁性体边界有密切的关系，通过求取垂向二阶导数来反映磁性体的位置和边界信息。

2．5 典型侵入岩体异常识别和消除

侵入岩( 辉绿辉长岩) 在铁矿体之下时，可通过磁异常的向上延拓来分离异常;若为旁侧叠加异常，通过垂向二阶导数来精确圈定矿体边界。文中例举了探矿工程先见侵入岩体，岩体下为薄层铁矿，向下延拓无法完成异常分离的情况。在磁异常数据处理中，精确确定含矿层异常后，可通过小波分析对磁异常的边界处理与滤波，通过伸缩平移运算对信号( 函数) 逐步进行多尺度细化识别与诊断异常的性质。对矿致磁异常和非矿致磁异常进行区分。

3 重磁异常特征

3．1 重磁异常特征依据区域重力异常，冀东地区对应着北东东向

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