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．，2014do 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．2014．4．03Z 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)642 物探与化探38 卷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fa( x) 和Fa( 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 ∣≤wε;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a4 期张天龙等:冀东滦南一带重磁异常特征及找矿意义643重力高值带，布格重力异常值在±40 ×10 －5m/s2，是我国东部地区少数几个重力正异常区之一，局部的区域重力异常主要反映了基底隆起的分布。

工作区1∶ 5 万重力异常呈北东向分布，在重力高、低异常带上，重力值总体为由北向南呈降低趋势，在东南部又逐渐升高( 图1 )。

由1 ∶ 5 万航磁异常图( 图2) 与1∶ 5 万区域重力异常图异常对比可以看出: 重、磁的异常分布范围吻合，且具有一定相关性，基本反映了太古界含矿层位的分布特征。

重力剩余异常图上，在司各庄—杜蒿坨地区剩余重力异常呈南北向正异常带，与该区含铁建造带对应。

结合重磁异常图3 可知，重力和磁异常的重叠与本区基底特殊的构造有关。

东西向构造挤压造成近南北向的条带状重磁异常带，在杜蒿坨—井二里南异常突然消失，是由固安—昌黎断裂造成。

固安—昌黎大断裂形成了上太古界单塔子群在研究区北部的抬升和南部下降的趋势，并使得含磁铁石英岩块地层的上升，形成重力的明显高值区。

本区在重力异常值高的中心部位已有见矿钻孔，则证明异常为矿致异常。

在航磁ΔT 异常图上可以看出，本区的磁场面貌整体为北高南低，固安—昌黎断裂两侧磁场特征截然不同，断裂以南磁场平静，断裂以北磁场变化剧烈，异常值高且形态不规则，部分地区异常等值线紧密，呈串珠状。