地面高精度磁法测量在北苏丹国哈马迪金矿勘查中的应用

杨学明，秦正永，刘文奎，李建超，郑军，赵洪鹏

（1.中国地质大学，北京 100083；2.天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

地面高精度磁法测量在北苏丹国哈马迪金矿勘查中的应用

杨学明1、2，秦正永2，刘文奎2，李建超2，郑军2，赵洪鹏2

（1.中国地质大学，北京 100083；2.天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

北苏丹国哈马迪金矿区位于新元古代泛非造山运动时期地壳增长形成的阿拉伯-努比亚地盾的西南端，处在古地块拼接缝合带上，具备较好的成矿远景。为了扩大哈马迪金矿区及外围的地质找矿效果，利用地面高精度磁测方法，对矿区及外围进行了扫面，通过研究了解哈马迪金矿区隐伏的控矿构造和含矿蚀变破碎带的分布特征，利用磁测异常追索和圈定出含金蚀变片理化带。同时，对比分析已知金矿床(体)磁场特征，建立了哈马迪矿区地质-地球物理找矿模型，进行深部盲矿体预测。在重点区段实施初步工程验证，取得了较好的找矿效果，从而说明地面高精度磁法测量在哈马迪矿区间接找寻金矿的可行性和有效性。

地面高精度磁法；哈马迪金矿区；蚀变片理化带；深部盲矿体；找矿预测

哈马迪（Hamadi）金矿区位于苏丹尼罗河州，努比亚沙漠和Bayuda沙漠结合部位，处于Bayuda沙漠区北部瓦迪辛格尔盆地。前期地质工作主要针对浅部，并取得了较好的勘查效果，控制的矿体大部分在100 m以内，但部分矿段矿体深部并没有完全控制，具备较理想的深部找矿空间[1]。工作区地处沙漠腹地，考虑到沙漠环境特征，利用直接找矿（金属硫化物矿）方法，如大功率直流激电法很难实施，因而本次采用1：1万高精度磁法测量，通过类比地表信息特征继而实现由浅及深的类推，了解深部控矿情况，达到快速评价和实现深部找矿的目的。

1 成矿地质背景及岩（矿）石磁性特征

1．1 成矿地质背景及分析

苏丹哈马迪金矿区位于新元古代泛非造山运动时期地壳增长形成的阿拉伯-努比亚地盾的西南端。阿拉伯-努比亚地盾由众多个小古地块拼接而成，而哈马迪金矿就是处在古地块(体)间的缝合带上。

区内出露地层为新元古界变质岩，经历了多次区域变质作用和强烈的构造活动，岩石主要为中深变质的石榴角闪片麻岩、绢云石英片岩等，其原岩为中基性的火山岩和碎屑沉积岩互层，长期强烈的变质作用使岩层中的金等成矿物质变为独立相且活化迁移，成为本区重要的成矿物质来源，随变质热液在有利的构造部位富集形成金矿。

哈马迪矿区位于瓦迪.辛格尔盆地北部边缘北东向断裂东南部的一复式褶皱北东端，受其影响，区内褶皱、断裂构造较为发育，而岩浆岩不甚发育，主要有基性岩和闪长岩出露。

根据矿体成群成带的分布特征，初步划分了5个矿段，共计28个矿带。矿带展布受剪切构造和哈马迪褶皱控制，产在哈马迪复式背形的核部及两翼，在平面上呈“∧”型，北西翼矿带呈北东向展布，断续延长约6300 m，东翼呈近南北向延长约3500 m。

经研究分析认为，新元古界蚀变片岩的片理化带是金矿（化）体的主要赋存部位，产在哈马迪复式背形的核部及两翼，核部的张剪裂隙是另一个重要的赋矿部位。

1．2 岩（矿）石磁性特征

采用加拿大产GSM-19T型质子旋进式磁力仪，在哈马迪矿区附近地磁背景场平稳区对岩石标本进

行了磁参数测定，结果列于表1。从表中可以看出：原生矿石的磁化率值最高，平均值数倍于其他岩性，说明赋矿围岩在多期次的构造-热液事件中，伴随着蚀变片理化带形成，金元素与一定量的铁磁性物质伴生富集；滑石片岩和硅化灰岩（大理岩）具有相对较高的磁性；而含角闪石的片岩和片麻岩表现出相对较低的磁性特征，同时片岩及片麻岩两种岩性在测区范围内分布较多，其整体稳定性较差，在不同区块的这两种岩性的磁性特征存在明显差异。整体来看，在长期的变质及构造应力作用下，蚀变片理化带的形成及金元素的富集，影响了地层岩性的物质结构组成，形成了矿体赋存地层与原岩地层的磁性差异，从而为在哈马迪矿区开展高精度磁法间接找矿工作奠定了物性基础[2-3]。

表1 工作区内岩（矿）石磁参数测定统计表Table 1 Statistic results of rock magnetic parameters in the workaround

2 磁测异常分布特征

本次对哈马迪金矿区及外围进行了系统的地面高精度磁法测量工作，网度100 m×40 m，面积20 km2。对磁测数据进行了日变改正、正常场改正和高度改正，求出磁异常△T值，并经化极处理。在化极后的磁异常△T等值线平面图上（图1），全区磁场值总体较弱，幅值一般为60～450 nT，在测区的北西部为负的弱磁异常区，磁场值相对平稳、变化小；而南东部大范围内磁场值变化较大，有多个明显的局部异常呈线状或面状排列分布，呈现出该区段相对较高的磁异常特点。已知的哈马迪金矿带主要分布在该磁异常区内。

图1 哈马迪金矿区地质磁法综合平面成果图Fig．1 Geological magnetic composite result plane diagrams in Hamadi goldfield

2．1 北西部的负弱磁异常区

负的弱磁异常区在F1断裂以北大面积分布，磁场变化平缓，异常等值线规则，场值大部分在-30～0 nT之间变化，通过物性采集结果可知新元古界角闪片岩在该区分布，表现为弱磁特征，推断异常应由此引起。

2．2 南东部半梭状相对强磁异常区

本区磁异常值在-30～400 nT之间变化，异常呈中间张开、两端收缩的半梭状，与北东端抬起、向南西方向散开的倒转背形形态基本一致，该异常可分为以下四个异常亚区。

（1）相对中等异常亚区

异常呈带状，主体走向北东，正负异常相间分布，场值在-30～180 nT之间。根据异常形态特征又可划分出4个具有一定规模的中等强度的带状异常，均为北东走向，其中南部3个磁异常，受后期近南北向断裂带影响，异常错断，局部不连续。分析认为，该地段磁异常是新元古界角闪片岩及角闪片麻岩含金地层的反映，受长期强烈变质作用的影响，岩石受挤压形成了片理化带或小型构造带，金元素等成矿物质变为独立相发生了迁移富集。该过程中改变了地层岩性的物质结构，影响了岩性的物性特征。

（2）相对中高异常亚区

东边部中高异常亚区，场值在60～250 nT之间，异常形态多为封闭的环状，呈串珠状不连续分布，主体走向近南北。该地段新元古界片岩受多期构造应力活动作用，在岩性接触带或地层软弱区出现错动，形成了剪切带及片理化带。分析认为该区段中高磁异常的不均匀性反映了多种岩性的分布特征，也预示着成矿元素在岩层中富集的不均匀特点。

（3）相对高异常亚区

在中南部出现明显的高磁异常，形态近似椭圆状，场值变化为140～400 nT，异常区东西延展近1.2 km，宽约500 m，化极上延500 m后整体异常强度变弱，规模变大。综合分析认为，磁异常是由具有一定埋深的隐伏基性岩脉或岩枝引起。

（4）相对弱磁亚区

中部的弱磁异常亚区，场值在0～30 nT之间，该区大面积出露为新元古界石英绢云母片岩，局部有角闪片岩、角闪片麻岩的岩脉穿过。结合物性参数测定结果可知，石英绢云母片岩、角闪片麻岩的磁化率偏低，与该区磁异常分布特征基本吻合。在测区北西部出露的岩性为二云母片岩，其

磁化率值较高，但与该地段磁异常分布不一致，分析认为是在成矿后期受构造活动作用，原岩强烈破碎，生成了构造岩，其结构和构造都发生了退磁变化[4-5]的缘故。

3 断裂构造的解释推断

断裂构造带及其次级发育体多为本区重要的导矿、容矿构造，断裂构造的解译对指导找矿具有重要意义。参考前人的经验[6-8]，总结归纳反映断裂的磁异常标志有：断续分布或连续排列的若干局部异常组成的链状、带状和串珠状等正负异常带；不同特征磁场的分界线、线性磁场梯度带及具有明显叠加特征的正负背景磁异常，这些反映异常宏观分布规律的磁异常特征是断裂构造带的标志。

通过对工作区地面高精度磁测结果的处理分析，全区推断出断裂破碎带及构造裂隙带共6条（图1），其中北东向断裂构造带1条、北西西向断裂1条，北东东向断裂2条，近南北向断裂2条，而多条北东向小规模的线性发育体应为地层岩性层间发育的蚀变片理化带或小的节理裂隙(表2)。

表2 断裂特征解译表Table 2 Interpretation result of the faults features

测区主要断裂以北东向展布为主，主干断裂和次级断裂相互交错，断裂倾角较陡，倾向多为北西。多方向断裂相互交错构成了本区近似环形的构造基本格架，也反映区内断裂构造的复杂性。各种迹象表明本区处于构造活动较强的区域，不同形式、不同期次的构造相互叠加、相互作用形成了复杂的构造面貌。

4 矿体预测定位及工程验证

矿体预测定位是在地质、物探资料综合研究的基础上，提出的成矿有利地段[9]。通过对成矿地质条件的分析、结合物探磁测异常，更准确地掌握了蚀变片理化带及张剪裂隙的磁性特征，为本次采用物探方法划分成矿靶区、圈定盲矿体提供了条件与依据[10]。通过对比分析，得出哈马迪金矿区赋矿区段与物探异常的对应关系，即地质-地球物理模型：中等强度磁异常，呈条带状分布，走向与地层岩性基本一致，总体反映了矿（化）体是沿背形核部及两翼的层间裂隙或蚀变片理化带等软弱岩层富集发育，多期次的褶皱与构造活动形成了热液运移及含矿元素富集的软弱层，同时也改变了赋矿围岩的物性结构，使其磁场强度明显高于含矿岩石原岩，物性特征的改变提供了对深部盲矿体圈定的依据。

综上分析，对测区进行了靶区圈定和矿（化）体预测定位，确定了7处有望区段，分别编号为YC-Ⅰ、YC-Ⅱ、YC-Ⅲ、YC-Ⅳ、YC-Ⅴ、YC-Ⅵ、YC-Ⅶ（图1、表3）。

上述多个定位靶区确定后，有针对性地对YC-Ⅱ及YC-Ⅲ号靶区进行了查证。工程验证结果证实了预测的准确性，发现了多处隐伏矿（化）体。KC-1 (YC-Ⅱ靶区)终孔深度247 m，在29.8～173.5 m深处见到三层厚度在1.0～5.0 m的矿体或矿化体，真厚度最低可采厚度达到0.7～3.0 m，单件样品金品位达到9.23×10-6，平均品位3.54×10-6；KC-2

(YC-Ⅲ靶区)终孔深度225 m，在92.8～101.5 m深处见到单层视厚度达到8.7 m左右的矿体或矿化体，平均品位达到2.74×10-6以上。以上验证资料显示，哈马迪金矿区及外围进行的隐伏金矿体预测定位效果是十分明显的，对扩大矿床的经济价值起到了很大的作用。

表3 有望异常统计表Table 3 Statistics results of the high possible anomalies

5 结论

（1）哈马迪金矿区的最主要控矿地质条件是层间裂隙或蚀变片理化带，金是沿着背形核部及两翼的层间裂隙或蚀变片理化带等软弱岩层富集。

（2）多期次的褶皱与构造活动形成了热液运移及含矿元素富集的软弱层，同时也改变了赋矿围岩的物性结构，使其磁场强度明显高于相同的含矿原岩，物性特征的改变为高精度磁测对盲矿体的圈定提供了依据。

（3）中等强度的磁异常分布，走向与地层岩性一致，总体反映了矿（化）体沿背形核部及两翼的层间裂隙或蚀变片理化带等软弱岩层富集发育。

（4）验证孔中见到了较好的金矿体，证明了在哈马迪金矿区高精度磁测定位盲矿体的效果明显。

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Application of the Ground High-Precision Magnetic Measurement to the Reconnaissance of Hamadi Gold Deposit in North Sudan

YANG Xue-ming1，2,QIN Zheng-yong2,LIU Wen-kui2,LI Jian-chao2, ZHENG Jun2,ZHAO Hong-peng2
(1.China University of Geosciences,Beijin,100083，China；2.Tianjin Geophysical Exploration Center,Tianjin 300170,China)

Hamadi gold deposit,North Sultan,is located in southwest of Arab-Nubian,which is formed by crustal growth during the Neoproterozoic pan-African orogenic period.It is situated on the splicing structure zone of Kerns,where could be preferable matallogenic prospected area.In order to improve the geological prospecting effect of Hamadi gold deposit and its periphery,we scanned this area by the ground high-precision magnetic measurement,and established the geology-geophysics prospecting model of Hamadi ore field to forecast the deep blind ore-bodies through studying the distribution of the concealed ore-control structure and ore-bearing altered fracture zone,tracking and delineating the gold-bearing alteration schistosity zone by utilizing magnetic anomaly, and analyzing contrastively the magnetic anomaly characteristics of the known gold deposits(bodies).The drilling engineering verification shows that there is a good discovery.So,we can conclude that the Ground High-Precision Magnetic Measurement is a feasible and effective method for exploring gold ore indirectly in the Hamadi ore field.

ground high-precision magnetic measurement；Hamadi gold field；alteration schistosity zone；deep blind gold orebody；prospecting prediction

P613.2+21

A

1672-4135（2013）03-0233-06

2013-05-14

中央地质勘查基金国外矿产资源勘查项目：苏丹尼罗河州Block 20地区金矿详查（101002B050）

杨学明（1982-），男，工程师，2005年毕业于桂林工学院工程物探专业,长期从事地球物理方法的应用及研究工作,E-mail：xuemingyang_82@163.com。