西藏罗布莎铬铁矿区重磁勘探应用效果

陈琳荣，张 皓，武 斌，3，曹蜀湘，张 淳

（1 吉林省地震局震灾预防中心，长春 130022；2 四川省地质勘查勘查开发局 物探队，成都 610072；3.成都理工大学地球物理学院，成都 610059）

西藏罗布莎铬铁矿区重磁勘探应用效果

陈琳荣1，张 皓2，武 斌2，3，曹蜀湘2，张 淳2

（1 吉林省地震局震灾预防中心，长春 130022；2 四川省地质勘查勘查开发局 物探队，成都 610072；3.成都理工大学地球物理学院，成都 610059）

中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺资源。铬铁矿是国家经济建设所需要的重要战略矿产资源。我国探明的资源储量非常有限，不能满足经济建设的需要。西藏铬铁矿高精度重磁勘探结合了以往重磁勘探的经验，运用新的高精度重磁勘探仪器与数据处理方法，推断了研究区内构造格架及岩体分布情况，划出了区内断裂构造并圈出了目标地质体。

铬铁矿；重磁勘探；应用；罗布莎

1 岩矿石物性和地质地球物理模型

1.1 物性特征

根据以往相邻矿区测定结果，超基性岩与围岩、铬铁矿与围岩间存在一定的密度和磁性差异，这与本次工作中岩(矿)石标本物性测量的成果是一致的，为重磁方法找矿提供了地球物理前提。从表1、表2可以看出，标本的磁性参数变化较为复杂，蛇纹岩为强磁性，蛇纹石化斜辉辉橄岩和斜辉辉橄岩为强磁性磁，但磁性变化较大，均值略小于蛇纹岩。究其规律，推测变质越强，磁性相对越大。罗布莎砾岩和纯橄岩为弱磁性。铬铁矿的磁性介于上述的强磁性（蛇纹岩、蛇纹石化斜辉辉橄岩和斜辉辉橄岩）和弱磁性体（罗布莎砾岩和纯橄岩）之间，属于中等或较弱磁性体。

通过对前人成果[1]及本次物性测试结果分析，得出以下结论：

1）测区引起重力异常的地质体主要为铬铁矿，斜辉辉橄岩、纯橄岩、石英菱镁岩次之，砂板岩、灰岩和罗布莎砾岩最小。富集的铬铁矿与其他地质体的密度差异较为明显，而斜辉辉橄岩、纯橄岩、石英菱镁岩、砂板岩、灰岩和罗布莎砾岩之间的密度差异相对较小。

2）铬铁矿磁性属中等或较弱磁性体，区内超基性岩体（斜辉辉橄岩、蛇纹岩）属强磁性岩体，且变质越强，磁性越强。其他岩体则为弱磁性岩体。

1.2 地球物理模型

对铬铁矿的重磁研究，建立二维地质模型，说明铬铁矿产生的重磁异常时明显的，使用重磁法对铬铁矿研究方法是有效的。

如图1所示，建立二维板地质模型，板宽、板厚分别为2m×5m、4m×10m、5m×10m，板的顶部埋深分别为10m、10m、1m，板中心位置X坐标均为100m,板的剩余密度为1g/cm3。二维板会在地面上形成一个幅值在0.01～0.14mGal，宽度在40～80m的一个局部高重力异常。根据以往西藏铬铁矿勘查成果分析，铬铁矿体能够产生宽度在几十至一二百米，幅值在0.1-0.6mGal的重力局部高异常[2]。

在磁性上，借鉴前人的结果建立地质模型（图2），为一宽4m，下延10m，顶部埋深为1-5m的二维板。通过野外标本实际测量并结合该地区已知的物性成果，可以得出铬铁矿具有中等磁性，该矿与超基性岩体的剩磁大于感磁，其磁异常有反转磁化的特征[3]、[4～7]。

表1 罗布莎铬铁矿区岩（矿）石密度表

表 2 罗布莎铬铁矿区岩（矿）石磁性表

综上所述，本次罗布莎铬铁矿区重磁勘探有意义的异常区为：重力异常幅值在0.1～0.6 mGal，属于中等磁性的正、负磁异常区，宽度从几十米到一、两百米间。

2 野外工作方法技术

2.1 野外工作方法与技术要求

本次工作设计的比例尺为1∶5000，线点距为50m×20m，布格重力异常总精度±0.150mGal,测点高程均方误差±0.700m。野外施工实际达到的布格重力异常总精度为0.071mGal，高程均方误差为±0.040m，能够识别大于0.1mGal的局部重力异常。高精度磁法总精度小于5nT。

2.2 中间层改正与地形改正

中间层改正通过取不同中间层密度试验得出，当中间层密度取2.67g/cm3时，计算出的布格异常与地形的相关性最小，所以本次矿区中间层改正才用的密度为2.67g/cm3。

近区地形改正（0～20m），本次将工作区基本地形类型分为“平坦”、“锥形”两类。斜坡与锥形地形时，将测点周围地域划分为间隔45°角的八方位圆域，视各子域为锥面，用RTK测出每方位20m处的高程值；并对某些复杂地形加密，RTK测出该方位10m处的高程值。利用锥形公式或锥形与扇形公式相结合计算得出各方位地改值，再对八方位地改值累加求和得出该测点的近区地改值。

中区地形改正（20～200m），通过对1∶5000地形图矢量化数字化成高程网格数据，然后利用软件采用方域计算公式进行计算。由于本次工作测网网度为50m×20m，对高程网格数据的网格间距进行了试验工作，选取了5×5m、10×10m、以及20m×20m三种网格间距进行计算分析对比，最终确定网格距为5m。

远区地形改正（200～2 000m），利用1∶50000地形图矢量化数字化成高程网格数据通过软件采用方域公式计算地改值，其高程网格间距选择方式同中区地形改正相同，最后选择10m网格距。地改对铬铁矿异常是非常重要的。

图1 二维板模型重力剩余异常正演图

图2 铬铁矿磁异常特征

图3 罗布莎铬铁矿区布格重力异常图

图4 罗布莎铬铁矿区ΔT磁异常图

3 重、磁场分布特征及断裂推断

3.1 布格重力异常

从重力布格异常图（图3），测区内重力等值线大体为东西、南北走向，至西向东依次为重力低-重力高-重力低-重力高分布。西部低重力异常以带状向南北方向延伸分布，在西部低重力背景下，有局部高重力异常出现。在工区总体高的重力背景值下，包夹了几个相对独立的高值重力体，高、低重力异常过渡部分梯级现象明显。

总体来看，工作区布格重力异常均以正值出现，介于290×10-5m/s2～317×10-5m/s2之间，其差值达到26×10-5m/s2。

3.2 ΔT磁异常

在磁异常△T磁异常图上（图4），该区磁场最明显的特征是南为正磁异常，北为负磁异常，正负磁场负磁异常幅值变化较大。在中-东部工区，正、负磁异常面积分布相当；在中-西部工区，磁异常0值线向北移，呈约135度方位角走向，且有负磁异常带嵌入正磁异常带中。正磁异常带在工区南部正磁异常区呈串珠状、长条状突出显示，其走向呈东西向。在高精度磁测中，参考使用了化极、四个方向的导数、向上延拓等成果。

在工区南部，有中等蛇纹石化斜辉辉橄岩（其κ范围由2 692×10-6×4πSI到37 622×10-6×4πSI，Jr范围由2 318×10-3A/M到19 967×10-3A/M）及强蛇纹石化斜辉辉橄岩（其κ范围由505×10-6×4πSI到2 089×10-6×4πSI，Jr范围由103×10-3A/M到2047×10-3A/M）出露，属强、中型磁性地层。工区北部分布有少量罗布莎砾岩、砂板岩，属弱磁性地层。测区南部的串珠状磁异常高值带位置主要出露为板岩（其κ范围由12×10-6×4πSI到150×10-6×4πSI，Jr范围由10×10-3A/M到124×10-3A/M）。推测分析该处为斜辉辉橄岩与板岩的挤压构造部位，中等蛇纹石化及强蛇纹石化的斜辉辉橄岩下倾插入并下伏于板岩下，板岩则覆盖于斜辉辉橄岩之上。

3.3 推测构造断裂

利用重磁确定断裂的标志如下：①水平方向一阶导数串珠状异常轴连线；②重磁场梯级带；③重磁场线性分布的高低异常过渡带；④线状（窄带）异常带；⑤重磁场异常等值线规则扭曲部位；⑥重磁场异常等值线的疏密突变带；⑦重磁场异常（异常轴线）错动线；⑧重磁场异常（特别是多异常）的宽度突变带；⑨重磁场串珠装异常的分布带。

依据重、磁场异常等值线平面图所表现出来的特征，结合断裂识别的标志进行划分。结合矿区布格重力异常、△T磁异常及重磁水平方向导数[8]，在整个工区内共找出5条断裂构造（图5）。这些断裂分布全区，为铬铁矿的运移富集提供了良好的通道，为铬铁矿异常的研究提供了依据。

4 资料的处理与解释

4.1 局部异常的提取方法

利用方域窗口滑动平均方法分别求取了50×

150m、50×200m、50×300m、50×400m以及50×500m五种窗口的剩余重力异常，通过对比分析，50 ×400m、50×500m窗口求取剩余异常后，其区域场变化很小，剩余异常较为突出，选定50×400m窗口作为求取剩余布格重力异常的滑动平均窗口。同时利用对重力求取水平导数，计算得到0°、45°时效果最佳，这两种方法得到的剩余重力异常等值线平面图、0°方向水平一阶导数等值线平面图以及45°方向水平一阶导数等值线平面图能突出反映剩余布格重力异常，亦即局部重力异常。故本次选用△g50×400m的剩余重力异常等值线平面图作为局部异常提取以及解释的基础图件。

图5 罗布莎铬铁矿区推测断裂构造图a重力布格异常图；b △T磁异常图

4.2 重磁异常解释

1）重力异常解释：剩余重力异常解释图中（图6），划分出11个局部异常（其中有四个组合异常包括共计11个圈闭异常）。按照地质起因初步分析确定工作区局部异常包括岩体引起的异常13个，分别为G1-2、G1-3、G1-4、G2、G3-1、G3-2、G3-3、G4-1、G4-2、G5、G6、G10、G11-2；可能由矿化后或地层内高密度地质体引起的异常5个，分别为G1-1、G7、G8、G9、G11-1。

2）ΔT磁异常解释：ΔT磁异常解释图中（图7），共划分出异常带13条，编号分别为M1～M13，其中M1、M2、M4、M8、M9、M10、M13为正磁异常，M3、M5、M6、M7、M11、M12为负磁异常。

3）重磁异常综合解释：经过重、磁与地质综合分析，并结合前面资料，共找出满足与目标地质体地球物理特征套合的重力高且ΔT磁异常中、低区域共4处，分别为： G1-1与M1、G7与M7、G9与M10和G11-1与M12。特别指出重力G7和磁法M7共同反映的异常，就是现在正在开挖的3号矿洞。

图6 罗布莎铬铁矿区剩余重力异常解释图

图7 罗布莎铬铁矿区ΔT磁异常解释图

5 结论

1）罗布莎铬铁矿区重磁勘探有意义的异常区为：重力异常幅值在0.1-0.6mGal，宽度从几十米到一、两百米之间，并且具有一定强度磁异常的地段。

2）通过进行综合对比，发现4处重磁套合异常，推测其很可能为矿化引起的异常，为找矿有意义异常，异常区周围为成矿有利地段。

3）铬铁矿属于中等磁性异常，在周围强磁性的超基性岩体影响下，矿致磁异常很可能被围岩磁性覆盖。

4）在面对实际工区内地形条件差，坡陡、悬崖、巨石频出的条件下，重力中间层改正及地形改正都遇到了不小困难。如当测点在巨石上时，中间层改正的密度并不能正确反映该测点下面地质体的真实密度。同时采用RTK实测测点8方位高程的地改方式，并不能很好的反映测点附近的地形情况，特别是陡崖、峭壁等起伏较大地形。使得测区的布格重力异常图在对应部分切割较大的地形时有较为明显的中间层改正和近区地改不完全的现象。

因此，对于罗布莎复杂的地质、地形条件所对应的高精度重磁测量，重力只要取得合适的中间层密度，采用恰当的近区地改方式，二者结合相得益彰，对西藏罗布莎地区铬铁矿研究是非常有效的。

[1] 徐进才．西藏的铬铁矿[J]．中国地质，1985(9):26～27．

[2] 靳宝福. 重磁法在西藏铬铁矿勘察中的应用效果[J].西藏地质,1996(1):94～106.

[3] 刘天佑. 西藏朗县秀沟铬铁矿高精度重磁勘探效果[J].物探与化探,2012,3(36).

[4] 吴钦．陈颙，刘振兴，邹光华，等. 用物探方法在西藏找到隐伏铬铁矿[G]. 地球物理与中国建设．北京：地质出版社, 1997．

[5] 王德发，刘英才，熊盛青，等．西藏铬铁矿接替资源航磁勘查及找矿方向探讨[J]．地质通报，2007,26(4):476～482．

[6] 余中明．高精度磁测技术在铬铁矿勘探中的应用效果[J]．地质找矿论丛，2006,21:165～167．

[7] 曹绪宏．祁连山地区铬铁矿和超基性岩体的地球物理特征及物探找矿方法[J]．地质与勘探，1999,26(2):40～44．

[8] 郭华，于长春，吴燕冈．改进的斜导数方法及应用[J]．物探与化探,2009, 33(2)．

The Results of Application of Gravity and Magnetic Survey to the Luobusha Chromite Deposit in Tibet

CHEN Lin-rong1ZHANG Hao2WU Bin2,3CAO Shu-xiang2ZHANG Chun2
(1-Earthquake Disaster Prevention Center, Seismological Bureau of Jilin Province, Changchun 130022; 2-Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072; 3-Geophysical College, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Chromite ore in China is resource in short supply. Combined with experiences of previous gravity and magnetic survey, this paper applies high-precision instruments and data processing method to inference of structural framework and distribution of ore-bearing rockbodies and to delineation of fracture structures and ore-bearing geological bodies in the Luobusha area.

chromite; gravity and magnetic survey; application; Luobusha

P631.1、2；P618.31

A

1006-0995（2014）04-0603-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.030

2013-05-07

陈琳荣（1975-），女，工程师，主要从事工程场地地震安全性评价和地球物理勘探及分析等相关工作