三合屯—小营沟南部区磁异常的推断解释

李凯春，刘 涛，詹福万

吉林省有色金属地质勘查局六0八队，吉林 长春 130507



三合屯—小营沟南部区磁异常的推断解释

李凯春，刘 涛，詹福万

吉林省有色金属地质勘查局六0八队，吉林 长春 130507

大东沟—小营沟南部区己发现有数条小规模的磁铁石英岩型铁矿体。通过对测区开展高精度磁测工作，在Ⅰ号磁铁石英岩型铁矿体北东部发现规模和范围更大的磁异常带，经过定性分析和各种定量计算，结合测区地质资料，推断该异常为近直立的厚板状铁矿体引起。

高精度磁测；铁矿体；定量计算

0 引言

大东沟—小营沟南部区位于吉林省桦甸市，该区的地质普查，发现有几条磁铁石英岩型铁矿（化）体，但由于该区构造较为复杂，对铁矿（化）体的产状等判断不明，同时地质迫切想了解己有磁铁矿（化）体附近深部是否存在更大规模的铁矿（化）体，为此在该区投入了1/万高精度磁测工作。磁测结果，在Ⅰ号磁铁石英岩型铁矿体北东部存在一大规模的磁异常，定名为M12异常，该异常规模和强度比磁铁矿上的磁异常还要大。在M12号异常附近进行了加密，并在异常中心布置了一条精测剖面，最后对异常进行了定性和定量解释，推断M12号异常是由深部的铁矿（化）体引起的，指导了下一步地质工程的布置。

1 地质概况

区内岩石变质变形强烈，构造及岩浆活动频繁，矿化蚀变线索较好，目前已发现蚀变岩型、石英脉型金、银铜铅矿（化）体和磁铁石英岩型铁矿。主要岩石单元有：表壳岩类、深成变质岩类、钙碱性侵入岩及脉岩类。

区内断裂构造较发育，主要断裂构造有北东、北西、北北东向三组，目前认为，北东、北北东向断裂构造与区内金、铁、银铜铅等有色和黑色金属矿化关系密切，是区内主要导矿、储矿构造，并以挤压破碎为特征。

三合屯南部区发现磁铁石英岩型铁矿体两条（见图1），其特征如下：

Ⅰ号磁铁石英岩型铁矿体：赋矿围岩为角闪斜长片麻岩，矿石以磁铁石英岩为主，其次为石榴子石角闪黑云斜长片麻岩。蚀变主要为高岭土化、绿泥石化，其次为硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿帘石化；矿化以粒状磁铁矿化为主，粒径0.1～0.2 mm，其次为浸染状、细脉状、薄膜状黄铁矿化，偶见磁黄铁矿化、黄铜矿化。

Ⅱ号磁铁石英岩型铁矿体：位于Ⅰ号铁矿体西侧60 m，矿体特征与Ⅰ号矿体类似。矿石以磁铁石英岩为主，其次为强褐铁矿化片麻岩。蚀变主要为高岭土化、绢云母化；矿化为星散状磁铁矿化，条带状、细脉状、浸染状褐铁矿化。

图 1 三合屯—小营沟南部区综合地质图Fig.1 Comprehensive geologic map of the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

2 矿区岩（矿）石磁性

本区历年来测定了大量标本磁参数，这里仅列举2010年测量的标本磁参数。为了解本区各类岩石磁性变化情况，对岩石磁性按岩石分类进行了统计，结果列于表1。

从表1分析可得出本区岩石磁性特征如下：

（1）磁性最强的是磁铁石英岩。这是本区用磁测寻找磁铁石英岩型铁矿的物性前提。磁铁石英岩的磁化率算术平均值为301.2×10-3SI。

（2）较强磁性的岩石有：蚀变岩类岩石、花岗片麻岩、细粒闪长岩、蚀变安山岩等，磁化率算术平均值最大的不超过40×10-3SI。

（3）中等强度磁性的岩石有：花岗岩类、斜长角闪岩类、变粒岩类，磁化率算术平均值最大的不超过40×10-3SI。其余岩性为弱磁或无磁。

（4）从表中磁化率的变化范围可看出，无论每种岩石或每类岩石变化范围都较大，这就给分析异常增加了难度，不是简单的多高磁场对应那种岩石，而要结合野外实际情况具体分析。

本区1985年测量过磁铁石英岩的感磁和剩磁，测量结果表明它的感磁、剩磁都较大，这决定了本区磁法寻找磁铁矿的有效性。而它的磁化率变化范围大（1.9×10-3SI～＞100 0×10-3SI），剩磁大的同时Q值也较大又使本区异常解释较复杂。这是高级变质区的岩石特点所决定的。

表 1 三合屯—小营沟南部区地表分大类岩石磁化率统计表Table 1 Rock susceptibility statistics of surface sub categories in the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

3 磁异常特征及解释验证

3.1 磁异常特征

通过对每个异常进行地质观测、标本磁参数测定再结合测区地质资料分析，发现该区M12号异常是找矿的有利异常，故后期在M12号异常区进行了加密测量，并布置了精测剖面（图2）。磁异常走向约NE35°，长250 m，宽50～90 m；北东翼呈缓坡状，北西翼较陡，并出现负值；异常强度大，最大△T=3946.6 nT，最小△T=-940 nT，异常幅值约为4 900 nT；在异常范围内有两个极大值异常中心，SW侧的异常和己知的Ⅰ号磁铁石英岩型铁矿体相对应（图1），异常幅度和范围相对较小，NE侧的异常强度和范围都相对较大，地质未控制磁铁矿体。

3.2 磁异常的解释

本区测线方向为120°～300°，利用IGRF模型计算本区磁倾角为60.03°，磁偏角为-9.43°。假设地磁场方向即为磁化方向（剩磁小或者方向与感磁相同），根据is=arctan（tanIsecA′）计算剖面方向有效磁化倾角is=69.88°，式中I为地磁倾角60.03°，A′为剖面磁方位角，A′=60+（-9.43°）=50.57°。

3.2.1 定性解释

磁异常△T平面等值线呈带状，NE35°走向，且△Tmax/2等值线长轴＞3倍短轴，异常仅北西方向一侧有负值，故推测磁性体为NE方向35°走向，延深很大的板状体。正异常和负异常不对称，且∣△Tmin∣/△Tmax=0.2，因此征角θ=0°～90°。根据以上分析，推测△T异常为NE35°方向无限延长的斜磁化厚板引起，厚板顶面中心在地面投影位于△T极大值和极小值之间。

3.2.2 定量计算

由定性分析，选用斜磁化二度厚板理论计算公式，用特征点法、经验切线法、带校正系数的切线法（θ角法、拐点法）、梯度法对磁性体的埋深（h）、水平宽度（2b）、磁化强度（J）、倾角等进行了定量计算。定量计算选用本区105线精测剖面（见图2）。各种方法详述如下：

（1）特征点法：

由图3，d1/2=77 m，d1/4=110.8 m，dm=90 m。代入公式可得，h=20.6 m，b=32 m。再根据把前面计算得到的h和b代入可得γ=25.8°，又γ=α-is且 is=69.88°，故厚板倾角α=95.7°。半和曲线极大值处即为厚板状体顶面中心在地面投影，约为512号点处。

（2）经验切线法：

由图3可得X0-Xm=20 m，X0′-Xm′=60 m，代入公式可求得h=20 m。（3）拐点法：

图 2 三合屯—小营沟南部区△T等值线平面图Fig.2 △T isoline plan of the southern area of Sanhetun-Xiaoyinggou

先由实测曲线上量取（XG4-Xmax）/（ XG1-Xmax）的值，由插图3可得XG4-Xmax=33 m，XG1-Xmax=20 m，代入求得（XG4-Xmax）/（ XG1-Xmax）=1.65。在图4可查得Kh=2.65，Kb=2.4，Km=2；在图3可查得XG4-XG1=53 m，△Tmax-△TG4=2576.6 nT。代入公式h=（ XG4-XG1）/Kh，b=（XG4-XG1）/Kb，JS=（△Tmax-△TG4）/Km，求得h= 20 m，b=22.1 m，JS=12 883×10-3A/m。

（4）θ角法：

定性分析时得出特征角θ=0°～90°，故采用不对称△T异常的切线法。首先计算异常异常形态参数K1，由公式K1=（Xm′-XG4）/（X0-X0′），由图3，Xm′-XG4=36.2 m，X0-X0′=105 m，故K1=0.345。查阅表2，并值可求得K2=1.4，K3= 3.08，K4=0.92。分别代入公式h=（Xm′-XG4）/ K2，J=（△TMax-△TMin）/K3，b=K4×h，求得h=25.9 m，J=15 328×10-3A/m，b=23.8 m。

（5）最大梯度法：

图 3 曲线分解及特征线段图Fig.3 Curves decomposition and feature segments diagram

图 4 斜磁化拐点法参量列线图Fig.4 Parameter nomogram of oblique magnetization inf ection point method

表 2 稍不对称ΔT异常切线法系数表（ε=0º～50º）Table 2 Slightly asymmetric ΔT anomaly tangent coeff cient table （ε=0º～50º）

在异常曲线较陡的一翼上量取异常曲线近于直线变化的那一段在横轴上的投影长度d，该投影长度即相当于磁性体的顶面埋深h（见图3），量取结果h=16 m。

各种定量计算方法计算结果见表3。

表 3 定量计算结果Table 3 Quantitative calculation results

3.2.3 延拓处理

实测△T数据进行了向下延拓了10 m和15 m的延拓处理（见图5），再往下延拓时异常形态变得杂乱起来，推测是因为切割场源，故推断磁性体埋深h在20 m左右。根据△T=2πJ，代入前面定量计算得出的磁化强度，得出△T约为8 900 nT，这与往下延拓接近场源时△T达到的9 000 nT左右基本吻合。向下延拓10 m和向下延拓15 m曲线交点距离大概为50 m，反映磁性体的水平宽度2b约为50 m。向下延拓15 m的曲线变得起伏不平，三条曲线的相交点距离为76 m，交点位置相对于下延10 m和下延15 m曲线的交点偏南东方向了，这说明异常源有多个，且在南东方向相对较深处隐伏。

图 5 延拓对比图Fig.5 Continuation contrast f gure

3.2.4 推断解释

设该磁性体以感应磁化为主，忽略剩磁影响，则J=Ji=κ×T0，T0=53 400 nT，则可求得其磁化率大小为κ=J/T0=14 106×10-3×4π×10-3（Os）/0.534（Os）= 4π×26.416×10-3（SI）=332×10-3（SI）。根据标本磁化率测定结果，本区只有磁铁石英岩才有这么高的磁化率，以此推断引起M12的磁性地质体为磁铁石英岩型铁矿体。

磁测工作完成后，对异常进行了质量检查以及异常中心附近标本测定，结果未发现高磁化率岩石露头或转石，仅测得黑云母花岗变粒岩K=0.165×10-3SI；黑云斜长变粒岩K=0.10×10-3SI，黑云母花岗变粒岩K=0.34×10-3SI，斜长花根据定性分析和定量计算结果推断该磁铁石英岩型铁矿体长约250 m，宽约50 m，顶面中心在地面投影约在512号点处，埋深约21 m，走向NE30°，近直立略倾向SE，倾角84°。

岗岩K=0.08×10-3SI。这种检查结果表明该异常不是由地表岩性引起。

4 结论与建议

（1） 本区磁铁石英岩的磁化率远大于其它岩石，在本区具有磁法找磁铁石英型铁矿的物性基础。

（2） 在一个测区通过对磁测异常利用多种定量计算方法计算磁性体埋深、宽度、磁化强度、倾角等，最后剔除相差较大的结果能得到比较接近实际的计算结果。

（3）通过定性分析和定量计算， M12号异常推测由磁铁石英型铁矿体引起，建议地质在异常处布置地质工程进行验证。

［1］ 管志宁.地磁场与磁力勘探［M］.北京：地质出版社，2007.

［2］ 范国正，黄旭钊，熊盛青.磁测资料应用技术要求［M］.北京：地质出版社，2009.

Magnetic anomaly interpretation of the southern district in Sanhetun-Xiaoyinggou

LI Kai-chun， LIU Tao，ZHAN Fu-wan
Team 608， Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province， Changchun 130507， Jilin， China

There has found several small magnetite quartzite type iron ore body in the southern area of Dadonggou-Xiaoyinggou. Through high precision magnetic survey in the test area， greater scale and scope magnetic anomaly zone were found in North Eastern of No.1 magnetite quartzite type ore body. Through qualitative analysis and quantitative calculation， combined with geological data of the test area， we inferred the anomaly is caused by nearly vertical tabular iron ore body.

High precision magnetic survey； iron ore body； quantitative calculation

P631.2

A

1001—2427（2015）03 - 87 -6

2014-12-05；

2015-09-15

李凯春（1985—），男，湖南宁乡人，吉林省有色金属地质勘查局六0八队工程师.