钟姑地区典型矿床的重磁找矿模式

汪启年，朱将波，郭信，周月，葛诚，时静，佟月

（安徽省勘查技术院， 安徽合肥 230031）

钟姑地区典型矿床的重磁找矿模式

汪启年，朱将波，郭信，周月，葛诚，时静，佟月

（安徽省勘查技术院， 安徽合肥 230031）

钟姑地区位于宁芜中生代火山岩盆地南段，已发现有白象山铁矿等多个大型铁矿，是长江中下游成矿带以玢岩型铁矿为主的矿集区。本文以钟姑地区实测岩石物性参数为桥梁，以实测重磁数据为基础，分析了该区白象山铁矿、钟九铁矿和云楼铁矿的重磁场分布特征，并根据典型矿区已知地质条件，运用成熟的2.5D重磁联合反演技术进行计算，从定量角度认识铁矿体深部发育形态、位置与重磁异常之间对应关系，建立钟姑地区白象山铁矿等典型矿床的重磁找矿模式，为该区进一步找矿突破提供地球物理场信息。

钟姑地区 ；玢岩型铁矿； 重磁场 2.5D；重磁反演；找矿模式

0 引言

钟姑地区位于长江中下游宁芜火山岩盆地［2］南段，是长江中下游成矿带［5］铁矿矿集区，姑山铁矿、白象山铁矿等大型矿区都位于该区。在钟姑地区开展1∶2.5万高精度重磁测量，进行数据精细处理和解释，研究典型矿区的重磁场分布特征，通过重磁剖面定量计算，分析不同矿体形态对应的重磁异常，建立典型矿区地质—物探找矿模式，对钟姑地区实现找矿再突破具有十分重要的意义。

1 测区地质概况

区内大部分都为第四系覆盖。基岩地质图表明：区内出露地层（图1）有三叠系中统周冲村组（T2z）白云质灰岩夹膏盐层，中统黄马青组（T2h）砂页岩，侏罗系中下统磨山组（J1-2m）砂页岩，白垩系下统姑山组（K1g）为一套安山质火山角砾岩、凝灰质粉砂岩、杂砾岩，白垩系上统浦口组（K2p）含砾砂石［1，4］。区域性与铁矿成矿密切相关的地层为周冲村组及黄马青组［4］。

图1 钟姑地区基岩地质图Fig.1 Bedrock geological map of the Zhonggu area

测区断裂构造发育，北北东向、北西西向断裂构成了断陷盆地的骨架，它们形成的时间主要为燕山期，在喜马拉雅期有明显的继承性活动。褶皱以钟姑复式背斜为主体，贯通钟姑地区，轴向NNE，沿姑山-钟山-陶公山一线分布；轴部局部见周冲村组，两翼依次为黄马青组、象山群；两翼岩层倾角近30°。从属次背斜有白象山背斜［2］等。

区内岩体主要分布于钟姑复式背斜核部。岩浆岩为一套中性富钠安山玄武质火山—侵入杂岩，为燕山运动期的产物，是同一岩浆源在同一构造变动时期不同阶段形成的一套陆相火山—次火山岩，与矿田内的内生矿产直接有关。

2 重磁数据处理

在对重磁数据进行了扩边和网格化的基础上，开展了磁化极、向上延拓、匹配滤波、小波变换、重磁2.5D剖面反演等处理。

向上延拓是根据观测平面上的重力异常值计算高于它平面上异常值的过程［3］。将实测重磁异常值换算得到观测面以上的某一高度上的异常值，目的是突出区域性的构造特征；匹配滤波将深源与浅源地质体重磁场分离；不同尺度的小波变换是结合地质体分布特征，合理提取局部异常用于地质解释；而重磁2.5D剖面反演是以已知地质、钻孔和物探等信息为约束，开展人机交互正反演计算，获得合理的剖面地质地球物理模型，展示不同密度地质体分布的重磁场响应［6］。

3 测区重磁场特征

3.1 岩矿石物性特征

通过对测区收集和实测的岩矿石物性标本密度及磁化率资料进行统计分析，总结了区内岩矿石的物性特征，其统计结果见表1。

表1 钟姑地区岩石物性参数表Table 1 Petrophysical parameters of the Zhonggu area

本区白垩系和侏罗系为一套低密度层；三叠系中统黄马青组为中等密度层，三叠系下统周冲村组主要岩性为灰岩和硬石膏，平均密度在2.76×103～2.90×103kg/m3之间，为高密度层；侵入岩中闪长岩和二长斑岩密度接近，闪长岩钠化后密度变小。

本区岩石磁性以磁铁矿最高，闪长岩及二长斑岩次之；闪长岩钠化硅化后磁性显著减弱。沉积地层中，白垩系火山岩地层为弱磁性，角岩等蚀变围岩有一定磁性，其余都无磁性。剩磁方面，测区及周边磁性参数表明磁铁矿剩余磁化强度一般在2000×10-5～5000×10-5A/ m，远小于感应磁化强度，因此不考虑剩磁影响。

另外，通过对钻孔物性统计分析，闪长岩体随着深度增大其密度和磁性都有明显变化：地表闪长岩密度在2.55×103kg/m3，在-500m至-750m增大至2.65×103kg/m3左右；地表闪长岩磁性变化大，至-400～-500m以下磁性逐渐稳定。

3.2 区域重磁场特征

测区位于沿江重力高值带，表明沿江地区处于地幔上隆的地壳薄弱的部位，为深部岩浆的侵入作用提供了巨大的空间，形成了沿江一系列火山喷发岩带及侵入岩带。目前沿江地区已发现的众多铁、铜、硫等内生金属矿产，几乎全部位于幔隆带。

测区也位于沿江航磁异常带，主体为北东走向，呈线性分布，与重力区域高值带具有很好的对应关系，反应构造变化强烈，断裂发育，为深部岩浆侵入提供了通道（图2）。

3.3 测区重磁场特征

测区布格重力异常（图3）可知，等值线主体为北北东走向，呈中部高、东南和西北两侧低的分布趋势。测区中部重力高值为钟姑复背斜的反应，高密度的三叠系周冲村组地层抬升至地表。测区东南部，布格重力异常幅值最小为3.2×10-5m/s2，以北东向重力梯级带与中部高值区分界，发育较厚的新生界及白垩系，其厚度在1km以上。

北东向高值异常带上，和睦山背斜、白象山背斜等都表现为局部重力正异常；和睦山背斜北部被北西向断裂所错动，白象山背斜近南北向展布，延伸3km以上。南部年徒至杨庄一带发育大型重力低值异常，对应年徒—杨庄闪长岩体，其两侧重力高值带对应地质上的三叠系出露，实际上就是钟姑背斜的两翼。钟九、太白一带也发育有小规模的低值圈闭，为沿断裂侵入的小型岩体所致。

地磁化极异常图上，异常等值线也呈北北东走向，与重力场的分布形态有很好对应关系。中部北北东向高值磁异常带，最大幅值3300nT，两侧为磁场平静区；地磁异常有明显的叠加效应，高值背景上叠加的磁局部正异常主要是铁矿体的反应，如钟九矿区和白象山矿区等位置。磁局部异常是钟姑地区寻找铁矿的主要依据之一。

此外，姑山铁矿周边，磁背景场幅值在100～400nT之间，低于杨庄—年徒一带背景场（一般600～1000nT），主要是辉石闪长岩的磁性较闪长岩磁性弱很多。

图2 钟姑地区所在区域重磁场特征（左：区域重力异常图 右：区域航磁异常图）Fig.2 Regional gravity-magnetic field features of the Zhonggu area （left： regional gravity anomaly map； right： regional airborne magnetic anomaly map）

图3 钟姑地区重磁场特征（左：重力异常图 右：地磁异常图）Fig.3 Gravity-magnetic field features of the Zhonggu area （left： gravity anomaly map； right：airborne magnetic anomaly map）

4 典型矿区重磁场特征及找矿模式

4.1 白象山矿区重磁场特征分析

矿区位于白象山背斜，背斜南部以F1断裂为界，核部出露三叠系中统黄马青组，两侧依次为侏罗系下统磨山组；南部为白垩系下统姑山组；沿F1断裂发育侵入岩。

布格重力异常图（图4，B）上白象山背斜表现为显著的重力高值异常（最大值16.7×10-5m/s2），幅值北高南低，表明背斜北部黄马青组较厚，局部高值异常呈北北东向展布，延伸3.3km，南部等值线有向东偏转的趋势，应与F1断裂错动有关。F1断裂以南，布格重力异常等值线呈北东向，且幅值较低。该断裂两侧在地质和重力异常上都是有明显变化，对中生界有明显控制作用。提取重力局部异常后（图4，C），背斜东西两侧出现密集等值线，形态更加清晰，且背斜异常上出现南北两个次级峰状异常，北侧为较厚的黄马青组地层所致，南侧主要为矿体所致。

白象山背斜磁异常（图4，D）也表现为高值，幅值南高北低，与重力异常相反，此为矿体主体位于局部异常南部所致，最大值近1700nT。地磁局部异常及磁异常背斜上亦出现两个峰值，南部幅值最大，为400nT，对应于重力次级峰状异常。矿区南部闪长岩体所处位置磁异常幅值为400～600 nT，可认为是背景场。

分析认为白象山矿区整体为重磁同高（重力为低背景中的相对高），局部（细节）表现亦是重磁同高组合。

图4 白象山矿区地质物探剖析图Fig.4 Geological and geophysical analysis map of the Baixiangshan ore district

重磁定量计算（图5）结果表明白象山矿区已知矿体基本能够拟合重磁局部异常，实测地磁异常1547nT，拟合计算结果为1565nT，相差-18nT，表明其深部找矿潜力不大，该处找矿方向应为矿区外围。

4.2 钟九矿区重磁场特征分析

矿区位于钟九背斜，背斜核部遭受断裂破坏，被侵入岩占据，局部出露三叠系周冲村组，两侧为黄马青组；南部沿北西西向断裂发育闪长岩带。矿体受北东向断裂控制，主矿体赋存于周冲村组灰岩与姑山组变火山碎屑沉积岩接触部位。

图5 白象山铁矿区某线重磁2.5D定量反演结果Fig.5 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Baixiangshan iron ore district

图6 钟九矿区地质物探剖析图Fig.6 Geological and geophysical analysis map of the Zhongjiu ore district

布格重力异常图（图6，B）上钟九背斜表现为北北东向重力低值区（带），为闪长岩等侵入及发育低密度白垩系所致；与前钟山南部的大型重力低值圈闭形成一个整体，其最小值14.8×10-5m/s2；南侧异常等值线呈北西西向走向，与该方向断裂及闪长岩带对应；重力局部异常（图6，C）呈现出一高三低的分布形态，即：中部重力次级高值异常圈闭，北部、东南和西南重力次级低值异常圈闭，推断该次级高值圈闭主要由矿体所致。

磁异常（图6，D）为明显的椭圆形高值圈闭，长轴方向近北东向，最大幅值2700nT，最大梯度为3600nT/km；该异常东南等值线向外凸起，形成一个低缓次级异常。提取磁局部异常后形态与磁异常基本一致，与重力次级高值异常圈闭对应较好。而地质上出露矿体位置对应在磁异常峰值边部，说明出露只是矿体的边缘部分。

定量计算（图7）表明：重力低值区是由白垩系及周冲村组下部岩体所致，而矿体剩余异常所产生的重力场在曲线上表现为低缓的相对高值带。计算已有矿体产生的理论磁异常与实测异常接近。以上分析认为钟九矿区整体为重低磁高，局部（细节）表现为重磁同高的组合特征。

4.3 云楼矿区重磁场特征分析

矿区位于钟姑背斜核部，被闪长岩占据；岩体周边出露地层有三叠系周冲村组，两侧为黄马青组。矿体受北北东向断裂控制，赋存于周冲村组与闪长岩接触部位。

布格重力异常上（图8，B）该区中部整体低值（最小值13.8×10-5m/ s2），为闪长岩所致；对应基岩地质图可见周冲村组下部存在闪长岩侵入；重力异常等值线多有变化，小波变换后表现为丰富的局部异常，从局部异常看，矿区位置并非与重力局部正异常对应，仍然处于局部异常的边部，综合推断认为该处重力局部异常与地层及相应矿体厚度等有关，主要反应的是岩体之下存在三叠系周冲村组，矿致重力异常不明显。

图7 钟九矿区某线重磁2.5D定量反演结果Fig.7 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Zhongjiu ore district

图8 云楼矿区地质物探剖析图Fig.8 Geological and geophysical analysis map of the Yunlou ore district

磁异常（图6，D）为椭圆状，近北北东向，最大幅值1500nT。计算磁局部异常后细节更加突出，该磁异常位于布格重力异常梯级带，局部重力异常主体也处于梯级带，在矿区西南侧有次级异常出现，外围找矿较为有利。

重磁数据分析认为钟九矿区整体为重梯磁高，局部异常也表现为重梯磁高的组合特征。

定量计算（图9）表明：似层状矿体位于三叠系中统周冲村组与闪长岩体接触带，接触面复杂交错；该梯级带西侧重力低值为岩体所致，东部重力高值异常为隐伏较大型的周冲村组地层引起，矿层厚不大，重力异常不明显，地磁表现为明显的叠加异常，使得出现重边磁高的组合特征。

4.4 重磁找矿模式

除了对上述三个重磁组合特征不同的典型矿区进行分析以外，对钟姑地区其他矿区也开展了初步研究，比如姑山、和睦山和杨庄等，这些矿区在重磁场上和局部异常上都表现为重磁同高（形态会有不同）。

因此，钟姑地区找矿还是以重磁同高为主；重边磁高往往反应的是有利地层和侵入岩接触部位，计算的局部异常往往与地层厚度、矿体规模等相关，因此局部异常会产生重高磁高、重边磁高的组合；至于重低磁高，低是低密度地质体发育所致，规模矿体及赋矿地层会产生重力局部异常或次级重力局部异常。

以白象山矿区、钟九矿区和云楼矿区为例，以已有矿床地质特征为基础，建立了钟姑地区重磁找矿模式，见表2。

图9 云楼矿区某线重磁2.5D定量反演结果Fig.9 Gravity and magnetic 2.5D quantitative inversion of a profile across the Yunlou ore district

5 结语

（1）通过对钟姑地区白象山铁矿等典型矿区分析，建立了重磁同高、重边磁高和重低磁高三种异常组合模式，并分析了地质起因，对钟姑地区找矿提供重磁依据。

（2）在重磁场分析中要注重局部异常（细节）的解释，因矿体剩余密度大，局部异常往往能突出矿体，在不同重磁异常组合中极有可能出现局部异常同高，因此要注重重磁异常的多尺度分解。

（3）应对蚀变（一定规模）岩石物性深入研究，因为往往容易会引起重磁异常的多解性，影响推断解释的可靠性。

表2 钟姑地区铁矿重磁找矿模式Table 2 Gravity and magnetic ore-prospecting model for iron ore deposit in the Zhonggu area

感谢安徽省国土资源厅唐永成教授级高工的悉心指导和帮助。

［1］ 安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志［M］.北京∶地质出版社，1982.

［2］ 宁芜研究项目编写小组.宁芜玢岩铁矿［M］.北京∶地质出版社，1978.

［3］ 曾华霖.重力场与重力勘探［M］.北京∶地质出版社，2005.

［4］ 高道明，洪东良.钟姑矿田铁矿成矿模式与规律及找矿标志［J］.金属矿山，2008， （7）∶84～87.

［5］ 骆学全，孙建东，班宜忠，等. 华东片区Ⅳ级成矿单元划分及成矿地质特征［J］.资源环境与调查，2015，36（3）∶157～163.

［6］ 张明华，乔计花，黄金明，等.重磁电数据处理软件RGIS使用手册［S］.中国地质调查局发展研究中心，2012.

GRAVITY-MAGNETIC ORE-PROSPECTING MODEL FOR TYPICAL DEPOSITS IN THE ZHONGGU AREA

WANG Qi-nian， ZHU Jiang-bo， GUO Xin， ZHOU Yue， GE Cheng， SHI Jing， TONG Yue
（Institute of Exploration Technology of Anhui Province， Hefei， Anhui 230031， China）

∶ The Zhonggu area lies in the southern part of the Ning-Wu Mesozoic volcanic basin， and is home to a number of known large iron ore deposits like the Baixiangshan iron ore deposit serving as a major porphyrite iron ore concentration zone in the mid-lower Yangtze River metallogenic belt. This paper， with measured petrophysical parameters of the area as bridge， and measured gravity and magnetic data as basis， analyzed the features of gravity and magnetic fields in the Baixiangshan， Zhongjiu and Yunlou iron ore deposits of the area，based on known geological conditions in typical ore districts， applied mature technology of 2.5D joint inversion of gravity and magnetic data in calculation to quantitatively understand the relations between deep development form， location of iron ore body and gravity and magnetic anomalies， built up a gravity-magnetic ore-prospecting model of typical ore deposits like the Baixiangshan iron ore deposit in the Zhonggu area， providing geophysical field information for further breakthrough in ore exploration in the area.

∶ ore-prospecting model； 2.5D gravity-magnetic inversion； gravity and magnetic fields； porphyrite iron ore； Zhonggu area

P531

A

2016-01-26

安徽省公益性地质（科技）工作项目（2009-07，2011-g-2）资助

汪启年（1966-），男，安徽怀宁人，高级工程师，现主要从事地球物理勘探工作。

1005-6157（2016）02-092-7