卡拉塔格地区高分辨率航磁测量应用探讨

马凯，周可法，王金林，冯乾文，安少乐

(1.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆矿产资源研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011；2.新疆矿产资源与数字地质重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；3.中国科学院大学，北京 100049)

新疆东天山是我国重要的Cu-Ni-Au-Fe成矿带[1-3]。随着2000年吐哈盆地南部卡拉塔格铜金矿化区的发现[4]，经国土资源大调查，获得了铜金多金属找矿新突破[5]，发现一系列Cu、Au和Zn等金属矿床[6]，进一步拓展了该岛弧带铜金矿产的找矿范围，对东天山地区进行更深入的矿产勘查具重要意义[7]。

卡拉塔格地区气候干燥，环境恶劣，主要为戈壁覆盖区，运用传统地质方法进行构造研究和矿产勘查较困难。地球物理方法在深部找矿具独特优势，其中磁法具经济、高效、测网规则、信息量大及受地形干扰小等特点，在地质、构造及矿产研究中受到广泛运用[8-11]。前人多用无人机或直升机作为航磁载具，本次研究则运用动力三角翼测量系统，在新疆东天山卡拉塔格地区进行1∶5万高精度航磁测量，对比和分析该测量系统的实用性。综合区域地质资料，在覆盖区进行构造解译工作，同时能为进一步找矿工作提供依据。

1 航磁测量系统

本次采用的载具为澳大利亚生产的Airborn-912型动力三角翼，该航磁测量系统主要分为以几下部分：光泵磁力仪，探头，GPS，电源，航磁仪AARC51，与传统无人机或直升机作为载具的航磁手段相比，该系统具有灵活、测量时间长、载重大、精度高等优势(表1)。

表1 航磁系统参数Table 1 Parameters of aeromagnetic system

光泵磁力仪，为加拿大SCINTREX生产的CSVL铯光泵磁力仪，主要分为两部分：双探头和控制电路。该磁力仪精度较高，灵敏度可达0.001 nT，测量磁场区间为15 000～100 000 nT，稳定性好,方向误差不超过0.2 nT。

本次测量飞行总计14条航线，蓝色部分为工区实际飞行航线。东西分为11条，间隔为500 m，南北分3条，间隔2 500 m，测线总长约80 km，完成有效测点数约30 200。由于研究区气候恶劣，高空飞行受气流影响，航向控制难度大，最大偏离航距约150m，满足航磁测量技术规范研究。

本次航空磁测主要对研究区进行初步应用，要得到区内的磁异常图，故除岩石地层引起的磁异常外，其余异常均算作干扰(表2)。

表2 主要干扰源Table 2 The main source of interference

目前航空磁法补偿分为硬件补偿和软件补偿，一般多采用软件实时自动补偿。本次研究中，运用美国RMS公司高精度AARC510航磁仪器，进行软件补偿。而硬件补偿，通常是在地磁场较平静的地区，据不同飞行姿态对磁场的影响，进行软件的自动补偿计算，为后续数据处理校正提供依据。

图1 卡拉塔格地区岩浆-构造图Fig.1 Geological and structural sketch of Kalatage area

2 地质概况

卡拉塔格位于吐哈盆地南部，为大南湖-头苏泉古生代岛弧带北段的一个次级构造隆起，野外露头较少，多被第四系戈壁覆盖。向南60 km为康古尔-黄山-镜儿泉大断裂，东与博格达成矿带相连，向西延伸至哈尔里克成矿带，为一个扇形地质体[6]。

区内多见早古生代海相块状硫化物矿床[12,13]。构造主要为NEE向、NW向和NNW向的断裂，其中NW向断裂为大草滩深大断裂的分支，该断裂早期为张性断裂，晚期逐渐演变为剪性。NWW向断裂规模小，多被中酸性脉岩充填，与NW向断裂共同控制着区内的岩浆和热液活动(图1)[14-18]。区内出露下泥盆统卡拉塔格组与中泥盆统大南湖组，为一套火山-沉积建造。侵入岩以海西早期侵入岩为主，根据侵入期次从早到晚依次为：石英闪长岩、二长花岗岩和花岗斑岩，属低钾钙系列[4]。

3 地球物理特征

3.1 密度特征

据前人资料可知[19]，研究区内沉积岩类密度较低，其中，粉砂岩密度最低，平均为2.00×103kg/m3，石英岩和凝灰岩平均密度约为2.67×103kg/m3。火成岩多为中低或中高密度，基性程度与密度具有正相关关系。其中酸性岩平均密度2.62 kg/m3，中基性岩和超基性岩的密度较大，平均范围为2.81～2.95 kg/m3。变质岩密度多与变质程度、原岩性质有关，变质程度较高，则对应的密度较大，原岩密度较大，则其变质岩密度较大，区内变质岩密度较高，平均范围为2.65～2.87 kg/m3。

3.2 磁性特征

根据卡拉塔格地区主要出露岩性采集了物性标本，物性统计结果见表3。研究区内的碎屑岩和变质岩通常表现为弱磁性-无磁性，砂岩、硅质岩或者灰岩等Κ值、Jr值都为0，部分变质岩具有较强的磁性。火成岩的的磁性同其基性程度表现为正相关关系，火山岩类与同类型的侵入岩相比，表现出较大的磁性变化范围和较强的不稳定性[19]。

据表3研究区内酸性侵入岩磁性较低，平均磁化率在530×10-64πSI，通常表现出一定的磁异常特征。中基性侵入岩平均磁化率基本在(103～n×103)×10-64πSI的范围内，表现出较强的磁性。超基性岩类的磁性较强，但部分由于地表蚀变作用，岩石发生破碎和蛇纹石化，从而磁性降低；区内中性-基性火山岩磁性较强。其中，安山岩的磁化率为1 943×10-64πSI，玄武岩的磁化率为2 100×10-64πSI。火山碎屑岩的磁性变化与原碎屑性质有关，主要为中-低磁性，变化区间较大。

表3 岩石磁性统计表Table 3 Magnetic statistics of the samples from the surface rocks(据董承维，2013)

综上可得，研究区内的基性火成岩和侵入岩具强磁性，同围岩具明显的磁性差异，为进一步进行高精度航磁测量和磁异常研究提供了基础。

3.3 航磁异常特征

首先将航磁原始数据进行日变校正和高度校正，正常场采用IGRF2005模型进行计算，之后通过Oasis Montaj®(Geosoft®)软件进行相关数据处理，得到研究区的航磁ΔT异常等值线图。

研究区具有丰富的磁场信息，航磁异常清晰，特征显著，且磁场复杂多变，但又呈现出一定的规律性(图2)。从宏观上，ΔT异常基本呈线状或带状连续分布，局部地区可见块状的高磁或低磁异常。异常整体为NE向展布，部分地区为近EW向或近NS向延伸，场值为-70～50 nT，少数异常值表现为特高或特低，中部磁场较稳定，西南部及东南部磁场变化较大。

区内地层磁性变化较复杂，磁异常以负背景场为主。结合岩石磁性参数分析，其中区域性弱磁异常，多由沉积岩及钠质火山岩建造引起；中酸性火山岩、火山碎屑岩及碳酸盐岩表现为中磁异常；西北部高强度的磁异常，推测由基性岩类引起。磁场总体表现为西北高南东低，说明该地区地层具有不同的岩性和地质建造特征。

图2 卡拉塔格地区航磁ΔT异常图Fig.2 ΔT anomaly map of aeromagnetic in Kalatage aera

磁异常为宽缓分布的负异常和正异常，推测受NE向构造作用影响，强磁异常整体呈NE向或近EW向展布。西北部具有大面积高磁异常，其值为5～50 nT，最高值为50 nT，主要与区内中酸性侵入岩和基性岩分布具密切关系，具较好的找矿潜力。

由于卡拉塔格地区火山机构及后期侵入岩体的发育，致使磁异常变化较复杂，东南部磁异常值最低，为-75～-50 nT，最低值为-75 nT，推测是由钠质火山岩建造、火山碎屑岩及沉积岩等引起。

断裂构造在磁异常图上表现形式比较多样，但常见以下几种形式：①在区域内，具不同磁场特征的分界线，断裂两边往往具差异很大的磁异常特征，多由基岩性质的不同所造成的；②磁场异常的梯度带，多为不同深度和性质的磁性体的反映，水平位移较小或者主要为垂向运动的断裂构造，往往呈现出这类磁异常特征；③线性、串珠状的异常分布形态、磁异常梯度带的错动等，都为断裂构造的表现形式。

研究区内磁异常分布不均匀，磁场值变化较大，表现出明显构造控制磁场分布特点(图2)，根据航磁异常特征初步推断出3条断裂：F1、F2、F3。推测F1、F2为卡拉塔格地区主干断裂，F3则为规模较小支断裂。对比研究区地质-构造图可见，F1、F2断裂与区域大地构造图上的断裂位置基本对应，说明该航磁测量系统能较准确的进行构造解译(图1)。

4 结论

与传统无人机或直升机作为载具的航磁手段相比，动力三角翼航磁测量系统具有测量时间长、精度高、灵活、经济和载重大等优势，极大地提高了野外工作效率，具更广阔的发展应用前景。通过利用该航磁测量系统，在卡拉塔格戈壁覆盖区开展高分辨率航磁测量，得到了较可信的航磁数据，经过一系列处理之后，结合区域地质资料，利用航磁异常初步解译出3条构造，与实际地质构造具很好的对应关系，表明该航磁系统具较好的实际应用效果，也能为进一步地质构造研究和矿床勘查提供有利依据。

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