安徽省怀远县马头城铁矿外围物探异常特征与钻孔验证分析

敬海霞,黄江华,施云龙,葛旭,黎彪

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，蚌埠 233000)

马头城铁矿及外围属于华北陆块成矿省(Ⅱ-15)中阜阳-蚌埠铁-金-银-铅锌-煤-金刚石成矿亚带(Ⅲ-64-2)的蚌埠隆起带，矿产资源较丰富[1]。该区地层主要为五河岩群峰山里岩组，断裂构造及岩浆岩发育，与已发现的马头城铁矿地质条件相似。通过与马头城铁矿床找矿标志的类比，以及对马头城铁矿外围所做的重、磁、电物探资料分析，圈定有利找矿靶区，并实施钻孔验证，但未寻找到良好矿床。通过物探分析与钻孔验证，总结该区物探异常影响因素，更好的指导本区下一步找矿工作。

1 区域地质特征

马头城铁矿外围地区位于中朝准地台(Ⅰ级)南缘，淮河台坳(Ⅱ级)，蚌埠台拱(Ⅲ级)中段南侧，区域褶皱以刘府深断裂为界，北侧为蚌埠复背斜。地层属华北地层区，淮河地层分区，五河地层小区，由老至新主要由上太古界五河岩群，下元古界凤阳群，上元古界青白口系和震旦系,古生界寒武系和奥陶系,新生界第四系组成。主要断裂有北东向、近东西向各两组。北东向规模较大，主要为新马桥断裂、蚌埠-西泉断裂，近东西向断裂走向与蚌埠复背斜大致平行，主要有马头城-临淮关断裂、刘府-黄泥铺断裂(图1)。区域岩浆活动较频繁，主要为蚌埠期、燕山晚期、喜山期侵入岩，呈岩基、岩株、岩墙和岩脉分布。其中燕山期的闪长岩和安山玢岩受北北东向断裂或与东西向断层复合部位控制，易与大理岩接触形成磁铁矿。

1.庄子里岩组；2.峰山里岩组；3.殷涧岩组；4.凤阳群；5.青白口系；6.震旦系；7.寒武系；8.侏罗系毛坦厂组；9.涂山单元 ；10.推测断层;11.地层产状；12.马头城铁矿及外围范围图1 马头城铁矿外围基岩地质图

2 马头城铁矿矿床地质特征

2.1 矿床地质特征

马头城铁矿主要位于蚌埠复背斜南翼，从构造性质上看，为一近东西走向、向南倾斜的单斜构造。地层主要为上太古界五河岩群的峰山里岩组，铁矿主要赋存于其中。地层走向多呈NE75°～85°，倾向南东，倾角较缓，一般在20°～30°之间。矿区内主要断层2处。区内发育有闪长岩、安山玢岩等。

所圈矿体为较规则的缓倾斜似层状单层矿体，形状简单，产状规则。矿体东西向长720 m，沿倾向深440 m，矿体一般以北端浅部较厚，最厚达37.48 m，东南端深部较薄，平均厚度在9 m左右，矿体在纵向上以中部较厚，东端渐薄，西端呈锥形尖灭，呈一较大的似层状扁平体。矿体走向为80°，向南倾，倾角平缓，一般在25°～28°之间，浅部更为平缓，在10°左右。矿体埋深为海拔-25～270 m间。

矿物组合以磁铁矿为主，次为黄铁矿、褐铁矿，近矿围岩蚀变主要为矽卡岩化、透辉石、透闪石化、黑云母化、绿帘石化、长英岩化、硅化等。

矿床为一高温热液交代矿床，矿体围岩蚀变带较厚有分带现象，近矿蚀变带为透辉石化、透闪石化、黑云母化；远矿蚀变带为滑石化、蛇纹石化、矽化，一般愈接近矿体蚀变愈为强烈，暗色矿物亦愈多；离矿愈远则愈微弱，暗色矿物质亦愈少。所以矿体的这种上下之对称分带现象，可以作为良好的找矿标志[2]。

2.2 矿区地球物理特征

2.2.1 物性参数特征

根据马头城铁矿区物性参数(表1)及蚌埠地区峰山里岩组主要岩石物性参数(表2)可知道，马头城磁铁矿的磁化率为5 700～36 000×10-5SI，剩余磁化强度为4.50～20×10-3A/m，密度为3.57×103kg/m3，赋存地层峰山里岩组地层主要岩石的磁化率为5～103×10-5SI，剩余磁化强度为1～81×10-3A/m，密度为2.81～3.01×103kg/m3，重、磁异常强弱可达数量级变化，但其强度与场源体规模、埋藏深度、产状及其横向物性差异等有关。

2.2.2 矿区地球物理特征

因磁铁矿石具有高磁性，根据已发现铁矿体的位置，该铁矿体为一东西向展布的透镜体，位于地磁异常梯度带上，所显示的磁性异常特征为北侧出现负值，南侧为磁异常峰值区，且在梯度带北东方向和西侧分别分布近东西向与北东向断裂带，因此在高磁异常与负异常的密集梯度带为寻找磁铁矿的有利区域(图2)。

蚌埠隆起区峰山里岩组主要岩石的密度平均值为2.81～3.01×103kg/m3，为较高密度岩石，大理岩的密度相对斜长角闪岩密度偏低，而磁铁矿石密度平均值为3.57×103kg/m3，因本区未进行大比例尺的重力测量，根据马头城铁矿与区域重力异常的套合情况来看，马头城铁矿位于高重力异常的边部位置。

磁铁矿化大理岩电阻率也较峰山里岩组其它岩性电阻率低，在垂向上磁铁矿所在位置相对围岩具有低电阻率特征。

因此马头城铁矿磁铁矿的位置主要位于低电阻率、较高磁异常及梯度带、高重力异常的边部位置。

表1马头城铁矿地球物理磁性、密度参数[3]

岩(矿)石名称块数视磁化К'度/(10-3A/m)磁化率К/(10-5SI)剩余磁化强度Jr/(10-3A/m)感应磁化强度Ji/(10-3A/m)磁化强度J/(10-3A/m)密度103kg/m3磁铁矿石6046.4～1465700～360004.50～2017～23725.38～55.73.57

表2 蚌埠地区峰山里岩组主要岩石物性统计表[4]

Ar2f.峰山李岩组；Sch.片岩；Mb.大理岩；Gn.片麻岩；au.安山斑岩；δ.闪长岩；Q.石英脉；Fe.磁铁矿体；1.负磁异常；2.正磁异常；3.钻孔及编号；4.推断正断层及编号；5.推断逆断层及编号；6.勘探线及编号图2 马头城铁矿基岩地质图(附剩余磁异常等值线图)[4]

3 马头城铁矿外围地球物理特征及找矿靶区预测

3.1 剩余重力异常特征

从图3剩余重力异常中可以明显的看出重力异常宏观呈EW向分布，从北到南成低-高-低-高-低的形态展布，形成了三低两高的异常构造区。

通过图中推断的构造线及断裂，划分出4条断裂，分别为F1～F4，图中的断裂F1与地质构造中的马头城-临淮关断裂相吻合，断裂F4与地质构造中的刘府深断裂相吻合。断裂F1-F2、F3-F4之间区域地质体密度较高，结合地质资料和物性资料，推断为五河岩群峰山里岩组中高密度岩石，岩性已含角闪斜长片麻岩、磁铁角闪岩及角闪岩、磁铁大理岩及大理岩等高密度岩石为主，且该区域内重力场值西低东高，说明基岩埋藏东浅西深；断裂F1以北地质体低密度区可能为花岗岩类；断裂F2～F3之间区域地质体密度低，推断为五河岩群峰山里组中密度较小岩石,岩性主要为斜长片麻岩、片岩等；断裂F4以南推断为隐伏的青白口-寒武系地层。

图3 马头城外围1∶2.5万剩余重力异常等值线图

3.2 磁异常特征

从ΔΤ化极平面等值线图上(图4)看，以350 nT等值线圈定异常区域，区内有2个主要磁异常分别编号为T1、T2，这2个异常均出现在测区北部。

磁异常T1处于查区西北部，总体为较规则的长椭形，呈东西方向展布，长约3 200 m，宽约290～1 000 m不等，分布面积约1.04 km2。该异常强度较大，△Tmax=550 nT，异常范围大；但与重力异常的套合情况来看，该磁异常区位于重力异常高值区，根据区域物性特征，该重、磁异常很可能是斜长角闪岩或闪长岩等高密度、高剩磁特征的岩石所引起的。

磁异常T2处于查区东北部，总体为不规则的长椭形，呈近东西方向展布，在异常体西部有一北北东向的异常条带，中部有一南北向异常条带，其中东西方向异常带长度约2 500 m，宽度150～1 000 m，北北东方向异常带长度约2 000 m，宽度100～300 m，南北向异常带1 500 m，宽度100～300 m，总分布面积约2.0 km2。其中北北东向异常带可能是该区北北东向次级断裂所引起的，南北向的异常带与重力高值区重合，可能为斜长角闪岩或闪长岩等高密度、高剩磁特征的岩石所引起的。而东西向异常带强度较大，△Tmax=600 nT，异常范围大，且位于高重力异常边部，结合以往马头城铁矿钻孔揭露结果推断，可能为深部磁铁矿体引起。北北东向和南北向异常带推测与断层的存在有关。

3.3 可控源音频大地电磁测深(CSAMT)特征

2线位于工作区北部以东(图4)，近似南北向，CSAMT法视电阻率断面图中(图5)，该线1 200点～11 600点为剩余磁异常梯度带，剩余磁异常化极高值点，化极高值点为350 nT～550 nT。且在370～660 m间有一低阻层，为高磁异常、低电阻率区，是寻找铁矿的有利区域。

图4马头城外围1∶1万剩余磁异常化极等值线图

3.4 找矿方向及靶区预测

通过对已发现的马头城铁矿地球物理及地质特征的研究，以就矿找矿的思维，总结出马头城外围最有利的找矿方向及找矿靶区应满足低阻、较高磁异常及梯度带、高重力异常的边部位置，且临近断裂带。确定一处为本区最有利的找矿靶区，即大河湾找矿靶区(Y1)。

图5 2线CSAMT法视电阻率断面图

Y1靶区位于淮河拐弯处，T2磁异常区东西向异常带，测区北部大河湾-大水瓢电站一带，总体呈现紧临F1断裂分布的东西向区域，面积约为2.74 km2(图3、图4)。

该处剩余磁异常明显，以350 nT等值线圈定异常区域，靶区位于重力异常值高值(2.0×10-5m/s2)以南，向北逐渐变小，异常梯度线在靶区北部变密集，为正、负重力异常的分界带，与F1断层北部负重力异常带推测的花岗岩类岩浆岩接触，重力高边部与该区的高磁异常位置套合较好；可控源音频大地电磁测深2线视电阻率剖面推测该区内有埋深顶380 m，底650 m左右的低电阻率异常带，该区域380～650 m处存在层状的高磁、重力高边部、低电阻率带，推测为层状磁铁矿体。

4 钻探验证

为验证Y2靶区，完成了ZK01、ZK02孔，深度分别为500.20 m、800.80 m。

ZK01孔位于磁异常最高550 nT，靠近断层F1,重力梯度带0.6～1.2×10-5m/s2上，CSAMT法55线剖面显示400～500 m低电阻率层，目标体为磁异常、低视电阻率热液交代磁铁矿体。

ZK02孔位于北北东向局部磁异常和近东西向磁异常交汇处，以探索北东向构造岩浆岩带多金属含矿性。

根据ZK01、ZK02孔钻孔岩性编录资料、采样分析，有如下特征：

(1) 岩层主要为峰山李岩组地层，岩性以角闪斜长片麻岩和角闪岩为主，未见明显的矿体，2个钻孔中均见到2～4层1～5 cm不等的微晶磁铁矿，且见多处0.5～5 cm不等宽的绿泥石化蚀变条带，蚀变条带内黄铁矿化较发育，其它岩性仅见星点状黄铁矿化、磁铁矿化。岩浆岩较发育，主要为花岗斑岩及闪长玢岩，其次为辉长岩及辉绿岩，少量安山岩，岩浆岩与原岩接触带蚀变不强烈。ZK01见55.83 m的碎裂状花岗斑岩及构造破碎带，证实F1断层的存在，ZK02孔见构造破碎带，证实F1断层的存在，但该构造破碎带也无明显的蚀变现象。通过对ZK01、ZK02孔岩心矿化程度相对较好的位置进行了基本分析样等采样分析，岩石中TFe品位为2.55%～15.30%，mFe品位为0.5%～8%， Au品位<0.1 g/t，Ag品位为<2 g/t，均达不到边界品位。

(2) 采集的ZK02孔岩心物性标本，该孔中硅化斜长角闪岩的密度为2.66 g/ml，磁化率X为82×10-6(SI)，剩磁Ir为3 046×10-3A/m，电阻率为164 895 Ω·m，极化率为9.98%；角闪岩的密度为2.98 g/ml，磁化率X为255×10-6(SI)，剩磁Ir为2 200×10-3A/m，电阻率为100 599 Ω·m，极化率为27.29%；弱蚀变辉绿岩的密度为3.02 g/ml，磁化率X为40×10-6(SI)，剩磁Ir为388×10-3A/m，电阻率为85 853 Ω·m，极化率为14.15%；斜长角闪片麻岩的密度为2.77 g/ml，磁化率X为8×10-6(SI)，剩磁Ir为107×10-3A/m，电阻率为145 686 Ω·m，极化率为14.94%(表3)。

表3 怀远县马头城铁矿外围岩心样品物性测量成果表

根据岩芯及采样结果分析，钻孔岩心矿化程度相对较好的位置的TFe品位为2.55%～15.30%，mFe品位为0.3%～8%，说明钻孔未发现具有工业品位的磁铁矿，根据ZK02孔物性测试显示，角闪岩及斜长角闪岩的磁化率及剩磁较其它岩性都要大很多，该区的磁异常可能主要由该区的角闪岩引起。正高重力异常主要由辉长岩、辉绿岩等高密度岩浆岩引起。CSAMT法55线剖面显示400～500 m低电阻率层主要为由于岩石中构造破碎及部分磁铁矿化相对富集引起，但不排除深部及低缓磁异常带有矿体的存在。

5 结语

(1) 根据马头城外围的地质、物探异常分析圈定了Y1靶区，通过对该靶区进行钻孔验证显示，该区岩层主要为峰山李岩组地层，岩性以角闪斜长片麻岩和角闪岩为主，未见明显的矿体，岩浆岩较发育，主要为花岗斑岩及闪长玢岩，其次为辉长岩及辉绿岩，少量安山岩，岩浆岩与原岩接触带蚀变不强烈。该区的磁异常可能主要由该区的角闪岩引起, 正高重力异常主要由辉长岩、辉绿岩等高密度岩浆岩引起。

(2) 本区地层中有较多的角闪岩及斜长角闪岩等磁化率及剩余磁异常较大的岩石，以及密度较大的辉长岩、辉绿岩等，所以在分析物探异常时应考虑这类岩石所引起的磁异常变化，在较规则的磁异常中心布设钻孔，很可能揭示的仅为角闪岩等，而非磁铁矿体。与马头城铁矿中磁铁矿的位置来看，磁铁矿体在磁异常低缓异常过渡带上，南部低缓磁异常未布置钻孔，造成南部异常难以评价，在下一步的工作中应多加分析。

[1] 盛勇，王建伟，张劲松,等.蚌埠隆起带地球物理特征及找矿方向[J].安徽地质，2014,24(2)：49-53.

[2] 张立明，张洪洲，孙亚力.怀远马头城铁矿矿床特征及成矿控制因素分析[J].安徽地质，2008,18(2)：101-104.

[3] 孙亚力，程光文，李希隆,等.安徽怀远马头城铁矿勘探地质报告[R].2004.6.

[4] 陆大进，何家国，李玉洁,等.下五河岩群物性参数特征[J].安徽地质，2016,26(1)：49-53.