粤东铁山嶂地区铁-钨多金属矿勘查中高精度磁测法的应用*

王兴明 胡 鹏 龙自强 刘国安 王春双

(核工业二九〇研究所)

铁山嶂矿床位于广东省兴宁县境内，是以磁铁矿为主兼顾钨、锡矿产出的高品位Fe-W多金属矿床。自从1958提交储量报告以来，该矿床经过数十年开采，铁矿资源已开采殆尽[1-3]，为确保矿产资源可持续供给，在其外围寻找接替资源十分必要。磁法勘探是一种以目标体的磁性(磁化率和剩余磁化强度)特征为基础，通过观测研究地下介质磁场变化的地球物理勘探方法[4]，可根据磁场变化特征寻找具有磁性异常的岩矿体、成矿构造以及圈定和划分基底结构[5]。根据该矿床内磁铁矿及与黑钨矿具有密切联系的石英脉的磁性特征，本研究在铁山嶂矿床外围开展了高精度磁测，以进一步明确现有铁矿体向外围的延伸情况，直接寻找隐伏铁矿体，同时也为了寻找具有石英脉型黑钨矿找矿潜力的隐伏断裂构造。

1 矿区地质及地球物理特征

1.1 矿床地质特征

铁山嶂矿床位于粤东—闽西南层控富铁矿成矿带中部，大地构造单元为永(安)—梅(县)晚古生代拗陷带，北临后加里东隆起带，东侧为浙闽粤中生代凹陷。铁山嶂矿床处于邵武—河源NE向断裂带与兴宁EW向构造的交汇部位[2-3]。

矿区出露的地层按其沉积类型可归纳为两大层群：上部为泥盆系—下石炭统峡山群(D-C1sh)灰白色含砾石英砂岩夹紫红色薄层状粉砂岩；下部为震旦系南岩组(Zn)变质砂岩、板岩、千枚岩夹变质砂泥岩(图1)[2]。矿区构造以不整合面为界可分上、下2个构造层，下部震旦系为加里东构造层，主要形成NNE—SSE向延长，四周近乎封闭的椭圆形褶皱基底；上部佘田桥组为海西—印支构造层，主要形成铁山嶂复向斜，构造线呈NE—SW走向，由次一级的圆屯山向斜、公王顶背斜、仙人座山顶向斜组成[1-3]。矿区断裂较发育，主要为NE向压扭性或张扭性断裂，为邵武—河源断裂带的组成部分。

图1 铁山嶂矿区区域地质特征

矿区岩浆岩主要为燕山早期第三阶段中细粒斑状黑云母花岗岩，呈岩株、岩枝状出露于矿区中—东部，成岩年龄为(109±9)Ma[3]。岩石类型主要有长石、石英、黑云母，副矿物主要有磁黄铁矿、磁铁矿、黑钨矿、辉钼矿、磷钇矿、稀土铀矿等[4-5]。

矿区佘田桥组可划分为上、下2个小的沉积韵律旋回，每个旋回由上往下由粗碎屑沉积变为含碳酸盐岩夹层的细碎屑沉积。上、下2层铁矿均出现于沉积韵律旋回中上部。铁矿层出现于灰岩之下砂岩之上，夹于含钙质粉砂质页岩中，沿层分布[1]。矿区钨矿体呈脉状，表现为石英脉型黑钨矿化，含矿石英脉地表细小密集，往下脉体变宽变少。矿脉赋存于震旦系变质岩系，向下延伸至隐伏花岗岩体[6]。

1.2 地球物理特征

本研究在广泛收集矿区岩(矿)石物性参数的基础上，采集了涵盖矿区内主要岩性的岩石标本，每种岩性标本不少于30件[7]。矿区内岩(矿)石磁性参数统计见表2[8]。由表2可知：磁铁矿石与围岩的磁化率差异大，峡山群砂岩、南岩组变质砂岩磁化率均较低，磁铁矿矿石磁化率高，具备了开展磁法测量的物性前提。总体而言，峡山群砂岩与南岩组变质砂岩的磁化率差异小，因此应用高精度磁测方法难以区分二者分界线；与黑钨矿赋存位置密切的石英脉的磁化率较不含矿石英脉、围岩高，结合石英脉呈线性带状产出的特点，利用高精度磁测方法可大致推断矿区隐伏断裂等构造带的位置。

表1 铁山嶂地区岩(矿)石磁性参数

2 磁异常特征

测地工作采用RTK放样确定每条测线基点，采用高精度GPS测量获得测点三维坐标[9]。磁法测量工作采用加拿大GEM公司生产的GSM-19T质子磁力仪，磁测工作总精度为±0.2 nT，获取磁测总场数据。总体采用200 m×20 m网度，TW06、TW10、TW07剖面加密至100 m×20 m网度，部署了10条测量剖面，每条测量剖面长1 000 m，共510个测点。TW01～TW05剖面布设于铁山嶂北部地区，TW06～TW10剖面布设于铁山嶂南部地区。对野外磁测数据分别进行基准校正、日变改正、高度改正后，进行滤波、化磁极以及延拓换算处理，可得到△T值异常等值线图及化极磁异常等值线图[8-9]。

2.1 磁异常平面分布特征

根据矿区岩(矿)石磁性特征[10-11]，由△T值异常等值图2可知：①铁山嶂北部地区磁场总体较低，磁异常低缓，幅度变化小；测区北部TW05号测线获取了北部地区2处低缓磁异常，结合矿区地质特征及磁铁矿体赋存位置，推测矿区已探明的Ⅲ#磁铁矿体未向北部继续延伸至工作区，故推测该2处异常与磁铁矿体无关；②铁山嶂南部地区磁异常幅值高，异常幅度变化较大，与磁铁矿体赋存形态吻合，在TW06号测线700 m处获取了1处磁异常，△T值最高可达1 800 nT，推测其为II#磁铁矿体往南延伸所致，为矿致异常；根据磁异常的展布形态，磁异常往南未延伸至TW07剖面，推测相应的磁铁矿体长度大于100 m，宽约60 m；在TW8号测线820 m处获取了1处磁异常，异常值为300 nT，与已知构造吻合；TW6、TW10、TW7、TW8号测线100～200 m处出现了明显的正负磁异常过渡带，推测为隐伏构造带(铁-钨石英脉构造带)所致。

图2 高频精度磁测△T等值线

2.2 磁异常化极后延拓处理

为有效排除浅部磁性体的干扰，突出深部磁性体产生的有意义异常，本研究对△T值化极后分别向上延拓100，500 m[12-16]，结果见图3、图4。

由图3可知：向上延拓100 m时，北部工作区内△T值下降较缓，说明该区磁场稳定，无高磁性异常体，进一步证实了本研有关“TW5号测线2处低缓磁异常与磁铁矿体无关”的论断；南部地区△T值下降较快，但TW6号测线700 m处△T异常值仍为全区最高值，故推测该处异常为矿致异常。

由图4可知：向上延拓500 m时，南部、北部地区的△T值与延拓100 m对比，△T值下降均较缓慢，整个工作区△T值差异已不显著，几乎无明显的异常出现，表明II#磁铁矿体往南延伸后埋深较浅。

经地表踏勘证实，TW05线2处低缓磁异常地表未发现与磁异常相关的地质体，并查明了TW06线700 m处的异常为II#磁铁矿体往南延伸所致，与本研究磁异常解译推断结果吻合。

3 与含黑钨矿有关的构造推断

矿区内含铁-钨矿的石英脉等构造带的磁化率略高于普通石英脉及围岩，结合其线性带状产出特点，利用高精度磁测方法可定性推断解译矿区含铁-钨矿石英脉等构造带的产出特征。

3.1 磁异常与含黑钨矿构造的响应关系

分析图5可知：TW08剖面平距40～720 m处△T值变化平缓，而平距720～840 m处△T值变化较大，在平距820 m处的△T值达到极大值，约300 nT，磁异常与F1石英脉构造带的出露位置吻合，△T值的异常幅度随着构造倾向方向缓慢减小，总体上，磁异常与已知含矿构造对应较好。

图3 高精度磁测△T化极上延100 m等值线

图4 高精度磁测△T化极上延500 m等值线

3.2 断裂构造推断

由图2、图6分析可知：矿区磁异常与构造关系密切，在F2断裂带上方最明显，F2断裂带由南往北穿过整个工作区，△T值在其上方均表现为相对高值或高值向低值过度的梯度带。结合区内磁异常与已知断裂构造的良好对应关系[13]，推测南部工作区TW06、TW10、TW07、TW08号测线100～200 m 处存在1条隐伏断裂构造，将其编号为F3。F3断裂位于在南部工作区西北部，磁异常中等，△T值为 100 nT，整体呈线性带状沿NE—SW向延伸，与区内主要构造展布方向一致，延伸稳定，长约800 m，受多条测线控制。F3隐伏断裂的次级断裂带为矿区有利的石英脉型铁-钨矿储矿构造，故推测该断裂为矿区下一步寻找石英脉型铁-钨矿的重点区域。

图5 TW08线综合剖面

图6 高精度磁测平面剖面

4 结 论

(1)通过地面高精度磁测，推测矿区内已探明的Ⅲ#磁铁矿体未向北部延伸，北部工作区并非寻找磁铁矿的重点区域。

(2)在南部工作区获取了1处明显磁异常，△T值最高达1 800 nT，为磁铁矿的矿致异常，经向上100，500 m延拓后认为其埋深较浅，经过地表踏勘验证见有铁矿体。

(3)通过综合分析已知含铁-钨矿断裂带与△T值异常的对应关系，推断了F3隐伏断裂带，为矿区进一步寻找石英脉型铁-钨矿提供了可靠依据。