江西新余式铁矿航空地球物理特征及成矿研究

丁志强， 崔志强， 孟庆敏， 李 飞, 高卫东

(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所，廊坊 065000 )

0 引言

新余式铁矿是一种变质型铁矿[1-2]，是我国时代最新的条带状磁铁矿床，广泛分布在江西、湖南一带，断续延伸近1 000 km，典型地区出露于江西省新余市南部，处于华南加里东地槽褶皱带北缘之武功隆起区，区内出露岩性主要为青白口系、震旦系和寒武系的浅变质岩，为一套火山碎屑硅铁质建造夹类复理石的泥砂质建造[3-4]。

笔者在新余铁矿整装勘查区开展1∶5 000高精度航磁和伽玛能谱综合测量的基础上，通过相关图件对比分析，航磁和航空伽玛能谱上均有较明显反映。本次航磁在磁铁矿带上反映良好，异常特征明显。航空伽玛能谱对测区内的中酸性岩体有非常明显地反映，边界清晰。深入研究新余铁矿整装勘查区内航空地球物理特征、分布规律及地球物理成矿背景，将进一步分析新余式铁矿床的成因，及总结成矿规律。

1 地质概况

1.1 地质构造

新余铁矿分布区经历过多次构造运动，构造形变十分复杂。大地构造上，该区位于华夏褶皱带与杨子板块的结合部位，以丰城-萍乡深大断裂为界，北侧为萍乡-乐平台陷之萍乡-高安凹褶断束，南部属于赣西南(赣州-吉安)坳陷带下的武功山-玉华山隆断束[5]。深大断裂以南为神山倒转背斜，为巨型倒转背斜，轴向大致呈北东东走向，北翼大多被断裂切割和后期地层覆盖，南翼为含铁岩系，且发育有一系列北北西向轴面较陡的同斜褶皱。

整个新余式铁矿褶皱变形发展过程，大致经历了弯曲褶皱-湾滑褶皱-弯流褶皱-弯滑褶皱-弯曲褶皱的发展过程，先由柔性递增的构造序列，再向柔性递减构造序列演变。含铁建造受多期、多方向、多形式、重褶变形叠加，形成了形态复杂多变的“红绸舞”式铁矿层。

1.2 地层及岩石特征

区内出露主要地层(图1)为青白口系潭头群上施组(Qnss)，岩性为变质砂岩、变质千枚岩、千枚岩、含碳千枚岩；青白口系潭头群库里组(Qnk)，岩性主要为绢云母砂质千枚岩、绢云母千枚岩夹炭质千枚岩；震旦系下统下坊组(Z1xf)，岩性为千枚岩、磁铁石英岩、下部含砾凝灰质砂岩；震旦系上统坝里组-老虎塘组并层(Z2b-l)，岩性为上部硅质岩或石英岩、片状石英岩夹粉砂质板岩，下部变质砂岩夹千枚岩，底部炭质千枚岩夹灰岩凸镜体。其中震旦系下统下坊组(Z1xf)为铁矿的赋矿层位[6-7]，如图1中所示，铁矿层(包括下坊组铁矿层至底部含砾凝灰质砂岩)，磁铁矿床多分布其上，周围分布有钨钼铋、钨矿床。

“新余式”铁矿床是一套正常的海水沉积硅铁建造，铁矿层产于南华纪浅变质海相火山沉积碎屑岩中。含铁岩层由绢云母绿泥岩千枚岩片岩、含磁铁绿泥石千枚岩/片岩、磁铁石英岩、含磁铁绢云母千枚岩、片岩组成。成矿物质来源于海盆地中的火山喷发物质，故定为“火山沉积变质型铁矿”。

图1 新余铁矿田地质构造图Fig.1 Geological structure of the Xinyu iron ore field

2 航空地球物理特征

从航磁ΔT相关图件及地质图的分析、对比可以看出，不同的磁场区反映了不同的地质构造单元、岩浆活动、岩性变化特征[8]。伽玛总计数率反映地表岩石总的放射性强度的区域分布状态[9]，钾、铀、钍含量反映三元素地表含量的分布和变化特征，它们与地表岩性、地形、地貌形态及性质直接相关。

2.1 航磁磁场特征分析

航磁磁场特征以平稳正磁背景场中升高尖峰状强磁异常为特征(图2(a))，北侧伴有负值。正磁场值一般在20 nT～500 nT，局部尖峰状强异常为2 000 nT以上。负磁场分布面积较小，一般以正负伴生异常存在,负磁场值为-50 nT～-500 nT，北侧负峰强度最大达-1 000 nT。图2(b)中，沿磁铁矿带展现出一明显的宽口V型高值异常带，已知各大中小型铁矿均位于高值异常带上(图2)。

图2 航磁△T剖面平面图及航磁梯度模Fig.2 The profile map and gradient model of aeromagnetic(a)航磁△T剖面平面图；(b)航磁梯度模

区内基性、超基性侵入岩不发育，分布较零散，规模较小，大多呈岩墙、岩脉及岩床产出。基性、超基性岩一般含有较多的铁磁性矿物，在出露或埋深较浅处多具有较强的磁性。航磁异常形态多呈尖峰状或锯齿状，北侧伴有负值，异常强度一般在200 nT～500 nT，最高可达1 000 nT，北侧宽缓负异常强度在-100 nT左右。根据磁场强度认为其埋深不大，可通过对该处航磁异常带进行进一步的地面查证工作，以确定岩脉的分布规律，寻找与基性、超基性岩体有关的铬、镍、钴、铂等矿产。

经物性测定显示，区内青白口系潭头群库里组(Qnk)千枚岩具有较强磁性，磁化率κ值一般在200 SI～800×10-6SI，航磁异常特征明显，表现为正负磁场交界处升高的尖峰状强磁异常带，异常曲线杂乱，梯度陡，分析认为升高背景场主要是岩体接触带铁磁性物质富集或磁性老基底引起。区内各期次侵入岩和地层岩石经物性测定结果显示大多具较弱或无磁性，磁化率一般在100×10-6SI左右。

综上分析，区磁场明显受深大断裂带控制，航磁异常以尖峰状强磁异常为特征。区内分布有两条强磁异常带：①位于测区东部，结合地质资料认为该异常带为沿深大断裂带侵位的隐伏超基性沿带引起；②为测区南部强磁异常带，对比1∶200 000地质图(图1)与航磁△T剖面平面图(图2)对比可知，航磁异常带与新余式铁矿带位置吻合，为新余式铁矿带的磁场反映。

2.2 航空伽玛能谱场特征分析

本区能谱场以中低场为主(图3)。北部以低场为主，南部以中场为主，东部和西部局部出现偏高场。区内偏高场分布较少，伽玛能谱总量为13.0 Ur～20.0 Ur，钍含量为12.0×10-6～18.0×10-6，钾含量为1.2×10-2～2.3×10-2，铀含量为1.9×10-6～5.5×10-6。区内中场呈东西向分布，伽玛能谱场总量为9.0 Ur～13.0 Ur，钍含量为10.1×10-6～12.0×10-6，钾含量为1.0×10-2～1.2×10-2，铀含量为1.3×10-6～1.9×10-6。低场主要分在区内北端，伽玛能谱总量为2.8 Ur～9.0 Ur，钍含量为4.0×10-6～10.1×10-6，钾含量为0.3×10-2～1.0×10-2，铀含量为0.5×10-6～1.3×10-6。

东部有加里东期花岗岩、石英斑岩体出露，表现为偏高场；中部中场为青白口系库里组(Qnk)和神山组(Qns)炭质绢云母千枚岩反应；北部和南部出现的低场则是第三系、白垩系、石炭系等放射性核素低的地层引起。

图3 航空伽玛总道(TC)能谱场Fig.3 The TC field of airborne radiometric

3 地球化学特征

图4 新余铁矿区地球化学特征Fig.4 Geochemical characteristics of the Xinyu iron area

4 成矿标志

通过上述地质特征、航空地球物理特征、化学特征等，可以分析总结出新余式铁矿的一些标志：

1)地质标志。新余铁矿以沉积型、沉积变质型铁矿为主。元古界南华系和寒武系浅变质岩是主要的富矿岩层，围岩主要以千枚岩为主。马鞍形褶皱、同斜褶皱以及北西西向-南东东向构造部位，是铁矿层的主要产出部位。铁矿主要产于滨岸陆屑沉积相带，主要分布在隆起区及其边缘，严格地受背斜构造控制。

2)地球物理标志。航空磁场具有高磁化率，高剩磁强度特征。在航磁资料上，能够引起其显著的高值磁异常，尖峰状强磁异常，且多为南正北负相伴的异常特征。矿体上航磁△T可产生几百甚至上千纳特的磁异常，成串珠带状。航空伽玛能谱无明显的能谱异常，除岩体出露表现为偏高场外，其余地区能谱场均呈中-低场特征。

3)地球化学标志。从铁矿本身铁元素地球化学异常来看，1:200 000原生晕上通常表现出一些与铁元素相关的铬、钴、锰等元素异常，但一般异常强度不大，且组合特征不明显。

5 讨论与结论

利用最新的高精度航磁及航空伽玛能谱资料，介绍了研究区内的磁场、伽玛能谱分布特征。通过地质特征、航空地球物理特征、化学特征等，分析总结出新余式铁矿的一些标志,对今后该区的区域地质及成矿研究能提供一些参考。

1)结合航磁和航空伽玛能谱特征，可圈定隐伏岩体，分析不同岩性变化特征和地质构造单元，对寻找隐伏矿床和多金属矿具有一定的借鉴。

2)通过航磁基础图件，配合化极、延拓等转换图件，清晰地显示出该磁铁矿带的细节，可结合最新的地面勘查情况，在出露磁铁矿带旁侧有望发现浅隐伏的具一定规模的磁铁矿。

3)磁铁矿的品位能够直接反映磁场特征，可通过分析磁异常特征及强度来寻找富矿地段。

4)基性岩体(或超基性岩体)往往具有很强的磁性特征，可以引起较强的航磁异常，并且异常强度较大，比较容易区分。根据航磁△T化极、上延等方法，判断其埋深大小，确定岩脉的分布规律，可寻找与基性、超基性岩体有关的铬、镍、钴、铂等矿产。