磁测方法在隐伏区地质填图中的应用

胡尊平，李延清，张静，刘双，牛辉，薛晓峰

(1.新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院，湖北 武汉 430074)

地质填图的主要目的是确定不同岩性和地质单元的分界线，是通过跑路线，地质取样，化学分析及镜下分析等手段对地质单元或岩性进行分界。在有浅覆盖的地区进行地质填图必须进行槽探工程和深部揭露，这样就增加了工作强度和经济费用，而在强覆盖区，槽探工程也无济于事[1]。

本次调查区内出露的基岩面积较少，石炭系仅占全区的8.1%，泥盆系火山岩占1.9%，侵入岩占1%，其余均为第四系覆盖，给地质填图工作带来巨大困难(图1)。而应用地球物理学中的高精度磁测方法，因快速、轻便、经济、高效、分辨率强的特点，能够辅助解决隐伏区地质填图的困难。

图1 调查区1∶5万地质概况Fig.1 1∶50 000 geological sketch map of study area

1 调查区地质概况

调查区位于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块结合部位，主体位于哈萨克斯坦-准噶尔板块，属准噶尔盆地北西缘。

地层调查区属北疆-兴安地层大区，北准噶尔地层分区萨吾尔地层小区。出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、古—新近系和第四系(图1)。

侵入岩调查区侵入体大小不一，多呈岩株、岩枝、岩脉状，按岩性分类，具以中酸性岩为主、基性-超基性岩较少的特征。

变质岩区内变质岩不发育。变质地质体主要为中泥盆统北塔山组、蕴都喀拉组和下石炭统那林卡拉组、上石炭统恰其海组、下二叠统卡拉岗组等。变质作用类型以区域变质作用为主，次为动力变质作用、接触变质作用，局部有气液变质作用。

2 地面1∶5万高精度磁测

2.1 标本磁性测定

磁法扫面工作共完成2个图幅，为图1所有区域，面积695 km2，采集物性样标本679块，物性样测量采用捷克PMG-2质子磁力仪，采用高斯第二位置，岩(矿)石磁性参数统计结果见表1。

由表1可见，岩石磁性变化范围很大，但也具一定规律。从沉积岩、变质岩、侵入岩3种岩性分析磁性特征，沉积岩中长石岩屑砂岩磁性弱，磁化率均值为100(10-6*4π·SI)以下；变质岩中褐铁矿化硅质岩磁性最强，磁化率为2 098(10-6*4π·SI)，但均值为600(10-6*4π·SI)；侵入岩中黑云母花岗岩、二长花岗岩磁性较强，磁化率均值为2 000(10-6*4π·SI)，出露明显，为调查区岩性填图确立了方向。随着砂岩矿化程度加深，磁性逐渐增强。区内未发现基性侵入岩露头，无法判定其磁性强弱，因此无法进行填图。按磁化率大小可将本区岩石分为3类：①砂岩、变质砂岩属低磁性；②褐铁矿化砂岩、褐铁矿化变质砂岩属中等磁性；③花岗岩类、褐铁矿化硅质岩属强磁性。调查区内岩石磁性差异明显，具备开展高精度磁测辅助地质填图的前提条件[2]。

2.2 断裂识别标志及地质界限划分依据

识别断裂构造主要由4种磁场形态：①高值带状异常或线型异常带，一般有磁性岩脉(岩体)充填其中；②低值或负异常带，一般是磁性岩石断裂无岩浆活动伴随，且断裂破碎现象显著；③串珠状异常，主要原因是沿断裂方向岩浆活动不均匀；④不同磁场的分界线及磁场剧烈变化形成的磁力梯度带；⑤磁异常形态发生错位，一般认为有构造断裂通过[3]。

不同岩石磁性差异是地质界限划分的主要依据之一，磁场强弱是地下地质体磁性强弱的反映，磁异常的位置和轮廓可大致反映地质体的位置、轮廓及形态，不同磁场区的分界线、梯度陡变带一般反映地质界限[3]。

结合调查区岩石磁性参数和地质填图单元岩性组合特征，初步建立地质填图单元的识别标志。

地层早二叠世卡拉岗组主要为弱磁性砂岩，磁场特征表现为平稳的低、弱磁场；晚石炭世恰其海组主要为弱磁、无磁的砂岩、长石岩屑砂岩，磁场特征表现为低、负磁场。

变质岩中泥盆统北塔山组为弱磁性的变质砂岩、泥质粉砂岩、褐铁矿化砂岩、褐铁矿化变质砂岩组合，磁场特征表现为平稳的弱磁场。

岩浆岩除细晶花岗岩外，黑云母花岗岩、二长花岗岩出露区，磁场强度均较强，为覆盖区强磁异常区的地质填图提供识别依据。

3 应用效果

3.1 磁场分区与磁性地层单元填图

磁测异常垂向一阶导数处理方法具区分相邻磁性体，减少其相互叠加的效果，因此处理结果可用于圈定磁性体的范围和位置[4]。磁测异常平面剖面图各测线的磁异常均用剖面图形式表示，各剖面的比例尺是统一的。通过各测线之间的对比分析能清楚呈现异常沿平面的分布规律。此类图件有利于反映磁异常局部特征和细节，有利于分析研究叠加磁异常、低缓磁异常和孤立磁异常规律。

表1 岩(矿)石磁性参数统计表表1 Magnetic parameter statistic talbe of mineral ore

结合已知地质界线、磁异常垂向一阶导数处理结果、磁测异常平面剖面图，按磁场幅值、变化特征、形态规模等磁场特征，将调查区内磁场进行分区，共分为5个大区(图2，3)。

I区中低磁场区，位于调查区南西部，区内出露早二叠世卡拉岗组弱-无磁的粉砂岩、砂岩，磁异常走向为NE向。

Ⅱ区为高磁场区，主体呈椭圆状，位于调查区西部。磁场强度在-320～1 000 nT，极大值达1 432 nT，属正高磁场区。区内南东部出露中粗粒花岗斑岩，该岩性磁性较强，该区极大值正位于此处，推测该区高磁异常均为隐伏的中粗粒花岗斑岩体引起。

Ⅲ区为中高磁场区，位于调查区中南部，呈半圆状，向南延出调查区。异常区多为第四系覆盖，仅在北部的局部高值异常区出露中粗粒黑云母花岗岩，据物性资料显示，此岩性普遍磁化率较高，最高达2 487(10-6*4π·SI)，推断此区正磁异常均为隐伏的含磁性中粗粒黑云母花岗岩体引起。

图2 磁测异常化极后垂向一阶导数平面等值线图Fig.2 Plane contour map of first derivative

图3 磁测异常剖面平面图Fig.3 Profile plan of Magnetic anomalies

图4 磁测岩性推断解释图Fig.4 Interpretation map of magnetic lithology inferences

Ⅳ区为负磁异常区，主体与地层走向一致，位于工区中部，呈NW向展布。场强为-600～-100 nT，极小值为-1 263 nT，推断为晚石炭世恰其海组弱-无磁砂岩、粉砂岩分布区。

Ⅴ区为中低磁异常区，位于调查区北东部，区内基本为覆盖区，仅在东部出露中泥盆统北塔山组弱-无磁变质粉砂岩、砂岩，磁异常走向为NW向。

按以上分区结果，结合岩石磁性参数，进行磁性地层单元填图，地质构造走向为NW向(图4)。

3.2 断裂构造填图

依据断裂构造磁异常识别标志，结合调查区地质特征，推断了NW向隐伏、半隐伏断裂共6条，分别为：不同磁场分界线的断裂有FW1，FW2，FW3，FW5，均为NW向或圆环状；导致磁场水平错位的有FW6，为NW向断裂；FW4断裂在地表基岩出露较好部位观察到有断裂存在。

4结论

(1)调查区不同填图单元岩性组合磁性差异明显，通过1∶5万高精度磁测工作，较好地对不同磁性地层界限进行了划分，对半隐伏、隐伏岩体范围进行了圈定，同时，推断6条隐伏、半隐伏断裂，为地质在强覆盖区的断裂构造拼接及构造格架的建立提供有利的参考依据[3]。

(2)据工作实践，高精度磁法测量在地质填图方面的功能主要为圈定地层、划分岩性，圈定火山岩和侵入岩体，划分侵入期次和相带，查明侵入体深部形态，划分断裂构造、褶皱构造及其他构造等[5]。

(3)地面高精度磁测填图的详细程度较低，不能与同比例尺的地质填图相比，其主要特点是可进行覆盖层下的岩性填图，利用地表出露的岩性，以点带面，由此及彼，进行深部磁性填图。

(4)1∶5万高精度磁测在新疆吉木乃-布尔津县一带强覆盖区的应用，较好地解决了强覆盖造成人工地质填图和遥感解译受限带来的困难，效果良好，可在类似强覆盖地区推广应用[6]。