高精度磁测在福建德化双旗山整装勘查区中的应用

黄少胤

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

磁法勘探(简称磁法)是当前主流地球物理勘探方法中的一种，在实际地质勘探应用中主要是通过分析和观测岩石的磁性差异及磁场特征来研究地质构造及其分布形态，在金属矿找矿工作中已经得到广泛应用[1]。

福建德化双旗山—东洋金矿整装勘查区为2015年申请设立，整装勘查区位于福建省中部，涉及4幅1∶5万图幅(街面幅(G50E013017)、中仙幅(G50E013018)、上涌幅(G50E014017)、水口幅(G50E014018))，面积为870 km2。行政区划属德化县、尤溪县、永泰县管辖。其中中仙幅(G50E013018)1∶5万高精度磁测工作为福建东洋地区矿产地质调查项目中的工作任务。整装勘查区调查工作为在系统收集和综合分析已有地质、物探、化探、遥感、矿产等资料基础上，开展找矿预测，圈定找矿靶区，评价资源潜力，物探以地面1∶5万高精度磁测、1∶5万重力测量为主要工作，在对重磁异常分析处理的结果上圈出找矿靶区，为下一步工作指出方向。

1 勘查区概况

1.1 勘查区区域成矿背景

勘查区位于闽东火山断坳带内，夹于政和—大埔断裂带与福安—南靖北东向断裂带之间，浦城—尤溪北北东断裂带纵贯勘查区西部。经历了从元古代以来的多次构造-岩浆-成矿演化历史，主要有四堡—晋宁期、加里东期、华力西—印支期、燕山早期、燕山晚期等。同时勘查区位于浙闽粤沿海Pb-Zn-Cu-Au-Ag-W- Sn-Nb-Ta-叶蜡石-明矾石-萤石成矿带(Ym；Y1；Ⅲ-80)之华安—浙东Au-Pb-Zn-Ag-Mo-Cu-叶蜡石-明矾石成矿亚带(Ⅲ-80-①)中部(图1)。该带自新元古代形成高绿片岩相-低角闪岩相变质基底，变形特征以韧性剪切变形为主。志留纪以来中酸-酸性岩浆侵入活动频繁，形成中酸性侵入岩，受区域构造控制明显。晚三叠世-中侏罗世形成了陆相沉积碎屑岩，晚侏罗世-晚白垩世大面积形成火山岩。中生代的火山喷发作用在该区形成火山-沉积盆地，相伴形成与火山作用有关的铜、金、银、铅、锌等金属矿。矿床类型以中低温热液型为主[2]。

图1 德化双旗山勘查区成矿区带图Fig.1 Map of the metallogenic zone of Shuangqishan exploration area in Dehua county

1.2 勘查区地质特征

勘查区内出露岩性有沉积岩、火山岩、变质岩、侵入岩等，其中以火山岩出露面积最广，沉积岩、侵入岩次之，变质岩出露最少(以北东向隆起带和“天窗”形式产出)。沉积岩主要分布在街面水库以北尤溪闽湖—古迹口—东华以及德化下涌—邱村—青云山一带，其它区域零星分布；火山岩分布于德化春美—山头隔—尤溪胜地洋以及北东向隆起带东南大面积区域；变质岩主要分布于德化汤头—尤溪肖坂一带，沿北东向隆起带展布；侵入岩主要出露于隆起带西南端德化岭头格—格头山一带，其余区域零星分布(图2)。

图2 德化双旗山勘查区地质建造简图Fig.2 Geological formation map of Shuangqishan exploration area in Dehua county1—第四纪全新世；2—石牛山组上段；3—寨下组；4—黄坑组；5—南园组；6—长林组；7—漳平组；8—梨山组；9—文宾山组；10—溪口组；11—翠屏山组；12—童子岩组；13—文笔山组；14—栖霞组；15—林地组；16—西溪组；17—大岭(岩)组；18—东岩(岩)组；19—潜花岗斑岩/潜二长花岗斑岩；20—潜石英二长斑岩/潜花岗斑岩；21—潜二长花岗斑岩；22—潜辉石闪长玢岩/潜石英二长斑岩；23—潜花岗斑岩/潜二长斑岩；24—潜花岗斑岩/潜二长斑岩；25—潜斑流岩/潜英安岩；26—碎斑熔岩；27—花岗斑岩；28—石英二长斑岩；29—花岗闪长岩；30—石英闪长岩；31—深灰色中细粒(细粒)闪长岩；32—似斑状中细中粒二长花岗岩；33—石英二长岩；34—石英闪长岩；35—花岗闪长岩；36—石英二长闪长岩；37—实/推测地质界线；38—岩性岩相界线/沉积夹层界线；39—角度不整合界线；40—平行不整合界线；41—断层；42—滑脱断层；43—韧性剪切带；44—实/推测古火山口；45—整装勘查区范围

2 地球物理特征

2.1 区域航磁异常特征

据福建省航磁场分区成果，勘查区处在屏南—尤溪磁场区内，也可以看作是东部沿海磁场剧烈变化带和西部内陆磁场相对平缓带的过渡区域，位于寿宁—古田磁场亚区和漳平—华安磁场亚区的过渡带上，航磁ΔT异常以北东向条带状异常带为特征，局部有北东向正磁异常带上的水口—涌溪、东华—永坑及陈权—戴云山等局部磁场突起区，和吉安、坂面—街面、陈权—汤头等低磁场区[3]。

2.2 物性特征

在统计水口、街面、中仙幅3幅高精度磁测扫面工作时所测定的磁参数，采用统计计算法，由于磁参数一般满足对数正态分布规律，因此用几何平均值代替常见值，统计地层磁性参数(表1)。

表1 地层磁性参数统计

南园组第一段和第三段英安质晶屑凝灰岩、石牛山组酸性碎斑熔岩等火山岩具有中等磁性，变化范围较大，具有不均匀的特征，但南园组第二段和第四段的流纹质火山岩磁性相对弱，在解释中应注意分析异常所处的地质环境，辨别英安质火山岩引起跳跃性磁异常；而大岭(岩)组岩性有石英片岩和斜长变粒岩，其磁性中等，但变化范围较大，显示片岩和变粒岩磁性变化不一致，且不均匀的特征，其他沉积岩多数为弱磁性或无磁性特征。侵入岩类从中酸性岩至中性岩，随着暗色矿物的增加，磁性矿物逐渐增多，磁性逐渐由强到较强，其中辉石闪长岩磁性最强，但石英二长岩剩余磁化强度变化范围最大。

这些岩矿石的磁性特征为开展磁法勘查提供了地球物理前提，磁性的差异也为利用磁异常寻找多金属矿提供了找矿依据。

3 数据处理

对水口幅、街面幅、中仙幅1∶5万高精度磁测工作的各幅总基点进行了基点联测，将街面幅和中仙幅的基点统一换算到水口幅的总基点上去，在水口幅总基点的基础上对各幅的测量数据进行了统一改正并调平。

磁测数据处理采用中国地质调查局发展研究中心发布的软件(RGISmap2014)重磁资料处理系统。数据处理的目的是在消除各类误差的基础上，从叠加场中分离或突出某些目标物的场，并使其信息形式更易于识别和定量解释。常用的方法有解析延拓(化极、上延等)、导数转换(水平导数和垂直导数等)、圆滑(正则化等)、各种滤波趋势分析等方法[2]。成图采用MapGis、RGIS_map、surfer软件[4]，经处理生成1∶5万高精度磁测实际材料图、△T平剖图、△T等值线平面图、△T化极等值线平面图及各类导数、延拓图等[5]。

4 磁异常的分析与解释

4.1 勘查区磁异常特征

由3幅图幅(街面幅、中仙幅和水口幅)地面高精度磁测可知(图3)，区内磁场复杂，幅值变化大，整体以北东向条带状高低相间展布，最高值大于1 000 nT(水口连山、湖仔顶等地)，最小值为-500 nT(盖洋等地)，一般强度变化为-100～150 nT。上仙—杨梅—葛坑一线以东，磁场区以正负磁场相间为主，强度、梯度变化均较大；上仙—葛坑一线以西，磁场区以变化相对平缓的正磁场为主，幅值也较低。

图3 街面、中仙、水口3幅1∶5万高精度磁测△T等值线图Fig.3 △T contour maps for 1∶50000 high-precision magnetic measurement of Jiemian, Zhongxian, Shuikou three maps

磁场分区原则有磁场强度变化、磁场形态变化、磁场梯度变化、磁场走向变化及磁场的扭曲、错动、位移变化5种[6]。

根据区域磁场的不同特征可将工作区划分为5个磁场区：璞溪—古迹口(I区)、华口—胜地洋—街面水库(II区)、龙门场—葛坑(III区)，杨梅—南山坑(IV区)，吉华—淳湖—水口(V区)。

4.1.1 璞溪—古迹口(I区)

璞溪—古迹口位于勘查区北部，区磁场以东低西高变化特征，呈北东方梯度变化，在璞溪位置出现峰值异常，古迹口位置出现凹陷负异常，一般磁场强度变化为-100～100 nT。磁场区主要出露二叠纪翠屏山组和童子岩组、侏罗纪梨山组和漳平组沉积地层，根据地质和物性特征，推断该异常区反映为无磁性地层引起，而璞溪位置推断为隐伏花岗斑岩隆起。区内北东向分界线以磁异常梯度带特征划定，根据断裂构造磁性表现，推断为北东向的断裂构造，控制地层分布。

4.1.2 华口—胜地洋—街面水库(II区)

华口—胜地洋—街面水库位于勘查区西北部，呈北东向扇形状展布，北东向梯度带明显，区磁场以较平稳叠加正异常为主，在华口和胜地洋分别出现峰值异常，一般磁场强度变化为50～200 nT。磁场区主要出露侏罗纪南园组和梨山组以及新元古代大岭(岩)组变质岩，局部侵入晚白垩世花岗斑岩、志留纪石英二长岩和石英二长闪长岩，根据地质和物性特征，推断主体反映为弱磁性南园组火山岩和大岭(岩)组变质岩，而华口和胜地洋异常推断为隐伏中酸性岩体引起。而磁场区北东向正磁异常带特征是断裂构造磁性的主要表现形式。

4.1.3 龙门场—葛坑(III区)

龙门场—葛坑(III区)位于中仙幅西北—街面幅东南一带，呈北东向条带状斜穿2图幅，区磁场位于东部负磁场、磁场跳跃变化带和西部磁场相对平缓带的过渡区域，磁异常多呈低缓正异常特征，局部伴生正负异常。一般磁场强度变化为-50～100 nT。磁场区地质背景复杂，主要出露有晚侏罗世长林组、二叠纪翠屏山组和童子岩组沉积地层，有晚侏罗世南园组火山岩，有新元古代大岭(岩)组变质岩地层，侵入岩分布较广，南侧以晚侏罗世二长花岗岩、早白垩世正长花岗岩为主，北侧主要出露志留纪石英闪长岩、石英二长岩、石英二长闪长岩和晚白垩世花岗斑岩等岩体。根据地质和物性特征，推断主体反映为火山岩和变质岩弱磁异常，局部叠加或正负伴生异常推断为中酸性-酸性侵入岩体引起。

4.1.4 杨梅—南山坑(IV区)

杨梅—南山坑—上涌位于中仙幅西南—水口幅西侧一带，构成三角形区，区磁场整体呈北东向变化剧烈的正负伴生磁异常带，北侧杨梅一带呈椭圆状叠加异常，局部连续性差，变化幅度大，梯度陡，强度强，如南山坑、连山等地，一般磁场强度变化为-300～500 nT。磁场区地质背景复杂，主要出露有侏罗纪长林组、漳平组和梨山组，二叠纪翠屏山组和童子岩组沉积地层，有早白垩世寨下组和黄坑组以及晚侏罗世南园组火山岩，且区内火山口分布密集，侵入岩浆活动频繁，出露有志留纪石英闪长岩和石英二长岩、三叠纪二长花岗岩和石英二长闪长岩等。根据地质和物性特征，推断主体反映为火山构造、火山岩以及中性-中酸性-酸性侵入岩体，其中杨梅一带叠加异常由志留纪中酸性岩体引起；而南山坑、连山等地强度强的磁异常由火山构造和中性岩体(岩脉)引起。

杨梅—南山坑—上涌异常区内有不同磁场区分界线、线性窄长或串珠状低磁异常带以及磁异常梯度带特征，走向呈北东和北北西向，结合地质特征，构造通过引起磁性降低，构造的异常显示为低缓磁异常扭曲带(多为北西向断裂构造)或正负磁异常梯度带(多为北东向断裂构造)。区内的金矿或多金属矿点大多集中于该区域，并多数位于北东向和北西向断裂构造的交会处。因此，低缓磁异常区结合断裂接触带形成的磁异常可作为找矿的关键。

4.1.5 吉华—淳湖—水口(V区)

吉华—淳湖—水口位于中仙幅和水口幅的东侧，呈长条状展布，控制区域较大，区磁场整体以负磁场为背景，局部有椭圆状、环状和弧状正负伴生强磁异常，局部有连续性差的叠加团块杂乱弱异常，一般磁场强度变化为-200～200 nT。磁场区主要出露晚侏罗世南园组火山岩和长林组砂砾岩，而丁荣一带出露大岭(岩)组变质岩，珠峰一带出露新元古代西溪组，北山一带发育晚白垩世黄坑组火山岩及晚白垩世碎斑熔岩；侵入岩零星见珠峰、半山院一带，岩性为侏罗纪二长花岗岩、白垩纪花岗闪长岩、及石英闪长岩和白垩纪花岗斑岩。根据地质和物性特征，推断主体反映为南园组和长林组低磁或无磁性地层，而局部白潭、和顺、北山和半山院等地出现环状和弧状正负伴生强磁异常推断为环状火山构造和磁性不均匀的火山岩或中酸性岩体引起；局部湖仔顶椭圆状正负异常推断为中性岩脉引起；而吉华等地团块弱异常为磁性不均匀的火山岩和花岗斑岩基底隆起共同反映。异常区内具有明显的线性磁异常梯度带和线性窄长降低异常带以及磁场区分界线，走向为北西和北东向，结合地质特征，推断北西或北东向断裂构造带引起，构造通过引起磁性降低。

同时，区内金矿或多金属矿均分布断裂构造带上，因此沿断裂接触带形成的磁异常可作为找矿的关键。该区矿点的分布特征和IV区相同，其作为另一个分区是由于其异常形态(原始数据的形态和化极处理后的形态)与IV区存在明显的区别。

4.2 勘查区局部异常特征

在进行地磁局部异常分析时，原始磁异常是最可靠的资料，是局部地磁异常分析的重要依据，但该区处于中低纬度区域，实测磁异常受斜磁化影响严重，在斜磁化的影响下，△T异常与磁性地质体之间的对应关系非常复杂。相比之下，垂直磁化条件下的垂直磁异常与磁性地质体之间的对应关系就简单、密切。因此，磁测资料需进行化极计算，消除斜磁化的影响，同时进行异常分离，使磁测资料的处理解释简单化。

原始磁异常大多数以正负对等的串珠状、带状异常为主。在不考虑剩磁和消磁的影响进行化极处理。通过化极处理后，异常形态规律明显、突出，正负异常对等的情况减少。

化极后，街面幅(左上)整幅为正异常，中仙幅(右上)接近整幅为负异常，水口幅(右下)为正负伴生异常(图4)。街面幅原始磁异常西北侧为正负伴生异常，化极后异常北移，东南侧为低缓的正负伴生异常，化极后以正常异常为主的低缓异常。中仙幅整体为正负伴生异常，化极后为负异常为主的低缓异常，局部有杂乱的异常突起。水口幅主要为正负伴生异常，局部伴有剧烈杂乱的正负伴生异常，化极后局部的正负伴生异常变为正异常。化极后，整个勘查区的正异常或异常突起相对完整，未见明显的被拉伸或残余异常，与地质构造，地层界限等相对吻合[7]。

图4 街面、中仙、水口3幅1∶5万高精度磁测△T化极等值线图Fig.4 △T pole contour maps for 1∶50000 high-precision magnetic measurement of Jiemian, Zhongxian, Shuikou three maps

4.3 异常推断简述

4.3.1 断裂构造

断裂构造推断主要依据有线性磁梯度带、不同磁场区分界线、线性磁异常带、磁异常错动或扭曲变异部位和磁异常突变带等。根据断裂构造的磁异常特征，并对区内的磁测数据进行了化极、化极后的多方向水平一阶导数、小波断裂分析等数据处理。对区内的断裂构造进行了划定,共划定断裂构造38条(图5)。

(1)磁测反映的北北东向断裂有11条(F6、F13、F16、F21、F22、F24、F28、F32、F33、F35、F36)，北东向断裂有12条(F4、F5、F7、F10、F12、F17、F19、F26、F27、F29、F31、F38)。其共同特征：①多具有斜穿区域磁场走向，产生磁场不连续特征，并多数以不同磁场区分界线、线性梯度带以及线性低磁异常带形式出现；②北东向断裂多数控制侏罗纪火山岩呈北北东-北东向条块状展布，控制区域内大部分侵入岩体的长轴或次长轴方向呈北东向展布，而北北东-北东向断裂与北西向断裂的交会部位是火山机构的主要控制因素；③北东向断裂是区内重要的控岩、控矿构造，沿断裂(带)附近，尤其是与其它方向断裂的交会地段，控制着区内部分金银、铜多金属等矿产的分布。

(2)磁测反映的北西向断裂有12条(F1、F2、F3、F8、F9、F11、F14、F15、F18、F25、F34、F37)，北北西向断裂有3条(F20、F23、F30)。其共同特点：①北西向断裂多呈现为线性梯度带以及低磁异常带等；②北西向断裂带是区内主要区域性构造，是区内含矿热液的重要导矿构造，为后期成矿热液在次级派生构造富集、沉淀成矿提供了重要的通道，特别是与其他构造的交会地段，矿产更为丰富。

图5 街面、中仙、水口3幅1∶5万高精度磁测推断成果图Fig.5 Inferring results for 1∶50000 high-precision magnetic measurement of Jiemian, Zhongxian, Shuikou three maps

笔者特选其中几条断裂为代表，将断裂的主要特征和综合解释推断如下。

F8和F9：2条构造走向大致相同，走向北西。F8构造横穿3幅，在区内总长约46 km，其异常表现为串珠状异常带、低缓异常扭曲错动带。其在街面幅内主要表现为低缓异常扭曲，幅值在几十nT。在水口幅则表现为串珠状异常带，幅值在几百nT。F9位于街面幅和中仙幅内，总长约46 km，其异常表现为低磁串珠状线性异常带、异常错动带，幅值在几十nT。

F12、F16和F19：3条断裂走向大致相同，呈北东向或北北东向。F12位于街面幅，走向北东，在工作区内总长约21 km，异常特征为异常梯度带、不同磁场分界线。F16位于中仙幅和水口幅内，走向北北东，内总长约25 km，异常特征为磁异常梯度带、窄长线性低磁异常带、串珠状磁异常带。F19位于中仙幅和水口幅内，走向北北东，在工作区内总长约35 km，异常特征为磁异常梯度带、窄长线性低磁异常带。

区内的主要矿床(点)分布在上述的5条构造上或与其他构造的交会处。

4.3.2 火山构造

勘查区处于闽东火山活动带中段的戴云山巨型环状火山构造的外环部分，自中生代以来，火山活动具多期次多阶段的特点，形成的火山机构在空间上成群、成带、成弧、成环展布[8]。火山构造磁异常特征多数表现为强度大、具有一定分布规律的环状，且在磁场等值线平面图中表现为圆形或椭圆形杂乱正负伴生异常。

根据磁异常特征，通过化极、解析信号等处理，结合地表地质情况推断火山构造9处(编号V-1～V-9)。特选其中一处为代表，将异常的主要特征和综合解释推断如下。

火山构造V-05：位于水口幅西北侧，该异常为近圆形的负异常，面积约30 km2，中心偏北有一处正负伴生异常，南正北负，近圆形，南北走向，正负伴生异常南侧正异常最大幅值约1 000 nT，北侧负异常最大幅值约1 200 nT。化极处理后为近圆形的杂乱正负异常，中心处的正负伴生异常处理后为正异常，幅值约2 500 nT。解析信号处理后突出异常边界。异常范围内出露有南园组和长林组，有2个火山口出露，在构造边缘有闪长岩脉出露，其脉岩出露位置与正负伴生异常的中心吻合(图6)。

图6 火山构造V-05异常剖析示意图Fig.6 Sketch map of snalysis of V-05 anomalies of volcanic structure

4.3.3 侵入岩体

侵入岩引起的磁异常在磁测△T等值线平面图上通常表现为有一定规模的等轴状或短轴状异常，异常场值有的为正异常，有的为负异常，有的为正负伴生，彼此独立分布，由于多受区域断裂构造控制，彼此又有一定联系。该区岩浆活动频繁，加里东期、华力西-印支期、燕山早期和燕山晚期均有侵入岩形成，主要分布于尤溪溪坪—上村—德化蒲洋一带，岩性以中酸性-酸性最为发育，分布最广，侵入岩在空间上受北东向和北西向断裂构造控制，岩体展布方向与区域构造基本一致，而在火山岩地区，岩体规模小，分布较零星。侵入岩与成矿作用有直接或间接的联系，与金矿关系最密切的是燕山晚期次火山侵入岩，其岩石有石英闪长岩、花岗斑岩、闪长玢岩，岩浆的多期次活动有利于成矿元素的富集。

区内共圈定侵入岩体30个，其中酸性岩体9个，中酸性岩体9个，中性岩体10个，中基性岩体2个，特选一处作为代表，其异常特征和推断解释如下。

S-22：该异常为正负伴生异常，南正北负，近圆形，南北走向，地磁异常南侧正异常最大幅值约1 000 nT，北侧负异常最大幅值约1 200 nT，面积约3.2 km2。化极后异常呈南北走向的正异常，幅值约2 500 nT。解析信号处理后，为单峰异常，幅值约2 000 nT。异常位于晚侏罗世南园组和长林组上，异常范围内见有火山口，发育有火山环形断裂构造，有多组北东和北西向构造交会，沿断裂接触面见有硅化蚀变带，局部有黄铁矿蚀变，且有闪长岩脉沿断裂构造出露且位于异常中心。推断该异常为隐伏的闪长岩岩脉引起。

5 结语

通过地面高精度磁测工作，取得了勘查区地磁异常信息，通过对这些信息的处理、分析和研究，结合地质划分区内的断裂构造、火山机构及侵入岩，结合化探、地质资料进行综合研究，为该区寻找隐伏多金属矿奠定了基础。但也存在以下问题值得探讨。

(1)该次化极处理过程中未对剩磁和消磁的影响进行处理，暂时也未有有效的处理方法。区中的中仙幅和水口幅大部分出露火山岩，并有岩脉出露，火山岩的剩磁较大，对化极的效果产生了一定的影响，容易造成异常残余或形态不规则。

(2)工作网度为500 m×100 m，其处理后的数据也只能反映较大规模的构造，而实质矿床(点)的地质情况更复杂，构造规模小，可以在有利的异常区进行少量的大比例尺有针对性的物探工作。

(3)区内的金、银等多金属矿多与构造有关，且与岩体的对应关系不明，未对岩体展开讨论。