地面高精度磁法在新疆哈密地区磁铁矿勘查中的应用

应学谦

（江西省地质局九0二大队，江西 新余 338000）

使用高精度磁图的成功案例有很多，如新疆哈密市淄海、准噶尔板块上的铜多金属沉淀物和中国新疆哈密地区缝合的塔里木大陆板块。这一区域条件利于矿场的形成。由于新疆的自然地理影响，全区常年干旱少雨，土地主要为戈壁和沙漠，因此，本矿区物探应选择受水环境影响较小的重磁法，同时包括铜、钻、镍等相关金属。磁海铁矿床位于东北部，是一个超大型铁矿区。对其容量进行了详细研究。总探明储量为1.2亿吨，平均铁含量为58%。其主要的矿体是由辉绿岩构成的。它是热液铁，与火山期后期的岩浆侵入中期有关。磁体与预充填区位于同一成矿带上，距离约10km，综上所述，基底和磁体具有强磁性，是本区的强磁性体，围岩之间存在明显的磁性差异。因此，选择一种高精度的磁性方法来寻找该地区的磁铁和基岩，是一个很好的地球物理假设[1]。

1 地面高精度磁测方法技术

1.1 仪器

本次地球物理和磁测采用质子磁强计Czm-3，北京地质测量局。

1.2 野外工作方法

1.2.1 测网布设

地球物理测量网络采用两步网络布局方法组织。根据中心位置和形态特征确定了空气动力学异常、净形状，以及其所使用的基线方向。根据1100块地面的地形图所传达的信息，确定基线和观测线，考虑到应用位置的地磁强度存在一定差异，且在长期的地壳运动作用下，地质结构也发生了一定的变化，为此，本文在对测网进行布设时，充分结合是测试区域的地质结构，确保测网能够完整覆盖研究区域，并在大小和形状上与测试区域保持高度一致。在实践中，首先搜索并定位了所有航磁异常的中心位置，以其为勘查工作开展的的中心，最后确定的范围为在研究区域内进行的16.5km，以及20km剖面进行研究。

1.2.2 测点定位方法

初步研究应在野外条件下使用便携式GPS进行，结合磁铁矿的磁感应强度，经定点精度设置为4.0m较为合理。这样既可以实现对测试区域的有效勘查，同时又不会因此精度设置过高增加勘查工作的工作量，在时间和人力成本上造成负担。以此为基础，根据计划出发点和出发坐标，采用点对点的方式利用GPS进行定位和测量，在目标位置埋设一对优质竹筷子，下行号被标记并用一个小的红色补丁标记。需要注意的是，该阶段的定位工作是后续勘查的重要基础，因此需要确保设备的可靠性。在进行现场检查前，应在国家级检查站检查GPS，并根据运行环境对仪器参数的参数进行设置。

1.2.3 数据采集方法

根据所选择的观测网，观察其中的对应观测点，将总场强T作为此次工作的整体观测参数。在观测开始的前3天，对整个勘查范围内的磁场信息进行观测，3天后，对所出现的异常点和畸变点，进行连续性观测，其他点作为次要观测点。需要特别注意的是，不同设别对于相同环境的观测结果也会存在一定的差异，因此，为了消除这种外界干扰对观测结果的影响，每日波动观测必须要使用与在基点进行的现场观测相同的类型和优秀工具，这一点非常重要。除此之外，观测时间可能也会对磁场信息产生影响，因此，每日变化观测应在同一时刻开始，并且确保对于变化的统计是每个现场生产仪器的早期修正系数之前的一个工作日内开始，最后在观测到后期修正系数之后开始；为了降低异干扰数据对勘查结果的影响，读取采样时间设置为10次[2]。

2 地理及地质概况

2.1 地理位置

该地区没有大型道路，但大部分地区都可以选择越野车辆进行相连。主要有两条对外联系的通道，一条是通过磁海和南盐湖到亚马努斯或威雅，另一条是通过泥河和后坑到敦煌，两台道路的走势相对平缓，道路支撑双向行驶需求，在交通条件上较为舒适。在其地形地貌上，所选择的工作区位于东部山腰。这是戈壁低山丘陵农舍，整个山体向东西延伸，高度1349m～1316m，最高海拔1349m，最小的是东北部1316工区，相对高差33m。山势处于整体平缓状态,西南部较高,东北部较低。

2.2 地层

二叠系骆驼组第一亚组地层（P，），第二亚组地层（P，H）（二叠系六合组）和两个较小的二叠系红莲组第一亚组地层（P，H）。由新至旧的分类如下：

上二叠统为骆驼沟组第一亚群（P，H），从工作寿命的西南角到东北角，其在延伸的过程中受到两次阻断，在FI和F2之间以很长的间隔进行划分。主要岩性为灰褐色农田砂岩和麸质。

下二叠系红柳河组（P，H）第二亚组：分布面积小，并表现出明显的出露特征，出露位置位于F1南带和南壁。主要岩性为灰紫色、灰绿色蓬松砂岩和砾岩。

下二叠系红柳河组（P，H）第一亚组：Perm的范围很广，分为两个大区块。一个是一个从工作年龄的西南向东北延伸的长地块。第二部分分为南部，这是一种工作空间类型，位于工作区域的南部。主要岩性为红褐色砾石砂岩和辉绿。

2.3 构造

矿区的构造特征主要为一组NE向挤压和关键性错动，其次为NE向和南北向错动。区域褶皱尚未发育，但是地下深部可以观察到明显的断裂构造，延伸长度为120m，并在60m左右的区域衍生出分支，向东北向发展，长度为44m。

NE趋势：主要包含了磁海红柳河的断裂层（F1），然后再是第二断裂层（如F2、F3、F4和F5）。

F1：磁海红柳河穿越南部和中部工区的误差约为5.5km，主要向东部进行延伸。由于第四纪覆盖，该缺陷没有清晰的缺陷面和断层带。

F2：它从工作区域的西南角延伸到东北部，在工作领域大约8公里。这一趋势与F1交汇大致相似，有向东跨越的趋势。在西部，其影响接近东西方向，在中部，它从大约60转为东北方向，倾向于东南方向，倾角为570～83。断裂带宽为2～SM，断裂带主要由一种断裂岩石组成，其次是糜棱岩、玄武岩、角砾岩和石英脉。该断层也是压缩弯曲交叉拉伸力的断层。在东部，发育了一条含磁铁矿脉、一条石英脉和一条含铜裂缝带，这与矿化密切相关。

F3：从西南方向延伸至中心工作区，穿过F2。它延伸约4公里的工作区，向东北方向延伸，向南倾斜，倾角为73～76。点火点两侧为p、H（玄武岩、凝灰岩、凝灰质砂岩和砾岩），已经发育的磁铁矿辉绿岩。这就意味着该区域的岩体可以更加直观地显示矿体资源的分布情况，可以在丰富磁铁方面发挥重要作用。

F4：从西部到北部中心的区域，位于工作区内。延伸段的长度约为3.5km，冲击大致平行于F1和F2，未见明显中断迹象，有小范围的出露岩体在地表以堆聚的形式存在。

F5：穿过工区西北角，走向大致为四平行，断层北壁为Yb岩体，岩性以花岗岩为主。

北北东向断层线：这组断层的F6向矿区东南至东北方向延伸。在该地区的走向大约有2.5公里长，倾角向南南东，84倾角。

南北向断裂：这组误差有一个门和一个小范围。这一情况主要分布在整个矿区的南部以及中部位置，延伸长度在1km左右，大致为南北走向分布，F2的位置处出现不同程度的错断。倾角、倾角和断裂性质不清楚[3]。

2.4 岩浆岩

在华力西晚期，这一岩浆岩逐渐形成，其中主要包括第一次侵入的产物，侵入的次闪长岩为：岩体分布于义座地区西北（4-西北）和东南部，第一亚闪长岩（v-b2-li）侵入华力西晚期，分布于矿区东南角，无防雷区，岩体侵入二叠系，在长期的中酸性环境中，岩石表面出现了一定程度的蚀化，呈现出深灰色和灰绿色。岩石主要为灰绿色橄榄石笼和黑灰色中灰色细粒石英盆地。

辉绿岩脉：在第一亚组（pH）中已打开了几条辉绿岩脉该区域，形成蜂窝状结构。不规则，出现膨胀和收缩，中间有分枝。在辉绿岩底部可以看到磁铁矿化。第二条为东北部的灰绿岩脉，长约3km，宽约10m～50m，从辉绿岩脉向西北方向划分，距离为100m～900m。辉绿岩脉与F4大致平行，距离为50m～270m。

图1 新疆哈密地区地质图

3 地球物理特征

3.1 航磁异常

控制前有mi557航磁异常，异常范围0.8km～1km，异常分为NE走向带，与划分位置一致，受力500r～1500r，最大值3800r。曲线形状复杂，呈锯齿状跳跃。通过对检测出的航磁数据信息进行分析，可以初步判断测试区域内的岩石包括磁铁矿、石英、花岗岩、砂岩、凝灰岩、玄武岩以及辉绿。

从表1的磁化率采集结果中不难看出，航磁异常是以北东走向分布的。砂岩反馈出的磁化率极值差异最为明显，在后续的矿产勘查结果分析中，对于出现的小范围内大规模磁值变化，要首先考虑该类岩体的影响。其次，花岗岩的极值均为负值，这表明其响应并不明显，在后续的矿产勘查分析中，对于磁响应数据微弱的区域，要首先考虑该类岩体的影响。玄武岩，安山汾岩以及安山玄武岩是主要的磁响应岩体[4]。

表1 岩（矿）石物性参数统计表

图2 新疆哈密地区高精度磁测异常处理结果图

3.2 岩石（矿）的磁性特征

通过对测得的磁参数特征和收集的物性数据进行深入分析，并进行初步计算和评估，认为该区主要岩石具有最强的磁性，可引起形状规则、强度高的磁异常。通过观察表2可以看出，如果岩石深度不超过100m，则△t的表面约为1000NT～3000NT。其他的中央矿区以及基性矿区，在磁性高度方面出现了不均匀的分布，导致局部出现波动、跳跃等复杂异常现象；非常表面价值t低于1000NT，通常为0NT～200nt，有时呈负异常。

表2 质量检查结果统计表

综上所述，本区主要岩浆岩和磁铁为强磁性，为强磁性体，围岩磁性差异明显。因此，选择一种高精度的磁性方法来寻找该地区的磁铁和基岩是一个很好的地球物理假设[5]。

4 磁测结果与解释推断

实测磁异常特征与处理结果。

4.1 槽探验证结果评价

在超载以下有铁矿化的露天挖掘。铁矿化带已在F3北部的辉绿岩脉中发现，分布在中央工作区的南北方向，通常为北东东方向。从磁异常的性质分布可以得出结论，它倾向于南东东方向。

4.2 磁铁矿的地质-地球物理标志及找矿预测

此次在地面进行的磁测工作，其主要是为了找到隐伏铁矿。根据观测区域的地质背景、实测磁异常特征和数据处理结果、岩石和矿物磁性参数特征，结合对收集的地质和地球物理数据的深入分析，预先确定了现场的地球物理特征，解释定性测量的磁异常。

地质迹象：F3断层两侧为p，H玄武岩、塔夫岩、凝灰岩砂岩和砾岩。岩芯中发育一条携带磁铁的辉绿岩矿脉，该矿脉在磁铁矿富集中起着重要作用。

地球物理标志：磁异常的平面形状接近东西长轴，为不闭合的等边异常。上部伸展异常规则，表明深部磁性体性质异常，磁化强度为1000x10～10000x10-a/m。找矿远景预测：选择隆起的南北两侧进行研究，一条深裂缝控制着二叠纪裂谷发育的方向，大量中酸性和中酸性火山岩沿断层线暴露。这就意味着该区域的磁异常并非是由一种岩性的矿体引起的，不仅如此，这些火山岩是沿断裂带破碎的产物；后晚期中的中主复合物和酸性及中酸性侵入，中酸性火山岩常规状态下是在地下100m～150m区段内分布的，其出露地表表明该区域的地层运动明显，这种剧烈的运动极有可能是因为中酸性火山岩与地层种的水体结构发生反应而引起的。通过观察还可以发现，出露岩体是沿缺陷带及其两侧发育的，其长轴分裂为NE向，明显受断裂控制；秋季带岩石被挤压，糜棱岩带发育；该区是构造出东西以及东北向的一个重要组成部分，成矿构造复杂。矿区东部有热液锰矿化点和热液铁矿。地球化学异常表明，该地区有潜力勘探火山喷发的侵入热液铜场。在对此进行了高精度磁测后表明，这一异常区上，其磁铁在分布上极为广泛。该区域可通过磁海型铁矿找到[6，7]。

5 结论

该地区存在明显的地球物理异常。通过采用高精度的磁场测量方法，能够分析出该区域在磁场方面，清晰的结构，从侧面反映出在不同的岩性条件下，所具备的不同分布特征。这在矿区研究过程中非常重要。磁铁矿的存在具有很强的规律性。许多地质地球物理指标的安装，对于矿区的规划和预测具有重要意义。