河南新蔡县练村一带地球物理特征及找矿远景

柴重阳，李珂莹，申开洪，姬寅东，李万忠，宋立强

(1.河南省地质科学研究所，河南 郑州 450001；2.河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，河南 郑州 450001；3.河南省资源环境调查五院，河南 郑州 450001)

0 引言

练村磁异常区位于河南省新蔡县南东方向练村一带，为豫东平原覆盖区，地表无基岩出露。20世纪七八十年代，原河南省地质局测绘队在新蔡一带圈定6个1∶5万航磁异常(本文以C01～C06进行编号)，其中C04航磁异常涉及练村工作区，后期原河南省地质十队对练村地区航磁异常进行了查证，由于当时钻探的施工技术水平有限，未达到地质目的。基于近年在河南省开展的铁矿产资源评价工作，本次在练村一带开展1∶5万地面高精度磁法测量等物探工作，进一步确定磁异常地质体，并反演埋藏深度，采用钻探工程对获取的磁异常进行验证，并探求资源量，对该区铁矿资源潜力进行评价，达到基础地质先行的目的。本次工作成果探明练村工作区磁异常由埋深较浅的含铁矿化体引起，铁矿化体赋存于太古宇太华岩群铁山庙组内，具有埋深浅、缓倾斜的特征。综合探矿成果表明练村工作区深部具有寻找大型沉积变质型铁矿床的潜力。

1 地质概况

1.1 区域地质背景

工作区大地构造位置位于华北陆块南部、三门峡—鲁山—固始深大断裂带北东盘的西平—平舆凸起。地层分区属华北地层区豫东南分区，具典型的双层结构，基底岩系主要为太古宇太华岩群含铁岩系，盖层岩系主要为古生界寒武—奥陶系、中生界侏罗—白垩系及新生界古近系—第四系。区域上构造格架表现为NW向片麻岩穹隆和NW与NE—NNE向断裂交织的断块(中新生代盆岭构造)，NW向片麻岩穹隆在空间上控制着该区域内太古宇沉积变质铁矿床的分布，区内岩浆岩不发育(图1)。成矿区带上位于河南鲁山—舞阳—新蔡—安徽霍丘沉积变质铁矿成矿带的中东部地段，成矿条件较为有利[1-2]。

图1 研究区区域地质略图(据文献[3]修编)

1.2 矿区地质特征

1.2.1 矿区地质概况

由于新生代的沉陷作用，练村工作区为第四系黄土覆盖，无基岩出露。根据区域地质资料及本次工作钻孔揭露情况进行综合判断，推测工作区地层主要由新生界盖层岩系和太古宇基底岩系组成，与铁矿床关系密切的为太古宇铁山庙组。工作区钻孔已揭露的铁山庙组岩石组合自下而上分别为①含石榴子石斜长角闪片麻(石英)岩、黑云更长变粒岩、黑云斜长角闪片麻岩；②含阳起磁铁石英岩夹黑云二长变粒岩、磁铁角闪石岩；③斜长角闪石岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩；④含磁铁矿(角闪)石英片岩、条带状(角闪)磁铁石英岩。新生代松散沉积物，厚700～800 m，不整合覆盖于基底地层之上[4]。NW向区域构造在练村工作区渐变为NWW向，其与NNE向区域构造构筑了区内构造格架，并控制基底的凸起凹陷和太古宇沉积变质型铁矿床的分布及埋深。区内已施工钻孔未发现岩浆岩体。

1.2.2 矿体特征

练村铁矿体主要分布于太古宇太华岩群铁山庙组中，矿体呈层状、似层状产出，涂恩照等[5]对练村铁矿成因进行研究，认为练村铁矿床属沉积变质型铁矿。本次工作通过稀疏钻孔工程控制，揭露多层铁矿体，根据岩性组合自下而上分为C1、D1两个矿段。其中DC04-1地磁异常区揭露C1、D1两个矿段，其中C1矿段由5层铁矿体组成，D1矿段由1层铁矿体组成；DC04-2地磁异常区揭露C1一个矿段，由2层铁矿体组成。表1为钻孔揭露DC04-1异常区C1、D1矿体具体特征。

表1 DC04-1异常区钻孔特征

根据综合地质成果推测D1矿体在ZK0101以北呈近水平状态，ZK0101以南矿体产状整体向南倾斜，倾角约30°；C1矿体产状整体向南倾斜，倾角30°～40°，在ZK0102以北受断层作用，矿体倾角变缓，倾角10°～20°，两个矿段间距40～200 m(图2)。

图2 DC04-1异常区01线剖面示意图

DC04-2异常区亦揭露了C1矿段，其由单孔控制、2层铁矿体组成。矿体埋深900～937 m，真厚度22.84 m，铁平均品位为w(TFe)=23.67%～26.12%、w(mFe)=18.10%～22.40%。根据钻探揭露成果、地磁测量成果，推测铁矿体向北倾斜，倾角30°～40°。

1.2.3 矿石特征

矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿，少量黄铁矿；脉石矿物为石英、黑云母(绿泥石)、角闪石、斜长石、阳起石等；微量矿物有磷灰石。矿石结构以细粒柱粒变晶结构、细粒粒柱变晶结构为主；矿石构造以条带状构造为主，主要由浅色矿物如石英、斜长石和暗色矿物如阳起石、磁铁矿等组成条带相间的条带状构造，条带宽1～50 mm，磁铁矿条带最宽为10 cm。按矿物成分划分练村铁矿床矿石类型，其中(角闪)磁铁石英岩型铁矿石主要分布于D矿组，含阳起磁铁石英岩型铁矿石主要分布于C矿组。

镜下观察磁铁矿形态多样，自形—半自形晶、他形粒柱均有发育，其长轴方向沿片理或条带呈定向排列。其粒度多在0.05～0.5 mm之间，一般随条带而变化，在以磁铁矿为主的暗色条带中，磁铁矿粒度多在0.1～0.5 mm之间；石英为主的浅色条带中，磁铁矿粒度多在0.1 mm以下，且较自形，多包在石英颗粒中。假象赤铁矿由磁铁矿氧化形成，呈其假象，正交偏光下具致密的交织状构造；黄铁矿呈半自形粒柱，粒径多在0.02～0.06 mm之间，呈团块状聚集，不均匀零散分布；石英为矿石中主要的脉石矿物，呈粒状互相嵌生，粒径多在0.05～0.36 mm之间，其中常包有较自形的细小磁铁矿；阳起石呈变晶柱状、纤柱状，长轴多在0.08～1.35 mm之间，大致定向排列，呈条带状聚集。

2 物性特征

2.1 磁性特征

练村工作区为第四系覆盖，其岩石标本主要来自钻孔岩心。区内铁矿化体的正常围岩为太华岩群铁山庙组片麻岩系列。由表2可知，磁铁矿的磁化率相对围岩较高，表现为高磁化特征，显示区内具有较好的磁法找矿前提。

表2 岩(矿)石物性参数统计

2.2 电性差异

通过对舞阳—新蔡铁成矿带已知电性资料进行收集整理，得到部分岩性电性特征：新生界覆盖层的电阻率为15～100 Ω·m，极化率为0～2%；太华岩群片麻岩的电阻率为500～5000 Ω·m，极化率为0～2%；磁铁矿石的电阻率为120～190 Ω·m，极化率为10%～50%[6]。电性差异显示赋存于太华岩群内的铁矿(化)体与围岩相比具有低电阻高极化率的特征，为工作区引用电磁测深方法研究磁性地质体提供了基础[7]。

3 地球物理异常特征

3.1 磁异常特征

3.1.1 1∶5万航磁异常特征

区域上新蔡一带磁异常为处于豫中开阔平静负磁场内(汝阳—舞阳—新蔡NW向带状负磁场)的正异常，呈NW向—NWW向展布。结合鲁山—舞阳—新蔡—安徽霍丘沉积变质铁矿成矿带上已知矿床研究和钻探验证成果，推测豫中开阔平静负磁场区反映了华北陆块南缘埋深较浅的古生界和太古界无磁性—弱磁性沉积地层的特征；区内范围不一、场值不等的近等轴状磁异常，多由太古宇太华岩群含铁变质岩系或中生界侏罗系、白垩系引起[8-9]。

图3为新蔡一带1∶5万ΔΤ航磁异常平面图，其中C04航磁异常涉及练村工作区，走向NWW向，由两个异常中心组成，长轴长9.0 km，短轴宽约2.5 km，异常极大值为150 nT，北侧伴有低值负磁异常，极小值为-475 nT，磁异常等值线展布密集[10]。结合区域地质资料，推测练村一带C04航磁异常深部具有较好的找矿前景。

图3 航磁异常ΔΤ等值线综合平面图

3.1.2 1∶5万地磁异常特征

此次物探工作首先采用1∶5万地面高精度磁法扫面圈定具进一步工作价值的地磁异常，获取细节更加丰富、定位更加准确的磁异常，并在一定层面上起到促使航磁落地的作用[11]。此次高精度磁测工作测网为500 m×100 m，测线方向为0°，SN向展布。按照规范要求，在开工前和收工后对投入生产的4台(套)HC-95a型高精度磁力仪进行仪器噪声水平测定、一致性试验、观测精度、稳定性试验等工作。本次高精度磁测工作日变站根据航磁异常图选择在平稳异常区，确保在2 m范围内磁测变化小于2.5 nT，基点值采用采集数据的平均值，选定该区域T0值为50 490 nT。

图4为练村一带地磁异常等值线图，以零等值线圈闭DC04地磁异常，形似蝌蚪，具有两个明显的异常中心，异常极大值为390 nT，北侧伴生有-250 nT～-340 nT的负异常，磁异常等值线北侧、西侧展布密集，向南、向东方向凸出、等值线相对变稀。

图4 练村一带地磁异常ΔΤ等值线综合平面图

图5为练村一带磁测化极异常等值线图，化极后，异常幅值增大，等值线排列密集，异常中心向NNE向平移约1.7 km，异常整体形态较化极前后基本一致。根据化极处理后的异常形态将DC04磁异常进一步划分为3个局部异常(DC04-1、DC04-2、DC04-3)。并通过切线法和特征点法分别求得异常区磁性体顶板埋深，DC04磁异常具体特征见表3。

图5 练村一带地磁异常ΔΤ化极等值线综合平面图

表3 练村一带局部异常编号及异常特征

结合图3、图4可知，1∶5万航磁、地磁异常形态基本一致，但地磁异常细节更加丰富，异常定位、异常赋值更加精准[12]，异常形态更加明确。1∶5万航磁显示了区域的异常信息，尤其为舞阳—新蔡覆盖区寻找隐伏铁矿体起到重要指示作用；1∶5万地磁扫面工作，间接验证了航磁异常成果，一定层面上促使航磁落地。通过对地磁异常数据的处理、细化，对异常进行初步分析，为进一步的异常验证及地质探矿工作提供基础。

3.2 综合物探剖面异常

在地磁异常的基础上采用1∶1万高精度磁法剖面测量对1∶5万地面高精度磁异常进行检查与解释，并结合1∶1万可控源电磁测深反演磁性地质体埋深并推测其规模、产状，剖面布设垂直于磁异常整体走向。

对练村工作区完成的8条高磁剖面采用 GeoExpl 软件中的二维反演程序进行半定量计算。采用参数：磁化强度J=20 000×10-3A/m，磁化倾角52°，磁偏角-4.9°，二度体外侧外延1～2 km。8条高磁剖面定量解释结果显示，重要等效磁性体南倾，倾角10°～30°，厚度20～120 m，由北向南逐渐变薄；在北部存在一个叠加矿体，可能向北倾，延伸较小，推测其与南部矿体位于隆起的两侧。以综合剖面01线为例，反演推测一个磁性体(磁异常也可解释为由多个延伸较小的磁性体组成)，顶部埋深730～1210 m，磁性体主要倾向南，倾角约10°，北段埋深较浅，厚度较大，推测最厚处约100 m，向南埋深增大，厚度减小，推测磁性体顶部出露范围应与化极后的零值线范围一致。

结合01线CSAMT异常解释断面图(图6)可知，练村工作区上部低阻层厚度大、成层性相对较差，下部高阻层位不明显，底部局部有高阻团块。结合舞阳—新蔡成矿带上已知地质成果及本次钻孔资料，将本次揭露的基底地层归属为太华岩群铁山庙组中部，新生界不整合覆盖于基底地层之上。ZK0101、ZK0102控制的覆盖层孔深分布在0～740 m、0～720 m，其岩性多为泥岩、砂砾石层和黏土，且黏土层和砂砾石层反复出现，通过异常的对比，基本确定以25～30 Ω·m之间作为太古界与上覆新生界的推测界线。ZK0101、ZK0102控制的练村磁性体(铁矿体)孔深分别在740～1032 m、723～880 m之间，赋存于太古界顶部、上覆低阻地层到下部高阻基底的过渡带上。从电性特征上看，其与上覆新生界的电阻率差别不大，直接用电阻率区分磁性体较为困难。对比分析综合物探剖面发现，当太古宇顶部存在推测的磁性体时，视电阻率等值线断面图上表现为在30～35 Ω·m之间过渡带加厚，垂向梯度较小，可将其作为推断区内磁性体的存在的依据。

图6 练村一带 01线综合物探剖面图

综合异常成果显示，磁性体中心高值区域对应CSAMT断面图3000～4400 m之间，在高磁异常区附近，30～35 Ω·m之间电阻率垂向梯度较小，可作为推断区内磁性体存在的依据。在3000～4400 m之间、埋深700～1200 m之间推测一处含铁岩系(可能为多层矿化体组成)，主要倾向南倾。倾角约为30°；在2900～3000、4700 m附近存在极低阻显示，极低阻形态较陡立，推测可能为断裂构造，断层性质为正断层。

4 找矿远景

练村工作区为覆盖区、无基岩出露。本次依托大调查项目在练村工作区开展了1∶5万地面高精度磁法测量、1∶1万高磁剖面测量、CSAMT剖面测量，进一步确定磁性地质体，并反演埋藏深度；通过稀疏钻孔工程控制，探求资源量，并对该区铁矿资源潜力进行评价。通过对已揭露矿体的分析研究，表明练村一带具有较大的资源潜力，基于以上成果，本次在练村一带细化3处找矿靶区，并将其编号为靶区A、靶区B、靶区C(图7)。

图7 练村一带铁矿找矿靶区分布图

1)靶区A：位于练村集北西方向高楼一带，靶区内发育以190 nT等值线圈闭的DC04-1磁异常，异常极大值640 nT。通过3条1∶1万高磁剖面测量、2条1∶1万CSAMT剖面测量、2个钻探工程对该异常进行了检查、解释与验证，综合成果显示该异常为铁矿化体引起的矿致异常。已揭露的铁矿化体厚30.33～85.68 m，由D1、C1两个矿段组成，D1组矿段位于孔深723.75～766.35m，w(TFe)=22.35%～25.05%，w(mFe)=15.83～20.40%；C1组矿段位于孔深804.45～1031.92m，w(TFe)=22.64%～27.97%，w(mFe)=15.84～21.74%，稀疏的工程验证显示了该区较好的找矿成果。钻探成果揭露了靶区内的“双层”地层结构，自下而上为太华岩群铁山庙组、新生界，铁矿化体赋存于铁山庙组内。

受F1、F2断裂作用，异常区内基底局部抬升，矿化体具有埋深浅的特征，结合物探成果推测异常区内铁矿化体顶部埋深在720～940 m之间，矿体厚20～100 m。认为该异常区找矿前景巨大，具有进一步工作的价值，且为下一步工作提供了数据支撑。

2)靶区B：位于练村集北侧黄庄一带，靶区内发育以310 nT等值线圈闭的DC04-2磁异常，异常极大值为570 nT。通过3条1∶1万高磁剖面测量、2条1∶1万CSAMT剖面测量、1个钻探工程对该异常进行了检查、解释与验证，综合成果显示该异常为铁矿化体引起的矿致异常。已揭露的矿段由2层矿化体组成，埋深900～937 m，真厚度为22.84 m，平均品位w(TFe)=23.67%～26.12%、w(mFe)=18.10%～22.40%，根据钻探揭露成果、地磁测量成果推测铁矿体向北倾斜，倾角为30°～40°。该异常区钻探工程少、矿体的控制程度低，根据综合异常推测深部仍具有盲矿体存在，深部找矿潜力较大。

3)靶区C：位于练村集北东方向王营一带，靶区内发育以310 nT等值线圈闭的DC04-3磁异常，异常极大值为430 nT。通过2条1∶1万高磁剖面测量、1条1∶1万CSAMT剖面测量对该异常进行了检查与解释。根据综合物探成果推测该异常为铁矿化体引起的磁异常，矿化体顶部埋深约930 m。该异常尚未进行钻探工程验证，但物探成果显示异常区内仍具较大的找矿空间。

5 结语

1)练村磁性地质体具有高磁、低阻的特征，其与正常围岩太华岩群片麻岩系的低磁、高阻特征具明显区别。在高磁异常区，当太古宇内存在推测的磁性体时，视电阻率等值线断面图上显示在30～35 Ω·m之间垂向梯度变化较小，可将其作为推断区内磁性体(铁矿化体)存在的依据。

2)钻探工程证实DC04异常深部存在多层铁矿化体，验证了物探异常推测成果，并揭露了区内地层结构、赋矿层位。结合地质资料、矿化体信息、综合物探异常特征，分析了找矿远景，并细化3处找矿靶区，综合成果显示练村磁异常区深部具有寻找大型沉积变质岩型铁矿床的前景。