低空航磁在辽宁青城子地区的测量应用

张文杰，郭刚，杨生，张平，倪杰才，李建旭

（有色金属矿产地质调查中心，北京 100012）

0 引言

青城子矿集区位于辽宁东部辽东裂谷带内，该区产有大、中型铅锌矿床10余个（榛子沟、南山、喜鹊沟等），金矿床4个（小佟家堡子、杨树、白云、林家），银矿床1个（高家堡子），小型矿床及矿点、矿化点众多，是我国重要的铅锌金银多金属矿产地（王玉往等，2017）。青城子区内地势陡峻、沟谷发育且植被覆盖密集，海拔起伏在200～1100 m，依托中国地质调查局整装勘查区找矿预测与技术应用示范项目，在青城子复杂特殊景观区进行低飞航磁测量技术应用示范，通过对航磁资料的处理和反演，获得了矿区构造和岩体深部空间特征，为深部找矿预测提供了地球物理依据。

1 低飞航磁系统及质量评述

1.1 系统简介

动力滑翔机低空磁测系统是以动力三角翼为飞行载体，整合当前先进的软、硬件技术，进行低空高精度航磁测量的系统（王庆乙等，2010）。系统由动力三角翼滑翔机飞行器、导航控制系统、磁测系统、磁补偿系统、定位系统和数字化采集系统等6部分组成（图1）。本次航磁测量采用的是加拿大GEM公司的GSMP35A钾光泵磁力仪，分辨率达0.0001 nT，采样率1～20 Hz，量程 20000～100000 nT。动力滑翔机低飞航磁系统特点如下：

图1 动力滑翔机低空磁测系统

（1）灵活轻便。航磁设备与滑翔机安装方便，滑翔机机翼可拆卸，整套装备可用一辆小型厢货作为机库和运输工具。飞行作业条件简单，无需正规机场跑道，只需要开阔的200 m长简易公路就可以起飞降落（杨生等，2017）。

（2）快速高效。正常气候条件下，在早晚风向稳定气流温和的时候进行2次飞行作业，一次可完成200 km测线，1∶1万磁测下相当20 km2测区，一天可完成40 km²，工作效率高。

（3）适应性强。可在沙漠、戈壁、水域、森林和地形切割严重的复杂特殊景观区进行航磁测量，大部分地面磁测无法工作的区域该系统可以飞行测量（张津伟等，2014）。

（4）精度高。采用高精度光泵磁力仪，分辨率达0.0001 nT，飞行速度慢，采样率高，点距2 m连续性好不丢异常，磁测成果分辨率高。

1.2 质量评价

航磁测量的主要质量指标分为飞行控制质量和数据精度质量两部分（周道卿等，2013）。飞行控制质量主要由飞行离地高度、偏航距和疏密度等内容（张楠等，2017），青城子矿区为高程变化200～1100 m的山区地形，示范项目定义为特殊景观区，航磁规范5.7.1中对山区（高差>400 m）1万比例尺的作业飞行高度未设限制，本次工作平均飞行高度为186 m，在如此极端的特殊景观复杂地形条件下，本次作业高度实属不易，平均点距2.1 m，平均偏航和疏密度均满足航磁规范要求。

测量数据精度质量主要是仪器噪声和测量总精度，本次测量数据的地面静态噪声为0.001 nT，动态噪声为0.06 nT，按航磁规范8.3的标准均为一级数据水平；本次工作总精度采用与地面磁测相同的重复线来进行评价，重复线总均方误差为4.0 nT，以重复线测量的磁场值作为检查数据（杨生等，2017），获得和检查点相同空间位置的磁场值作为被检查数据，图2为其中一条测线的检查和被检查磁异常曲线对比图，曲线形态几乎重合，统计的工作精度为4.0 nT，该精度涵盖了所有系统和各项改正、处理带来的误差，反映了原始成果资料的精度，满足了地面高精度磁测的质量精度。笔者采用航磁规范中的切割线交叉点均方误差计算工作精度，调平后达到0.1 nT，调平前直接计算结果为12 nT，由于调平就是人为的减小切割线与测线的差值，因此调平前直接计算的结果更有参考意义。

图2 L100线原始和检查磁异常曲线对比

2 航磁异常在青城子矿区的应用

2.1 地质概况

测区内出露的地层主要是古元古代辽河群大石桥组（Pt1d）、盖县组（Pt1gx）及高家峪组（Pt1g），局部出露中生代小岭组（图3）。大石桥组在区内分布最广，主要岩性由大理岩、云母片岩及白云岩组成，大石桥组是区内铅锌矿床的在主要赋矿层位，产出南山、甸南、喜鹊沟等铅锌矿床。盖县组出露也比较广泛，主要为二云片岩、夕线石云母片岩，夹薄层透闪透灰变粒岩，是区内金、银的主要赋矿层位。高家峪组主要由角闪岩、变粒岩、互层的片岩和大理岩组成，在该地层内或与岩体接触带，产出有朱家堡子铅锌矿床（王玉往等，2017）。

图3 辽宁青城子矿集区地质简图（王玉往等，2017）

测区内断裂构造、褶皱发育，断裂构造以北西向为主，主要有于上沟断裂、尖山子断裂、大磨岭断裂等。北东向断层以二道沟断裂为主断裂，是重要的铅锌含矿带。北西向断裂以尖山子断裂为主，该断裂带活动时间较长，是区内主要的金矿控矿构造带，区域地球化学资料也表明金异常明显受尖山子断裂控制。近南北向断裂以罗圈背-小佟家堡子断裂为代表，是小佟家堡子、杨树、罗圈背等矿床的主要导矿断裂。

区内侵入岩主要有古元古代、印支期和燕山期花岗岩类及各种脉岩。古元古代侵入岩主要有周家堡子岩体、大顶子及石家岭岩体；印支期侵入岩主要以双顶沟和新岭岩体为代表，岩性为斑状花岗岩；燕山期侵入岩以姚家沟花岗岩和洼岭二长花岗岩为代表（李德东等，2020）。

测区的高磁性岩石主要是辉长岩、辉绿岩、煌斑岩和二长花岗岩以及一些变粒岩。花岗岩类岩石磁性强度差异较大，古元古代花岗岩磁性较弱或无磁，燕山期侵入花岗岩磁性较强；中生代燕山期花岗岩具有一定磁性，古元古和太古宙花岗岩类通常磁性较弱，岩体与大理岩接触带附近的矽卡岩磁性很强；片岩为中低磁性岩石，具一定的磁性不均性，变质岩中变粒岩磁性一般较强；伟晶岩、石英脉及大多大理岩为弱磁或无磁。

2.2 异常特征与解释

2.2.1 航磁异常特征

工作区航磁异常信息丰富，反映了区内构造、侵入岩以及地层的分布特征（图4）。测区整体以弱磁（-100～100nT）背景为主，反映为区内古元古界片岩、大理岩等弱—无磁性变质岩地层的面上特征，结合地质资料、物性特征及航磁资料处理成果，区内南部、西部高磁异常为中生代侵入岩引起，北部北西向中高磁异常为燕山期侵入岩及下元古界变粒岩等含铁镁矿物的侵入岩和变质岩引起，测区中部大片低缓异常叠加局部磁场变化区主要是盖县组片岩、大石桥组大理岩等弱—无磁岩石引起，局部带状、串珠状磁异常为辉绿岩、煌斑岩等基性脉岩引起。

图4 青城子地区航磁化极磁场特征平面图

2.2.2 构造解释

青城子矿集区铅锌银金多金属矿与断裂构造关系极为密切，根据航磁化极异常、垂向导数、倾斜导数以及通过磁化率三维反演得到的深度切面等特征，结合地质资料进行推断解释。其中，推断的北西向深大断裂F1与尖山子断裂基本吻合；F2断裂和于上沟（青城子）断裂大致吻合，航磁推断北西方向延伸；F3对应二道沟断裂，且航磁推断两端都有延伸，和F2断裂相交于姚家沟岩体北侧；F4断裂与已知的喜鹊沟-二道沟断裂特征吻合，北东走向；断裂分布地段呈明显的弱负异常带，浅部反映为串珠状磁异常带，深部磁化率切片显示为弱磁背景。航磁异常对局部已知的断裂从空间上重新厘定和延展推断，对区域的找矿工作具有较好的指导意义。

2.2.3 侵入岩解释

航磁异常反映的是不同时期形成的地层或岩体的组合特征差异和规律，对物性差异非常大，具有明显地球物理场的地质层位或地质体，结合地质资料是可以准确推断的；如果地层、岩性磁性差异不明显的情况下，则推断结果具有较大不准确性。测区内侵入岩主要为弱磁性的古元古代花岗岩和具磁性特征的中生代花岗岩类，古元古代花岗岩与弱磁性地层的异常特征差异不明显，因此，测区的侵入岩主要以中生代侵入岩推断为主（图6）。

由图6航磁延拓和深部磁化率切片特征可知，南部高磁性印支期双顶沟岩体和异常对应吻合，边部花岗岩与地层围岩接触带蚀变比较发育，形成强磁异常；西南局部出露洼岭岩体，根据延拓和磁化率切片特征推测为洼岭岩体的北侧隐伏段引起，且具有一定埋深；北部北西向高磁异常带亦未见岩体出露，根据地层岩性特征推测为地层中大量变粒岩或者铁磁性物质富集引起强磁异常，由区域地质资料分析，区域北部有中生代侵入岩双顶子花岗岩出露，因此，北部强磁异常不排除为隐伏中生代侵入岩引起。根据深部磁化率切片特征，推测中部新岭岩体东南侧在深部发育中生代侵入岩，可能对区域铅锌、金银矿的富集具有积极的成矿意义。

图5 青城子地区航磁断裂推断解释图

图6 青城子地区侵入岩推断解释图

3 结论

动力滑翔机航磁系统作为有色地调中心传统的优势低飞航磁系统，以动力滑翔机为飞行平台，搭载当前较为先进的硬、软件技术研发而成，历经研发、实验、市场以及国家项目生产应用，满足相关航磁规范质量要求，得到了行业专家的好评认可。在青城子矿区的成功应用，一方面填补了区域大比例尺航磁资料空白，另一方面，通过航磁资料的成果处理解释，重新厘定和推断了断裂构造在空间上的走向延伸，根据深部磁化率切片特征分析推断了深部侵入岩空间分布状态，为矿集区的铅锌、金银找矿预测工作丰富了地球物理信息资料。

该航磁系统的优势是在戈壁、森林、水域及丘陵等人力极难开展工作的地区进行低空飞行测量，实现低飞高精度航磁测量。通过本次在青城子复杂地形特殊景观区的成功应用，表明该系统可以在中高山复杂地区开展大比例尺低飞航磁测量，为特殊景观区的找矿工作提供地球物理资料，并且具有速度快、精度高和成本低的显著特点，具有较好的应用前景和推广价值。