高精度磁测在我国华北某矿磁性矿脉探测中的应用

姜 杰，王 洁，张 鼎，李 运

(湖北煤炭地质物探测量队，武汉 430200)

勘查区位于河北省中部邯邢地区铁矿集中区，矿床类型属接触交代型，矿体具有较强磁性。为查明该区矿体赋存状况，采用高精度磁测方法进行野外磁测数据采集处理，结合研究区已有地质资料，对区内磁异常进行分类解释，圈定磁性矿体分布范围，并对其矿产资源作出评价。

1 勘查区地质及地球物理特征

1.1 地质概况

勘查区位于河北省武安市西部，处于新华夏构造体系第三隆起带中太行山隆起与华北沉降的过渡地带上，即太行复背斜东翼，北北东向的新华夏系及南北构造系断裂构造是本区构造的基本架构，此外尚发育一些与其有深层联系的北东向羽状断裂和北西向的张性断裂[1](图1)。

图1 工作区地貌Figure 1 Working area landform

该区域侵入岩为燕山旋回第三期岩浆活动的产物，即：闪长岩-角闪二长岩-正长岩组成的侵入旋回，属浅成相、似层状侵入体，侵入奥陶系中统。此岩浆活动是该区晚侏罗世的主要侵入阶段，也是主要的铁矿成矿期。

1.2 地球物理特征

本次物探工作测定了几种主要岩矿标本的磁性，每块标本按其块体的各个平整面作了多次测定。其中灰岩K值平均值约为5.7，闪长岩K值平均值为33.2，磁铁矿石K值平均值为266.3。由此可知，测区内各类围岩磁性具有明显差异：灰岩磁性最弱，闪长岩虽具有一定磁性，但由于本区磁铁矿脉磁性较强，二者磁化率并不是一个数量级，二者磁性差异巨大。此外，接触带部位常常也会伴有磁性矿物的弱富集。这些蚀变矿化现象所带来的物性差异是本区开展高精度磁测工作的地球物理前提。

区内存在干扰因素但并不复杂，主要是可采矿点及人为铁磁性材料(厂房、供水铁管、井架等)和电线、变压器所造成的干扰。对这些人工干扰在工作中易于识别或避开。

2 数据采集

2.1 仪器装备

本次使用的高精度磁测仪器是GSM—19T质子旋进磁力仪，其分辨率为0.1nT，精度为1nT。此次投入的四台仪器一致性误差为±1.40nT，性能稳定，满足高精度磁测技术要求。日校正点的早晚(午)闭合差经日变改正后最大为±6.9nT，符合规范要求。

2.2 野外技术要求

1)日基点(校正点)兼日变站选择在驻地附近较平稳磁场区，并敷设标志，以方便工作。

2)每天开工前磁力仪操作员均作去磁处理。测点观测工作时，一人根据理论坐标持GPS定点，一人持磁力仪观测。为避免干扰，两人间距保持5m以上。

3)野外观测中，遇到干扰源时，均及时予以识别并记录在簿，供室内资料整理参考。

4)每天收工后及时回放磁测数据，并与手工记录进行核对。

5)野外采集的岩矿石标本用SM30型岩石磁化率仪测定其磁性。同一块标本一般在2～6个不同平面上进行测量，求取平均值作为该标本的k值。

2.3 野外施工

1)根据任务要求，设计测网密度为50m(线距)×20m(点距)，局部勘查地段测线加密到20m×10m；此次勘探共计完成磁法勘探测线72条，测点10 478个，质量检查点310个，均方差±3.58nT，符合地面高精度磁测技术规程要求。

2)测区所有测点均依据拐点坐标及线距、点距计算，野外测点用手持GPS确定。开工前首先在矿区控制点对GPS进行标定，施工时利用GPS的导航功能结合罗盘定向，每100m即对测点坐标进行校对，保证GPS定点坐标的误差可控制在2m以内。

3 资料处理与解释

3.1 数据整理

1)每天完成野外工作后将数据及时回放并检查验收，对工作点线号、仪器工作状态进行核实，确认无误后首先进行手工编图，以及时指导第二天的工作。

2)仪器所测定的总磁场T值按照规范要求进行日变改正、纬度改正、基点改正后求得ΔT值作为最终成果数据供编图使用[2]。

3)为提高推断解释的定量化程度，对磁测平面数据进行了延拓处理，以了解地下不同深度磁性体的赋存特征。

3.2 推断解释原则

1)成果资料的推断解释原则首先是地质——物性依据，本次工作所确定的目标物——含磁性矿物的地质体与围岩间应存在一定的磁化率差异；而各类围岩间也存在一个数量级上的磁性差异，这是此次工作异常解释的地球物理基础和依据。至于非铁矿的磁干扰因素在实际工作中得到了识别和排除，因此磁异常的解释能够克服人工干扰。

2)其次是物探与地质紧密结合的原则。要充分利用地质成矿规律这一先验信息来指导异常的解释[3]。

3)最后应该从异常特征入手，紧密结合地质条件分析，提高异常解释的深度和精度。通常综合考虑以下因素：异常强度特征、规模大小、正负异常伴生特征、异常的连续性、异常的平面和剖面形态特征等。合理地分析这些条件有利于提高矿体定性解释的准确性，为半定量—定量解释提供相应依据[4-10]。

3.3 资料解释

3.3.1 典型剖面解释

1)L450线磁测异常剖面。L450线位于测区南部，测线方向为东西向，测线全长2 020m，图2为该测线地磁场磁测异常剖面曲线图。从该图可以看出曲线形态基本圆滑完整，但有一定的起伏变化。在该测线距离测线起点900～1 000m处，出现一高值异常，平面位置对应于推测M6异常；在该测线距离测线起点1 400m处，亦出现一高值异常，平面位置对应于推测M10异常的北部边缘。

图2 实测L450线磁测异常剖面图Figure 2 Measured line L450 magnetic survey anomalies section

2)L750线磁测异常剖面。L750线位于测区中部，测线方向为东西向，测线全长2 020m。图3为该测线地磁场磁测异常剖面曲线图。从从该图可以看出该测线形态走向基本圆滑完整，但剖面上有一定的起伏变化。在该测线距离测线起点1 300～1 500m处，出现一高值异常，平面位置对应于推测M9异常。

图3 实测L750线磁测异常剖面图Figure 3 Measured line L1450 magnetic survey anomalies section

3)实测L1450线磁测异常剖面。L1450线位于测区中部偏北，测线方向为东西向，测线全长2 020m。图4为该测线地磁场磁测异常剖面曲线图。从从该图可以看出该测线形态走向清晰，在剖面上起点至500m发现明显异常，综合分析发现相邻几条测线对应位置都存在异常反映，推测为M2磁异常反映。

图4 实测L1450线磁测异常剖面图Figure 4 Measured line L1450 magnetic survey anomalies section

4)实测L1950线磁测异常剖面图。L1950线位于测区中部偏北，测线方向为南北向，测线长度为780m。图5为该测线地磁场磁测异常剖面曲线图。从从该图可以看出该测线形态走向基本圆滑完整，在剖面上无明显的起伏变化。

图5 实测L1950线磁测异常剖面图Figure 5 Measured line L1950 magnetic survey anomalies section

3.3.2 磁测异常平面解释

图6为全测区磁异常平面等值线图，图中原点(0,0)对应于工作布置图中L100号测线的D100号点，为全区异常位置起算点。磁异常等值线图是在去掉正常地磁背景场后进行的，本次测区基点场值取52 800nT，去掉背景场后的磁异常ΔT平面等值线图能明显反应磁异常在平面的形态及轮廓。

由图6可见，磁场在平面分布上具有相应的规律。从全区看磁场存在北低南高的基本背景，且推测磁异常分布规律性较为明显，其高值带主要与岩体活动及其接触带有关；低值带则指示了灰岩、闪长岩的赋存。根据磁异常的强度、形态、分布范围等情况综合分析，此次磁法勘探将发现的磁异常区12处，各异常区的峰值为400～1 100nT。

图6 磁异常平面等值线(nT)Figure 6 Magnetic anomalies plane isogram (nT)

3.4 成果资料的解释

图7为对数据成果进行向上延拓200m后的等值线平面图。

图7 磁测异常上延200m等值线平面图Figure 7 Magnetic survey anomalies upward extension 200m isogram plane

在对12处磁测异常区的磁异常强度、形态及位置进行综合分析对比并进行延拓处理后发现，M1、M11都在已知铁矿矿区内，磁异常强度较低，最大值均为300nT，由此推断该二处异常可能为局部的浅埋或者出露的具有较强磁性的含矿岩石引起的磁异常。

M2、M3两处异常位置均发育于岩层接触带附近，其中M2的异常最大值为700nT，其走向与岩层接触带的走向吻合，且该异常并无明显干扰源，异常较为可靠；M3异常最大值为400nT，异常规模小于M2，异常亦较为可靠。

M4、M7两处异常位置较为接近，且位于岩层接触带上，但是异常最大值较低，均为400nT，在经过延拓处理后，该二处异常基本消失，推测可能为浅源异常；M12异常最大值较低，为300nT，在经过延拓处理后，该异常基本消失，推测亦可能为浅源异常。

M5、M6、M8、M9、M10几处异常位置相对较为集中，都在百尖山周边区域，而该区域内岩层接触带较为发育。该几处异常最大值都较大，最大为1 100nT，且无明显干扰源影响，且在经过延拓处理后，该几处异常区域依然存在，形态亦未发生大的变化，仅仅只是幅值逐步降低。说明此处几个异常较为可靠，且埋深较大，可能都受到百尖山附近接触带控制。

4 结论

通过在勘探区进行1∶5 000高精度磁测，获得了勘探区磁场分布总体上呈现北部较低、中部及南部较高的特征。结合地质资料，共圈定了12处磁测异常区。其中，2个为人为活动干扰(M1、M11)；3个异常值较低(M4、M7、M12)，经延拓处理后无明显异常，属浅源异常；7个异常强度较高，具有叠加异常特征，且呈南北向条带状分布，推测受控于接触带，对探寻磁铁矿化富集部位有一定的指示意义。