高精度磁法勘探在广德玄武岩矿区的应用

陈 涛

（安徽省地质矿产勘查局322地质队）

广德玄武岩矿区内橄榄玄武岩赋存丰富，但地表出露较少。矿区大面积为第四系覆盖，依靠传统的地质填图，难以圈定准确的地质界线，因此，要想圈定出玄武岩矿，需寻找一种有效的物探方法。橄榄玄武岩磁化率普遍较高，其磁性特征与围岩差距显著，因而，高精度磁法测量是该区寻找玄武岩矿的一种有效物探手段。在矿区部署面积性高精度磁法测量，了解玄武岩矿的分布及埋深情况，为圈定预测靶区提供依据。

1 矿区背景

1.1 地理位置

矿区属于安徽省宣城市代管，东和东南与浙江省长兴县、安吉县接壤，南邻宁国县，西接宣州区、郎溪县，北接江苏省溧阳市、宜兴市。区内318 国道穿境而过，有村级公路与之相连，宣广高速、广宜、广祠等先后竣工使用，“三纵两横”的公路网络功能初步显现，另外，宣杭铁路、商杭客运专线（在建）通过该区，交通便利。

1.2 矿产介绍

调查区北西区域有黄冲玄武岩矿，行政区划隶属广德县誓节镇巫冲村管辖，矿体特征如下。

矿体长 250～150 m，宽110～150 m，平均标高为40 m，延伸至+28 m 标高以下，矿石矿物组成为斜长石±55%、辉石±20%、橄榄石±15%、磁铁矿±10%，次变矿物为少量滑石、伊利石、方解石，为小型玄武岩矿床。玄武岩（332+333 类）矿石量为184.35 万t。矿石化学成分见表1。

?

该矿床的工业类型为高速公路用玄武岩矿床，其物化性能良好，能满足高速公路用石料一般工业要求，即具有较好的抗磨耗、抗冲击性能、抗压碎性能，在重复的冲击、振动作用下，不易破碎和粉化。矿石具有良好的抗大气腐蚀破坏和抗风化的性能，在冻溶交变、盐碱及酸雨等恶劣环境条件下不易龟裂和崩解。综合来看，矿石属于理想建材。

2 矿区地质与地球物理特征

2.1 地质特征

矿区隶属华南地层大区扬子地层区江南地层分区，主要出露有寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系及第四系。寒武系和奥陶系仅在矿区南部刘村岩体西南侧有少量分布，志留系在查区南部广泛分布。石炭系至二叠系主要分布于广德县东北，三叠系至白垩系主要分布于广德县城北部，第四系主要分布于县域中部和沿沟谷发育。寒武—奥陶纪地层总体为泥质碳酸盐岩—泥质岩的陆棚—盆地沉积，志留纪地层主要为盆地—浅海碎屑岩沉积。印支运动以后转为陆相沉积，地层单元特征及生物组合差异较大。矿区内岩浆活动强烈，岩浆侵入、喷发均较激烈，侵入活动以燕山期最为强烈，形成了刘村、庙西等大小岩体30 余个，火山喷发活动主要在燕山期、喜山期。

2.2 地球物理特征

2.2.1 岩矿石磁性参数

矿区内主要岩（矿）石物性由标本测定获得，工作中测定岩石标本主要为橄榄玄武岩、气孔橄榄玄武岩、安山岩、泥质粉砂岩、灰岩和蚀变玄武质火山角砾岩、风化玄武岩等。广德测区岩石标本磁性统计结果见表2。

?

根据表2数据，计算得测区橄榄玄武岩可引起的磁异常ΔT=2 007.4 nT。可以看出，相对于无磁性的围岩来看，玄武岩引起的磁异常十分明显，因而，选用高精度磁法在矿区内寻找玄武岩矿是一种科学有效的物探手段。

2.2.2 航磁异常特征

根据本区1∶5万航磁异常可知，测区内磁异常曲线梯度较陡，异常区呈圆形、椭圆形，异常强度一般为100～500 nT，后经验证多为玄武岩引起。此外1∶10万航磁可知本区属广德—戴埠复杂异常带，磁场杂乱，剧烈跳跃，异常梯度陡，正值最大为2 000 nT，一般为 500～1500 nT，负值最低为-1 400 nT，一般为-250～-1 000 nT。该复杂磁场背景为负磁场，主要呈北东向展布，据岩石物性测定和地面查证，多为玄武岩引起。

3 高精度磁法勘探

高精度磁测技术是21世纪发展起来的一项新技术，和常规磁测比较，它具有读数精度高、观测参数多、成本低和野外施工方便等特点。其工作原理与常规磁测方法［1］基本一致，新型的高精度磁力仪自动化程度高，可以点测，也可以自动连续观测。

3.1 工作部署

在矿区范围内，采用250 m×50 m 测网密度进行面积性高精度磁法测量［2］，测线方位角为135°。根据面积性工作发现的磁异常，布置高精度磁法精测剖面，精测剖面测线布置原则上垂直异常走向，同时避开环境干扰（尤其是高压线），每条测线方位角度不一样，测点距20 m。

3.2 磁异常解释

矿区内沉积岩无磁性，岩体有强弱不均匀的磁性，玄武岩矿体区域则表现为磁异常剧烈突变、峰值高、梯度大，异常剖面曲线跳跃剧烈，矿体区域往往正负异常相伴出现，与沉积岩有着非常明显的区别，磁异常剖面特征见图1。

本次磁测工作发现了磁异常14 个，其中确认见矿异常7个，见表3。异常峰值与梯度大小不一，自北向南、自西向东进行编号为M1～M14，由于篇幅有限， 仅对M1磁异常进行简要介绍。

?

M1 异常为玄武岩矿区矿致异常，玄武岩矿埋深较浅，已经在进行露采，异常测量完整。由ΔT 等值线可以看出，ΔT 峰值约1 500 nT，等值线梯度西陡东缓，异常形态近圆状。圈定300 nT 等值线异常面积约0.1 km²。ΔT 化极后，异常位置向北平移约60 m，异常范围向北略微扩大。对M1 的ΔT 成果上移50，100，200 m后，异常形态变化不大。

对该异常进行了磁测精测剖面测量，剖面编号为PL1、剖面方位角90°、剖面长度为2.28 km。该剖面上有 2 处异常，分别位于 178～198、224～264 区间。178～198 区间异常峰值约为 980 nT；点号 224～264 主要穿插玄武矿区，该区间磁异常峰值约2 700 nT，异常曲线呈锯齿状，利用异常极值点对玄武岩矿顶端埋深进行大致估算，算得矿体顶端埋深约19 m。其计算结果与矿区实际情况完全吻合（图2）。

3.3 玄武岩矿产资源预测

3.3.1 玄武岩矿边界推测

玄武岩拥有较高的磁化率和剩余磁化强度，因此可以根据磁异常化极等值线来大致圈定玄武岩的平面边界［3］。研究发现，部分正磁异常附近伴有剧烈变化的负磁异常，这可能是由于构造运动［4］致使玄武岩剩余磁化方向与地磁场方向相背而形成的负异常，伴生的负异常往往也表现出异常等值线扭曲较大、异常剧烈变化、梯度较大的特征，由此，在圈定玄武岩平面边界时不能以某一具体磁异常等值线数值作为玄武岩界线的圈定条件，正异常附近剧烈变化的负磁异常也可推测为玄武岩的范围。

经过地质工作验证，在M1、M5 等包括正磁和负磁异常区发现了玄武岩矿点，证明上述物探推测玄武岩平面边界方法有效。

3.3.2 正演拟合参数选择

根据标本物性测定结果显示，玄武岩的磁化率及剩磁变化范围较大，查区内不同期次的玄武岩表现出不同磁化率差异，常见的磁异常一般为2 500 nT，故在正演过程中，主要选择磁化强度3 700×10-3A/m 进行计算，但会根据各异常不同特性，适当调整磁化强度，使得正演拟合达到最佳效果。

对每个磁异常的化极等值线切取过异常中心（垂直异常走向）的人工剖面数据，使用GeoExpl2005软件，进行2.5D 人机交互数据拟合（图3：J1表示正演所选磁化强度，y1与y2表示模型体正面延伸与背面延伸长度）。待拟合结果满意后，其模型体可视其为玄武岩矿体，其体积就是玄武岩矿体体积。

3.4 异常验证

矿区内发现的各磁异常基本都为玄武岩矿所引起，部分异常经钻孔验证，均找到了玄武岩矿。

（1）Ⅲ号矿体。因为地磁结果显示，该磁异常是由很多小异常组成，各小异常组成一个异常群，编号M4，该异常群定为一个矿体，该矿体引起的异常抬升后顶端呈锯齿状、梯度较大，异常峰值在900～6 000 nT，异常整体面积较大。用ZK001 和ZK002 钻孔对M4 异常进行验证，其中ZK001 孔终孔于橄榄玄武岩矿体中，孔深70.2 m，在42.5 m 见新鲜橄榄玄武岩矿体。ZK002 号钻孔终孔孔深70.8 m，16.9 m 处见新鲜橄榄玄武岩矿体，矿体厚47.17 m，矿层为连续完整矿体。未见断层错动迹象及岩脉穿切现象，属构造简单型。

（2）Ⅴ号矿体。矿体由2 个等轴状磁异常组成，300 nT 等值线靠西边异常半径约150，m、东边异常半径约100 m，2个异常分别都有对应负值异常相伴，ΔT峰值分别约为2 700，1 200 nT。圈300 nT异常等值线面积约0.23 km²。ΔT 化极后，异常位置向北平移约50 m。该磁异常进行了ZK004 钻孔验证，终孔孔深71.1 m，14.2 m 处见新鲜橄榄玄武岩矿体，矿体厚54.45 m，钻孔停钻于橄榄玄武岩矿体中。矿层为连续完整矿体，未见断层错动迹象及岩脉穿切现象，属构造简单型。

4 结 论

（1）在广德地区玄武岩找矿过程中，地面高精度磁测工作中发现ΔT 磁异常共14个，其中确认见矿异常7 个。对M4、M6、M7 等磁异常进行钻孔及槽探验证后都发现了新鲜的橄榄玄武岩矿矿体，找矿效果十分理想。磁异常峰值均对应在玄武岩矿体上，有极大的找矿意义。

（2）玄武岩所产生的磁异常峰值大、梯度陡，磁剖面曲线锯齿状跳跃，变化剧烈，特征明显，利用磁异常对玄武岩矿的追索基本能起到指导作用，在地表玄武岩矿露头较少的情况下，高精度磁测可以视为寻找玄武岩矿的最为有效手段。