动力滑翔机航磁在河南嵩县庙岭金矿区勘查中的应用

张海龙，陈玉，张楠，闫伟

(1.河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，河南 郑州 450016；2.科宇信息技术有限公司，河南 郑州 4500513.中色杰泰地球物理科技(北京)有限公司，北京 100012)

0 引言

前人以动力滑翔机为载体，利用超低空高精度航磁系统，在河南省嵩县庙岭金矿区开展了1∶1万低空航磁测量(张楠等，2017①)。获得航磁测量成果明显，发现带状航磁异常梯度带多条，圈出面状航磁异常多处；由于物探航磁解译人员对矿区区域地质、控矿及储矿构造以及隐爆角砾岩体(焦守敬等，1990②；艾霞，2002；卿敏和韩先菊，2002；王照波等，2003；毛光武，2016；张霄旭等，2018)等方面认识有局限性，缺乏深入了解，在航磁异常解译中存在有一定偏差或不足，不能很好地指导矿区下步勘查工作。

笔者在嵩县下蒿坪金矿(乔保龙等，2007③；田恪强等，2008；庞绪成等，2011)、前河金矿(巴安民等，2006)等从事金矿勘查多年，基本查明了本区地层、构造、岩浆岩及控矿条件和矿化富集规律等，将航磁异常与矿区地质特征紧密结合，合理地解译了异常特征和与金矿床有关的地层岩性、断裂构造以及隐伏岩体的关系，成功地解译了异常与火山角砾岩及爆破角砾岩的关系，精准解译了异常与次级含矿构造蚀变破碎带及矿(化)体关系。动力滑翔机航磁测量方法简便、快捷、高效，找矿效果明显，对指导本区金矿勘查工作具有重要的现实意义。

通过1∶1万大比例尺超低空高精度航磁测量工作，对航磁成果进行处理和解译工作，结合地质资料对磁异常进行定性解释。将测区划分成了Ⅰ、Ⅱ两个异常区、4个异常(带)、10个航磁异常，推断了6条断裂带。根据测区已知矿点分布和航磁成果的关系，航磁正异常外梯级带可作为含矿破碎带的识别标志，类比店房爆破角砾岩型金矿床磁异常特征，在庙岭矿区南部寻找隐伏爆破角砾岩筒。根据航磁异常特征，成功解译了断裂构造、隐伏花岗岩体、隐爆角砾岩、安山岩及流纹岩等分布，有效地指导本区金矿勘查工作。

1 区域地质

庙岭金矿区处于华北地台南缘华熊台隆外方山断隆区西南部，位于北西西—近东西向马超营大断裂及燕山期合峪花岗岩体的北部(刘红樱等，2000；燕建设等，2000)。区域出露地层主要为太古宇太华岩群、中元古界长城系熊耳群及第四系。区域断裂构造极为发育，主要呈近南北向、北东向和近东西向展布。马超营断裂和近南北向断裂控制金矿床或矿带的分布，是区内金矿导矿构造。次级构造控制矿体，为储矿构造。具有韧性剪切带成矿模式(罗铭玖等，1991④；陈衍景和富士谷，1992；王志光，1997；杨群周和彭省临，2000；秦明等，2018；王怀洪等，2019)。区域岩浆岩主要有燕山期合峪大规模中、酸性复式岩体及少量晚古生代岩浆岩(郭波等，2009；高昕宇等，2010)。

本次工作航磁测量区涉及庙岭金矿区及南部店房金矿区一部分，金矿床工业类型为构造蚀变岩型(崔万顺和黄国俊，1997；王学明等，1998)。区域上金矿床类型有蚀变岩型(前河、庙岭和小南沟金矿床)和爆破角砾岩型(店房金矿床)，受区域性深大断裂—马超营断裂带及次级北东向、南北向、北西向等断裂控制，区内矿床(点)众多，主要有前河、店房、庙岭(裴玉华和严海麒，2006；翟雷等，2011；张智慧等，2013)等大中型金矿床。

2 矿区地质

2.1 地层

区内出露地层主要为中元古界长城系熊耳群鸡蛋坪组上段和马家河组下段及零星分布的第四系(图1)。本区主要出露鸡蛋坪组上段，厚度 395～802 m，为一套巨厚层青灰色、紫灰、黑灰色流纹岩，局部为英安岩顶部夹安山岩，与成矿关系密切。马家河组出露于马超营断裂以北，呈带状、零星出露，为灰绿色杏仁状安山岩、安山岩夹多层紫红色凝灰岩、紫灰色英安斑岩、长石石英砂岩。第四系厚0～30 m，主要分布于伊河两岸及沟谷、低缓山坡上，为现代河床冲洪积之砂砾(卵)石层及含砾黄土层。

图1 庙岭金矿区域地质简图1—第四系；2—中元古界熊耳群马家河组；3—中元古界熊耳群鸡蛋坪组上段；4—中元古界熊耳群鸡蛋坪组中段；5—中元古界熊耳群鸡蛋坪组下段；6—燕山晚期第三阶段花岗岩；7—燕山晚期第二阶段花岗岩；8—晋宁期闪长岩；9—印支期正长岩；10—地质界线；11—断裂构造及编号

2.2 构造

区内断裂发育，主要为近南北向，近东西向、北东向断裂次之，北西向断裂少量产出(图2)。

图2 庙岭矿区地质构造简图1—马家河组下段；2—中元古界熊耳群鸡蛋坪组上段；3—燕山晚期第三阶段花岗岩；4—晋宁期闪长岩；5—海西中期正长岩；6—地质界线；7—断层及编号；8—矿体及编号；9—火山角砾岩；10—爆破角砾岩

2.2.1 近南北向断裂

区内近南北向断裂主要有10余条，其中F22、F8规模大、含矿性好，长度数百米至5千余米，宽度一般1～60 m不等，产状350°～10°∠30°～85°，主要表现为压扭性，具多期次构造活动叠加特点。带内主要由构造角砾岩和碎裂岩等组成，主要发育硅化、钾化、褐铁矿化和浸染状黄铁矿化，次为碳酸盐化、绢云母化、高岭土化等。

2.2.2 近东西向断裂

区内近东西向断裂主要有F1、F5、F31等，分布于测区中、北部，走向数百米到2000余米不等，宽度一般0.3～7.0 m，一般倾向北，个别倾向南，倾角50°～80°。带内由碎裂岩、构造角砾岩组成，蚀变为褐铁矿化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等。其本身含金性差，仅在构造膨大部位或断裂交汇部位富集形成小的金矿体。

烧瓦窑断裂：位于测区南部，为一级构造，总体走向280°～300°，向南倾斜，产状较陡，位于隐爆角砾岩筒的南边界，对其有一定的控制作用。二级构造为烧瓦窑断裂的次级断裂，为一系列北东向、北西西向和南北向断裂，其中北东向和北西西向断裂在角砾岩筒及合峪岩体中较发育。北东向断裂走向30°～60°，倾向南东，为脆性断裂，早期表现为压性，兼有一定的右旋走滑特征，断面平直，后期表现为张性，充填有石英脉及硫化物脉，为矿体的有利赋存部位。

2.2.3 北东向断裂

该组断裂一般规模较小，主要有F11、F21、F39等，走向30°～60°，向北西陡倾，倾角60～75°，长度100～1150 m，宽度1～10 m不等。带内发育碎裂岩、碎裂蚀变岩，断裂面显示扭性特征。

2.2.4 北西向断裂

该组断裂规模较小，走向315°～335°，倾向南西或北东，倾角60°～85°，长度200～1030 m，宽度0.5～2.0 m。带内发育碎裂岩，断裂面显示扭性特征。

2.3 岩浆岩

岩浆岩以熊耳期中基性岩脉、华力西期碱性岩脉、燕山期酸性岩脉为主。脉岩规模不大，长200～600 m，宽20～40 m。岩浆岩主要有闪长岩、花岗岩和花岗斑岩、正长岩等。

2.4 火山角砾岩筒

火山角砾岩筒分布在庙岭矿区南部店房后沟一带，地表出露形态为椭圆状，长轴北西向，最长720 m，北东向最宽为360 m，总面积约0.17 km2(图3)，火山角砾岩筒的南北接触面产状较陡，北侧大部分南倾，倾角55°～80°，南侧大部分亦向南倾，但深部经钻孔揭示倾角近于直立。在岩筒西端则几乎全部向东倾(东部覆盖)，由此可知，该岩筒在空间上应为喇叭状或漏斗状的火山颈(温森坡，2008)。

图3 店房火山角砾岩体地质略图(据温森坡，2008)1—第四系；2—中元古界熊耳群鸡蛋坪组上段；3—燕山期花岗岩；4—大理岩；5—火岩角砾岩；6—地质界线；7—断层及编号；8—破碎带；9—矿体及编号

2.5 爆破角砾岩筒

店房爆破角砾岩筒东西长700 m，南北最宽 500 m，地表出露面积0.23 km2，平面上呈东宽西窄的梨形，整体上为一向南东东方向倾斜的斜漏斗状。爆破角砾岩围岩为流纹岩，岩体和围岩具有明显的侵入接触关系，界线清楚。

爆破角砾岩的蚀变主要有碳酸盐化、绢云母化、高岭土化、硅化、钾化、绿泥石化、褐铁矿化、黄铁绢英岩化以及方铅矿化等。爆破角砾岩筒与金矿化关系密切，一般沿其边部金矿化更强，如K1、K2为石英脉型及构造蚀变岩型金矿脉，K9、K8为爆破角砾岩型金矿(体)带。

3 航磁测量

3.1 工作方法

3.1.1 数据采集系统

使用动力滑翔机航磁系统进行低飞航磁数据采集，此系统是以动力滑翔机为飞行载体，整合先进的软、硬件技术，在低空(真高0～1000 m)至超低空(真高0～100 m)范围内进行高精度磁测的系统。系统由滑翔机飞行平台、定位导航系统、磁测系统、磁补偿系统和数字化采集系统五部分组成(图4)。

图4 滑翔机高精度航磁测量系统结构

3.1.2 测网布设及工作量

根据河南省嵩县庙岭金矿区范围布置低空磁测测网，测量比例尺选择1∶10000，测线距为100 m，测线方向选择为90°(东西向)，总测量约127823个物理数据点，测区实际控制面积35.04 km2，完成测线385 km。

3.1.3 野外工作方法

(1)测线飞行测量采用预置飞行测线的GPS进行导航定位，定位设备按0.1秒时间间隔，记录每个测点的坐标、高程、离地高度。

(2)开展系统静态测试，包括GPS静态定位精度测试、磁力仪静态测试及磁力仪一致性测试。

(3)确定跑道、日变站选址及基值，包括滑翔机跑道位置、日变站选址及基值。

(4)开展磁补偿飞行测量。

3.2 数据处理及图件编制

原始观测数据通过预处理后，通过软件对每一测点的数据需要进行正常场改正、高度改正、方向差校正和日变改正。对磁异常资料进行分类处理，包括网格化处理、化极处理、延拓处理及斜导数法处理。编绘基础图件、位场转换及解释图件，重点是推断解释图，即根据△T化极后异常进行数据转换处理，对岩体或地质界线等进行推断，对地质构造形迹进行解译。

4 区域异常解译及推断

4.1 区域岩矿石磁性特征

根据豫西地区1∶20万航磁，岩性磁性特征归纳如下：

(1)基性岩类、中性侵入岩为中等磁性，规模不大，异常不明显。

(2)中性火山岩以熊耳群安山岩类分布较广，其磁铁矿含量分布不均匀，一般含量4%～8%，最高达16%。

(3)酸性火山岩(流纹岩、流纹斑岩、石英斑岩)、碱性岩、变质岩为弱磁性，无明显的磁异常。

(4)酸性侵入岩：花岗岩类为弱磁至中强磁性，一般无明显的磁异常。燕山晚期酸性小岩体与内生多金属矿关系密切，在接触带附近常产生低缓异常，是金多金属矿的找矿信息。

(5)铁矿物磁性特征：磁铁矿的磁性最强，可引起强磁异常。镜铁矿、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿均为微弱磁性，一般不能引起明显磁异常。

4.2 区域重力、航磁异常特征

区域南部发育的重力低异常(中心)与合峪花岗岩体对应，异常带经五丈山花岗岩体延伸到北部的花山(黑云母花岗岩体)，其中西营—大章则与古近系地层对应。重力高异常对应地层主要为中元古界的熊耳群地层，主要岩性为流纹岩、安山岩等火山岩(图5)。

庙岭金矿区位于重力低异常的北侧，其南界已临近异常边界，说明测区南部已靠近合峪岩体。庙岭重力异常等值线的梯度变化明显小于竹园沟附近，指示了庙岭附近深部可能有隐伏中酸性岩体存在。根据前人研究，五丈山形成于156 Ma,合峪岩体形成于134～143 Ma,时间上来说，合峪岩体明显要晚些，二者空间上可能有叠加。

4.3 测区原位测量磁性特征

在本次工作中，对矿区主要矿石及岩性进行了原位磁性测量。统计结果见表1。

表1 庙岭测区原位测量岩(矿)石磁性统计结果表

测区最强磁性是熊耳群安山岩(19.877×10-3SI)，其次为闪长岩脉(13.074×10-3SI)，另外还有随机测量的地层岩石(9.514×10-3SI)及F22矿脉的围岩(6.545×10-3SI)。原生矿石略具磁性(0.999×10-3SI)，明显高于围岩(0.365×10-3SI)及其他岩性类别，地表出露的花岗岩岩脉磁性最弱(0.019×10-3SI)。说明安山岩是本区内的强磁异常的主要地质因素。原生矿石虽具有一定磁性，但与安山岩相比差异太大，当其与安山岩(异常)关联时，应当表现为低磁(负磁)异常，对于地表、近地表的氧化矿，更具有引起负磁异常的可能性。

5 测区ΔT异常推断解释

5.1 ΔT异常划分及解译

依据ΔT异常的强度形态及分布关系，在测区内共划分了4个异常(带)(图6)。其中HC1、HC2异常位于Ⅰ号异常区，HC3、HC4异常位于Ⅱ号异常区。

图6 庙岭测区低空航磁ΔT异常等值线平面图1—异常分区界线；2—异常分区编号；3—航磁ΔT异常编号

HC1北部与HC3之间出现近南北向的航磁负异常带，向南出现分支，主异常带折向南东，进而形成北窄南宽喇叭状负异常区；次异常带演变成HC1、HC2之间的陡变梯级带。由此推测，航磁负异常带中心由北向南，分支成为南南东及南东向负异常带。西北部负异常区及南东部负异常区为隐伏深大断裂F1通过，受F1断裂构造控制，合峪复式岩体沿深大断裂F1上侵形成隐伏的花岗岩体(岩枝、岩株或岩脉)，即两处航磁负异常区是由隐伏花岗岩体(岩枝、岩脉)引起的。

5.2 ΔT异常的分类和推断解释

依据上述分析，测区ΔT异常可以分为4类。第一类是与断裂带有关的异常，分为三级：一是区域性深大断裂带；二是次一级断裂带；三是含矿构造破碎蚀变带。第二类与隐伏岩体有关的异常。第三类与爆破角砾岩体或火山角砾岩有关的异常。第四类与安山岩有关的异常。

(1)与断裂带有关的异常。通过对测区ΔT异常的分析研究认为，本区内的ΔT负异常带以及正负异常之间的陡变梯级带是地质构造形迹的主要识别标志(图7)。F1分布于航磁负异常带极值点连线，推测为区域性深大断裂带，它控制隐伏花岗岩体的侵位；F11、F2、F3、F6等分布于航磁正负异常之间的陡变梯级带上，是与F1平行的次一级断裂带；F22、F8、F39、F40等分布于正异常陡变梯级带上，是F1、F2、F3、F6等次一级构造带，为含矿构造破碎蚀变带，直接控制矿体的赋存位置及空间分布；K1、K2、K8、K9等同样也分布于航磁正负异常之间的陡变梯级带上，但正负航磁异常形态相间分布明显，它们多为矿(化)体。

图7 庙岭测区低空航磁ΔT异常解译综合平面图1—火山角砾岩；2—爆破角砾岩；3—航磁异常及编号4—推测隐伏岩体界线；5—推测断层及编号6—断层及编号；7—矿体及编号

(2)与隐伏岩体有关的异常。研究区西北部及东南部，出现大面积航磁负异常区，推测是由隐伏花岗岩体引起的，它们可能为合峪岩体的一部分。

(3)与爆破角砾岩体或火山角砾岩有关的异常。HC2-1航磁正异常呈南东带状分布，与地表出露的爆破角砾岩体吻合，爆破角砾岩体与航磁正异常有关；其西侧航磁负异常与出露的火山角砾岩吻合，说明火山角砾岩与航磁负异常有关。

(4)与安山岩有关的异常。划分为此类异常的主要依据是：异常强度高，规模较大；在地质图上有安山岩(脉)对应；或异常检查时确定有范围较大的安山岩存在，属于此类的异常主要是HC1异常。另外HC2-1、HC2-2异常在地质图上与安山岩(脉)对应，其主要地质场源因素也应当是安山岩，但该异常与HC1异常之间可能有断层通过，有可能叠加有其他地质因素。其次还有HC4-3异常，该异常面积大，强度相对较大，深部有高背景异常支撑，推断由安山岩引起的可能性较大，但该异常位于F8矿带的下盘，有可能局部受成矿作用影响。

5.3 矿床ΔT异常特征分析

庙岭金矿床属于典型构造蚀变岩型金矿床，矿石糜棱岩化特征明显，金属矿物含量低。矿石磁化率均值0.999×10-3SI，属弱磁性，个别标本磁化率较高，主要是脉石矿物斜长石、角闪石含量较高所致。

F22、F8含金矿破碎带平面位置，分别位于HC3、HC4正磁异常带西侧的陡变梯级带上(图6)，含矿构造破碎带西倾，且倾角较为平缓，推断其向深部收敛于F1(F11)、F2断裂带。F22与F1(F11)、F8与F2断裂带同属一个构造体系，该断裂带深部产状较陡，是导矿构造；其上部产状平缓，是容矿构造，在区域岩浆热液活动作用下形成了庙岭金矿床。

6 结论

(1)区内的ΔT负异常带以及正负异常之间的陡变梯级带是断裂构造、次级构造及含矿构造破碎带的重要识别标志。

(2)大面积航磁负异常区，推测是由隐伏花岗岩体引起的。

(3)爆破角砾岩体与航磁正异常有关，火山角砾岩与航磁负异常有关。

(4)航磁异常面积大、强度高，推断是由安山岩引起的。

本次研究成功解译了隐伏断裂构造、次级构造和含矿构造带，以及隐伏花岗岩体、爆破角砾岩、火山角砾岩、安山岩、流纹岩异常特征及分布，有效地指导本区了金矿勘查工作。

注 释

① 张楠，潘玉焜，张林.2017，河南省嵩县庙岭金矿1∶10000低空航磁测量工作成果报告[R].

② 焦守敬，王延水，马庚杰.1990.河南省西峡、淅川县蒲塘、毛堂隐爆角砾岩型金矿成矿机理及成矿预测报告[R].郑州：河南省地质矿产局第四地质调查队.

③ 乔保龙，白凤军，赵金洲.2007.河南省嵩县下蒿坪矿区金矿详查报告[R].

④ 罗铭玖，王享治，庞传安.1991.河南金矿概论[R].郑州：河南省地质矿产厅.