地面磁测在巴西低纬度区铁矿勘查中的应用效果

2013-10-29张叶鹏

物探化探计算技术 2013年5期

张叶鹏，吴頔

（湖南省有色地质勘查局二四七队，湖南长沙 410129）

0 前言

巴西联邦共和国位于中南美洲与大西洋之间，铁矿资源非常丰富，探明储量210×1011kg，加上推测储量，巴西铁矿资源量达到620×1011kg以上。铁矿年产量和出口量均居于世界前列。铁四边形（或称铁四角）和卡拉加斯均为世界级的超大型铁矿区，这两个区预测总资源量在400×1011kg以上，且均为高品位矿石。某铁矿普查区位于该国的东北部，属于南半球低磁纬度地区，地层为早元古界（Aγ、Pγ、Nγi），相当于“铁四边形”地区早元古界的埃塔比拉群（现在多称为米纳斯超群），米纳斯超群含铁岩系中緼藏着巴西70%的铁矿资源量。区内地表基岩出露较少，且植被覆盖较厚，为地表地质工作的开展带来了难度。铁矿石为磁铁石英岩，在磁性上与围岩存在明显差异，地面高精度磁法测量应用效果较好，弥补了地质工作的不足。

1 地质概况及岩石磁性特征

工作区位于巴西滨海地盾内近东西向区域性复式倒转向斜中，向斜走向长大于100km，宽10km～30km，核部地层为中元古界底部米纳斯超群变质岩，两翼为早元古代上部的中深变质岩相片麻岩组合地层。向斜北倒南倾，北翼地层倾角较缓，南翼地层倾角较陡。区域构造岩浆活动主要时期是早、中元古代，岩浆种类最复杂、期次频繁。

工作区除第四系外，主要出露前寒武系（中元古界）米纳斯超群地层。该群在区域上由上至下分：比拉西卡巴（Piracicaba）、伊塔比拉（Yitabila）、卡拉沙（Karratha）、塔马都瓦（Tamandua）四个组，矿区出露的主要地层为米纳斯超群中部的伊塔比拉（Yitabila）、卡拉沙（Karratha）两个地层组。岩性包括片理化花岗岩、混合化花岗岩、片麻岩、角闪岩、千枚岩，石英及少量变质石英粗砂岩。区内断裂构造主要有呈北东向分布的平移断裂构造，属于区域性剪切带的次级构造。该组断裂构造较发育晚于成矿期，为正平移断裂，对矿体具有破坏作用。

研究区主要矿种为层控型磁铁石英岩铁矿及少量褐铁矿、赤铁矿石。磁铁石英岩是主要的目标层。

区内主要岩石及矿石磁性参数见表1。

由表1可见，区内主要的磁性物质为磁铁石英岩，磁化率常见值达到264×10－3SI，最高值达1 000×10－3SI，与其它矿石及岩石相比，磁化率差异较为明显，因此如果区内磁铁石英岩规模较大，必定会引起较大规模的磁异常，这为利用磁法寻找较大规模磁铁矿创造了极为有利的条件。

2 磁测△T异常特征

根据该区地表出露磁铁石英岩带近东西向的特点，布置测线方向为南北向，网度100m×20m，开展地面高精度磁法测量工作，测量参量为地磁场总场强度值T，通过各项改正后求取磁异常△T，并绘制△T异常等值线平面图（见图1）。

从图1看出，△T磁异常正负异常伴生明显、南负北正特征，负异常峰值多强于正异常峰值，为典型的南半球低纬度磁异常。测区南部异常曲线相对较陡、极大值较大，北部异常曲线相对较缓。各个异常总体上呈现出众多规模大小不一的局部异常，或集中在某一区域，或以某一规律组合，或零散分布于某一主体异常周围，有些异常以串珠状展布表现出较大的规模，较为明显的是在矿区中部两条明显的北西向异常带，规模较小的磁异常在带上呈零星分布，异常之间有相互叠加现象。磁异常的整体面貌表明，①勘探区内地表或近地表浅部具有铁磁性物体存在，这些铁磁性物体的分布表现为不均匀性特征；②在一定范围内存在具有较大规模和较强规律的铁磁性物质分布。

根据异常的组合特征，将区内磁异常划分为五个磁异常。

（1）M1异常。产出在测区南部，出露范围小，正负异常伴生，东西向串珠状展布，正异常峰值达500nT，负异常峰值达－1 000nT，异常梯度较陡，说明磁性体埋深较浅，地表出露有磁铁石英岩。

（2）M2异常。产出在测区中、东部，出露范围较大，正负异常伴生，局部子异常呈东西向展布，总体呈北西向串珠状展布，正异常峰值达1 000nT，负异常峰值达－2 000nT。

（3）M3异常。产出在 M2异常北部，出露范围小，正负异常伴生，东西向展布，正异常峰值达300nT，负异常峰值达－80nT，梯度较陡，说明磁性体埋深较浅，地表出露主要有褐铁矿、赤铁矿及少量磁铁石英岩。

（4）M4异常。产出在测区北部，出露范围较小，局部子异常呈东西向展布，总体呈北西西向串珠状展布，部分异常上地表见磁铁石英岩。

（5）M5异常。产出在测区西北角，呈东西向展布，由于异常主体尚未封闭，无法对其进行详细解读，地表出露有磁铁石英岩。

上述各个磁异常对应地层为主要含铁地层——伊塔比拉（Yitabila）地层组，在测量期间，对每个测点的地质情况均进行了简单的记录，记录显示，大部分磁异常部位均可见到磁铁石英岩。综合推断认为，具有较大规模、较大强度且规律性明显的磁异常基本可以认为与磁铁石英岩有关，但由于异常所处纬度位置的特殊性，难以直接根据 △T磁异常圈定矿（化）体范围，有必要对 △T磁异常进行进一步的数据处理和分析解释。

表1 主要岩石及矿石磁性参数表Tab.1 The magnetic parameter list of major rocks and ores

图1 △T异常平面等值线图Fig.1 Contour map of△Tabnormity

3 △T异常数据处理分析

3.1 低纬度化极［2，11］

本测区处于南半球，正常的地磁场方向是向北、向上的，且属于低纬度地区。而在南半球低纬度地区，一般区内所有物体都处于地球磁场的水平磁化或以水平磁化为主的斜磁化条件下，化极因子属放大性一类转换因子，纬度越低，其放大作用越强。在磁赤道地区，其放大作用达到极点，变成无穷大，使得计算无法进行［1］。在接近低纬度时，化极结果也很不理想，据此作者使用Geosoft 6.4软件将本次低纬度地区的△T异常先进行化赤转换，再将△T数据倒相180°，就等于将磁异常化向磁极［2－3］，并绘制磁异常等值线图（见图2）。

由图2显示，与本区原始异常（见图1）相比：

（1）M1异常依然存在，但是异常范围缩小，异常主体向西移动130m左右；M1－3异常产出范围和位置基本未变化，但异常正负组合表现为两负加一正，且正异常强度增加到500nT。

（2）M2异常中，M2－1和 M2－2并为一个异常，总异常规模及正异常强度基本未变化，负异常强度有所降低，正负异常组合表现为北半球中典型的南正北负异常，得到了明显的归位；M2－3异常，该异常形态由原始异常中的两负加一正转化为两正加一负，且正异常强度增加到2 000nT；M2－4异常转化为一个宽缓的正异常，正异常中心往南移200m左右，且异常强度增大到300nT。

（3）M3异常变得不明显，由原始异常中的正负组合异常转化为负异常，且异常规模变小，强度降低到－80nT。

（4）M4异常，M4－1异常由原始异常中的正负伴生异常转化为宽缓的正异常，异常中心往东南平移约300m，正异常强度基本未变；M4－2异常变得不明显；M4－3异常由原来原始异常中的正异常转化为北半球中典型的南正北负异常。

（5）M5异常由原始异常中的南负北正异常转化为以正异常为主的异常，且正异常强度增大到300nT。

图2 △T异常化极平面等值线图Fig.2 Reduction－to－the－pole contour map of△Tabnormity

综合分析磁异常化极成果认为，①化极之后磁异常得到了明显的归位，异常正负伴生形态有所改变，出现了很多典型的南正北负异常；②异常规模保持基本不变或者有所减小；③部分异常中心在平面上出现了明显位移；④异常强度变化不一，但是化极后异常强度增大的占多数；⑤测区中部两条北西向串珠状异常带（对应磁异常 M2、M4）更加明显，推测断裂 WF1以西呈北西向展布，WF1以东呈东西向展布，只是在平面位置上产生了不同程度的位移；⑥结合地质发现测区东北部和南部两个背景场区域界线与区内地层地质界线相吻合，且区内磁异常与地表见矿（化）情况关系更加紧密。

3.2 三维反演［12］

本区磁异常多具一定规模，且强度较大，异常梯度较陡，这一特征表明区内地表或近地表浅部具有铁磁性物体存在，与区内地质特征显示本区岀露的铁矿（化）带相吻合。为了更好地推测铁矿（化）带在地下的展布形态，突出地面磁测在本区的应用效果，作者应用Modelvision 10.0软件，首先选取多条经过地表岀露有铁矿（化）带的磁测剖面进行剖面反演，再利用三维反演功能，以多条剖面反演的成果为依据，建立各个铁矿（化）带的三维模型，进行三维反演，三维反演成果见图3与图4。由图3与图4显示，本区△T异常三维反演成果揭示出了本区铁矿体的产出位置及在地下隐伏矿体的展布形态，体现了区内断裂对铁矿体的破坏作用。同时推测M2－1和M2－2所对应的矿体在成矿时为一整体，但是在后期构造运动的影响下，M2－1和M2－2异常所在位置之间形成小背斜，将铁矿体分开。本区磁异常三维反演结果为下一步工程验证提供了依据。

4 验证情况

以验证磁异常和控制矿体产状为目标，在重点磁异常部位，布置了多条地质勘探剖面，施工了多个钻孔，绝大部分钻孔均见到平均厚度达3m～6m的磁铁石英岩矿体，部分钻孔矿体表现为多层特征。图5为13号剖面钻孔见矿情况及矿体推断图，所见三层矿体厚度均在3m～5m。钻孔验证的产状与物探推断结果基本一致。剖面所在位置地表覆盖层达2m左右，磁异常揭示的矿体异常特征是钻孔布置的主要依据。

5 结论

在认识低磁纬度区△T异常时，必须充分掌握所在地区磁异常的表现形式和规律特征，野外工作必须扎实到位，记录测点岩石特征是非常重要的环节，对后期磁异常的解释推断具有直接参考作用。为全面认识磁异常隐含的磁性体特征，数据处理与分析也是必不可少的手段，就本区而言，作者先进行了磁异常的化极处理，基本确定了铁矿（化）

带上顶中心，再通过三维反演确定铁矿（化）带在地下的产出形态，两者结合确定铁矿（化）带的分布和产状，钻孔验证结果证明了方法的有效性和准确性，说明地面磁测结果为下一步找铁矿工作的开展起到了良好的指导作用。