范正國(guó)，黃旭釗，楊 雪，張洪瑞，2，周道卿，2，劉前坤，譚 林

(1.中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京 100083;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

0 引言

河北省冀東孤山子航磁異常是1958年首次發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)磁異常①。由于該異常與孤山子基性－超基性巖雜巖體對(duì)應(yīng)較好，因此，一直以來人們都認(rèn)為該異常是孤山子基性－超基性巖雜巖體所引起，未引起足夠重視。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)產(chǎn)鐵礦石遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，大量依賴進(jìn)口，鐵礦石價(jià)格一再攀升，到2002年進(jìn)口鐵礦石標(biāo)礦價(jià)格已達(dá)到了23.6美元/噸。于是，一些過去沒有作為鐵礦石資源的含鐵巖石被開發(fā)利用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。這些巖石的全鐵含量一般在15%左右，低于圈定工業(yè)礦體的邊界品位(全鐵含量20%)，有用礦物以磁鐵礦為主，因此被稱為超貧磁鐵礦(李厚民等，2009)。河北省于1999年開始對(duì)超貧磁鐵礦進(jìn)行開發(fā)利用，此后對(duì)孤山子基性－超基性巖雜巖體中的超貧磁鐵礦進(jìn)行了勘查和開采(李中念等，2006)。另外，磁法曾在找鐵礦的工作中發(fā)揮過重要作用，而利用航磁異常直接尋找磁鐵礦床是既快又省的找礦方法(劉士毅等，2008;婁德波等，2008;施興等，2009)。從磁法找鐵礦的歷史得知，許多礦床經(jīng)歷了“幾上幾下”的工作過程，異常查證不徹底經(jīng)常發(fā)生，因此，尚未肯定其找礦價(jià)值的、有礦(化)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁異常和推斷的礦致磁異常的找礦潛力仍大(董英君，2006;劉士毅等，2008;傅群和等，2008;高寶龍等，2010;董杰等，2011)。在此背景下，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于2009年設(shè)立專門項(xiàng)目，用航磁資料從重要鐵礦成礦區(qū)帶中優(yōu)選鐵礦勘探靶區(qū)。通過各種資料的分析與研究，并對(duì)孤山子磁異常進(jìn)行了較深入的定性和定量解釋，認(rèn)為孤山子航磁異常仍具有進(jìn)一步尋找鐵礦的潛力。本文介紹了對(duì)河北省冀東孤山子航磁異常的解釋工作，其中有關(guān)航磁異常定性和定量解釋的一些思路和做法，可供物探工作者開展同類工作時(shí)參考。

1 地質(zhì)礦產(chǎn)背景

1.1 構(gòu)造

河北省冀東孤山子航磁異常處于華北地臺(tái)(Ⅰ2)北緣、燕山臺(tái)褶帶()東段、馬蘭峪復(fù)式背斜()中部，寬城凹褶束()東南緣與遵化穹褶束()的交匯部位(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989;董杰等，2010)。異常區(qū)以斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造不發(fā)育。斷裂構(gòu)造按其空間分布、相互關(guān)系分為北東向和北東東向兩組，以北東向壓性逆斷層最為發(fā)育，北東東向斷裂次之②。

1.2 地層

根據(jù)1∶20萬(wàn)青龍幅地質(zhì)圖和河北省地質(zhì)志，航磁異常區(qū)主要分布有太古宙變質(zhì)巖系和古元古代沉積巖，如圖1所示。

太古宇主要有遷西群上川組和三屯營(yíng)組，分布于航磁異常區(qū)的東南部和西北部，且東南部出露范圍較廣，西北部呈北東向帶狀出露于古元古代地層中。上川組一段的巖性主要為紫蘇斜長(zhǎng)片麻巖、角閃紫蘇斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖夾黑云變粒巖、紫蘇淺粒巖及石榴紫蘇斜長(zhǎng)片麻巖，夾不穩(wěn)定磁鐵石英巖;上川組二段為含二輝黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、紫蘇斜長(zhǎng)片麻巖、二輝斜長(zhǎng)麻粒巖、含角閃輝石斜長(zhǎng)麻粒巖夾黑云變粒巖及斜長(zhǎng)角閃巖，夾磁鐵石英巖透鏡體;三屯營(yíng)組一段的巖性主要為黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾柘榴角閃斜長(zhǎng)片麻巖及斜長(zhǎng)角閃巖，夾磁鐵礦石英巖透鏡體;三屯營(yíng)組二段的巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃二輝斜長(zhǎng)片麻巖及斜長(zhǎng)角閃巖，夾磁鐵礦石英巖②(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989;李俊建，2006;董杰等，2010)。

古元古代沉積巖主要有長(zhǎng)城系常州溝組、串嶺溝組、團(tuán)山子組、大洪峪組、高于莊組等，分布于航磁異常區(qū)中部及西北角地區(qū)，總體呈北東向展布，巖性主要為白云巖、頁(yè)巖、石英砂巖等②(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989;李俊建，2006)。

圖1 孤山子航磁異常所在地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖(根據(jù)1∶20萬(wàn)青龍幅地質(zhì)礦產(chǎn)圖和河北省地質(zhì)志修編)Fig.1 Maps showing geology and mineral deposits in the Gushanzi aeromagnetic anomaly area (according to 1∶200000 regional geology and mineral of Qinglong，Hebei Province)1－第四系;2－薊縣系霧迷山組;3－薊縣系楊莊組;4－長(zhǎng)城系高于莊組;5－長(zhǎng)城系大洪峪組;6－長(zhǎng)城系團(tuán)山子組;7－長(zhǎng)城系串嶺溝組;8－長(zhǎng)城系常州溝組;9－太古宇三屯營(yíng)組二段;10－太古宇三屯營(yíng)組一段;11－太古宇上川組二段;12－太古宇上川組一段; 13－燕山期花崗巖;14－燕山期花崗閃長(zhǎng)巖;15－燕山期閃長(zhǎng)巖;16－燕山期輝石閃長(zhǎng)巖;17－燕山期輝石巖;18－印支期超基性巖; 19－呂梁期閃長(zhǎng)巖;20－閃長(zhǎng)巖脈;21－輝長(zhǎng)巖脈;22－正長(zhǎng)巖脈;23－磁鐵石英巖脈;24－金礦床(點(diǎn))、砂金礦床;25－鉛鋅礦點(diǎn); 26－鈦磁鐵礦點(diǎn);27－鐵礦床(點(diǎn));28－銅礦點(diǎn);29－磷礦點(diǎn);30－居民點(diǎn);31－地質(zhì)界線;32－正斷層;33－逆斷層;34－平推斷層;35－擠壓帶、破碎帶;36－性質(zhì)不明斷層1－Quaternary;2－Jixian system Wumishan Formation;3－Jixian system Yangzhuang Formation;4－Changcheng System Gaoyuzhuang Formation;5－Changcheng System Dahongyu Formation;6－Changcheng System Tuanshanzi Formation;7－Changcheng System Chuanlinggou Formation;8－Changcheng System Changzhougou Formation;9－the second Member of the Santunying Formation in Archean;10－the first Member of the Santunying Formation in Archean;11－the second Member of the Shangchuan Formation;12－the first Member of the Shangchuan Formation in Archean;13－Yanshanian granite;14－Yanshanian granodiorite;15－Yanshanian diorite;16－Yanshanian pyroxene diorite;17－Yanshanian pyroxenite;18－Indosinian ultrabasic rocks;19－Süliang Period diorite;20－diorite veins;21－gabbro veins;22－syenite veins;23－magnetite－quartzite veins;24－Au deposit;25－Pb－Zn deposit;26－titanium magnetite;27－Fe deposit;28－Cu deposit;29－P deposit;30－residents;31－Geological boundary;32－normal fault;33－reverse fault;34－displacement fault;35－fractured zone;36－unknown fault

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為侵入巖，時(shí)代主要為燕山期，巖性從酸性到中性、基性和超基性皆有出露，其中花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖主要出露于航磁異常區(qū)的北東部和北部，除峪耳崖以東呈北東向條帶狀展布的花崗巖規(guī)模較大外，其余的規(guī)模相對(duì)較小;閃長(zhǎng)巖主要為出露于航磁異常區(qū)西南部的碾子峪巖體，侵入于長(zhǎng)城系串嶺溝組和大洪峪組中，其北東側(cè)與孤山子超基性巖體接觸;超基性巖體主要為孤山子巖體，位于航磁異常區(qū)中部，呈巖株?duì)钛乇睎|向斷裂侵入到長(zhǎng)城系中，巖性主要為中、粗粒輝石巖②(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)。

1.4 礦產(chǎn)

孤山子航磁異常位于冀東石人溝－板城鐵礦集中區(qū)的北東部。石人溝－板城鐵礦集中區(qū)為冀東重要的鐵礦集中區(qū)之一，分布有眾多的大中型鐵礦床，鐵礦成礦環(huán)境較好，鐵礦類型主要為沉積變質(zhì)型。孤山子航磁異常區(qū)西北部有三處已知中型沉積變質(zhì)型鐵礦床，即豆子溝鐵礦床、峪耳崖鄉(xiāng)婁臺(tái)子鐵礦床和北大嶺鐵礦床;東南部有幾處鐵礦點(diǎn)。該區(qū)礦產(chǎn)除鐵礦外，還有金礦、銅礦等，其中金礦較重要②(李萬(wàn)亨等，1983;趙一鳴等，2005;李俊建等，2006;李文廣等，2010)。

與孤山子航磁異常對(duì)應(yīng)的孤山子超基性巖體，近年來已在淺部見到了品位較低的磁鐵礦體(李中念等，2006;李文廣等，2010)，礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為鈦磁鐵礦;多呈半自形及他形粒狀，少量呈自形晶，粒徑大小不一，多在0.10～0.50 mm之間，半自形－自形晶者粒度較大，最大約0.80 mm，他形晶者粒度較細(xì)，無(wú)方向性;鐵質(zhì)主要以晶隙鐵的形式賦存于角閃石或輝石等脈石礦物的晶隙間;磁鐵含量一般為8%～10%，全鐵含量一般為10%～19%。脈石礦物主要是普通角閃石及單斜輝石;礦石中有輕微纖閃石化、綠簾石化。已控制不同規(guī)模的鐵礦體數(shù)十條，根據(jù)空間分布特征大致劃分為7條主礦帶，礦體長(zhǎng)度為1.2～6 km，厚度為24～564 m，估算資源儲(chǔ)量達(dá)10億噸(122b級(jí)儲(chǔ)量約7.80億噸、333級(jí)資源量約2.68億噸)。鐵礦類型為巖漿巖型釩鈦磁鐵礦。

2 地球物理特征

2.1 航磁異常特征

在區(qū)域航磁異常圖上，河北省冀東地區(qū)存在三處明顯的航磁異常，即馬城航磁異常、鐵馬吐溝航磁異常和孤山子航磁異常，異常幅值分別達(dá)8589 nT、7715 nT和5614 nT，按強(qiáng)度大小排在冀東地區(qū)航磁異常的前三位，比已知的石人溝、水廠、黑山、大廟等大、中型鐵礦床上航磁異常的強(qiáng)度要大許多(一般小于3000 nT)①③。該三處強(qiáng)磁異常中，馬城航磁異常已證實(shí)為超大型磁鐵礦床(資源儲(chǔ)量達(dá)10億噸以上)的反映，鐵馬吐溝航磁異常區(qū)和孤山子航磁異常區(qū)僅地表及100 m以淺見有品位較低的磁鐵礦體、深部情況不清楚(未進(jìn)行深部勘探)。

孤山子航磁異常位于冀東寬城滿族自治縣東南部碾子峪－孤山子一帶，為1958年1∶10萬(wàn)比例尺航磁測(cè)量時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的磁異常，1974年1∶5萬(wàn)比例尺航磁測(cè)量時(shí)再次發(fā)現(xiàn)異常、并進(jìn)行了編號(hào)(冀C－1974－6391)①③④。從使用1974年1∶5萬(wàn)比例尺航磁測(cè)量數(shù)據(jù)編制的航磁ΔT等值線圖(圖2a)上可以看出，該異常為變化升高磁場(chǎng)中出現(xiàn)的局部強(qiáng)磁異常，以500 nT等值線圈閉、構(gòu)成“梭子”狀孤立異常，長(zhǎng)軸方向?yàn)榻睎|向;按1000 nT等值線圈閉，孤山子航磁異常進(jìn)一步分解為近北東向展布的三個(gè)次級(jí)異常，即碾子峪異常C1、孤山子異常C2和山家灣子異常C3。經(jīng)過化極處理(圖2b)，減少了斜磁化的影響，異常中心向北偏移，局部異常的特征更加明顯。在化極的基礎(chǔ)上進(jìn)行了垂向一階導(dǎo)數(shù)處理(圖2c)，減少了斜磁化和背景場(chǎng)的影響，異常細(xì)節(jié)更加清晰，C1異常由3個(gè)北東向展布的更次一級(jí)的異常構(gòu)成; C2異常為由3個(gè)更次一級(jí)異常構(gòu)成的“手槍”形狀的組合異常;C3異常的特征變化不大。

2.2 重力異常特征

采用1∶20萬(wàn)重力調(diào)查數(shù)據(jù)⑤編制了孤山子地區(qū)布格重力異常圖和剩余重力異常圖(圖2d)。在布格重力異常圖上，孤山子航磁異常區(qū)為向北東凸出的“鼻狀”布格重力高值異常，西南部布格重力異常值大于－20×10－5m/s2，往北東逐漸降低到－26×10－5m/s2。剩余重力異常圖上，孤山子航磁異常區(qū)出現(xiàn)北北東走向的似“紡錘”狀剩余重力高值異常，異常中心位于孤山子附近、與航磁異常中心基本重合，但剩余重力異常的形狀與孤山子航磁異常的形狀略有差異(主要原因可能是兩者的測(cè)量比例尺不同，另外重磁異常的地質(zhì)成因也可能不完全相同)。

2.3 巖礦石物性特征

根據(jù)磁化率實(shí)測(cè)結(jié)果，孤山子航磁異常區(qū)磁鐵礦石的磁化率一般在15 000×10－5SI～34 000×10－5SI之間、最高可達(dá)到83 400×10－5SI，礦化超基性巖磁化率一般為10 000×10－5SI左右，超基性巖磁化率一般在6 000×10－5SI～8 000×10－5SI之間，長(zhǎng)城系磁性非常弱(磁化率一般為n×10－5SI左右)。

圖2 孤山子航磁及重力異常系列圖Fig.2 Maps showing aeromagnetic and gravitational anomalies in the Gushanzi area(a)－航磁ΔT等值線圖(數(shù)據(jù)來源于1974年1∶5萬(wàn)比例尺航磁測(cè)量);(b)－航磁ΔT化極等值線圖;(c)－航磁ΔT化極垂向一階導(dǎo)數(shù)等值線圖;(d)－剩余布格重力異常圖(數(shù)據(jù)來源于1985年完成的1∶20萬(wàn)青龍幅重力調(diào)查);1－鐵礦床(點(diǎn));2－航磁異常位置標(biāo)記及編號(hào)(a)－ΔT aeromagnetic contour map(from 1∶50000 Aeromagnetic Survey，1990);(b)－contour map of aeromagnetic reduced－to－pole; (c)－contour map of aeromagnetic and vertical first－order derivative;(d)－residual gravity anomaly map(from 1∶200000 Gravity Survey of qinglong，Hebei Province，1985);1－Fe－deposit;2－aeromagnetic anomaly and its number

從區(qū)域巖礦石磁性資料來看，大廟巖漿巖型鐵礦石磁性很強(qiáng)，全鐵含量40%左右的塊狀礦石的磁化率變化范圍為52 000×10－5SI～130 000×10－5SI、平均值79 500×10－5SI，剩余磁化強(qiáng)度變化范圍為10 000×10－3～31 000×10－3A/m、平均值16 500×10－3A/m;太古宙變質(zhì)巖系中含鐵片麻巖具有強(qiáng)磁性，磁化率值一般能達(dá)到10 000×10－5SI左右，有的甚至達(dá)到40 000×10－5SI以上(如角閃斜長(zhǎng)片麻巖)，剩磁也達(dá)4 000×10－3A/m;太古宙及古元古代變質(zhì)巖類(如各類片麻巖、片巖、角閃巖等)具有中等磁性，磁化率最大值可達(dá)n×1 000×10－5SI，但磁化率變化范圍較大，有時(shí)磁性很弱③(盧焱等，2008;董杰等，2010;劉士毅等，2010;董杰等，2011)。

太古宙變質(zhì)巖系和古元古代沉積巖的密度一般為2.10×103g/cm3～4.27×103g/cm3、平均密度為2.72×103g/cm3，基性－超基性雜巖的密度一般為2.55×103g/cm3～3.49×103g/cm3、平均密度為2.84×103g/cm3，釩鈦磁鐵礦石的密度一般為3.56 ×103g/cm3～4.10×103g/cm3、平均密度為3.80× 103g/cm3、全鐵平均品位40%左右時(shí)平均密度為4.0×103g/cm3，超貧鐵礦石(含鐵蘇長(zhǎng)巖)的平均密度為3.10×103g/cm3③(劉士毅等，2010)。

3 航磁異常定性推斷解釋

對(duì)孤山子航磁異常的定性推斷解釋，采用了從已知到未知，從簡(jiǎn)單對(duì)比到利用多種資料進(jìn)行綜合分析和定量計(jì)算的航磁異常定性推斷解釋方法(范正國(guó)等，2007;劉士毅等，2010)。

3.1 基性－超基性巖雜巖體引起航磁異常的可能性

在碾子峪－東大地一線北側(cè)，航磁異常中心與重力異常中心對(duì)應(yīng)較好，且異常走向都近于北東向;對(duì)比地質(zhì)圖，孤山子航磁異常西南部(C1局部異常)與碾子峪閃長(zhǎng)巖巖體對(duì)應(yīng)較好，北東部(C2和C3局部異常)與孤山子基性－超基性巖雜巖體對(duì)應(yīng)較好，而且航磁異常極大值中心(C2局部異常)位于孤山子巖體中心(見圖2和圖3)。從地面高精度磁測(cè)結(jié)果來看，地磁異常與孤山子基性－超基性巖雜巖體對(duì)應(yīng)非常好(圖3a)，與航磁異常對(duì)應(yīng)也非常好(圖3b)。因此，孤山子航磁異常似乎是孤山子基性－超基性巖雜巖體引起的，事實(shí)上果真如此嗎?

據(jù)實(shí)測(cè)磁化率數(shù)據(jù)，孤山子航磁異常區(qū)內(nèi)除孤山子基性－超基性巖雜巖體的磁性較強(qiáng)外，其他巖石的磁性一般不強(qiáng)。鑒于此，采用寬度約2.5 km的無(wú)限延深二度直立板狀體(與地表出露的孤山子基性－超基性巖雜巖體相當(dāng))模型、并取其磁化率為8 000×10－5SI(為實(shí)測(cè)基性－超基性雜巖磁化率的最大值)進(jìn)行正演計(jì)算，能獲得約1 600 nT磁異常，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)測(cè)航磁異常的強(qiáng)度(5 614 nT)。因此，已知的孤山子基性－超基性巖雜巖體不是引起該航磁異常的主要原因。

3.2 基性－超基性巖雜巖體及淺部超貧磁鐵礦體引起航磁異常的可能性

目前，已在孤山子基性－超基性巖雜巖體的淺部探明了10億噸資源儲(chǔ)量的超貧鐵礦石。那么，孤山子基性－超基性巖雜巖體及其淺部的超貧鐵礦石是否可以引起孤山子航磁異常呢?

根據(jù)實(shí)測(cè)磁化率數(shù)據(jù)(基性－超基性巖磁化率取最大值8 000×10－5SI，超貧磁鐵礦石磁化率取最大值34 000×10－5SI)，采用寬度2.5 km、埋深100 m的無(wú)限延深二度直立板狀體(與地表出露的孤山子基性－超基性巖雜巖體相當(dāng))和寬度2.5 km、出露地表、向下延深100 m的二度直立板狀體(與孤山子基性－超基性巖雜巖體頂部的超貧磁鐵礦層相當(dāng))模型進(jìn)行正演計(jì)算，能獲得約2 200 nT異常，但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)測(cè)航磁異常強(qiáng)度(5 614 nT)。因此，已知的孤山子基性－超基性巖雜巖體和已經(jīng)控制的淺部超貧磁鐵礦體不是引起該磁異常的主要原因。

圖3 孤山子地區(qū)地質(zhì)與磁異常剖析圖Fig.3 Maps showing geology and aeromagnetic anomalies in the Gushanzi area(a)－疊加地面磁測(cè)剖面的地質(zhì)礦產(chǎn)圖;(b)－疊加地面磁測(cè)剖面的航磁ΔT等值線圖;1－第四系;2－長(zhǎng)城系高于莊組;3－長(zhǎng)城系大洪峪組;4－長(zhǎng)城系串嶺溝組;5－長(zhǎng)城系常州溝組;6－三屯營(yíng)組一段;7－燕山期花崗閃長(zhǎng)巖;8－燕山期閃長(zhǎng)巖;9－燕山期輝石巖;10－磁測(cè)剖面線;11－地質(zhì)界線;12－地名(a)－geological and mineral deposit map superimposed geomagnetic profile;(b)－aeromagnetic field map superimposed geomagnetic profile;1－Quaternary;2－Changcheng System Gaoyuzhuang Formation;3－Changcheng System Dahongyu Formation;4－Changcheng System Chuanlinggou Formation;5－Changcheng System Changzhougou Formation;6－the first Member of the Santunying Formation;7－Yanshanian granodiorite;8－Yanshanian diorite;9－Yanshanian pyroxenite;10－geomagnetic profile;11－geological boundary;12－place name

3.3 基性－超基性巖雜巖體深部仍存在磁性鐵礦體的可能性

從前面兩種假設(shè)模型的計(jì)算結(jié)果表明，基性－超基性巖雜巖體深部仍存在規(guī)模較大的磁性鐵礦體。

4 航磁異常反映的磁鐵礦體的規(guī)模

定性分析結(jié)果表明，基性－超基性巖雜巖體深部仍存在規(guī)模較大的磁性鐵礦體。但該磁性鐵礦體僅僅是地表出露的超貧磁鐵礦向深部的繼續(xù)延伸，還是深處鐵礦的品位有所增加(或說深處存在富鐵礦體)，只有鉆探才能給出確切的答案，本文只能從兩種可能進(jìn)行推測(cè)、并大致估算其規(guī)模。

磁鐵礦體規(guī)模的估算，采用磁異常擬合體積法(范正國(guó)等，2007)，其計(jì)算公式為:

Q=S×L×k×sin(a)×d×K (1)

式中:Q為磁鐵礦體資源量;S為2.5D正演擬合磁性礦體的截面積;L為2.5D正演擬合磁鐵礦體或礦致磁異常的走向長(zhǎng)度;k為形態(tài)系數(shù);sin(a)為擬合計(jì)算剖面線與礦致磁異常長(zhǎng)軸線夾角的正弦;d為磁鐵礦石的比重;K為含礦系數(shù)。

4.1 用“貧礦”模型估算磁性鐵礦體的規(guī)模

所謂“貧礦”模型，就是地表已控制的低品位鐵礦體向深部繼續(xù)延深，但品位不發(fā)生顯著增加，即深部沒有富礦體。其他地質(zhì)體，也以地表出露地質(zhì)體的范圍為基礎(chǔ)，向下繼續(xù)延深，其產(chǎn)狀根據(jù)磁異常特征推斷，并假設(shè)磁性不隨深部變化。各地質(zhì)體和鐵礦體的磁化強(qiáng)度，采用實(shí)測(cè)磁化率數(shù)據(jù)的換算結(jié)果(見表1)。計(jì)算中使用的地磁參數(shù)為當(dāng)?shù)卣５卮艆?shù)，具體為:磁傾角57.8°、磁偏角－6.9°、地磁場(chǎng)強(qiáng)度53 897nT。

圖4 孤山子地磁異常“貧礦”模型擬合結(jié)果圖Fig.4 Low－grade ore model for the Gushanzi aeromagnetic area1－超基性巖體;2－礦化體;3－長(zhǎng)城系碳酸鹽巖;4－第四系;5－推斷磁鐵礦體;6－原始曲線;7－擬合曲線;8－零值線;9－磁化方向及地質(zhì)體編號(hào);10－剖面方位1－ultrabasic rock;2－ore mineralization body;3－Changcheng system carbonate rock;4－Quaternary;5－inferred ore body;6－geomagnetic curve;7－fit curve;8－zero line;9－direction of magnetization and geologic body number;10－profile azimuth

表1 圖4中各模型的參數(shù)Table 1 Parameters for the models in Fig.4

采用2.5D人機(jī)交互軟件，用“貧礦”模型對(duì)地面磁測(cè)異常進(jìn)行了正演擬合計(jì)算，結(jié)果如圖4所示，各模型的參數(shù)見表1。擬合結(jié)果表明，貧鐵礦體向下有較大延深(可達(dá)1 km以上)，使用公式(1)求得貧鐵礦石的資源量為31.5億噸。

貧鐵礦石資源量估算過程中使用的各參數(shù):截面積S為表1中模型J1～J6的截面積之和、即2.35 km2，走向長(zhǎng)度L取航磁異常的走向長(zhǎng)度、約7.2 km(即表1中遠(yuǎn)端長(zhǎng)度與近端長(zhǎng)度之和)，密度d取超貧鐵礦石(含鐵蘇長(zhǎng)巖)的平均密度3.1×103g/cm3，擬合計(jì)算剖面線與礦致磁異常長(zhǎng)軸線夾角a為90°，形態(tài)系數(shù)k根據(jù)異常形態(tài)(見圖3)取0.6，K含礦系數(shù)取1。

4.2 “貧富礦”組合模型

“貧富礦”組合模型，是在“貧礦”模型基礎(chǔ)上，假設(shè)地表已控制的低品位鐵礦體向深部繼續(xù)延深，且品位隨深度的增加發(fā)生顯著增加，即深部存在富礦體。其他地質(zhì)體模型與“貧礦”模型中的地質(zhì)體模型基本相同?！案弧辫F礦石的磁化強(qiáng)度，參考大廟巖漿型鐵礦床富礦的磁性參數(shù)(全鐵含量40%左右的塊狀礦石的磁化率變化范圍為52 000×10－5SI～130 000×10－5SI、平均值79 500×10－5SI，剩余磁化強(qiáng)度變化范圍為10 000×10－3A/m ～31 000× 10－3A/m、平均值 16 500×10－3A/m)確定為51 460×10－3A/m;其他地質(zhì)體及“貧鐵礦體”的磁化強(qiáng)度和地磁參數(shù)，與“貧礦”模型正演擬合計(jì)算使用的參數(shù)相同。

采用2.5D人機(jī)交互軟件，用“貧富礦”組合模型對(duì)地面磁測(cè)異常進(jìn)行了正演擬合計(jì)算，結(jié)果如圖5所示，各模型的參數(shù)見表2。使用公式(1)求得鐵礦石的資源量為23.3億噸，其中“貧礦”為8.3億噸、“富礦”為15.0億噸。

“貧礦”鐵礦石資源量估算過程中使用的各參數(shù):截面積S為表2中模型J1～J4的截面積之和、即0.62 km2，走向長(zhǎng)度L取航磁異常的走向長(zhǎng)度、約7.2 km(即表2中遠(yuǎn)端長(zhǎng)度與近端長(zhǎng)度之和)，比重d取超貧鐵礦石(含鐵蘇長(zhǎng)巖)的平均密度3.1× 103g/cm3，磁異常長(zhǎng)軸線與擬合計(jì)算剖面線夾角a為90°，形態(tài)系數(shù)k根據(jù)異常形態(tài)(圖3)取0.6，K含礦系數(shù)取1。

“富礦”鐵礦石資源量估算過程中使用的各參數(shù):截面積S為表2中模型J5的截面積、即0.87 km2，走向長(zhǎng)度L取航磁異常的走向長(zhǎng)度、約7.2 km(即表2中遠(yuǎn)端長(zhǎng)度與近端長(zhǎng)度之和)，比重d取全鐵品位40%左右時(shí)鐵礦石的平均密度為4.0 ×103g/cm3，擬合計(jì)算剖面線與礦致磁異常長(zhǎng)軸線夾角a為90°，形態(tài)系數(shù)k根據(jù)異常形態(tài)(圖3)取0.6，K含礦系數(shù)取1。

5 結(jié)論與建議

(1)冀東孤山子航磁異常強(qiáng)度大、梯度陡，根據(jù)重磁異常特征、地質(zhì)礦產(chǎn)特點(diǎn)和巖(礦)石物性參數(shù)等進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為孤山子航磁異常主要應(yīng)為孤山子超基性巖體和磁鐵礦體綜合引起。

圖5 孤山子地磁異?！柏毟坏V”組合模型擬合結(jié)果圖Fig.5 Low－and high－grade ore models for the Gushanzi aeromagnetic area1－超基性巖體;2－礦化體;3－長(zhǎng)城系碳酸鹽巖;4－第四系;5－推斷磁鐵礦體;6－原始曲線;7－擬合曲線;8－零值線;9－磁化方向及地質(zhì)體編號(hào);10－剖面方位1－ultrabasic rock;2－ore mineralization body;3－Changcheng system carbonate rock;4－Quaternary;5－inferred ore body;6－geomagnetic curve;7－fit curve;8－zero line;9－direction of magnetization and geologic body number;10－profile azimuth

表2 圖5中各模型的參數(shù)Table 2 Parameters for the models in Fig.5

(2)構(gòu)建的兩種鐵礦組合地質(zhì)模型的定量計(jì)算結(jié)果表明，孤山子超基性巖體的深部(100 m以下)還存在未探明的鐵礦體。由于兩種模型皆具有一定的地質(zhì)合理性(重力及結(jié)晶分異作用不好時(shí)，礦化不集中，將出現(xiàn)“貧礦”模型;重力及結(jié)晶分異作用較好時(shí)，礦化可能局部集中，從而形成“貧富礦”組合模型)、且都能很好地?cái)M合磁異常，因此，通過構(gòu)建模型進(jìn)行定量計(jì)算，尚無(wú)法判斷深部是否存在富鐵礦體。

(3)航磁異常定性推斷解釋方法為從已知到未知，從簡(jiǎn)單對(duì)比到利用多種資料進(jìn)行綜合分析和定量計(jì)算的方法。而且，無(wú)論是定性解釋還是定量解釋，航磁異常都具有多解性，解釋中應(yīng)充分考慮巖礦石的物性變化范圍，從而盡量減少多解性。

(4)磁鐵礦資源量的估算結(jié)果，僅能作為磁異常所反映的磁鐵礦體規(guī)模的一種近似估計(jì)，用于找礦前景的評(píng)價(jià)。

(5)鑒于目前地質(zhì)勘探工作程度以及對(duì)航磁異常的定性、定量研究結(jié)果，建議對(duì)冀東孤山子航磁異常進(jìn)行詳細(xì)查證，在異常區(qū)開展地面大比例尺磁法、重力和電法綜合測(cè)量，對(duì)綜合測(cè)量結(jié)果進(jìn)行定性、定量研究，在此基礎(chǔ)上優(yōu)選鉆孔位置，并開展鉆探驗(yàn)證。

致謝 本文使用的孤山子航磁異常區(qū)磁化率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和地磁剖面，由河北省地質(zhì)調(diào)查院張崇山高級(jí)工程師提供，在此表示衷心地感謝!

［注釋］

① 地質(zhì)部航測(cè)大隊(duì).1960.河北省北部地區(qū)航空物探結(jié)果報(bào)告［R］.

② 河北省革命委員會(huì)基本建設(shè)局地質(zhì)勘測(cè)總隊(duì).1970.中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)圖及說明書(1∶200000青龍幅)［R］.

③ 河北省地球物理勘查院.2009.河北省冀東地區(qū)鐵礦典型示范區(qū)磁法工作報(bào)告［R］.

④ 冶金航測(cè)隊(duì).1970.73、74年冀東地區(qū)航空磁測(cè)報(bào)告［R］.

⑤ 河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局物探大隊(duì).1989.冀東地區(qū)1∶20萬(wàn)重力調(diào)查成果報(bào)告［R］.

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