張　景，陳國光，張　明，徐自生，魯勝梅

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心， 南京 210016)

?

寧蕪盆地白象山礦區(qū)物化探異常特征及找礦意義*

張景，陳國光，張明，徐自生，魯勝梅

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心， 南京 210016)

摘要：白象山鐵礦位于寧蕪盆地南段鐘姑礦田內(nèi)，是寧蕪玢巖型鐵礦的重要代表。文章通過研究白象山礦區(qū)物性測量、物探測量及地球化學(xué)測量的實測數(shù)據(jù)，對該區(qū)物化探異常進(jìn)行定性分析；以密度、磁性、電阻率等物性參數(shù)為紐帶，通過定量解釋，認(rèn)為根據(jù)該區(qū)重力、磁法及CSAMT異常特征可大致定位地層與賦礦巖體的接觸位置。有機烴中乙烯、丙烯異常在礦體上方出現(xiàn)明顯高值異常，可準(zhǔn)確指示隱伏礦體的空間位置,為在寧蕪地區(qū)尋找隱伏型礦床提供新思路。

關(guān)鍵詞：重力異常；磁異常；地球化學(xué)異常；白象山礦區(qū)；寧蕪盆地

寧蕪火山巖盆地是長江中下游成礦帶重要的鐵礦化集中區(qū)，眾多學(xué)者對其進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并提出“玢巖鐵礦”成礦模式[1]。白象山鐵礦床屬于寧蕪火山盆地玢巖型鐵礦中鳳凰山式鐵礦床，該礦床是位于寧蕪火山巖盆地南段的鐘姑鐵礦田規(guī)模最大、最有代表性的一個礦床。前人已從礦床地質(zhì)特征、成礦年齡和礦床成因等方面對白象山鐵礦床進(jìn)行研究[2]，系統(tǒng)分析了白象山鐵礦床形成的區(qū)域構(gòu)造背景和控礦因素[1-3]，但對白象山鐵礦物化探綜合異常特征與礦體空間對應(yīng)關(guān)系，利用物化探綜合異常指導(dǎo)火山巖覆蓋區(qū)隱伏礦勘查等方面的研究還不多。

近年來，隨著已有礦床的加速開采，找礦難度日益加大，隱伏礦體已成為地質(zhì)勘探找礦的重點。由于深部隱伏礦體在地表的重磁異常指示較弱，如何利用物化探綜合異常信息，分離挖掘出更有效的控礦指示信息，從而進(jìn)行隱伏礦體的定位定量預(yù)測，一直是礦產(chǎn)預(yù)測中需要解決的問題。本文以白象山鐵礦區(qū)為例，通過系統(tǒng)研究礦區(qū)物化探異常特征，揭示隱伏礦床與物化探異常的關(guān)系，為火山巖覆蓋區(qū)找尋隱伏礦體提供新思路。

1地質(zhì)概況

白象山礦區(qū)位于安徽省馬鞍山市當(dāng)涂縣龍山橋鎮(zhèn)，處于寧蕪火山巖盆地南緣的鐘姑復(fù)背斜之白象山次級背斜。白象山背斜為該鐵礦床的主要控礦和容礦構(gòu)造[4]。礦區(qū)處于火山巖盆地基底斷裂帶上，北東向、北西向斷裂對鐵礦床具有明顯的控礦和導(dǎo)礦作用，鐵礦體一般產(chǎn)于北東向短軸背斜的核部及其傾伏端，斷裂構(gòu)造控制了鐵礦的展布形態(tài)[5]。

白象山礦區(qū)主要賦礦地層為上三疊統(tǒng)黃馬青組和中三疊統(tǒng)周村沖組(圖1)，巖性為紫紅色鈣質(zhì)頁巖，局部含泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖及薄層鐵錳質(zhì)層、膏溶角礫巖等。該區(qū)巖漿巖主要為閃長巖，出露于礦區(qū)南部，向北延伸，隱伏于地層之下，具高堿、富鈉、貧硅、低鐵的地質(zhì)特征，鈉化強烈。在礦床東側(cè)有輝綠巖、二長斑巖、輝石閃長巖侵入。

2區(qū)域物化探異常特征

2.1重力異常特征

研究區(qū)重力異常大致分為北北東走向的三個區(qū)帶，東部為江寧—姑山一帶的重力高值帶；西部為湯溝—和縣的重力高值帶；中部為馬鞍山—當(dāng)涂一帶的相對重力低值帶。引起重力異常差別的主要原因是北東向局部褶皺，其次是火山巖之下次火山巖或侵入巖巖性不同引起的差別[5]。中部低值區(qū)應(yīng)以中酸性巖類侵入為主，東部侵入巖體則以中—中基性的閃長玢巖類為主，由于閃長玢巖的密度較大，故形成局部重力高帶，區(qū)內(nèi)的梅山鐵礦、鳳凰山鐵礦、凹山鐵礦、白象山鐵礦等主要礦床都位于這一高值帶上。

圖1　寧蕪盆地白象山鐵礦礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)綜合隊資料)Fig.1　Generalized geologic map of the Baixiangshan iron deposit in the Ningwu Basin1-下-中侏羅統(tǒng)；2-中三疊統(tǒng)黃馬青組上段；3-中三疊統(tǒng)黃馬青組下段；4-中三疊統(tǒng)周沖村組；5-閃長巖；6-正長斑巖；7-勘查線及編號；8-斷層

2.2航磁異常特征

研究區(qū)航磁為高值背景區(qū)，東部為強磁場區(qū)，磁異常特征表現(xiàn)為高背景場上疊加眾多小型高磁異常。高背景場上局部高磁異常數(shù)量眾多，分布較密集，呈串珠狀相連，異常梯度較陡、強度高、形態(tài)規(guī)則，走向不一。航磁化極異常呈似楕圓狀，北東走向，與重力異常大致同位，但走向不一致，表明重磁不完全同源[4]，重力異?？赡苤饕神薨櫂?gòu)造引起，而磁異常主要由鐵礦體引起。

2.3地球化學(xué)異常特征

寧蕪地區(qū)地層從下到上依次為龍王山組、大王山組、姑山組和娘娘山組，大致分為龍王山組鈣堿性巖系，大王山組、姑山組橄欖玄粗巖系和娘娘山組堿性巖系三個巖系，均屬于高鉀質(zhì)巖石，火山巖從鈣堿性巖系、橄欖玄粗巖系到堿性巖系TFe、CaO趨向減少，Al2O3、Na2O+K2O及K2O /Na2O趨向增加。

三個巖系微量元素和主量元素隨時間、巖系變化呈一定規(guī)律。各巖系均富集不相容元素, 尤其是Pb 、U、Th 、K高出地幔幾個數(shù)量級, 而Ba、Sr相對虧損[6]。鈣堿性巖系、橄欖玄粗巖系及堿性巖系不相容元素富集程度趨于增加, 說明殼源物質(zhì)對本區(qū)三個巖系有較大程度的影響。

3白象山礦區(qū)物化探異常特征與成礦關(guān)系

3.1礦區(qū)物性特征

研究區(qū)鉆孔巖心樣品實測物性數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，白象山礦區(qū)地層、圍巖及礦體之間的物性差異較明顯。黃馬青組碎屑巖(泥質(zhì)巖、粉砂巖、砂巖)密度中等，為(2.60～2.68)×103kg/m3；低磁(磁化率為(13～21)×10-5SI，剩磁強度為(1.28～9)×10-3A/M)，中低阻(430～2130 Ω·m)，低極化(0.33%～0.52%)。

閃長玢巖物性特點為高密度(2.697×103kg/m3)，高磁化率(5529×10-5SI)，中等剩磁(152×10-3A/M)，高阻(5780 Ω·m)，低極化(1.04%)。蝕變閃長玢巖較之未蝕變的閃長玢巖，其密度(2.615×103kg/m3)、磁性(28×10-5SI，8.43×10-3A/M)、電阻率(370 Ω·m)均明顯降低，極化率(0.62%)下降。

磁鐵礦為極高密度(3.510×103kg/m3)，中等磁化率(404×10-5SI)，高剩磁(5460×10-3A/M)，中阻(1844 Ω·m)，中等極化(11.15%)。

表1　當(dāng)涂地區(qū)鉆孔巖心樣品實測物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計

注：物性參數(shù)為長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范項目實測。

3.2地球物理異常特征

(1) 重磁剖面異常特征

布格重力異常呈NNW向展布，反映白象山的次級背斜。磁異?？傮w呈NE走向，與鐵礦體的延伸方向一致，11線剖面已被鉆孔控制(圖2)，礦體與重磁局部異常基本對應(yīng)，重磁同高的組合特征明顯，表明磁鐵礦體產(chǎn)于背斜穹窿部位。磁異常北西翼平緩，可能受淺層火山巖的影響；磁異常向南東方向衰減較快，為主鐵礦體向南東傾，且南東向存在破碎帶所致。依據(jù)巖礦體磁性參數(shù)、磁場強度和范圍可準(zhǔn)確判斷磁性礦體的埋藏深度和地表投影位置。

(2)CSAMT剖面

為研究白象山鐵礦床電性特征，沿11勘查線布置了CSAMT法剖面測量(圖3)。CSAMT剖面清晰地指示了賦礦部位的閃長巖體與圍巖(黃馬青組(T3h)砂巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖)接觸帶，下部高阻為閃長巖體，上部低阻為黃馬青組地層。CSAMT剖面也一定程度的反映了各地質(zhì)單元蝕變情況，蝕變地段阻值降低，未蝕變地段阻值偏高。

3.3地球化學(xué)異常特征

白象山礦區(qū)土壤中烯烴數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。由表2可知，烯烴類變異系數(shù)均>1，說明烯烴在該礦區(qū)數(shù)據(jù)空間變異較大，其中乙烯、丙烯含量范圍分別為0.000～0.187 μL/kg和0.000～0.278 μL/kg。

表2白象山礦區(qū)土壤烯烴類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(單位：μL/kg)

Table 2Statistics of soil olefin in the Baixiangshan mine district (μL/kg)

組分平均值最小值最大值變異系數(shù)乙烯0.0290.0000.1871.40丙烯0.0330.0000.2781.45

注：土壤烯烴類數(shù)據(jù)為長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范項目實測。

圖2　白象山鐵礦11線重磁異常擬合圖Fig.2　Gravity and magnetic anomaly fitting map of exploration line 11 in the Baixiangshan iron deposit

圖3　白象山鐵礦11線CSAMT勘查電阻率斷面圖Fig.3　CSAMT prospecting resistivity section of exploration line 11 in the Baixiangshan iron deposit

白象山礦區(qū)11號土壤烯烴剖面如圖4?？芍N類高值異常分布與三疊系地層分布基本吻合，其在近礦體上方顯示明顯的高值異常峰值。

4找礦意義

白象山礦區(qū)物化探異常特征與隱伏礦體空間位置對應(yīng)關(guān)系研究，對在寧蕪盆地開展礦產(chǎn)勘查工作具有指導(dǎo)意義。首先，充分了解工作區(qū)的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探背景，熟知區(qū)內(nèi)典型礦床的成礦模式，查明與成礦有關(guān)的層位和巖體。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大比例尺面積性高磁和重力測量，在異常明顯部位開展大比例尺高精度高磁、重力剖面測量[7]。若工作區(qū)覆蓋層較薄，礦體埋深位置較淺，重力異常、磁法異常通常能直接指示礦體位置。但隨礦體埋深增加，重磁異常的指示逐漸變?nèi)?，此時輔以CSAMT和地球化學(xué)測量，其中CSAMT法能反映較大深度范圍內(nèi)賦礦巖體的分布狀況，可用來定位地層與賦礦巖體的接觸位置。而有機烴中乙烯、丙烯在礦體上方易顯示高值異常，結(jié)合重磁電異常，可較準(zhǔn)確地指示隱伏礦體的空間位置，同時利用物探軟件技術(shù)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和物性特征做好正、反演工作，最后在成礦有利部位進(jìn)行鉆探驗證。

5結(jié)語

通過白象山礦區(qū)物探(重力、磁法、電法)測量及地球化學(xué)測量等工作，認(rèn)為在寧蕪火山巖覆蓋區(qū)開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，要充分了解區(qū)域成礦規(guī)律、區(qū)域地質(zhì)背景及區(qū)域物化探異常，在此基礎(chǔ)上綜合分析該區(qū)已開展的多種勘探手段所反映的各類異常特征，根據(jù)不同類型異常反映的客觀信息，找出綜合異常的最佳濃集部位加以驗證。

有機烴測量以往多用于找尋銅、金、鉛鋅等礦床。在白象山礦區(qū)有機烴異常與鐵礦體呈現(xiàn)較好的空間對應(yīng)關(guān)系，說明今后在類似鐵礦找礦靶區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查工作時，應(yīng)重視有機烴測量所反映的異常特征。

參考文獻(xiàn)

[1]邸思維，范裕，張樂駿，等．寧蕪盆地白象山鐵礦床地質(zhì)特征及成因分析[J]．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，34(1)：123-127.

[2]賈蔡，袁峰，張明明，等．寧蕪盆地白象山鐵礦床成礦作用過程數(shù)值模擬[J]. 巖石學(xué)報，2014，30(4)：1031-1040.

[3]李曉暉，袁峰，張明明，等．寧蕪盆地白象山礦區(qū)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三維成礦定位預(yù)測研究[J]. 地質(zhì)學(xué)報，2014，88(4)：644-657.

[4]徐善修，湯正江，張凱，等．安徽省龍橋、沙溪、白象山地區(qū)物探勘查工作成果報告[R]. 合肥：安徽省勘查技術(shù)院，2011：93-98.

[5]劉曉明，卜保全．鐘姑礦田白象山式鐵礦床成因探討[J]. 礦業(yè)快報，2002，395(17):12-14.

[6]陳志貴，劉聰，陳上達(dá)，等．寧蕪地區(qū)中生代火山巖地球化學(xué)特征及其成巖模擬[J]. 江蘇地質(zhì)，1992，16(Z1)：188-194.

[7]覃永炎，周金華，黃經(jīng)明，等．芙蓉錫礦田地球物理地球化學(xué)特征及找礦意義[J]．華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2007 ，(2)：71-76.

[8]王元龍，張旗，王焰．寧蕪火山巖的地球化學(xué)特征及其意義[J]．巖石學(xué)報，2001，17(4)：565-575.

[9]趙守秋．與隱伏礦有關(guān)的物化探異常的識別[J]．黑龍江科技信息，2012, (25)：70.

[10]邱家驤，王人鏡，王方正，等．長江下游中生代火山巖巖石化學(xué)特征及成因分析[J]. 地球科學(xué)，1981,(1)：170-182.

[11]周濤發(fā)，范裕，袁峰．長江中下游成礦帶成巖成礦作用研究進(jìn)展[J]. 巖石學(xué)報，2008，24(8)：1665-1678.

[12]周濤發(fā)，范裕，袁峰，等．長江中下游成礦帶火山巖盆地的成巖成礦作用[J]. 地質(zhì)學(xué)報，2011，85(5)：712-730.

[13]盧冰，胡受奚，藺雨時，等．寧蕪型鐵礦床成因和成礦模式的探討[J]. 礦床地質(zhì)，1990，9(1)：13-25.

DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.02.009

* 收稿日期：2015-06-13改回日期：2015-08-04責(zé)任編輯：譚桂麗

基金項目:中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范”(項目編號：1212011120854)。

第一作者簡介：張景，1982年生,男,助理研究員,主要從事礦產(chǎn)資源調(diào)查方面的科研工作。

中圖分類號：P631

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2096-1871(2016)02-147-05

Geophysical and geochemical anomalies of Baixiangshan mine district in the Ningwu basin and their prospecting significance

ZHANG Jing, CHEN Guo-guang, ZHANG Ming, XU Zi-sheng, LU Sheng-mei

(NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing210016,China)

Abstract：The Baixiangshan iron deposit located in the Zhonggu ore filed in the southern section of Ningwu Basin, is an important representative of the Ningwu porphyrite iron deposits. On the basis of in-site measurement data of physical property and geophysical and geochemical prospecting, this study carried out qualitative analysis on the geophysical and geochemical anomalies in the Baixiangshan mine district. Quantitative interpretation was also conducted using parameters such as density, magnetic and resistivity. It can be concluded that characteristics of gravity, magnetic and CSAMT anomalies can basically define the contact zones of ore-bearing rock mass and the strata. Ethylene and propylene show high anomaly values at the position of the orebodies, which can precisely indicate the spatial positions of concealed orebodies. This will provide a new approach to search for concealed deposits in the Ningwu area.

Key words:gravity anomaly; magnetic anomaly; geochemical anomaly; Baixiangshan mine district; Ningwu basin