李榮亮，劉曉峰，田建榮，白順寶

（1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州730050；2.甘肅有色冶金職業(yè)技術學院，甘肅金昌737100）

磁法在金屬礦勘查中的作用及應用實例分析

李榮亮1，劉曉峰1，田建榮2，白順寶1

（1.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州730050；2.甘肅有色冶金職業(yè)技術學院，甘肅金昌737100）

磁法是一種有效、快捷、經(jīng)濟的地球物理找礦手段，在礦產(chǎn)勘查中工作發(fā)揮著重要作用。在黑色金屬、有色金屬等的勘查中，磁法是有效的直接找礦或間接找礦方法，尤其是對于磁性礦產(chǎn)的勘查，磁法是首選物探方法。隨著經(jīng)濟對資源需求的不斷增加和找礦難度的加大，對礦產(chǎn)預測技術水平有了更高的要求。磁法在礦產(chǎn)預測中，特別是針對隱伏礦體、深部大礦具有重要的意義。同時，在尋找隱伏構造和巖體方面磁法也變得越來越重要。本文簡述了磁法在金屬礦勘查中的作用，以筆者在礦產(chǎn)勘查工作中磁法的應用效果進行例證分析。

磁法；金屬礦；磁異常；找礦標志；隱伏構造

磁力勘探又稱磁法勘探（簡稱磁法），它是通過觀測和分析巖石、礦石或其他探測對象磁性差異所引起的磁異常，進而研究地質(zhì)構造和礦產(chǎn)資源或其他探測對象分布規(guī)律的一種地球物理方法。磁法具有輕便快捷經(jīng)濟高效的優(yōu)點，適用范圍廣，受地形影響小，因此是發(fā)展最早，應用最廣泛的一種地球物理探測技術[1]。

隨著近幾十年的勘查開發(fā)，各種露頭、地表礦、淺部礦和易識別礦越來越少,未來勘探將不再是以直接檢測礦化的簡單勘查為主的傳統(tǒng)方式,找礦工作正面臨著一場新的革命,尋找隱伏礦、盲礦和難識別礦必將成為21世紀首要勘查任務。應用地球物理方法“攻深探盲,尋找大礦、富礦”和“區(qū)域約束局部,深層制約淺層”的指導思想已在隱伏礦床預測中得到廣泛應用[2]。磁法作為一種重要的地球物理方法，在各種金屬礦物探勘查中，投入工作量最大，取得的效果也非常顯著。多年來，利用磁法尋找鐵礦及其他金屬、非金屬礦都獲得了很大的效益；另一方面，在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查中，利用磁法成功的圈定侵入巖體，研究各種地質(zhì)構造以及大地構造分區(qū)等方面也取得了豐碩成果[3]。本文闡述了磁法在金屬礦勘查中的作用，就利用磁法進行直接找礦和間接找礦兩方面舉實例作了分析和探討。

1 磁法在金屬礦勘查中的作用

作為一種重要的地球物理方法，磁法在我國金屬礦的勘查中發(fā)揮著重要的作用[4]。利用磁法可以直接找礦，也可以利用磁法圈定隱伏巖體、含礦蝕變帶、控礦構造等進行間接找礦。“直接”找礦是根據(jù)礦體或礦體群產(chǎn)生的磁異常直接指出礦體或礦體群可能的屬性、具體位置或其他有關情況，如礦體小、產(chǎn)狀、埋深等。利用磁法“直接”找礦的前提是礦體與圍巖具有明顯的磁性差異，且大小與埋深的條件適合，能在距礦體一定距離處產(chǎn)生能夠被現(xiàn)有磁法儀器設備發(fā)現(xiàn)的磁異常。磁法“間接”找礦的前提是近礦圍巖的各種蝕變、礦化帶和直接控礦因素，如構造、巖性和巖漿活動等能夠引起較為明顯的磁異常，這些磁異常就是“間接”找礦標志[5]。

在黑色金屬礦產(chǎn)勘查中，從普查到詳查，磁法始終是最主要、最有效的方法。一般情況下，普查采用航空磁測發(fā)現(xiàn)異常，對航磁異常進行相關查證后，若有必要可以進行進一步的地質(zhì)、物探、化探等工作。詳查工作采用地面高精度磁測，通過大比例尺的磁測工作，反演礦體埋深、形態(tài)和規(guī)模。在鉆探工作中，可以進行井中磁測，如磁化率測井、井中三分量測井等。利用磁化率測井，可以快速標定沿鉆孔方向巖性的磁性變化，確定礦與圍巖的界線。采用井中三分量磁測，能夠發(fā)現(xiàn)井旁和井下盲礦體，并對井下盲礦體有超前預報的作用，可以有效指導鉆探工作。

磁鐵礦勘查是物探效果最好的應用領域之一。由于在赤鐵礦床、菱鐵礦和褐鐵礦床中常伴有磁鐵礦物，磁法是尋找這類礦床最常用和最有效的方法，利用磁法可以直接尋找磁性礦產(chǎn)。在超基性巖

體中尋找鉻鐵礦體時，磁法與重力配合，尋找、圈定超基性巖體，起到間接找礦的作用。對于以硫化物形式存在或與黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦伴生的有色金屬，區(qū)域調(diào)查和普查階段，通常利用化探、電法和磁法發(fā)現(xiàn)異常，當?shù)V體與圍巖有明顯磁性差異時，可以進行較大比例尺的地面磁法掃面，通過圈定研究磁異常，推斷地質(zhì)構造，最終達到找礦的目的。對于產(chǎn)于基性巖體中的銅鎳礦床，利用磁法（最好配套實施重力測量）圈定巖體，能取得較好的效果[6]。在貴金屬的勘查中，雖然以化探（水系沉積物測量）和電法為主，但是有些單位通過磁法了解隱伏巖體、構造和含礦蝕變帶，再結合其他方法尋找金礦也取得了較好勘查效果[7,8]。所以，無論是過去還是將來，磁法在金屬礦的勘查中是其他技術方法不可替代的。在礦產(chǎn)預測中，特別是針對隱伏礦體、深部大礦，磁法具有重要的意義；同時，在尋找隱伏構造和巖體方面磁法也變得越來越重要。

2 應用實例分析

2.1 磁鐵礦勘查

2.1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征概述

該礦區(qū)位于蘆草灘背斜的北翼，該背斜核部地層為中泥盆統(tǒng)三個井組下段，兩翼由中泥盆統(tǒng)三個井組上段組成。礦區(qū)出露地層為中泥盆統(tǒng)三個井組上段，總體走向100°～120°，傾角在60°～65°左右，為一個向北傾斜的單斜構造，沿走向略具波狀彎曲；另外在溝谷中尚有少量的第四系全新統(tǒng)沖洪積物分布。中泥盆統(tǒng)三個井組上段(Dsg2)在測區(qū)內(nèi)大面積出露，被華力西中期花崗巖吞蝕和破壞，未見頂?shù)?。區(qū)內(nèi)巖性為灰綠色板狀絹云千枚巖、斑點板巖、灰色砂質(zhì)泥硅質(zhì)板巖、灰色千枚狀板巖夾變中細粒長石石英砂巖、礫巖和不穩(wěn)定的英安巖及硅質(zhì)巖、白色大理巖透鏡體。第四系沖洪積砂礫石層（Qhapl）在區(qū)內(nèi)分布廣泛，主要由洪積、沖積作用等形成的砂礫石層、砂土、粘土和半膠結砂礫巖等組成。

礦區(qū)構造以斷層為主，較為發(fā)育，按走向的不同大致可分為兩組：一組為NWW—SEE向的走向斷層；一組為NE—SW向的橫斷層，橫斷層常破壞先期形成礦體，為成礦后期形成。礦區(qū)鐵礦化主要受NW—SE向斷裂控制，鐵礦（化）體主要產(chǎn)于斷裂帶內(nèi)的板巖、千枚巖、硅質(zhì)巖中。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈而頻繁,主要表現(xiàn)為華力西中期的海相火山噴發(fā)和中酸性巖漿侵入。噴出巖見于中泥盆世三個井組中，為海相火山噴發(fā)形成的灰綠色英安巖，呈不穩(wěn)定的透鏡狀夾于灰色砂質(zhì)絹云母千枚巖中。礦區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動強烈，侵入巖約占全區(qū)面積的1/3，呈巖枝、巖株狀產(chǎn)出，巖性以中、酸性為主，脈巖亦發(fā)育，時代為華力西中期。

2.1.2 礦區(qū)地球物理特征

工作中，系統(tǒng)采集了礦區(qū)出露的各類巖（礦）石標本，進行磁化率測量、統(tǒng)計和分析，以研究礦區(qū)不同巖（礦）石的磁性特征，為磁異常的解釋推斷提供依據(jù)。

表1 巖石標本磁化率統(tǒng)計表

表1顯示，礦區(qū)除磁鐵石礦外，大部分巖石磁化率均較低，表現(xiàn)為弱磁或無磁特征。磁鐵礦石磁化率最高，磁化率平均值為63765×10-5SI，是該礦區(qū)磁性最強的巖性；閃長巖具有一定的磁性，可引起相對較高的磁異常；板狀千枚巖、花崗巖、大理巖具弱磁性，引起的磁異常較低；礫巖、變砂巖、板巖磁性極低，在本次磁測工作中視為無磁性。礦區(qū)圍巖和賦礦巖（礦）體具有明顯的磁性差異，為磁測工作的開展提供了有利的地球物理條件。

2.1.3 磁異常分析及推斷解釋

礦區(qū)開展了1:1萬地面高精度磁測工作，依據(jù)測線基本垂直于礦區(qū)主要構造、地層的原則布設測網(wǎng)，測線方位角為20°，網(wǎng)度為100m（線距）×40m（點距）。對磁測數(shù)據(jù)做各項改正后，根據(jù)實際工作情況進行相應的數(shù)據(jù)處理和位場轉換，最后繪制各類磁性成果圖。

根據(jù)磁異常△T化極等值線平面圖 （如圖1所示），該礦區(qū)磁異常以高值正異常為主，局部出現(xiàn)低值負異常。礦區(qū)存在兩個明顯磁異常帶，即東北部

NWW-SEE走向的磁異常帶M3和中部沿NWWSEE走向的磁異常帶M2，磁異常帶的走向與礦區(qū)地質(zhì)構造和地層走向一致。異常帶M3主要由兩個獨立異常M3-1和M3-2組成，呈串珠狀。異常帶M2由M2-1、M2-2和M2-3三獨立異常組成，異常強度均較高，并且有一定的展布，初步推斷為礦致異常。根據(jù)磁異常展布特征，單獨圈定了磁異常M1。通過對磁測成果的綜合研究，結合礦區(qū)地質(zhì)特征，推斷劃分了礦區(qū)地質(zhì)構造（見圖1）。磁異?！鱐經(jīng)化極處理后，再作不同深度的向上延拓處理，發(fā)現(xiàn)磁異常M2和M3在深部仍有較高強度和較大展布，結合地質(zhì)資料認為，磁異常帶M2成礦條件較好，具有進一步的找礦和研究價值。

圖1 磁測異?！鱐化極等值線平面圖

2.1.4 磁異常查證及找礦意義

在綜合研究地質(zhì)、物探資料后，對磁異常M2-1利用槽探進行了初步查證。在該磁異常地下約2m處見到品位較高的向北傾斜的磁鐵礦體。后根據(jù)各類先驗資料，以井中磁測為指導，沿119號勘探線先后實施5個鉆孔，除ZK119-5未見磁鐵礦外，其余鉆孔均見到多層高品位的厚礦體。

根據(jù)磁異常的查證和工程驗證，認為該礦區(qū)磁鐵礦礦頭基本處在本次地面磁測成果的正負磁異常的強梯度帶上，并且異常有疊加特征，推斷在深部存在多個向北東緩傾的斜磁化磁性體。以該結論為指導，先后在不同勘探線上進行鉆探驗證，均取得突出的找礦效果，大幅擴大該礦區(qū)的資源量。磁法圈定的磁異常，特別是梯度大、強度高的磁異常是本礦區(qū)直接和主要的找礦標志。

2.2 錳鐵礦勘查

2.2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征概述

區(qū)內(nèi)出露的地層為元古界震旦系平頭山群上巖組及第三系、第四系。元古界震旦系平頭山群上巖組主要是碳酸鹽類巖石，巖性為含泥炭質(zhì)結晶灰?guī)r；地層中夾少量的石英巖薄層和硅質(zhì)板巖透鏡體。該套地層受華力西期巖漿侵入，整體僅剩一條帶狀透鏡體。第三系下統(tǒng)苦泉組分布于中部山前平坦地帶，主要為桔黃-桔紅色，局部為黃褐色及紅色粉砂質(zhì)泥巖、鈣泥質(zhì)砂巖、泥巖夾礫巖、巖鹽及薄石膏層等組成，風化后呈紅土。第四系上更新統(tǒng)分布于普查區(qū)南部，約占普查區(qū)面積的1/3，為山前洪積扇，由松散的砂、礫石和亞砂土所組成的洪積物。第四系全新統(tǒng)主要沿河床呈帶狀分布，由現(xiàn)代季節(jié)性洪水形成的松散的洪積物，由礫石和砂土組成，礫石成份復雜，無分選。

礦區(qū)所見斷層為一近東西向逆斷層，長約6km，寬約幾米，沿斷層帶兩側巖石片理化較強，鏡下方解石雙晶顆粒多呈膝折，而石英顆粒波狀消狀。該斷層被后期北東向一平移斷層所錯開。在含泥炭質(zhì)結晶灰?guī)r中可見有小褶皺及撓曲。

礦區(qū)巖漿侵入巖發(fā)育，約占全區(qū)面積的1/2，巖漿侵入時代為華力西中晚期，侵位于震旦系地層中，主要有中細粒含黑云母二長花崗巖及細中粒黑云母二長花崗巖組成。

2.1.2 礦區(qū)地球物理特征

區(qū)內(nèi)存在航磁異常M1084異常形態(tài)規(guī)則，東西長約7km，南北寬約4km，面積26km2，異常為近東西走向。重力異常的極大值與磁異常峰值基本重合，其異常約向北移30～50m。結合區(qū)域地質(zhì)情況，該磁異常有為磁鐵礦或含礦巖體引起的可能；其重力異常局部為具有強磁性或較強磁性的高密度地質(zhì)體引起。

2.2.3 磁異常分析及推斷解釋

在該礦區(qū)實施了1:1萬地面高精度磁測工作，依據(jù)測線基本垂直于礦區(qū)主要構造、地層的原則布設測網(wǎng)，測線方位角為0°，網(wǎng)度為100m（線距）×20m（點距）。

測區(qū)磁異常整體為寬緩帶狀異常 （如圖2所示），形態(tài)規(guī)則，以200nT等值線衡量，異常東西長約6km，南北寬約3km，呈近東西向展布，面積約為10km2。區(qū)內(nèi)正異常極大值為2900nT，負異常極小值為-1600nT。全區(qū)異常從南至北，先由相對平靜場逐步過渡到正異常，再由正異常過渡到負異常。磁異常梯度南側變化平緩，未出現(xiàn)負異常；北側梯度相對較陡，并伴有強度高、分布范圍廣的帶狀負異常（如圖2所示）。

根據(jù)磁場特征，圈定近東西走向的帶狀高值正異常M1，近東西走向的寬緩負異常M3以及由M2-1、M2-2、M2-3和M2-4組成的近東西走向的高值正異常帶M2。從整體上看，區(qū)內(nèi)磁異常是由M1、M2-1和M3構成的一個近東西走向、正負異常伴生的寬緩帶狀強磁異常區(qū)。因地表正值異常區(qū)均為第四系覆蓋，并且區(qū)內(nèi)未見具有較強磁性的巖性，推斷異常由埋藏較深的強磁性的地質(zhì)體引起，并且極有可能為磁鐵礦或是與磁鐵礦伴生的其他礦種導致。推斷區(qū)內(nèi)存在隱伏斷裂構造F1，走向為近東西向；F1在測區(qū)西部被北西走向的次級斷裂F1-1錯斷。磁異常M1和磁異常帶M2-1位于F1-1東西兩側，具有較好的成礦條件。

圖2 磁測異?！鱐等值線平面圖

2.2.4 磁異常查證及找礦意義

為 了確定磁性體的傾向，在磁異常M1處布置兩條高精度磁測剖面，方向為0°。根據(jù)高精度磁測剖面推斷磁性地質(zhì)體頂板埋深約120m，分布的水平寬度為100～400m，傾向約352°，傾角約為70°～80°。后在M1異常處，利用鉆孔ZK401和ZK2401進行查證，并于140m處見磁鐵礦化體。礦化體為磁鐵礦化、黃鐵礦化輝長巖，TFe品位10%左右，剖面推斷與實際鉆孔所見礦化體基本吻合。根據(jù)磁異常分析，鐵礦化體下延深度很大，建議加大力度進行深部找礦工作。

該礦區(qū)磁異常為帶狀寬緩、分布范圍廣的強磁異常，通過鉆孔查證，異常主要由磁鐵礦化體導致。磁法圈定的磁異常是該礦區(qū)尋找鐵磁性礦產(chǎn)或其他共生礦產(chǎn)的直接標志，對找礦工作具有重要的指示意義。

2.3 銅鎳礦勘查

2.3.1 礦區(qū)地質(zhì)特征概述

該礦區(qū)位于敦煌復背斜南翼之紅柳峽-踏實河向斜褶皺帶中，出露地層除第四系全新統(tǒng)坡洪積外，全為前震旦系敦煌群。敦煌群分布于三個泉—踏實河大斷層以北，巖層褶皺強烈，軸向近東西向，且為數(shù)條南東東-北西西向斷層所切割，變質(zhì)程度較深，混合巖化普遍。巖性主要由混合巖化片麻巖、片巖、大理巖組成。在構造上，工作區(qū)處于塔里木地塊和祁連褶皺帶復合交匯部位，其南緊鄰阿爾金斷裂。出露主要構造較簡單，為北西西向和東西向斷裂，兩條北西西向和一條東西向區(qū)域斷裂從工作區(qū)穿過，區(qū)內(nèi)其它構造整體上受北西向區(qū)域構造控制，走向北西西向，傾向南西，傾角60°～80°。北北西向斷裂較發(fā)育，由一系列具有平移特征的逆斷層組成，是區(qū)內(nèi)的主要控礦構造。工作區(qū)內(nèi)見有基性、超基性巖成脈狀侵入，侵入體多與大理巖成互層狀產(chǎn)出，受斷裂構造控制明顯，巖性有輝長巖、橄欖輝石巖和輝石巖等。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)地表出露的基性、超基性巖體具有一定的礦化，含礦巖體走向北西西向，傾向南西，寬度在幾米～十幾米不等，沿走向斷續(xù)出露約2km，含礦巖體順層侵入于大理巖中，地表與大理巖呈互層狀產(chǎn)出。巖石類型主要由輝長巖、輝石巖、橄欖輝石巖和輝石橄欖巖組成。民采老硐揭示了較好的鎳礦化現(xiàn)象，賦礦巖性主要是輝長巖、輝石巖和橄欖輝石巖，礦（化）體呈脈狀或透鏡狀產(chǎn)出。采樣分析結果顯示，含礦樣品Ni品位在0.3%～0.87%之間，個別達1.43%，平均0.51%，Cu平均品位0.23%，含礦巖性主要是橄欖輝石巖、輝石巖和輝長巖。

2.3.2 礦區(qū)地球物理特征

區(qū)內(nèi)大理巖、斜長二云片巖、斜長角閃片麻巖、碎裂綠泥石化輝石巖、蝕變輝石巖（褐鐵礦化、鎳礦化）、蝕變輝長巖（蛇紋、滑石、綠泥石化）、綠簾片巖和蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）等巖石磁化率均較小，大理巖磁化率平均值僅為2.6×10-6SI；蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）相對較高，其最大值為2529×10-6SI，平均值為1404.9×10-6SI。上述巖石中，大理巖對該區(qū)磁場強度基本無貢獻；蝕變輝石巖（褐鐵礦化、鎳礦化）、蝕變輝長巖（蛇紋、滑石、綠泥石化）、綠簾片巖和蝕變橄欖輝石巖或輝石巖（綠泥、蛇紋石化）磁化率相對較高，當其具有一定規(guī)模后可在地表引起一定的磁異常，但引起磁異常強度相對偏低。

蝕變橄欖輝石巖磁化率最大值為99637×10-6SI，

橄欖輝石巖（含鎳黃鐵礦化、黃銅礦化）是區(qū)內(nèi)磁化率最大的巖（礦）石，其平均值為18411.4×10-6SI，最大值為49459×10-6SI。這兩類巖石在地表完全能夠引起較高的實測磁異常，是引起本礦區(qū)高磁異常最主要的地質(zhì)體。

2.3.3 磁異常分析及推斷解釋

通過研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料，決定首先再該礦區(qū)進行1:1萬地面高精度磁測工作，依據(jù)測線基本垂直于礦區(qū)主要構造、地層的原則布設測網(wǎng)，測線方位角為20°，網(wǎng)度為100m（線距）×20m（點距）。

從磁測成果來看（如圖3所示），礦區(qū)以低值磁異常為主，地磁場變化平緩；測區(qū)東部主要以正值異常為主，西南以負值異常為主。全區(qū)異常極大值為751.3nT，極小值為-526.2nT，磁異常平均值為1.49nT。礦區(qū)磁場整體為低緩磁異常帶，磁異?？傮w走向為NWW向。地磁場在北東部及中南部表現(xiàn)為相對較高正磁異常，西南部則主要為相對平靜的負異常。結合測區(qū)地質(zhì)資料及地表地質(zhì)現(xiàn)象綜合分析，所圈定的磁異常雖然分布較為分散，但均受北西西向主斷裂構造及北北東向次級斷裂構造的控制。

在測區(qū)內(nèi)推斷劃分了三條NW-SE構造帶，即F1、F2及F3（如圖3所示），其走向與地層方向基本一致，多處磁異常帶及出露礦點均分布在上述推斷構造帶上或是其周圍，推斷構造帶F2為區(qū)內(nèi)主控礦構造或導礦構造。推斷次級構造帶F1-1，該礦區(qū)圈定的有進一步工作意義的磁異常，如M3、M4、M5及M6均分布于次級構造帶與主構造帶交匯處及其周圍。

圖3 磁測異?！鱐等值線平面圖

2.3.4 磁異常查證及找礦意義

本次地面高精度磁測圈定的NW-SE構造F2，是本礦區(qū)重要控礦構造，磁異常M3和M4據(jù)其南北兩側。在F2中偏東部存在沿構造走向展布的帶狀低磁異常帶，該磁異常帶和地表礦化露頭對應的基性-超基性巖體能夠很好的吻合，并以此確定了一條礦化帶。后經(jīng)過鉆孔驗證，在該異常處發(fā)現(xiàn)了銅鎳礦化體。通過本次磁法工作，認為該礦區(qū)成礦潛力較好，值得開展進一步工作，同時證明了磁法是該礦區(qū)通過尋找基性-超基性巖體而尋找銅鎳礦床的有效手段，其中反映基性-超基性巖體的帶狀磁異常是該礦區(qū)重要的間接找礦標志。

3 結語

通過對地面高精度磁測資料進行化極、導數(shù)計算、位場轉換等必要的處理，快速圈定和解釋磁異常，可以基本了解勘查區(qū)內(nèi)巖性的磁性變化規(guī)律、強弱特征。在充分研究已有各類資料基礎上，結合地磁特征，圈定隱伏巖體，推斷劃分地質(zhì)構造，可以為下一步勘查工作提供直接或間接的找礦標志。磁法在推斷隱伏巖體和地質(zhì)構造，尋找深部隱伏礦體方面是其他方法不可替代的。隨著磁法儀器設備和數(shù)據(jù)處理技術的不斷進步，特別是航空磁法技術的長足發(fā)展，利用磁法進行礦產(chǎn)預測將更加快捷高效。

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