云南省惠民铁矿床地球物理找矿模型及资源量估算

书书书　第３５卷第６期物　探　与　化　探Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６　　２０１１年１２月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＤｅｃ．，２０１１　云南省惠民铁矿床地球物理找矿模型及资源量估算杨功，李开毕，陈元坤（云南省地质调查院，云南昆明　６５０２１６）摘要：通过对惠民铁矿床所在区域、地区、位置三个不同层次的重、磁场特征进行研究，建立了澜沧惠民铁矿床的地球物理找矿模型。结合已验证的钻孔资料及矿石参数，用磁异常拟合体积法求取了７６线Ｃ１、Ｃ２磁异常的资源量，用类比法对矿区其他磁异常进行了资源量估算，与已探明的资源量相比，该矿区尚有一定的找矿潜力。关键词：惠民铁矿；重、磁特征；地球物理找矿模型；资源量估算中图分类号：Ｐ６３１　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－８９１８（２０１１）０６－０７１８－０９　　建立地球物理找矿模型及估算资源量是全国矿产资源潜力评价项目开展过程中的一项重要工作内容．本文既是工作的成果之一，其目的是通过对某地已开展的较高地质工作程度的地球物理资料，对矿床所在区域、所在地、所在位置三个不同层次的重、磁场特征研究，建立地球物理找矿模型，并结合已知的勘探地质资料和物性参数，用类比法对磁异常进行资源量估算。通过此次研究工作基本达到了预期的目的。１　地质背景惠民铁矿床位于西藏—三江造山系东南缘之四级构造单元———双江陆缘弧带中。东临多期形成、规模巨大、面积近万平方公里的临沧花岗岩基，西接澜沧俯冲增生杂岩带。区域内出露有晚元古界澜沧群、下古生界南坑河组、中生界侏罗系—白垩系红层、古近系和新近系地层，缺失上古生界和中生界下部，地层总厚度近万米，岩石类型包括碎屑岩、火山岩、化学沉积岩等。该矿床赋矿地层为中元古界澜沧岩群，自上而下分为惠民组（Ｐｔ２ｈ）、曼来组（Ｐｔ２ｍｌ）、勐井山组（Ｐｔ２ｍ）和南木岭组（Ｐｔ２ｎ），其中铁矿体主要产出层位惠民岩组，由三个火山喷发—沉积旋回组成。下部（Ｐｔ２ｈ１）变中性喷发—沉积旋回，主要岩性有变钠长斑岩、细碧岩、变凝灰岩、变沉凝灰岩，底部夹一层不稳定铁矿（０号矿层）。中部（Ｐｔ１－２ｈ２）变基性喷发—沉积旋回，由变基性熔岩—凝灰岩—鳞绿泥千枚岩—铁矿组成九个完整喷发旋回，自下而上形成Ⅰ１、Ⅰ２、Ⅰ３、Ⅰ４、Ⅱ１、Ⅱ２、Ⅲ（Ⅲ１、Ⅲ２）、Ⅳ、Ⅴ九层铁矿，其中Ⅰ３、Ⅱ１、Ⅱ２、Ⅳ号矿层为主要矿层。该旋回内基性熔岩与铁矿关系最为密切，岩石地球化学特征表现为富铁、铝、镁，贫钛，其化学成分接近大洋中脊玄武岩，代表活动带早期岩浆活动产物，旋回顶部有含碳石英片岩。上部（Ｐｔ２ｈ３）变中性喷发—沉积旋回由中性火山凝灰岩—方解石片岩—鳞绿泥石千枚岩及铁矿组成的两个亚旋回组成，分别形成Ⅵ、Ⅶ号矿层，顶部有含碳石英片岩。惠民铁矿床规模巨大，地质工作控制研究程度相对比较高，矿区经详细普查探明铁矿石资源量１９．９４亿ｔ，全铁平均品位３０％左右，达超大型铁矿床规模。２　地球物理特征２．１　矿床所在区域重、磁场特征２．１．１　区域重力异常特征１∶２５万布格重力异常如图１ａ所示，惠民铁矿区位于惠民重力高与东侧发展河重力低的过渡带近重力高一侧。惠民重力高近南北向，有一条等值线圈闭的高值中心，强度达２×１０－５ｍ／ｓ２以上。发展河重力低属临沧—勐海重力低异常带中的一个局部重力低，是临沧—勐海花岗岩基的重力反映。１∶２５万剩余重力异常如图１ｂ所示，惠民铁矿区则对应于剩余重力正异常的北东部，剩余重力异常强度达４×１０－５ｍ／ｓ２以上。２．１．２　区域航磁异常特征１∶２５万航磁ΔＴ异常平面如图１ｃ所示，惠民铁矿区对应于两个以４０ｎＴ圈闭的异常之间，北部异常强度４４ｎＴ，南部异常强度可达５０ｎＴ以上。在航磁ΔＴ化极平面图（图１ｄ）上矿区则对应着以４０收稿日期：２０１０－１２－３０基金项目：云南省矿产资源潜力评价项目（１２１２０１０８８１６２７）资助　６期杨功等：云南省惠民铁矿床地球物理找矿模型及资源量估算图１　惠民铁矿床所在区域地质—地球物理剖析ｎＴ圈闭的近南北向、北部未封闭完整的规模巨大的异常南端的一个局部异常。航磁ΔＴ垂向一阶导数图（图１ｅ）上，惠民铁矿区则完全与一个倒梯形局部异常对应，强度达１６ｎＴ／ｋｍ以上。２．２　矿床所在地区磁异常特征惠民及外围异常区包括Ｃ１１～Ｃ２４共１４个磁异·９１７·物　探　与　化　探３５卷　图２　惠民铁矿区１∶５万磁测ΔＺ等值线平面常（图２）。惠民磁异常（Ｃ１９）强度大、范围大、正负伴生。外围异常则围绕惠民异常零星分布，为强度小、范围小的孤立异常，仅在惠民东出现一个范围较大的低缓异常。惠民磁异常（Ｃ１９、包括大营盘Ｃ１４）为北北西向展布之不规则长条状，长约８ｋｍ，宽约１．５ｋｍ；正、负异常强度均可达数千纳特，个别点上可达万纳特，一般为２００ｎＴ以上；异常南段梯度较小，场较宽缓，东侧出现负异常；北段异常梯度大，正负交替，峰值尖锐。惠民磁异常上出露澜沧群惠民岩组地层，惠民岩组主要由三个火山—沉积旋回组成，而惠民铁矿床则产于其中。惠民铁矿床以菱铁矿、菱铁磁铁矿为主。由磁参数特征分析可知，磁铁矿具有较强磁性，是区内主要磁性地质体，而磁铁矿又往往与菱铁矿生在一起，故菱铁磁铁矿、磁铁矿是区内引起磁异常的主要场源体。２．３　矿床所在位置磁异常特征２．３．１　磁异常平面特征由１∶１万地磁ΔＺ等值线平面图（图３）可见，矿区范围内磁异常具有集中、分布面积广、异常走向与地层构造线方向一致等特征。详查区共圈定磁异常１６个，这些异常沿北西方向呈雁行展布，并成群成带出现，因而将其分为三个异常带。Ⅰ带：由Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６组成。异常背景值不明显，由小等轴状异常群及若干个突变点组成，出露地层为澜沧回龙组，此带异常与菱铁矿层夹局部磁铁矿透镜体或地表坡积磁性转石有关。Ⅱ带：由Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８组成。按其特征可分为三种类型：①异常强度大（场值可达数百至数千纳特），梯度陡，正负交替变化频繁，形态复杂，沿走向连续性差，数量多，范围小，成群成带分布，典型者如Ｃ３、Ｃ４、Ｃ７等；这些异常上出现地·０２７·　６期杨功等：云南省惠民铁矿床地球物理找矿模型及资源量估算图３　澜沧惠民铁矿１∶１万地磁ΔＺ等值线平面层为澜沧群惠民组，是寻找惠民式铁矿的主要异常。②异常规模大，形态规则，沿走向有一定延伸，场值一般为５００～１０００ｎＴ，局部叠加次一级高值异常。异常与澜沧群惠民组地层对应，异常区大部分为浮·１２７·物　探　与　化　探３５卷　土覆盖，仅局部可见残坡积磁褐铁矿，应是有一定埋深的隐伏铁矿引起的异常。③低缓异常（如Ｃ５），由一个似等轴状低缓正异常（２００ｎＴ等值线圈闭）和５个１００ｎＴ以上场值圈闭的局部异常组成。异常区出露惠民组地层，具成矿地质条件，推测异常由有一定埋深隐伏矿引起，后已被钻探证实。另外，在Ⅱ带内的Ｃ４１异常原推断为铁矿引起，后经钻探（ＺＫ８０７）证实磁性体并非全为铁矿，而主要是具中等磁性的辉橄岩。这是区内明显的干扰异常。Ⅲ带：由Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２组成。异常表现为正背景上的局部异常，异常场值不高，范围有限，无负异常伴生。出露地层为惠民组下段并靠近勐满组，在高值点见铁矿转石或零星露头。根据异常特征，推断磁性体尚在深部。２．３．２　磁异常剖面特征由图４可见，剖面穿过Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５号异常。Ｃ１异常西侧低缓，东侧高峰。西侧低缓异常宽约１ｋｍ，峰值大于５００ｎＴ，曲线基本对称，西侧稍陡。东侧高峰异常峰值达２５００ｎＴ，宽度仅５００ｍ，出现两级峰值，曲线基本对称。１５０～１８０号点为场值约２５０ｎＴ之平稳场曲线，无大的起伏变化。１８０～２８０号点为Ｃ２异常，曲线起伏跳跃变化，但以正峰为主，正峰值高达３４１８ｎＴ，负峰达－１２６４ｎＴ；经地形改正后，在２００ｎＴ背景上出现两个较大的正峰异常，图４　沧惠民铁矿物探７６线综合剖面·２２７·　６期杨功等：云南省惠民铁矿床地球物理找矿模型及资源量估算峰值分别达９１０、７１０ｎＴ，宽均在１５００ｍ以上，曲线东陡西缓。２８０～３３０号点为近于零值线的正常场反映。３３０～３５０号为Ｃ５异常，但东端未控制完整，异常峰值仅２００ｎＴ左右，属小范围局部异常。此剖面有十多个钻孔控制，除ＺＫ２３１１孔未见矿外，其余孔孔见矿（异常值达２００ｎＴ者均见矿，且均见磁铁矿），说明磁异常为磁菱铁矿引起。从ＺＫ２３０６、ＺＫ２３０８、ＺＫ２３１３、ＺＫ２３０３孔剩磁矢量来看，各孔均存在反磁化或水平磁化现象，磁性特征表明深部剩磁是地表的８倍，可见区内剩磁起主要作用，又是反磁化或水平磁化，故异常强度小而见矿好。２．４　磁异常定量解释Ｃ２异常是区内最大的磁异常，推测为具有一定埋深的隐伏铁矿引起。当第一个验证钻孔打到１００多米深时，除浅部见到一层厚约２ｍ的褐磁铁矿外，再未见到好的矿层，为分析、研究深部是否还有盲矿体，根据所见２ｍ厚褐磁铁矿的磁参数（磁化率平均值为５０００×１０－６×４πＳＩ，剩余磁化强度平均值为６０００×１０３Ａ／ｍ）作正演计算，发现还有较大的剩余异常，据此认为引起磁异常的磁性体还在深部，继续钻进结果证实了物探推断。随着验证钻孔的增加，深部资料的不断积累，大致了解了磁性体的赋存形态。将７６线剖面实测曲线曲化平后，用反算法确定剖面内的有效磁化强度为１３８００×１０－６×４πＳＩ，利用ΔＴ矢量空间分布图法求取磁化倾角为８３°，并据此进行定量解释，定量计算结果见图５。由图可见，磁性体断面形态及产状与实测地质剖面基本一致，磁性体断面累计面积为１０９７６０ｍ２。图５　惠民铁矿区物探７６线（地勘２３线）定量解释剖面３　地球物理找矿模型澜沧惠民铁矿床地球物理找矿标志见表１，地球物理找矿模型见图６。·３２７·物　探　与　化　探３５卷　表１　澜沧惠民铁矿床地球物理找矿标志分类主要特征区域地球物理场特征矿区对应着惠民重力高与东侧发展河重力低过渡带靠重力高一侧，剩余重力正异常北东部。航磁ΔＴ异常表现为正背景上之局部正异常，强度达４０ｎＴ以上。１∶５万地磁场ΔＺ异常则由Ｃ１４、Ｃ１９两个异常组成（以Ｃ１９为主）。Ｃ１９异常呈北西向展布之长条状，长约８ｋｍ，宽约１．５ｋｍ，正、负异常值均达数千纳特，一般为２００ｎＴ以上。矿区主要物性特征地表磁铁矿磁化率常见值为４５０００×１０－６×４πＳＩ，剩余磁化强度为（１５０００～５００００）×１０－３Ａ／ｍ；混合矿磁化率常见值为４００００×１０－６×４πＳＩ，剩余磁化强度为３００００×１０３Ａ／ｍ；深部磁铁矿、混合矿磁性是地表的８倍。剩磁矢量方向较乱，倾角有正有负，概率统计结果倾角近于水平；磁性沿纵横向变化比较大，且主要与区内Ｆ２、Ｆ５断裂有关。磁铁矿地表钻孔标本密度为（３．６２、３．８１）×１０３ｋｇ／ｍ３；混合矿分别为（３．４８、３．４２）×１０３ｋｇ／ｍ３。矿床重磁场特征及地球物理找矿标志磁法矿区共圈定地磁ΔＺ异常１６个，分三个异常带（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。矿区主体与Ⅱ带对应，由Ｃ１～Ｃ８异常组成，可分三类：一类为强度大，梯度陡，正负交替变化频繁，形态复杂，沿走向连续性差，数量多，范围小，成群成带分布，如Ｃ３、Ｃ４、Ｃ７；另一类为异常规模大，形态规则，沿走向有一定延伸，场值５００～１０００ｎＴ，局部叠加较高次级异常，如Ｃ２；再一类为低缓异常，如Ｃ８。重力矿区对应于重力高与重力低过渡带，近重力高一侧，就铁矿床而言无明显的重力异常显示。根据区域资料分析，重力高与澜沧群对应，密度为２．６６×１０３ｋｇ／ｍ３，重力低与临沧—勐海花岗岩对应，其密度为（２．６０～２．６７）×１０３ｋｇ／ｍ３之间变化，二者间存在微弱密度差，分别出现重力高和重力低。地球物理找矿标志（１）与澜沧群对应的重力高及其与重力低过渡的梯级带，或者剩余重力正异常。（２）１∶２５万航磁ΔＴ局部正异常（含化极ΔＴ局部正异常）以及垂向一阶导数局部正异常。（３）与澜沧群惠民组对应的１∶５万地磁ΔＺ范围大（长约８ｋｍ、宽约１．５ｋｍ），强度较大（正负场值均达数千纳特，一般２００ｎＴ以上），北西向展布的不规则长条状异常。（４）与澜沧群惠民组地层对应的地磁ΔＺ的三类异常：