高精度磁法在1：5万矿调中的应用

李 烨，李光晓

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃 张掖 734012）

工作区位于甘肃省西北部，行政区划隶属甘肃省肃北蒙古族自治县管辖,工作区山势不高，地势起伏不大，属低山丘陵地形。地势西高东低，山体走向大致呈东西向展布，山脉主脊位于工作区中部。工作区内景观特征，基于地形、地貌、气候、雨量、植被、构造能力的综合作用使该区自然景观主要表现为干旱荒漠戈壁残山景观区，其次级景观主要为剥蚀戈壁地区，分布于工作区的大部分区域。浅覆盖区景观次之，主要以第四系为主。

高精度磁测对于寻找深部隐伏地质体及控矿构造是一种非常有效的手段之一，其高精度磁测即有利于圈定隐伏的控矿构造，也有利于圈定隐伏磁性地质体。（刘善丽等，2011；赵旭阳等，2017；陈树民等，2019）。1∶5万高精度磁法测量在矿调工作中发挥着重要的作用，通过对磁测数据做垂向一阶导数、二维小波断裂分析辅以遥感及重力资料，并结合现有地质资料可以有效的推断出工作区的断裂分布情况，磁场变化与工作区地层及构造密切相关，磁场变化及磁异常的形成均是不同地层、构造单元的反应，由于断裂构造往往对岩浆活动、地层展布等有重要控制作用，因此断裂构造的推断是本次磁测工作资料解释的重要内容之一。

1 工作区地质及地球物理特征

1.1 调查区地质特征

工作区地层区划隶属塔里木—南疆地层大区塔南地层分区的敦煌地块，敦煌地块为本区塔里木板块的主要组成部分。工作区出露地层主要为太古宇—古元古界敦煌岩群A、B、C三个岩组及第四系全新统[1]。约占整个调查区的4/5，也是调查区内最主要的含矿地层，主要出露在调查区的中部，构成加里东褶皱带，呈北西西-南东东方向延伸，为一套经受不同程度变质作用而成的复杂的变质岩系，厚度大，分布广。

本构造单元的近东西向褶皱系统和近东西向断裂系统代表了区域构造线的展布方向，它们的发生、发展和构造样式，代表了工作区构造的基本格架。总体上，该近东西向断褶系以形成时代早、多期活动、密集发育、性质多变等为特点。早期较大型褶皱系统可追溯到晋宁末期华窑山复式背形和红旗山井复式向形的形成，该期褶皱以固态流变、顶厚为特点，主要分布在小西弓—红旗山井一带统[2，3]。东西向断裂系统以小西弓—华窑山断裂和东涧泉—大口子东山断裂等为代表。最早形成于四堡晚期，在晋宁晚期伴随基底的褶皱、隆起开始发育。加里东期断裂系再次强烈活动，部分由压性转化为压扭性，并对加里东期岩浆活动有明显的控制作用。华里西期伴随近东西向纵弯褶皱又有部分断裂活化。而后为北西向、北东向的断裂叠加改造、平移错位。

该断裂系统由数条平行断裂组成，总体宽约8km～10km，长约60km，向西为北东向压扭性断裂带所截。断裂面多向南倾，南盘依次向北逆冲，组成叠瓦式排列。断面总体呈舒缓波状延伸，形成一系列东西向的线状负地形[4]。在断裂面附近，多形成宽约50m～70m的挤压破碎带。带内岩石强烈破碎，在局部地段见断层碎裂岩、构造透镜体，蚀变强烈，各种面理产状混乱，呈现出错综复杂的面貌。

1.2 调查区岩 （矿）石物性特征

通过对本次高精度磁测工作中采集的岩石进行测量统计之后，作出了岩（矿）石磁性参数表（表1）。区内主要出露敦煌岩群变质岩，各类变质岩普遍属于中-弱磁性岩石，局部由于磁性矿物富集，引起角闪片岩、混合岩中K值变大；磁性最强的为含铁质板岩，磁化率K最大可达27884.09·4π×10-6SI，均 值 为8112.05·4π×10-6SI。黄尖丘一带出露二云石英片岩磁性次之，磁化率平均值为5383.15·4π×10-6SI。小西弓一带变质岩一般磁性较弱，但其中角闪云母片岩、斜长角闪岩磁性远强于云英质片岩，岩石具较强褐铁矿化，局部磁铁矿物富集，磁化率K一般在1146.38·4π×10-6SI变化。区内基性、超基岩出露较少，磁性一般强于其他岩性，磁性最高为粗粒的辉绿玢岩脉，其次为加里东晚期的辉长岩。酸性、中酸性岩体，在区内分布面积广，磁性变化范围大，从无磁到中、弱磁性，表现为区域性平静升高磁场或大面积团块状磁异常。区内云英质的变质岩一般属无磁-弱磁性岩石，如石英片岩、二云片岩、石英岩、硅质岩等，磁性一般在50-400·4π×10-6SI变化。

表1 岩（矿）石磁性参数

2 磁异常推断及解释

2.1 磁异常分布特征

通过对梧桐井-旧井地区开展1∶50000地面高精磁测工作，获取了工作区磁场分布特征、变化规律以及岩石磁性特征等信息（图1），工作区磁场变化具一定规律性，与工作区地层及构造密切相关，纵观工作区ΔT平面等值线图，工作区磁场呈较明显的分区和分带性，磁异常走向呈北西向或近东西向，与地层及主要断裂构造走向一致。工作区磁场变化大致以石榴井、半滩、旧井及芨芨槽一带为界划分为南北两个磁场变化区，北部以平缓升高的正磁场为主，幅值一般在0～60nT变化，主要地质背景为华力西晚期酸性岩体；南部大部分为平缓的负磁场，幅值一般在-200～0nT变化，主要地质背景为敦煌岩群变质岩，局部磁异常主要集中二道井-西尖山、华窑山一带及图幅西南角。

图1 磁场分布图

2.2 断裂推断

利用磁测资料推断断裂构造，主要依据磁测ΔT平面等值线图、ΔT平面剖面图、ΔT化极平面等值线图、垂向一阶导数图及二维小波断裂分析图来完成（图2、图3）。根据笔者的经验及一般推断原则，归纳出以下断裂构造的推断依据。

图2 地面磁测ΔT小波断裂分析3阶水平细节图

图3 地面磁测ΔT小波断裂分析2阶对角细节图

（1）线性磁梯度带。在磁测ΔT平面等值线图上表现为线性等值线密集带，当断裂切割强磁性体，且垂直断距较大时，由于断层上下盘磁性体距观测点的距离不同，可形成断裂两侧由高到低变化的磁力梯度带。

（2）不同磁场分界线。在磁场变化特征来看断裂一侧为磁场梯度变化较大的磁场面貌，而另一侧为磁场梯度变化平缓的磁场面貌，这种断裂往往是深大断裂构造的显示。

（3）线性磁异常带。增高或降低的磁异常带、串珠状磁异常带，往往是岩浆充填，或具有一定规模岩石破碎带的显示。

（4）磁异常错动或扭曲变异部位，往往有断裂通过。

（5）线性弱磁异常带，往往是覆盖层断层显示。

（6）布格重力异常线性梯度带，往往是深大断裂的反映。

基于上述的磁测资料推断断裂构造的方法和依据，结合地质图及现场调查对调查区的断裂构造进行了推断划定，共划定断裂构造30条，编号27条，其中岩体与地层接触带3条（编号：F′1～F′3）；大断裂4条（编号：F1～F4）；一般断裂23条（图4）。调查区属塔里木板块东端，是位于柴达木-祁连及哈萨克斯坦二古板块之间的楔形地块，南北界分别由阿尔金断裂和柳园-大奇山深大断裂带构成，区内主要的构造格架呈北西西向，表现为发育于板块基底上的一系列脆、韧性剪切带和相伴的断裂构造。东西向断裂系统以小西弓-华窑山断裂和大口子东山断裂等为代表。最早形成于四堡晚期，在晋宁晚期伴随基底的褶皱、隆起开始发育。加里东期断裂系再次强烈活动，部分由压性转化为压扭性，并对加里东期岩浆活动有明显的控制作用。华里西期伴随近东西向纵弯褶皱又有部分断裂活化[5-7]。而后被北西向、北东向的断裂叠加改造、平移错位。该断裂系统由数条平行断裂组成，总体宽约8km～10km，长约40km，断裂面多向南倾，南盘依次向北逆冲，组成叠瓦式排列。断面总体呈舒缓波状延伸，形成一系列东西向的线状负地形。在断裂面附近，多形成宽约50m～70m的挤压破碎带。带内岩石强烈破碎，在局部地段见断层碎裂岩、构造透镜体，蚀变强烈，各种面理产状混乱，呈现出错综复杂的面貌。

图4 地面磁测推断断裂构造分布图

3 结论

（1）区内金属矿产分布于深大断裂夹持地带或深大断裂密集地带，显示了这些多金属矿产受深大断裂构造控制的特点；多金属矿产多集中分布于不同方向断裂交汇地段或次级断裂构造发育地段。

（2）区内北西西向大断裂控制着各类地质体的展布，近东西向-北西西向小断裂及北东向次级断裂极为发育，在这些断裂形成的过程中产生铁染和含铁碳酸盐细脉贯入，使得金元素又得到一次富集，因此这些断裂是黄尖丘金矿的导矿、容矿构造；西尖山西南金矿化点及西尖山北金矿点具有相似特征，矿点均处在北西西向断裂及北东向断裂交汇地带，断裂内往往多充填石英细脉，控制着这些石英脉的形成，而金矿化主要与石英脉相关，因此北西西向断裂及北东向断裂是重要的找矿标志。

（3）1∶5万地面高精度磁法测量对构造分析、成矿预测有积极的指导作用。