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0 引言
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地球物理异常是综合地质异常的一种重要表现形式,是地质体或地质体组合及不同地质体界面的物理特性在时间上、空间上及成因上的反映,是主要找矿标志之一(梁德超等,1995,1999;周永峰, 1999;思积勇等,2021)。地面高精度磁法测量作为一种重要的地球物理勘探方法,其以高效、经济、勘探精度大、效果明显、磁异常的可读性强等特点,广泛应用于区域地质矿产调查工作中(杨磊等, 2022),结合地质、化探、遥感等实际资料为构造单元划分、找矿靶区圈定提供重要依据(管志宁, 1997;杨礼敬等,2003;李庆阳等,2010;赖月荣等, 2014;王少帅等,2016;韩善朋和王堆仓,2020;李婷和周蕾蕾,2020;樊彦超等,2021;严易会等,2021)。
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研究区位于西秦岭—东昆仑造山带与巴颜喀拉造山带之间的交汇衔接部位,中心坐标为东经 99°52'30″,北纬34°45'00″。该区以往地质工作程度低,为全面研究区内成矿地质条件,圈定矿化有利地段,本文采用地物化综合技术方法,在该区系统开展 1∶5万区域地质矿产调查工作。通过 1∶5万地面高精度磁法测量,了解各种地质体的磁性特征,圈定地面磁异常,并作出磁异常的地质解释和异常评价(刘高杰等,2014①)。
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1 研究区区域地质概况
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研究区以东昆南断裂为界,以南属于布青山— 阿尼玛卿蛇绿混杂岩带(缝合带)的东段,位于布青山—阿尼玛卿构造带中;以北属西秦岭造山带泽库弧后前陆盆地,主体组分为覆盖在华力西褶皱基底之上的早—中三叠世沉积的活动型地层(关永平, 2018;吕国海和沈华光,2018)。区域上,不同地质时期的地层发育比较齐全,构造、岩浆活动强烈 (图1)(刘高杰等,2020)。
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研究区发育以二叠系—三叠系海相浅变质岩和白垩系粗碎屑岩及石炭系—二叠系碳酸盐岩为主。二叠系—三叠系出露在构造混杂带中,出露于东昆南断裂以北的早—中三叠世为北带重要的矿源层,石炭—二叠系多推覆在混杂岩带的基质岩系之上,白垩系主要分布在断陷盆地内,研究区南部沉积了巨厚的马尔争组浊积岩沉积组合。
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岩浆岩以奥陶纪中—酸性侵入岩和古生代基性—超基性岩(蛇绿岩)为主,主要呈北西西向分布于阿尼玛卿构造带中,构成了 3~5 km 宽的构造-岩浆岩带,经历了长期、复杂的演化过程。基性—超基性岩呈构造岩片(块)产在基质岩系中,超基性岩多已强烈蚀变为蛇纹岩,与内生矿产的形成关系密切,邻区德尔尼铜钴锌矿床即产出在超基性岩中。
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研究区位于阿尼玛卿山东段,被东昆南断裂分成两个构造单元:以北属于西域板块(Ⅰ)之宗务隆山—青海南山晚古生代—早中生代裂陷槽(Ⅰ6 ),三级构造单元为泽库弧后前陆盆地(Ⅰ6-2);以南属于鲸鱼湖—阿尼玛卿晚古生代—早中生代缝合带 (JAS,简称东昆南缝合带)东段的布青山—阿尼玛卿蛇绿混杂岩带(魏小林等,2018;李积清等, 2019)。
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布青山—阿尼玛卿地区区域成矿地质背景优越,晚古生代以来的构造-岩浆活动为区内矿床的形成提供了良好的地质条件。华力西—印支期的成矿作用形成了不同类型的成矿系统,其中分布有铜、钴、金、锌、汞、镍、铬等一系列金属矿产(郭忠, 2016;王纪昆等,2022)。
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2 研究区岩(矿)石磁性特征
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研究区岩(矿)石物性参数的测定是为异常推断解释提供地球物理依据的。李婷和周蕾蕾 (2020)通过对野外采集的 10 种(类)不同岩性累计 531块标本磁性参数测定,结果统计见表1。可知:
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(1)区内各类砂岩、变砂岩、砾岩、板岩以及灰岩均表现为弱—无磁性,磁化率范围(32~88)× 10-6 ×4πSI,剩余磁化强度范围20×10-3~89×10-3 A/m,这类岩石或地层一般不引起磁异常,其分布区段多为正常背景场特征。
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(2)中酸性侵入岩中的花岗岩、二长岩为弱磁性,磁化率值(62~90)×10-6 ×4πSI,剩余磁化强度值 93×10-3~120×10-3 A/m。千枚岩磁性也较弱。但中性闪长岩的磁性相对增强,磁化率 394×10-6 ×4πSI,剩余磁化强度 178×10-3 A/m,此种岩石可产生中低强度的磁异常。
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图1 研究区构造纲要图
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1—第四系;2—下白垩统万秀组上段;3—下白垩统万秀组下段;4—中三叠统古浪堤组上段;5—中三叠统古浪堤组下段;6—中—下三叠统下大武组下段;7—中二叠统马尔争组二岩段;8—中二叠统马尔争组一岩段;9—中石炭统—下二叠统树维门科组下段;10—碱长花岗岩体;11— 石英闪长岩体;12—糜棱岩化石英闪长岩;13—斜长花岗岩(岩片);14—辉长岩(岩片);15—斜长岩(岩片);16—角砾蛇纹岩(岩片);17—块状、片状蛇纹岩(岩片);18—花岗岩脉;19—花岗闪长岩脉;20—石英闪长岩脉;21—糜棱岩化燧石条带白云岩(岩片);22—地质界线;23—推测地质界线;24—不整合界线;25—活动性断裂;26—正断层;27—逆断层;28—性质不明断层;29—推测断层;30—脆—韧性变形带(碎裂岩糜棱岩类);31—背斜;32—向斜;Ⅰ—阿尼玛卿构造带;Ⅱ—泽库弧后前陆盆地
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(3)玄武岩、蛇纹岩的磁性相对较强,磁化率值 (234~558)×10-6 ×4πSI,剩余磁化强度值109×10-3~132×10-3 A/m,该类岩石可引起跳跃变化明显的磁异常。
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(4)基性—超基性的辉绿岩、辉长岩、辉橄岩,由于其内部铁磁性矿物成分的增加,表现出较强的磁性,磁化率值(2153~3281)×10-6 ×4πSI,剩余磁化强度值320×10-3~405×10-3 A/m,磁化率相对剩余磁化强度增长为快,该类岩石可形成幅值明显的强磁异常。
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由此可以看出研究区内各类岩(矿)石具有明显的磁性差异,高精度磁法测量在该区调查中具有良好的地球物理应用条件。
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注:测试单位:天津华北地质勘查总院;测试时间:2013年09月。
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3 地面高精度磁法测量
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地面高精度磁法测量工作采用加拿大 GSM-19T型质子旋进磁力仪。对投入使用仪器进行性能试验,对磁测数据进行日变改正、正常场改正及高度改正。地面高精度磁测工作的总精度为±2.57 nT (<±5. 00 nT)。测线按照垂直于研究区主要地质构造走向及区域重磁异常的原则布置,即为北东 20° 方向,采用 500 m×100 m 的规则测网。磁测工作采用总场测量方式,观测地磁场总强度T值。
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3.1 磁场分布规律及异常圈定
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从△T 异常等值线平面图可以看出,全区磁异常值多为 15 nT左右,呈现背景场特征,大部分地段等值线稀疏分布无规律,对应部位地表出露的岩性主要为弱或无磁性的长石石英砂岩、板岩、长石砂岩、石英砂岩、砾岩、灰岩、石英闪长岩、砂质钙质板岩、薄层灰岩夹玄武岩。大致在研究区西南角分布一条明显的磁异常带,异常走向北西西、强度中等偏高、分布范围大,幅值变化为-600~1000 nT,长约 15. 0 km、宽 1. 0~2. 0 km,在异常带内有多个大小不等、强度不同的局部异常,形态多为长条状或等轴状,以正负伴生(南正北负)为主,梯度变化大,异常带在局部地段呈现微小扭曲现象,总体呈串珠状沿走向带衔接分布(图2)。
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结合磁测工作总精度,认为 7.5 nT以上的磁场变化即可圈定为真实可靠的局部磁异常,同时考虑异常具有一定规模、形态相对完整等条件,全区圈定出局部磁异常2处,编号为M1、M2(图2)。
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化极处理后(图3),M1磁异常负值范围明显缩小,正值异常中心向北偏移,且异常更加突出,正值异常的分布范围及形态变化与地表出露的基性— 超基性岩带完全对应;M2磁异常值升高、范围向北扩大。
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3.2 推断断裂构造
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根据研究区内磁异常特征交变带、线性梯级带以及带状、串珠状局部异常的展布情况作为断裂构造的示别标志,推断出本区规模较大的区域性断裂共 4 条,编号为 TF1、TF2、TF3、TF4。结合地质填图及遥感解译结果分析,TF1为北西西向,走向长度约 19 km,磁异常呈明显条带状、串珠状,异常幅值较大,与酿姆—格龙断裂带(F27)断层位置吻合程度高,局部地段有超基性岩贯入;TF2 为北西向,走向长度约25 km,磁异常呈零星的串珠状,与研究区内阳靠—西科河活动性断裂带(F20)空间位置吻合,构造两侧出露主要以弱磁性—无磁性的砂岩、杂砂岩、岩屑砂岩、细砂岩、粉砂岩、板岩等碎屑岩组合为主,断裂带内偶见规模较小的磁性酸性岩脉,因此该断裂引起异常幅值较小;TF3 断裂总体呈近南北走向,TF4 断裂北东走向,该两条断裂与区内 F5 断裂位置吻合,F5 断裂在区内受 F20 拉张作用,形成两段。
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图2 △T异常等值线平面图
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图3 △T异常化极等值线平面图
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3.3 位场转换处理
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为进一步分析研究区磁异常的规律特征,对所采集磁测数据资料进行向上延拓、位场分离(正则化滤波)、方向导数、垂向导数等位场转换处理(管志宁,2005;蔡运胜,2015;李海宾等,2018)。
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向上延拓处理后(图4a、b),随着上延高度的不断增加,浅部弱小异常逐渐消失,等值线形态趋于光滑,异常幅值减小,范围变大;当延拓至 500 m 和 1000 m高度时,原本分离的M1、M2异常已连为一体。
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图4 △T异常位场转换处理等值线平面图
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a—△T异常向上延拓50 m;b—△T异常向上延拓1000 m;c—△T异常正则化滤波(滤波因子50);d—△T异常垂向一阶导数;e—△T异常0°方向求导;f—△T异常90°方向求导;1—推断断层及编号;2—磁异常及编号
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选用滤波因子20、50(图4c)两个水平几何尺度 (点距数)对磁测数据进行处理后,M1异常明显、突出,两个尺度得出的局部异常形态相似,并与向上延拓高度为 20 m、50 m 的结果也相近,说明位场分离提取的局部磁性目标体与向上延拓后反映一定埋深的磁性地质体是一致的,二者具有一定关联性。
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对磁测数据进行垂向一阶导数(图4c)和二阶导数处理后,M1异常形态较为接近,一阶导数的局部异常范围较小,呈串珠状排列,极大值连线与酿姆—格龙断裂带(F27)位置相对应;二阶导数局部异常范围略大,零值线分布与地表出露的基性—超基性岩带界限相近。
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选用 0°、45°、90°和 135°共 4个方向进行求导处理,0°和 90°方向求导结果(图4e、f)M1 异常反映明显,异常呈线性条带状分布;45°和 135°方向求导效果不明显。
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3.4 磁异常解释
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M1 磁异常带所在区域地表多处可见磁性较强的基性—超基性岩出露,岩性为辉长岩、蛇纹岩等,结合物性资料判断,M1磁异常是铁磁性矿物含量较高的基性—超基性岩带的反映,化极处理后,M1磁异常正值异常中心向北偏移,且呈南西陡北东缓趋势,推断引起磁异常的岩体向北东倾斜。M2磁异常强度相对背景场略高,幅值50~200 nT,该区域主要出露磁性较弱的二叠系马尔争组 2 段长石石英砂岩、板岩及薄层灰岩夹玄武岩地层,上延至500 m和 1000 m高度时,M1、M2异常连为一体,由此推测M2 磁异常是由深部基性—超基性岩带作用形成,即M1 异常所圈定的基性—超基性岩带深部向西延伸的结果。
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图5 M1磁异常图切A-A′剖面2.5维反演计算结果图
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图6 研究区找矿预测图
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1—第四系;2—下白垩统万秀组上段;3—下白垩统万秀组下段;4—中—下三叠统古浪堤组上段;5—中—下三叠统古浪堤组下段;6—中—下三叠统隆务河组上段;7—中—下三叠统下大武组下段;8—二叠系—下三叠统马尔争组五岩段;9—二叠系—下三叠统马尔争组四岩段;10— 二叠系—下三叠统马尔争组三岩段;11—二叠系—下三叠统马尔争组二岩段;12—二叠系—下三叠统马尔争组一岩段;13—中石炭统—中二叠统树维门科组二段;14—中石炭统—中二叠统树维门科组一段;15—花岗岩脉;16—石英二长岩脉;17—花岗闪长岩脉;18—石英闪长岩脉; 19—辉长岩脉;20—石英脉;21—燧石条带白云岩;22—蛇纹岩脉;23—推测地质界线;24—角度不整合界线;25—活动性断裂;26—正断层;27 —逆断层;28—性质不明断层;29—推测断层;30—推覆构造;31—脆—韧性变形带(碎裂岩-糜棱岩类);32—褐铁矿化;33—灰岩岩块;34—砾岩透镜体;35—铜钴矿化点;36—物探高精磁异常区及编号;37—遥感铁化异常区及编号;38—遥感泥化异常区及编号;39—地球化学综合异常编号及元素组合;40—异常浓集区;41—找矿远景区范围及编号
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为对产生 M1磁异常的基性—超基性岩带进行进一步定量解释推断,在面积性测量结果的基础上横穿异常高值中心图切剖面数据(A-A′),采用中国地质调查局发展研究中心的RGIS软件进行2.5D人机交互反演(图5)。对应图切剖面上的磁异常中心部位,地下存在一规模较大、向北东向倾斜的磁性体,上半部产状较缓、下半部产状变陡,顶部出露地表、出露范围约 300 m 宽,整体向下延深 1000 m 以上。2.5D人机交互反演结果显示,该磁性体与地质测量和填图所获基性—超基性岩带赋存情况吻合度较高。
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4 找矿靶区圈定
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根据区域地质资料,M1磁异常圈定的基性—超基性岩带,受酿姆—格龙断裂带(F27)控制,位于布青山—阿尼玛卿构造带内,属于德尔尼矿田的西延部位,区域上,以德尔尼大型铜钴锌矿床为代表的阿尼玛卿超基性岩铜钴矿带,断续分布着产于超基性岩中的铜钴矿(化)点多处。M1磁异常范围内,超基性岩体内部见有镍元素成矿显示,矿石矿物主要为黄铁矿,次为黄铜矿、褐铁矿交代黄铁矿,可见有少量星点状孔雀石。取样分析主要有益组分含量 Cu 0. 02%~1.27%,Co 0. 005%~0. 031%,S 0.11%~18.77%,矿化不均匀。同时,M1磁异常范围内产出有友后青铜钴矿化点。
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1∶5 万水系沉积物地球化学异常显示(图6), M1 磁异常对应区域范围分布有 AS15 乙 1 Ni(Cr、 Cu、Co)、AS16 乙 1 Ni(Cr、Co)、AS17 乙 2 Ni(Cr、 Hg)、AS18 乙 2 Hg (Ni、Cr、Co)共 4 个以 Ni、Cr、Co、 Hg元素为主的综合异常,异常规模大、强度高,受沿深大断裂 F27 分布的基性—超基性岩带控制明显,且 Sb、Cu、Au、As、Pb、U 等元素均有不同程度异常表现及浓度分带。
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综合以上地物化成果分析,将 M1 磁异常对应区域划定为铜钴镍多金属 A 类找矿靶区,从而建立本区与基性—超基性有关的铜钴多金属矿的地质地球物理-地球化学找矿模型。
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5 结论
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(1)通过对地面高精度磁测数据分析,对研究区内磁场分布规律和异常特征有了较为全面的掌握,推测规模较大的区域性断裂构造 3条,圈定 2处磁异常,通过对磁场的展布特征分析,与研究区总体断裂构造格架、地层岩性、岩浆岩等空间分布特征吻合程度较高,磁测工作在一定程度上可以为地质测量和填图工作提供依据。
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(2)M1磁异常圈定了基性—超基性岩带的范围及形态,化极后向上延拓磁异常反映了磁异常 M1的关系,并体现了基性—超基性岩带深部赋存状态。
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(3)通过对磁测数据资料位场转换处理,能够对引起磁异常的地质体空间分布特征较为深入的掌握了解,利用2.5D人机交互反演进行进一步定量解释,较为准确的推断出图切剖面下磁性体的产状、规模、向下延伸深度等空间形态特征,为下一步异常查证提供依据。
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(4)M1磁异常圈定的基性—超基性岩带的范围及形态与 4 个化探多元素综合异常高度吻合,从而可以建立起本区与基性—超基性岩带有关的铜钴多金属矿的找矿模型,对邻区甚至布青山—阿尼玛卿构造带区域内的找矿工作具有借鉴意义。
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致谢 在本文撰写过程中,得到了天津华北地质勘查局蔡运胜教授级高级工程师的悉心指导,谨表忠心感谢!
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注释
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① 刘高杰,郭忠,于达.2014. 青海省玛沁县东倾沟地区1∶5万区域地质矿产调查报告[R]. 天津:天津华北地质勘查总院.
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摘要
为综合研究青海某区成矿远景和找矿潜力,本文通过对该区1∶5万地面高精度磁法测量数据资料进行一系列位场转换处理,分析全区磁场分布规律和异常信息特征,结合地质背景、岩石磁性特征和化探水系沉积物测量等资料着重对M1异常进行解释推断,圈定1处与基性—超基性岩关系密切的铜钴镍多金属A类找矿靶区,采用 2. 5D人机交互反演,拟合出异常体埋深、形态等赋存情况。本研究建立的与基性—超基性岩带有关的铜钴多金属矿的找矿模型,为邻区甚至布青山—阿尼玛卿构造带区域内的找矿工作提供借鉴经验。
Abstract
In order to study the metallogenic prospect and prospecting potential of a certain area in Qinghai Province, this paper conducted a series of potential field conversion processing on the 1∶50,000 high-precision surface magnetic survey data in this area, analyzed the magnetic field distribution and abnormal information characteristics of the whole area, and focused on the interpretation and inference of M1 anomaly in combination with the geological background, rock magnetic characteristics and geochemical stream sediment measurements. A class A target of copper-cobalt-nickel polymetals, which is closely related to basic-ultrabasic rocks, was identified, and the buried depth and morphology of anomalous bodies were fitted by 2. 5D human-computer interactive inver- sion. The prospecting model of copper-cobalt polymetallic deposits related to basic-ultrabasic rock belt established in this study provides reference experience for the prospecting work in adjacent areas and even in the BuqingshanAnimaqing structural belt.
关键词
地面高精度磁法 ; 位场转换 ; 2. 5D人机交互反演 ; 阿尼玛卿构造带