鞍山地区磁异常研究及找矿远景分析.pdf

矿业工程6Mining Engineering第2 1卷第5期2023年10 月鞍山地区磁异常研究及找矿远景分析李庭旺，王永良，李畅（辽宁省冶金地质勘查研究院有限责任公司，辽宁鞍山1140 38）摘要：从鞍山地区磁异常的总体特征人手将磁异常划分为三个成矿带，针对南北成矿带开展了详细的磁源分析、磁性体边界划分、正演计算及磁异常与“鞍山式”铁矿对应关系研究，得出南北异常带和东西异常带磁异常均由磁铁矿引起的结论，并且具有规模大、连续性好、向下延深大的特点。根据此异常特征预测深部铁矿资源量潜力巨大，对该区域深部铁矿找矿方向和矿山远景规划具有一定的指导意义。关键词：磁异常；水平一阶导数；垂向二阶导数；正演模型中图分类号：P618文献标识码：A文章编号：16 7 1-8 550（2 0 2 3）0 5-0 0 0 6-0 5东西异常带由黑石子大孤山（C12南翼梯度变化较缓，东北翼变化陡并出现负场；0引言“东西异常带”走向近东西，分布不连续，长约某院于2 0 17 年完成鞍山市大孤山幅17km，总体表现为南翼梯度变化缓，北翼变化（K 51E0 18 0 13）1：50 0 0 0 地面高精度磁法测量陡并出现负场；“柳林子异常带”走向南西北工作，在重点磁异常区开展了1：10 0 0 0 剖面测东，异常正负相间，长约6 km，为一低缓异常量，采集了大量铁矿石标本和近矿围岩标本并带。进行磁参数测量，获取了鞍山地区大量磁参数南北异常带由樱桃园胡家庙西大背信息，对重点磁异常进行解析延拓、水平一阶（C 1C 5）和羊草庄陈台沟张家湾（C6导数、垂向二阶导数处理，掌握多方面的异常C8）两条近于平行的异常带组成，走向北西信息来满足推断解释的需要。在此基础上建立南东，两条异常带在西大背一带融为一体并闭鞍山地区板状矿体正演模型，进行了正演模拟合。东侧（C1C 5）异常带以条带状分布为计算，推测矿床在地下空间的展布特征，为深主，异常强度高、梯度陡，一般地面异常达到部资源量的评价及矿山远景规划提供有力的数上万甚至几万纳特，该异常带为磁铁矿引起的据支撑。本文针对项目中地面磁测部分进行归异常，除樱桃园异常外，其他异常均进行过地纳总结并深入剖析，力求为今后深部找矿工作面开采，揭露矿体厚度约10 0 350 m，控制延和储量核查工作提供参考。深超过10 0 0 m；西侧（C6C8）异常带异常强度有所减弱，梯度有所放缓，异常宽缓圆滑，1磁异常总体特征涉及范围大，分布不连续，地面磁异常一般在鞍山地区磁异常总体上可由“南北异常500010 0 0 0 n T 左右，局部也可达到2 0 0 0 0 nT带”、“东西异常带”、“柳林子异常带”三条规以上，该异常带为磁铁矿引起的异常，其中陈模较大的磁异常带组成。“南北异常带”由两条台沟磁异常和张家湾磁异常已进行深部钻孔验近于平行异常组成，长约10 km，总体表现为西证，矿体厚约10 0 30 0 m，最大控制延深超过1400m，矿头埋深由南向北逐渐加大。收稿日期：2 0 2 2-10-17作者简介：李庭旺（19 9 1），男（满族），辽宁鞍山人，辽宁省冶金地质勘查研究院有限责任公司中级工程师。C14）异常、关门山眼前山（C9C 11）异常2023年第5期带组成，这些异常分布不连续，相对独立，异常强度不均匀，一般在8 0 0 0 10 0 0 0 nT左右，局部达2 0 0 0 0 nT以上。该异常带上的磁异常均由磁铁矿引起，已有钻探工程验证并已开采多年。柳林子异常带（C15）由断续分布的低缓异常所组成，异常一般在10 0 0 2 0 0 0 nT左右，个别测点可达40 0 0 50 0 0 nT，异常区广泛分布含磁铁花岗岩、含磁铁变辉绿岩，认为该异常是由这两种岩性局部富集的磁铁矿所引起。上述异常特征构成了鞍山地区磁异常带分布的全貌（见图1）。其中“南北异常带”及“东西异常带”是鞍山地区最为重要的铁矿分布区，目前控制的总资源量7 0 亿t以上。C6C南大王家蟹子快C7张家烤C8关门山铁矿C14C12牧山快矿C13金石地子铁矿异西东图1鞍山地区磁异常分布图2岩（矿）石磁性特征为获得更为准确的岩（矿）石磁性参数信息，采集了鞍山地区各大矿山的各类型铁矿石标本和近矿围岩标本。铁矿石标本用磁称法第一位置测定磁参数，并采用下式进行计算：5R3(n)+n2-no(n3+n4-no3VZ.2ns+n6-no)10 (4 m SI)=2nI+n2+n,+n4+ns+ng-5sR2V(ng-n2)2+(n,-ng)+(n,-ng)2103(A/m)李庭旺等鞍山地区磁异常研究及找矿远景分析并采用下式进行计算：10:R3ni+n2)3VZonons+n6 10-(4SI)2noni+nz+n,+n4+ns+nol5sRV(n-n)+(n-ng)?+(ng-n5)10(A/m)式中：k一磁化率；J一剩余磁化强度；一仪器格值；R一标本距离仪器中心距离；V一标本的体积；Zo一正常场强度；ni、n z、n s、n 4、ns、n。一标X、Y、Z 轴分别向下向上读数；no一没测标本前仪器读数。北磁参数测量结果见表1，根据岩（矿）石异标本测量结果总结出鞍山地区岩矿石具有如下常带C1O.子山铁矿本岭断装C带常柳67岩石标本用磁称法第二位置测定磁参数，n3+n4+no210:RVZ。10-(4SI)6磁性规律：“鞍山式”铁矿磁性最强，是唯一能引起强磁异常的场源，磁化率常见值在1 80010-6655 90010-6 4SI。除少数铁矿带常异C15林10025:R3VZ。no 10 (4mSI)+2图例余磁较强外，一般以感磁为主；铁矿的磁性AT正等值线AT零等值线AT负等值线推断构造异常编号强弱受矿石的氧化程度影响很大，鞍山周围的铁矿一般氧化带很深，达40 0 50 0 m，磁性随氧化程度加深而减弱，当矿石氧化很彻底时，矿石几乎无磁性；富矿与贫矿存在一定的磁性差异；含磁铁花岗扮岩、含磁铁变辉绿岩及辉长角闪岩具有中等磁化率，但余磁较强，因此该类岩石能引起一定的磁异常；近矿围岩均属弱磁性或无磁性；沉积岩类只具微弱磁性。通过对岩（矿）石磁性规律的研究可见，磁铁矿的磁化率远高于其他各类岩石，能够产生强大的感应磁场；虽然个别标本剩余磁化强度很高，但总体来看其数值变化范围很大，且分布不均匀，不能引起强度很大的稳定磁场，因此，在地面上测量的磁场主要还是感应磁场，在正演计算时完全可用感应磁化强度代替有效磁化强度，而不会对解译结果带来较大的影响。8齐大山铁矿王家堡子铁矿胡家庙子铁矿西大背铁矿眼前山铁矿关门山铁矿陈台沟铁矿张家湾铁矿大孤山铁矿黑石子铁矿张家湾铁矿陆家沟含磁铁花岗闪长岩32炮手南沟含磁铁辉绿岩3场源特征磁场的衰减速度与磁性体埋深和体积有关，埋藏越深、体积越大衰减速度越慢，通过对磁异常做不同高度的解析延拓处理，可以压制局部异常，反映磁性体深部特征。图2 是对“南北异常带”（齐大山胡家庙眼前山）磁异常进行解析延拓处理结果，上延高度分别为50 0、1000、150 0、2 0 0 0 m，从向上不同高度的延拓结果看，磁异常总体形态未发生较大的变化，说明引起磁异常的场源比较稳定，即磁性体形态比较规整并且在深部仍然有较好的连续性；不同延拓层位异常强度中心位置均未发生较大的变化，说明磁性体产状较陡；不同延拓层位异常强度下降缓慢，说明磁异常的场源很深，矿业工程表1鞋鞍山地区铁矿石及近矿围岩磁参数统计表岩（矿)石标本地点名称赤铁矿磁铁矿假象赤铁矿假象赤铁矿磁铁贫矿磁铁富矿赤铁富矿假象赤铁矿磁铁贫矿假象赤铁矿石英砂岩磁铁贫矿辉橄岩辉长岩辉长角闪岩千枚岩片岩变粒岩磁铁贫矿假象赤铁矿千山花岗岩假象赤铁矿磁铁贫矿含铁石英岩混合花岗岩第2 1卷第5期磁化率/k 10-64SI剩余磁化强度/Jr10-3A/m块数变化范围135740 361 00011417 020 655 900136600 241 500620 190 00027234 680 294 000938 000 190 000300 550 00030400 95200148 400 109 000588 850 103 50029130124219 270 293 8201730 8 960201 900 3 100100 8 700313 3083087473016 4923019 270 213 820202.030 271017123 1 38214100 8 20094500 307 0001709 500 41 000315521523928 5383210 681 49 849平均值442.709167 36025 2004 90012.80014 00032.0004020054 00037 34010436 2003.7002.50035009821720936 2002.4605571 80071 0002005513116 74625 046即磁性体向下延深很大，应当指出，磁性体延深与延拓高度并不是简单的对应关系。通过解析延拓分析鞍山地区引起磁异常的场源中心具有很大的埋深，尤其是“南北异常带”，磁异常形态规则、完整、连续性好、规模大，场源中心埋藏深度很大。000-608000图2齐大山胡家庙眼前山异常带上延示意图变化范围0 30 700700 516 150790 390 0000 2 026 0000 12 4205 000 12 0005 100 63 0001 530 222 0007296 300 47 0000 6 59025012503857 1 76011 51910 88900 98 000800 740 0006 300 90 00025 3921 760 501 6676 687 709 389510000515000平均值327016 70036 400360 00040 00040 000650 00027 60017 00016 9501525 0002.470500190 00025143813517 00070 00026.06050172 850223 3868200002023年第5期4磁性体边界特征水平一阶导数极大值极小值法确定矿体边界相对平滑，两个子异常带区分较好，边界清晰、易判别，但细节上反应不够明显（图3左；垂向二阶导数零值法确定矿体边界能较明显的反应出矿体转折、错动等细节信息，但对埋藏较深的陈台沟铁矿分辨能力明显下降，边界确定较为困难（图3右）。家堡铁裤勾铁石图3水平一阶导数（左）、垂向二阶导数（右）推测磁性体边界示意图对于王家堡胡家庙西大背异常带，由于矿体埋藏较浅，无论是水平一阶导数还是垂向二阶导数都能够很好的划分出矿体边界，且与实际边界基本接近；对于陈台沟张家湾异常带随着矿体埋深的加大，水平一阶导数仍能清晰的划分出边界位置，但是所划分的边界随矿体埋深的加大而变宽；而采用垂向二阶导数划分矿体边界时，在矿体埋藏深度增大到一定程度时就很难区分出边界位置了。因此，对于埋藏较深的矿体，采用水平一阶导数极大值极小值法确定矿体边界较为有效，但需要乘以磁化强度磁倾角磁异常模型C1(齐大山)板状体C2(王家堡）C3(胡家庙)C4(西大背）C5(祁家沟)板状体（多条）C7(陈台沟)C8(张家湾)C12（黑石子）板状体（多条）利用软件对矿体模型进行正演模拟计算，李庭旺等鞍山地区磁异常研究及找矿远景分析一定的深度比例系数加以修正，才能得出比较正确的结果。通过对磁性体边界的研究不难看出，引起地面磁异常的磁性体基本上都呈比较规整的厚板状，走向与磁异常走向一致，在定量计算时可采用板状体模型对矿体进行模拟计算。5正演计算根据磁性体薄板状特征，为“鞍山式”铁矿家堡铁矿建立板状矿体正演模型，模型宽通过水平一阶导数乘以深度系数获取，主矿体采用无限延深模型，次级矿体延深参考钻孔控制的最大深度。沿唐铁矿陈台沟铁表2 鞍山地区磁异常正演模型参数表剖面方位矿体厚/m埋深/m模型延深控制深度/m角/()/(A m-)6375 123板状体63板状体63板状体3570板状体63板状体35 633489胡家庙铁矿垂直磁异常走向方向布设1：10 0 0 0 精测剖面，在剖面方向内计算有效磁化强度和磁倾角；在不考虑余磁的情况下可用感应磁场代替有效磁场进行计算，因板状体铁矿具有一定消磁作用，并且消磁作用只在垂直板体方向产生，剖面内的有效磁化强度及有效磁化倾角计算公式为：J.=hTV(coslcosA)+sinTcos(-i)+sin(-21+ktan(-i)i,=-arctan1+k式中：J一剖面内有效磁化强度（A/m）；i 一剖面内有效磁化强度倾角（）；T一总场强度（1/410A/m）；I 一地磁倾角（）；A一剖面与磁北夹角（）；一矿体倾角（）；K一磁化率（4SI）；i 一剖面内磁倾角（）。利用公式计算各个异常的主矿体正演模型参数见表2。/()7594 12575 7894 12575 7980 12578 8065781507885 13278 82203068 88检验正演曲线与实测曲线的拟合度，从而判断X100 3000 10025035020 11025034047 180100 2330 2866 300 100150 250685 1 1003515023 224400100无限无限无限无限无限无限无限无限100014001800900700900900800（C 13）强磁异常旁侧发现了小孤山铁矿、齐大山（C1）强磁异常旁侧发现了祁家沟铁矿。另10模型参数的可靠性。图4为南北成矿带陈台沟（C 7）王家堡（C2）段进行正演模拟计算结果，正演剖面长38 8 0 m，剖面方位角6 3。图4中模型1为陈台沟铁矿模型，为无限延深板状体模型，模型宽150 m，有效磁化强度150 A/m，磁倾角7 8，向北东陡倾，倾角7 5，顶标高-600m，目前控制延深110 0 m；图4中模型2为王家堡铁矿模型，为无限延深板状体模型，模型宽2 50 m，有效磁化强度12 5A/m，磁倾角78向北东陡倾，倾角8 7，顶标高0 m，目前控制延深16 7 0 m。正演曲线与实测曲线拟合较好，无过多剩余异常，说明模型的各项参数选取比较合理，用该模型解译矿体比较接近矿体的真实情况。T/n T500004800046000440004200040000380003400036003200030002600028000240002200020000180001600014000120001000080006000400020000100,高程/m0-100-200-300-400-500-600700-800-900-1000-1100-1200-1300-1400-1500-1600图4陈台沟王家堡磁异常6 9 0 0 线T正演推测地质剖面图(Liaoning Metallurgical Geological Exploration and Research Institute Co.,Ltd,Anshan 114038,China)矿业工程6找矿远景鞍山地区磁异常总体上以条带状分布为主，磁异常具有规模大，走向方向延伸长，形态规则、完整，异常强度高、磁源深度大、异常波及范围广等特点；磁异常与磁铁矿对应关系非常好，目前已控制矿体与磁法解译资料都具有较好的吻合性，因此，加深对磁异常的研究工作，对新的探矿区选址和已有矿山深部资源量的预测都具有重要的意义。通过对鞍山地区磁异常的研究，对比已控制的矿体分布情况，认为该地区还具有一定的找矿空间。首先，在已控制矿体深部仍然具有很大的资源量，根据磁法正演结果推测矿体向地下具有很大的延深，并且具有较好的连续性，而目前控制深度均未达到矿体尾部，深部矿体一实测典线一理论曲线4008001200160020002400CphChaChMResearch on Magnetic Anomalies and Analysis ofOre-searching Prospects in Anshan AreaLI Tingwang,WANG Yongliang,LI Chang第2 1卷第5期资源量仍然巨大。其次，在磁异常走向上，相邻矿体之间的连接部位或高强度磁异常旁侧的低缓场值部位都可能存在未发现的隐伏矿体，如羊草庄（C6）磁异常和陈台沟（C7）磁异常中间的低缓异常区发现了梨花峪铁矿、大孤山29203480Ch4M423880距离/m63Ms1=150A/m Is1=780Ms2=125A/m 152=780Cph-碳质千枚岩Chq-绿泥石英片岩Fep-磁铁贫矿一-太古带斜长花岗岩口一-正演矿体模型外，柳林子低缓磁异常带也具有一定的找矿潜力，该磁异常区目前控制程度较低，随着工作程度的不断加大，今后可能会有进一步的找矿突破。Abstract:Given the overall characteristics of magnetic anomalies in the Anshan area,magnetic anomalies are divided into threemetallogenic belts.Detailed magnetic source analysis,magnetic bodies boundary delineation,forward calculation,and correspondenceanalysis between magnetic anomalies and Anshan type iron ore deposits have been conducted on the north-south metallogenic belts.It is concluded that the magnetic anomalies in the north-south and east-west anomaly belts are caused by magnetite and the magnetiteis characterized by its large size,good continuity and great downward extension.Based on the characteristics of the anomalies,it ispredicted that the potential for exploring deep iron ore resources is huge,which is of some significance in guiding the direction ofsearching for deep iron ore and mine long-term planning in this region.Key words:magnetic anomaly;horizontal first-order derivatives;vertical second-order derivatives;forward model