大冶铁矿勘查井中磁测运用成效

大冶铁矿是中国著名的大型矽卡岩型铁矿床，历年来累计探明铁矿石资源储量16647．38万t，其主体矿量分布在一200m标高以上，前后已有1700多年的开采历史。经过近5O年大规模的开采，全区保有资源量仅2800万t，矿山资源短缺。矿体一200～一400m范围已基本控制，而对一400m以下只施工了少量几个钻孔，虽然有钻孔见矿(如ZK15-5孔等)，但深部(一400m以下)找矿没有根本性的突破。而对其更大深度(一400～一1000m)接触带形态产状等特征及含矿性研究不充分¨-2J。老矿山，地形复杂，地面磁测受到较大的影响，资料解释推断难度大，特别是地面磁测对深部磁性体的磁场信息非常微弱，加大了发现深部磁性体的难度。在井中进行高精度磁测数据采集和深部信息提取，是发现深部井旁矿体异常，较准确地对矿体(磁源体)进行空间定位预测，为探矿工程布置提供依据的有效手段。本文通过对大冶铁矿全区40个钻孔进行井中三分量磁测和部分孔磁化率测井资料进行总结。通过定性～半定量解释研究，获得了岩、矿体磁性变化特征，圈定了井旁盲矿异常，推断隐伏矿头(负磁荷源)、矿尾(正磁荷源)空间位置，对于深部隐伏矿体的定位及钻探施工具有重要指导意义，取得了显著的深部找矿效果。ZK15•7孔、ZK19—1—17孔的成功见矿就说明的这一点。

1矿区地质特征

1．1地层

主要为下三叠统大冶群灰岩和大理岩。其中与成矿关系密切的是厚层大理岩和白云质大理岩。

1．2构造

本区位于淮阳山字型前弧西翼，铁山背斜北翼、铁山岩体的南缘中段。区内地质构造复杂，褶皱与断裂发育。构造线多呈NWW向、NW向和NNE向展布。与成矿、找矿有关的主要有：龙门山倒转向斜和龙洞～狮子山倒转背斜；热力变质形成的波状起伏多台阶接触带；以及总体上呈Nww向延展的接触～断裂复合构造带。

1．3岩浆岩

区内岩体属燕山期早期形成的铁山侵入体。主要为石英闪长岩、黑云母透辉石闪长岩等。此外还存在一些成矿以后生成的脉岩(辉绿岩、闪长玢岩、煌斑岩)穿插，时有轻微破坏作用。

1．4围岩蚀变

由岩体向外分为：蚀变闪长岩带、内矽卡岩带、外矽卡岩带和外变质带4个围岩蚀变带。其中外矽卡岩带与透辉石或含金云母透辉石矽卡岩和矿体分布关系密切，是良好的找矿标志。

1．5矿床地质特征

矿床的形成与区内燕山早期岩浆侵入活动关系密切，该期形成的中细粒含石英闪长岩、黑云母透辉石闪长岩构成矿体的直接顶、底板围岩。区内的控矿构造主要为岩体接触带、断裂和褶皱，矿床成因类型属高温热液接触交代型(矽卡岩型)铁矿床。铁矿体的产出特征主要是岩体接触带成矿，见图1。根据标高的不同，从上到下，形成目前认识的“第一、第二、第三成矿台阶”的成矿理论，oJ。其次亦有岩体内裂隙充填型铁矿。本区矿床自西向东由6大矿体(铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山、尖山)组成，赋存于嘉陵江组和大冶组的大理岩与闪长岩的接触带内。已知矿体沿接触带续延4．3km，矿体产状基本与接触带产状吻合，主要走向呈Nww向。除尖林山矿体隐伏之外，其余矿体均出露地表。

2矿区地球物理特征

井中磁测是以研究岩(矿)石具有不同磁化强度所引起的地磁场变化为基础的一种井中物探方法。因此，了解和分析岩(矿)石的磁性物理特征，是本方法工作的物理前提。矿区岩(矿)石磁性参数的统计资料71(表1、图2)说明：磁铁矿与围岩(闪长岩、大理岩)具有明显的磁性差异，本区具备了开展井中磁测地球物理前提。磁铁矿具有最强的磁性，磁化率变化范围大，为9000×10～～175000×10～SI，能引起强的局部磁异常。不同岩性的侵入岩具有较强的磁性，磁化率变化范围为500×10～～12000×10～SI，斑状花岗闪长岩、透辉石闪长岩、细斑含石英闪长斑岩、粗斑含石英闪长斑岩、闪长岩、黑云母透辉石闪长岩，磁化率依次增强。黑云母辉石闪长岩，也能产生较强的磁异常，为本地区深部找矿主要干扰磁性体，但整体异常特征规律存在差异。同时本矿区的磁铁矿磁性复杂，表现为不均匀，变化范围幅度较大，存在着磁化方向的变化。

3井中磁测方法原理

3．1井中磁测基本原理

不同的磁源将产生不同形态的磁场，这种磁场的特征可用磁力线来描述，磁力线总是由正磁荷发出而收敛于负磁荷。在空间任一点处，磁力线的切线方向，就是该点的磁场强度5T的方向。△的大小则以垂直于磁力线方向上，单位面积通过的磁力线数来表示，磁力线越密处，磁场越强，反之则越弱。磁力线能形象地描述但不便直接用来进行数量上的计算。当磁源发生变化时便改变了磁场的特征，在钻孔中将测出不同形态的磁异常。实际上磁异常的特征除了取决于磁源这一内因外，还与观测钻孔的位置有关。井中三分量磁测是采用高精度重力传感器定位，获得轴向和垂向两个座标系统的分量数据，测井仪井下探管中装有3个互相垂直的磁灵敏元件，分别称为、Y、z元件，是沿井轴测量磁场强度在、y、z轴的分量。

3．2井中磁测技术方法

(1)正常场的选定采用鄂州市碧石渡磁测总基点作为铁山矿区正常场值：Z=33000nT；Ho=35000nT；To=48100nT。

(2)测试方式和点距的选取采用点测方式，取5m点距，下放电缆时作初值探测，加密和检查探测时，提升电缆进行。

(3)井中磁测各类磁异常图的含义和图示方法①磁异常垂直分量△z曲线。将沿井轴所得的垂直磁异常△z=Z—Z以磁异常值为横座标，井深为纵座标绘制成的曲线图。它表征磁性体产生的垂直磁场沿井轴的变化特征，该曲线以正常场为“0”线，左负右正取值，负值表示△z向上，正值表示△z向下(指向地心)。②水平分量模差△曲线。由实测的水平分量模值日(H=(X+y)Ⅳ)减去正常水平分量(Ho=(+】／0))，所得出的差值△日=H一巩。它是以AH模差值为横座标，井深为纵座标绘制成的曲线图。由于矿体的走向近东西向，勘探剖面大体上接近南北向，则水平磁场H矢量与正常水平场矢量的夹角较小，可将△近似地当作水平磁异常△或其磁北分量△。特别是钻孔为直孔时，水平分量的模值总是准确的，因此该曲线具有重要意义。③磁异常总矢量△。磁异常总矢量△在横剖面(垂直矿体走向)中的投影矢量图△7''''和纵剖面(平行于矿体走向)中的投影矢量图△n。是由水平分量异常在横(纵)剖面中的投影△(A)与垂直异常△z合成的磁异常矢量沿井轴分布在横(纵)剖面中的投影的矢量向线簇。它形象地描绘出磁性体所产生的磁力线在横剖面(通常为勘探剖面)和纵剖面中的分布情况。④磁异常矢量近似地在磁北剖面中的投影图。是由水平模差△与垂直磁异常△z合成的矢量△，形成沿井轴分布的矢量向线簇图。该图与△H、△z曲线绘制于同一座标系的图中，并附上地质柱状图和磁化率曲线图作为综合测井曲线图。

4大冶铁矿深部钻孔井中磁异常解释与工程验证

对全区40个钻孔开展了井中二三分量磁测和磁化率测井，其中18个钻孔发现磁异常。采用定性分析、半定量一定量解释相结合，推断其磁异常为盲矿体引起。下面以见矿较好的15线和19—1线来说明井中磁测的找矿效果。

4．1龙洞一尖林山矿段15线ZK15-5孔井中磁异常推断解释及验证情况

ZK15—5孑L井中磁异常见图3。ZK15—5孔位于标高一700in，呈现井旁矿异常，异常具矿尾特征，磁异常矢量向线簇向北发散，三分量异常反延交点位于南侧，推断深部三分量异常为标高一700in附近井旁盲矿体引起，南倾，距井口水平距离约30m，方位230。。经ZK15-7孔钻探验证，于792．55～819．20m处见26．65m磁铁矿，与推断标高位置吻合(见图4)，该孔为大冶铁矿深部找矿第一钻，实现了大冶铁矿深部找矿的突破。

4．2象鼻山矿段19．1线ZK19—1—15孔井中磁异常推断解释及验证情况

ZK19一l_l5孔井中三分量磁异常见图5、图6。在孔深750In左右处发现异常，井深5951TI(标高一419m)井段磁异常矢量向线簇呈收敛状，具矿头特征。

5结论

大冶铁矿接替资源勘查深部找矿的突破，是井中磁测方法应用的一次成功实例，效果显著。井中磁测接近磁源体，在探测范围内，是寻找井旁盲矿体最直接、有效的物探方法之一。通过对磁异常矢量向线簇呈现发散状或者收敛状分析研究，判断矿体“尾”部(正磁荷源)还是“头”部(负磁荷源)，能够较准确地对磁源体(矿体)进行空间定位预测，为工程验证提供靶区。