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csam和em方法在深部铁矿探测中的应用研究

钢铁是经济的重要基础材料。它的产量是衡量该国工业水平和国防状况的象征。随着我省工业化进程的加快,对铁矿资源需求量的不断加大,地表及近地表铁矿得到了有效地勘查和强力开发,地质找矿目标不得不锁定在找矿难度较大的深部盲矿体上。

河南舞阳—新蔡铁矿远景区是中国地质调查局圈定的全国铁矿八大重点找矿远景区之一,舞阳地区深部铁矿整装勘查项目是国土资源部找矿突破战略行动确定的47个整装勘查区之一,也是2011年河南首批开工的54个整装勘查区带之一,其主要分布在舞钢市朱兰、八台、武功、庙街四乡镇内。

以往的铁矿勘查工作只重视重磁法勘探,主要研究和验证大的构造以及较强的磁异常,而忽视了低缓磁异常的评价及其他有效方法的应用研究。在实际勘探中,强、弱磁异常和正、负磁异常中均发现了铁矿体。如何正确区分磁异常的含矿性和深部隐伏矿体的定位,一直是地质勘探工作中亟待解决的问题。笔者在前人的工作和研究基础上,对舞阳铁矿的物性特征进行了分析,在王楼矿区和小韩村矿区进行了电磁测深方法的研究,均取得了良好的找矿效果,实现了深部找矿突破。

1该区域的地质特征与岩砂岩性质有关

1.1太华群铁山庙组地层磁异常特征

研究区构造位置处于华北板块南缘,马超营—拐河—确山断裂北侧。大部分为第四系覆盖,在研究区南部有新太古界太华群变质岩系、中元古界熊耳群中-基性火山喷发岩系及汝阳群和洛峪群浅海相碎屑-碳酸盐岩沉积岩系、下古生界寒武系碳酸盐岩出露。岩浆活动主要为新太古代基性-超基性火山喷发、中元古代中基性火山喷发以及中生代的小规模酸性岩浆侵入。区内构造较复杂,褶皱主要发育在太华群地层中,岩层发生了不同程度的弯曲变形。断裂构造分为NWW向、近SN向和NE向三组,NWW向断层多为逆断层,近SN向和NE断层多为正断层(图1)。

铁矿的含矿岩系为新太古界太华群,铁矿呈多层状、似层状产出,与围岩产状一致。区内的太华群自下而上划分为赵案庄组、铁山庙组和杨树湾组,区内大部分铁矿主要产于铁山庙组(称为“铁山式”铁矿)地层中。

王楼铁矿区位于舞钢市东北约7km,矿床类型属铁山式铁矿床,发现于王楼磁异常验证过程中。由舞阳地区滤掉区域场后的局部磁异常图(图2)可见王楼矿床由于氧化程度较深,磁性较弱,磁异常强度较低,形态较规则,呈近等轴状出现,该异常孤立,与其他异常不连续,这说明矿体受后期复杂的构造错动影响较大。试验区全部为第四系覆盖,覆盖层厚度90~120m。太古界太华群铁山庙组地层隐伏于第四系之下,王楼矿床赋存于太古界条带状混合岩组中,平面上呈瓜子型,南北剖面上呈不规则状,东西长300m,南北长270m,厚度为32m。总体倾向西南,倾角20°,埋深380~425m。矿石由磁铁矿、假像赤铁矿、赤铁矿化磁铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、透辉石、白云石、方解石、普通角闪石、紫苏辉石、金云母、黑云母,绿泥石、蛇纹石、石榴子石、磷灰石、锆石、正长石和斜长石等矿物组成。矿石为中粒、细粒变晶结构、交代残余结构、条带状、块状、条纹状和浸染状构造。矿石平均品位TFe30%,MFe18%。

小韩村矿区属铁山式[l2]沉积变质型铁矿床,高精度磁异常最高值可达2000nT以上(图2)。该区被第四系覆盖,覆盖层厚度20~100m。覆盖层之下为太古界太华群铁山庙组。该矿发现于20世纪50—60年代,目前控制深度逾300m,共有三层磁铁矿。铁矿体赋存于太华群铁山庙组条带状混合岩中,平面上呈似层状,东西长80~220m,南北长100~300m,厚度为8~23m。总体倾向西南,倾角18°,埋深25~270m。矿石由磁铁矿、赤铁矿化磁铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、透辉石、白云石、方解石、普通角闪石、紫苏辉石、金云母、黑云母,绿泥石、蛇纹石、石榴子石、磷灰石、锆石、正长石和斜长石等矿物组成。矿石为中粒、细粒变晶结构、交代残余结构,条带状、块状、条纹状和浸染状构造。矿石平均品位TFe32%,MFe19%。

1.2磁铁矿电阻率特征

研究区内出露的岩石比较简单,对矿区内所采集到的岩(矿)石标本以及对已施工钻孔的岩心标本物性测试(表1~2)表明,铁山式辉石磁铁矿的平均电阻率为255Ω·m,而围岩含石英辉石岩、混合岩、片麻岩、闪长岩及浅粒岩的平均电阻率在n×103Ω·m~n×104Ω·m。赵案庄磁铁矿平均电阻率为78Ω·m,表现为低阻特征。而围岩片麻岩、闪长岩及辉石岩的平均电阻率在n×103Ω·m(表1)。所以磁铁矿与围岩电阻率差异明显,磁铁矿电阻率在n×101Ω·m~n×102Ω·m,较围岩电阻率表现为低电阻率特征。

铁山式辉石磁铁