新疆蒙库铁矿的综合物探技术应用研究

【摘 要】自我国启动国土资源大调查以来，相继发现了许多重要的矿区带，新疆阿勒泰地区的铁矿成矿带便是其中之一。阿勒泰铁矿成矿带是中亚地区非常重要的金属以及稀有金属成矿带之一，蒙库铁矿床作为阿勒泰地区比较典型的铁矿床，本文将通过对蒙库铁矿地区的地质条件、特点以及成矿的条件进行分析，探讨TEM物探法和高精度磁测法在寻找铁矿以及预测铁矿储量方面的应用，为我过在该地区在铁矿找矿方面提供参考。

【关键词】蒙库铁矿；TEM物探方法；综合物探技术

0 引言

作为目前在新疆发现的最大的铁矿矿床，蒙库铁矿矿区已经发现了大小矿体近30个，富含多种类型的磁铁矿石，为了有效地发掘利用这些矿铁资源，就必须研究和利用先进的技术对这些磁铁矿石进行探测。

1 新疆蒙库铁矿的地质条件分析

新疆蒙库铁矿位于新疆维吾尔自治区富蕴县北西70km，该区位于阿勒泰铁矿带地区，地处东经88°58’00’’，北纬47°33’30’’，该地区处在新疆的最北边，阿勒泰造山带南部，属于天山-兴安褶皱区中的阿勒泰褶皱系。根据大地构造来分析，蒙库铁矿位于西伯利亚古板块阿勒泰陆缘活动带，在麦兹复式向斜北东翼之次极褶皱-蒙克木背斜北东侧，与哈萨克斯坦-准噶尔板块的交界地带。矿区内主要的含矿地区为该矿区南部的下泥盆统康布铁堡组，如图1所示。

图1 矿区地质简图

在蒙库铁矿所在区域内不仅富含磁铁矿，还有丰富的铅锌矿以及稀有金属和白云母。其中铁矿主要位于泥盆统康布铁堡组上亚组第二岩性段中部和第三岩性段上不，最大的就是蒙库铁矿，另外还有一些小型铁矿。蒙库铁矿床呈大体西北-东南走向，局部范围内方向变化在275°～310°之间，整个矿体由近30个规模大小不等的矿体组成，这些矿体相互平行排列，构成了一个紧密的狭长地带。蒙库铁矿的矿石类型多种多样，主要的含矿成分如表1所示，同类矿石之间化学成分变化较小，各类矿石与新疆磁海矽卡岩型磁铁矿矿石的化学成分十分相似。

表1 矿石矿物成分一览表

2 新疆蒙库铁矿的地质特点分析

2.1 蒙库铁矿的成因分析

蒙库铁矿的形成经历了一个喷流沉积、变质改造、岩浆热液叠加的复杂过程。蒙库铁矿所处的阿勒泰造山带属于西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块的交界部位，在晚古生代早期，两个板块的俯冲作用将强，消减了仰冲作用，造成了临近额尔齐斯一代形成了断裂构造，这些断裂构造促使了大量中基性火山岩的溢出和侵入。到了中泥盆世末期，由于消减作用的长期影响，使得岩浆期后热液的大规模侵入，在高氧逸度、较高温度和适当的压力pH值和Eh值之下，热液交代中基性火山岩，形成了矽卡岩，伴随生成的则是大量的磁铁矿，于是便形成了今天的蒙库铁矿。

2.2 找矿的标志分析

（1）由于该地区的铁矿为磁铁矿，所以磁异常现象则是该地区寻找铁矿最直接的标志。

（2）在该地区铁矿的形成过程中，板块构造活动比较频繁，所以地层变化比较复杂的区域铁矿的含量应该比较丰富。

（3）区域变质和热液变质作用对该地区铁矿的形成影响较大，所以岩石变质程度明显的矿物出露地区矿石的含量较为丰富。

（4）矽卡岩类矿石含量丰富的地区，特别是石榴石、透辉石、钙铁辉石、铁闪石的发育地段铁矿的含量丰富。

（5）下泥盆统布铁堡组，即火山-沉积构造地段，特别是钠质火山岩-碳酸盐岩构造是寻找铁矿的重要标志。

3 TEM物探方法的应用分析

3.1 TEM物探方法的原理

TEM即瞬间电磁法，该方法的原理是电磁感应定律，利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，进一步探测介质的电阻率。

瞬间电磁法与其他的探测方法相比，施工效率高，感应灵敏，操作简单，探测深度大，信息量丰富，是一种很具有发展前景的探测技术。近年来我国将瞬间电磁法应用于地质勘探以及金属矿物、煤矿、地下水的探测，已经取得了显著的成果。

3.2 磁铁矿引起的TEM响应分析

根据瞬间电磁法的工作原理可以得到，该方法中直接探测的物理量为二次感应涡流的变化。利用瞬间电磁法会引起感应激发极化效应和瞬变磁张驰效应，感应激发极化效应会加速瞬变场的衰减，而瞬变磁张驰效应则会减缓瞬变场的衰减，两者的作用正好相反。

利用瞬变电磁法使磁铁产生的磁张驰效应的变化规律是按时间的负幂次级数衰减的，良导体的瞬变涡流效应是按时间的负幂次的倒数规律进行衰减的，实验证明：瞬变电磁法使磁铁产生的磁张驰效应的衰减速度比良导体的瞬变涡流效应的衰减速度要慢许多，正是这种效应使得瞬变电磁法对磁铁矿的探测能力大大增加了。

在瞬变电磁场的激励下，磁铁矿可以产生磁张驰效应，所观测到的瞬变磁张驰效应dB2（t）/dt是按t-n的幂函数规律衰减，即dB2（t）/dt=at-n，式中a为一系数。这种瞬变磁张驰效应的衰减比良导体的瞬变涡流效应（按e-t/a指数规律衰减）的衰减要慢得多，在激励晚期可以很精确地观测到。

瞬变磁张驰效应存在于具有磁性的岩、矿石的瞬变电磁响应中。瞬变磁张驰效应的时间谱特性按t-n幂函数规律衰减，n值在1.1-1.7范围之内，比感应涡流效应的衰减率要慢得多。

在利用瞬间电磁法进行找矿时，可以把周围岩石具有磁性的区域作为探测目标，如果从良导体产生的瞬变涡流效应中找出具有磁性的岩石的瞬变磁张驰效应是十分困难的。直接利用瞬间电磁法进行探测，这样有利于探测到较强的瞬变磁张驰效应，对于找矿工作就会变得相对比较容易。

4 预测其储量的物探方法分析

4.1 利用地面磁测成果进行预测

预测矿铁储量的一个比较直接简便的方法就是直接利用地面磁测成果进行预测。蒙库铁矿地区表现出强磁异常特征的区域的走向为南东-北西向，与蒙库铁矿矿体的走向基本一致。

在预测储量时，首先计算整个矿体的体积，将探测中发生磁异常的铁矿体范围作为横截面积，利用钻孔控制的矿体平均延深为厚度，根据面积和厚度就可以计算出整个矿体的体积。然后根据实际地质选择合适的矿石密度和矿石品位，就可以计算出整个矿体的铁储量。

这种方法虽然简单，但是利用地面磁测成果得到的铁储量预测只能作为参考，因为该强磁区域的磁异常与区域背景唱的差值很大，根据磁测T正演成果无法准确地确定磁性体延伸，这样就不能很全面地反映出整个矿体铁矿的资源量。

4.2 利用TEM探测成果进行预测

相比较于利用地面磁测成果进行预测的方法，利用TEM探测成果预测铁矿储量则比较可靠。利用TEM探测成果预测铁矿储量的过程为：先计算矿体的横截面积，将利用瞬间电磁法测得的电导率断面图划分成许多雁行排列的低电阻异常体，这些异常体统称为“矿体群”，求得每条勘探线上这些异常体组成的矿体群的横截面积，最后再确定利用瞬间电磁法探测的范围内铁矿的储量。与直接利用地面磁测成果进行测量相比，这种方法更具有说服力。

在进行预测矿铁储量的计算时还要注意其他一些对测量会产生影响的因素，比如，矿体的规模、连续性、品位的变化等等。

5 结论

地面磁测法与TEM探测法的综合应用，对于蒙库铁矿的寻矿工作以及对铁矿储量的预测是十分有效的。先利用地面磁测法在地面进行探测，寻找磁异常的地区，分析并筛选出比较有可能存在铁矿的区域，再利用瞬间电磁法对磁异常地区进行深入的探测，再实施钻探确认是否有矿，并利用三分量磁测井寻找发现新的地处较深的盲矿体，从而达到找矿的目标。新疆蒙库铁矿的找矿方法为我国在其他地区的找矿工作提供了参考，利用地面磁测法和TEM探测法相结合的综合物探技术，形成了在寻找火山喷流型块状磁铁矿床的“地质-地球物理找矿”的新模式。

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