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摘要 ：山西省北岸铁矿工作区以往物化探工作程度 底，异常信息量少，为了查明工作区内磁铁矿的分布、延 伸及深部变化情况，利用地面高精度磁法，使用向上延 拓、2.5D 人机交互反演等方法，对异常做出解释推断和综 合评价。通过地面高精度磁法资料的精细处理，圈定了磁 异常范围，确定磁铁矿的分布范围和空间特性，为地质勘 查工作部署提供了可验证靶区。
通早期 1:50000 航空磁测工作，在工作区的东部及外 围(包括东侧边部约 20% 的范围内) 发现了上阳武异常。 该异常呈椭圆形、走向NNE， 长 1500m， 宽 500m。最大值 900γ, △ Z 曲线北西陡南东缓，在异常NW侧伴有 150γ 的 负异常。△ Z 异常梯度较陡，正负异常相伴，规律性好。 根据地面踏勘确定异常由铁矿体引起。通过 1/5 万矿调工 作时，在本预查区西部的轩岗镇幅、东马坊幅的范围内圈 定 1:50000 地面高精度磁测 C Ⅶ异常。异常位于本区中部 北岸、彭家塔一带，异常似椭圆状封闭圈，以 150nT 圈定 异常，长轴长 4km，走向北东东向，短轴长 1km，ΔT 最大 幅值可达279.9nT， 异常曲线变化平缓， 形状规则。
1 区域地质背景
勘查区在区域上位于华北断块(Ⅱ) 吕梁太行断块 (III)五台山块隆(Ⅳ) 的恒山五台山穹状隆起西南部与滹 沱河新裂陷原平凹陷的叠加部位。
区域内出露地层主要有 ：新太古界五台超群 ;古元 古界滹沱超群 ;古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系 ; 中生界三叠系 ;新生界第四系。
区内构造大致可分为太古- 元古代基底褶曲、燕山期 断裂褶曲和新华夏系构造。区域范围内岩浆活动主要集中 于五台期、吕梁期、燕山期。区域内主要的矿产为铁矿，以 沉积变质型铁矿为主， 均赋存于五台超群含铁建造地层中。
2 矿区地质特征
工作区出露地层由老至新依次为新太古界五台群石 咀亚群金岗库组、庄旺组， 古生界寒武系馒头组、张夏组、 崮山组、炒米店组，古生界奥陶系冶里组、亮甲山组、三 山子组、马家沟组， 新生界第四系全新统。
金刚库组(Ar3j)。在区内大面积分布，该组为一套变质硅铁建造， 为本区铁矿主要赋存层位。主要岩性为斜长角闪 片麻岩夹磁铁石英岩、黑云斜长片麻岩、花岗片麻岩等。
庄旺组(Ar3z)。分布于勘查区南侧的边部，该组为一 套变质粉砂岩—凝灰岩建造，岩性以黑云变粒岩为主，夹 角闪变粒岩、角闪片岩， 偶含不稳定磁铁石英岩。
馒头组(∈ 2m)。主要出露于勘查区西部、北西部，下 伏与太古界变质岩角度不整合接触， 上部与寒武系张夏组 整合接触。该组底部为一层不稳定的长石石英砂岩，下部 为紫红色粉砂岩、砂质页岩，上部为紫红色页岩加砂质泥 岩。出露厚度一般 30m ～ 59.5m， 平均40.8m。
张夏组(∈ 2z)。整合接触与馒头组之上，自下至上分 为张夏组一段(∈ 2z1)、张夏组二段(∈ 2z2)。张夏组一段 岩性下部为灰黄色泥晶灰岩，上部为灰黄色薄层鲕粒灰岩 夹薄层泥晶灰岩，出露厚度一般 55m ～ 80m，平均 65.5m ; 张夏组二段岩性以中厚层状鲕粒灰岩为主，中间夹少量薄 层状鲕粒灰岩， 出露厚度一般 120m ～ 180m， 平均 149.2m。
崮山组(∈ 2g)。整合接触于张夏组之上，其岩性下 部主要为灰黄色薄层泥灰岩夹薄层竹叶状砾屑灰岩，上 部主要为紫红色薄层状叶状砾屑灰岩，出露厚度一般 40m ～ 60m， 平均46.3m。
奥陶系炒米店组(O1c)。主要出露于勘查区西部、北 西部，整合接触于崮山组之上，其岩性主要为中厚层竹叶 状砾屑灰岩，夹少量薄层状泥灰岩，本区出露厚度一般 30m ～ 55m， 平均 39.4m。
奥陶系冶里组(O1y)。整合接触于炒米店组之上，其 岩性主要为薄—中厚层泥晶灰岩夹竹叶状砾屑灰岩， 两者 多呈互层状产出。本区出露厚度一般 60m ～ 150m，平均 81.6m。
奥陶系亮甲山组(O1l)。整合接触于冶里组之上，其 岩性以中厚层亮晶灰岩为主，局部夹少量竹叶状灰岩。本 区出露厚度一般 80m ～ 250m， 平均 122.5m。
奥陶系三山子组(O1s)。整合接触于亮甲山组之上， 其岩性以厚层白云岩为主，局部夹薄层泥质白云岩，岩层 间偶见穿插有燧石团块。本区出露厚度一般 30m ～ 90m， 平均 34.4m。
奥陶系马家沟组(O2m)。整合接触于三山子组之上， 本区四段均有出露，分别为马家沟组一段(O2m1)、二段 (O2m2)、三段(O2m3)、四段(O2m4)。一段岩性主要为灰黄色薄层泥灰岩，厚度一般 30m ～ 60m，平均 47m，二段 岩性为厚层泥晶灰岩、白云质灰岩、豹皮灰岩，厚度一 般 70m ～ 110m，平均 95m，三段岩性以白云质泥灰岩为 主，局部见夹角砾状泥灰岩，厚度一般20m ～ 40m，平均 35.2m，四段岩性主要为厚层 - 巨厚层白云质灰岩，局部为 豹皮灰岩， 本区出露厚度 0m ～ 120m， 平均45.4m。
全新统(Q4)。主要为坡积物、冲洪积物。厚度0 ～20m 之间， 平均 15m。
勘查区内构造分为变质岩区褶皱构造和盖层区断裂 构造两大类。
褶皱构造。本区褶皱构造较复杂，自南向北表现为向 斜—背斜—向斜的复式褶皱， 特别是在勘查区中部矿体出 露地段，“N”字型、“M”字型等小褶曲随处可见，褶皱轴 整体走向20°~ 60°之间，褶皱构造控制了本区铁矿体 的产状及分布。
断裂构造。区内断裂构造主要分布于灰岩区内，主要 通过观察断层上下盘地层受牵引现象影响， 地层产状发生 明显变化进行识别。全区共发现断层 6 条，自西向东依次 为F1 ～ F6.
工作区岩浆岩主要为新太古代五台晚期变质基性岩、 新太古代五台晚期吉家坪片麻岩、古元古代吕梁期白崖河 变质中细粒黑云母花岗岩、中元古代辉绿岩墙。
变质基性岩(Ar3N)。区内变质基多呈脉状产出， 主体 岩石类型为斜长角闪岩、角闪片岩。
吉家坪片麻岩(Ar3Jgn)。分布于矿区中部巷子沟、彭 家塔等地，北东向带状、岩株状、岩床状、岩枝状侵入于 五台岩群片麻岩中，岩体的主体岩性为黑云二长片麻岩， 岩石呈浅灰 - 灰红色，鳞片粒状变晶结构，片麻状，部分 地段往往发育钾长石变斑晶， 形成不规则产出的眼球状黑 云二长片麻岩、斑点状黑云二长片麻岩。
白崖河变质中细粒黑云母花岗岩(Pt1γβB)。主要分布 在区内中部，呈岩珠状产出，侵入到五台群中。白崖河变 质中细粒黑云母花岗岩呈灰白、浅肉红色，中细粒变余花 岗结构， 块状构造。
辉绿岩墙(Pt2 βμ)。呈岩脉状、岩墙状侵入于变质岩 区内，切割了古元古代以前的所有地质体，局部被寒武系 角度不整合覆盖。主要岩性为辉绿岩，岩脉、岩墙与围岩 接触处有烘烤边、冷凝边，围岩蚀变不明显，仅局部可见 褐铁矿化、碳酸盐化等。
勘查区铁矿床成因类型为沉积变质型，含铁建造为硅 铁建造。矿体赋存于太古界五台群石咀亚群金刚库组变质岩 中，本次填图共圈出铁矿体4条，主要分布于北岸村北一带。
勘查区矿化体特征。Fe1矿体出露延长约650m，出露厚 度一般 1m ～ 4m，最厚可达 8m，平均2m左右，矿体总体走向30°~ 50°, 产状分别为300°∠ 60°和 115°∠ 65°, 铁矿露头中间高， 两边向下延伸， 位于背斜核部。
Fe2 矿体出露延长约 450m，出露厚度一般 1m ～ 3m， 最厚可达 5m，平均2m 左右，矿体总体走向 30°~ 50°, 矿体出露位置同样为背斜核部。
Fe3 矿体出露延长约 300m，出露厚度一般 1m ～ 2m， 最厚可达 5m，最薄处仅 0.1m，平均 1m 左右，矿体总体走 向 50°~ 60°, 矿体出露位置同样为背斜核部。
Fe4 矿体出露延长约250m，出露厚度一般 1m ～ 2m， 平均 1.5m左右， 矿体总体走向 60°~ 70°。
3 地球物理特征
航磁异常特征。根据 1976 年冶金工业部地球物理探 矿公司航测大队提交的《山西省晋北五台地区一九七五年 航空磁测工作报告》，在预查区的东部及外围(包括东侧 边部约20% 的范围内) 有上阳武异常。该异常呈椭圆形、 走向NNE， 长 1500m， 宽 500m。最大值 900γ, △ Z 曲线北 西陡南东缓，在异常NW侧伴有 150γ 的负异常。△ Z 异常 梯度较陡，正负异常相伴，规律性好。根据地面踏勘确定 异常是由铁矿体引起的。
磁性参数 ：本次磁测工作中共采集岩(矿)石磁性标 本210块，进行了磁参数测定，获得了矿区内岩(矿)石磁 参数地球物理特征。
工作区岩(矿)石磁性大致可分为以下三类。
磁 铁 石 英 岩 ：为 强 磁 类。磁 化 率2939.13·4π×10-6 SI～43976.46 ·4π×10-6SI，剩磁3047.09·10-3A/m ~640266.63 ·10-3A/m，与区内其它岩石有明显的磁性差异。
辉 绿 岩 ：具 有 中 等 磁 性。磁 化 率 216.88·4π×10-6 SI ～ 5 4 4 . 7 9 · 4 π × 1 0 - 6 SI ，剩 磁 6 4 . 3 4 · 1 0 - 3A / m ~2646.67 ·10-3A/m，磁性明显低于磁铁矿，在本工作区形 成磁测干扰异常。
灰岩、斜长角闪岩和其它沉积岩 ：具有弱磁性。磁化率 1.42 ·4π×10-6SI ～ 152.72 ·4π×10-6SI， 剩 磁 8.29·10-3A/m ~303.18 ·10-3A/m。
全区宏观来看，各岩矿的磁性由强而弱的顺序为 ：磁 铁矿—辉绿岩—灰岩、斜长角闪岩和其他沉积岩。可知预 查区内磁性特征差异性明显， 磁铁石英岩的磁性特征明显 大于其他岩石， 磁测工作在该区有很好的物探依据。
4 资料解释
工作区磁异常特征整体表现为矿区中南部和东北部 高，北部、西北部和东南部低的特点，根据异常强度和规 模初步划分 4 个高值磁异常，分别编号为 C1、C2、C3 和 C4.其中 C1 异常为已发现的北岸铁矿的反映，C4 异常与上阳武铁矿位置吻合。
C1磁异常位于北岸村以北，位于 186线～ 206线之间， 是由多个高磁异常组成， 异常整体呈条带状， 走向北东， 长 约900m， 宽约 800m， 异常极大值 6905nT， 在该异常的西侧 和东侧伴随有一定强度的负值异常，C1异常中的高磁异常 与北岸铁矿所发现的矿体Fe1、Fe2和Fe3位置较为吻合。
C2 磁 异 常 位 于 矿 区 南 部 玉 皇 莽 附 近，位 于 192 线～ 222线之间，由多个不连续的中磁异常组成，异常整 体呈条带状， 走向南东， 长 4000m， 宽约200m， 地表发现 有辉绿岩， 推测该异常是由辉绿岩墙引起。
C3磁异常位于矿区东部，位于224线～ 244线之间， 由多个不连续的中高磁异常组成，异常整体呈条带状，走 向北西， 长约 3300m， 宽约200m， 地表发现有辉绿岩， 推 测该异常是辉绿岩墙引起。C4磁异常位于矿区东北部，位 于294线～ 310线之间，整体呈条带状，走向东西，长约 900m， 宽约400m， 异常极大值 3642nT， 异常南北两侧伴随 有负值异常存在， C4磁异常与上阳武航磁异常位置吻合。
化极和上延处理 ：工作区由于为北倾的磁场，造成地 下磁性体存在斜磁化问题，产生磁性体“南正北负”的磁 力(ΔT)异常特征，磁性体位置既不对应磁力异常的极大 值也不对应磁力异常的极小值，而是在两者之间，ΔT 存 在磁异常与磁性地质体位置的偏差。同时由于地表存在 不均匀磁性体和局部干扰异常(主要由辉绿岩岩墙引起)， 为更好分析本次高精度磁法测量数据， 对本次磁测数据进 行了化极和向上延拓处理。
通过使用武汉地大磁测反演软件Mag3.0 计算，本次 化极选用的磁化参数为 ：I=57.5°, D=-6.2°。
利用磁力(Za)化极结果分别作了 50m、100m、200m、 300m、500m和 800m六个高度的解析上延处理，以此达到消 除浅部干扰源， 研究中、深部异常源的埋深及延伸等特征。
通过化极上延 50m异常等值线平面图，北岸铁矿磁法 扫面△ T等值线平面图中的4处局部异常在上延50m 的异常 图上都有所反映，其中C1号异常极值为970nT，异常曲线局 部地段扭曲多变， 反映为区域异常上叠加有局部的矿异常。
上延 100m 异常分析。浅部磁性干扰消失，C1、C3 和 C4 局部异常在上延 100m 的异常图上都有所反映，C1 异 常极值为 655nT，异常曲线较圆滑但依旧在局部地段再现 扭曲， 同样反映为区域异常上叠加有局部的矿异常。
上延200m 异常分析。浅部磁性基本干扰消失，C1 和 C4 局部异常在上延200m 的异常图上还有较明显反映，C3 异常反映已经不明显，也表明 C3 异常为浅部磁性体的特 征。而 C1 异常曲线较圆滑但依旧在局部地段再现扭曲， 同样反映为区域异常上叠加有局部的矿异常。
上延 300m。图上能明显反映出 C1 和 C2磁异常，浅部 的 C2 和 C3 异常已经无反映，而 C1 异常曲线较圆滑但依 旧在局部地段再现扭曲， 同样反映为区域异常上叠加有局 部的矿异常。
上延 500m 异常分析。C1 和 C2 两个磁异常中心还能 够清晰反映出来， 同时能够较清晰的看出一条贯穿全区的 北东向的构造带。
上延 800m 异常分析。C1 和 C2 两个磁异常中心还能 够清晰反映出来，推测引起 C1 异常的矿(化)体向深部 有一定的延深。同时，能够清晰的看出一条贯穿全区的北 东 - 北东东向的构造带。
通过 50m、100m、200m、300m、500m和 800m六个高度 的化极向上延拓，压制了浅部不均匀磁性体的异常，凸显出 引起C1和C4两处磁异常的磁性体向深部有一定的延深，能 够较清楚的看出一条贯穿全区的北东-北东东向的构造带。
二维反演使用中国地质大学(武汉)研发的Mag3.0磁 法数据处理软件， 采取人机联作的方式分别对三条测线进 行了磁测剖面反演。反演的具体思路是，首先，根据异常 形态初步判断地下地质体的埋深、产状和规模 ;其次，根 据物性标本测定结果或收集到的测区内物性参数结合地 质认识建立地质模型 ;最后， 通过对模型参数的修改实现 对异常磁力剩余异常曲线拟合， 并通过软件的反演计算功 能实现矿体物性参数的修正。反演用到的地磁参数采用 2018 年的IGRF 系数进行计算，其中磁倾角I= 57.5°, 磁 偏角D= -6.2°, 根据矿区磁性标本测量结果，反演中所 推断铁矿体采用的磁化强度为 80000×10-3A/m。
5 结论
(1)通过本次 1 ：10000 高精度磁法测量工作，全区共 圈定平面高磁异常 4 处，由西向东编号分别为 C1、C2、C3 和 C4.其中 C1 和 C4 为磁铁矿引起的矿致异常，C2 和 C3 为辉绿岩墙所引起的非矿异常。
(2)通过对磁测等值线平面图进行化极和向上延拓处 理，推测矿区存在一条贯穿全区的构造带，构造带走向北 东—北北东， 而北岸铁矿和上阳武铁矿都位于该构造带。
(3)针对 C1 异常，布设了 5 条磁测剖面，通过磁测剖 面分析，平面高磁异常 C1 是由多层矿体引起，且受到褶 皱构造的影响， 磁异常地表形态较复杂。
(4)根据C1磁异常特征和矿区磁性标本结果，结合地质认识，通过Mag3.0对磁测剖面2、3和 5线进行了二度半 人机交互反演， 较好的拟合了实测曲线， 初步推测铁矿体赋 存的位置和形态， 为后期钻探验证提供了一定物探依据。
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