大比例尺直升机航空物探与深部找矿——以大冶铁矿为例

熊盛青、于长春、范正国、王乃东等

中国国土资源航空物探遥感中心 二○○七年九月二十六日

汇报内容

一、概况

二、高分辨率航磁方法

三、成果

一、概况 ——位置

大冶铁矿位于湖北黄石市。 1700 多年前孙权在此采铁、制刀剑。张之洞于1893 年建成大冶铁矿。 1958 年建成我国近代第一座大型露天铁矿，其规模为东亚之冠，是我国近代钢铁工业的摇篮。

一、概况 ——大冶危机矿山现状

至 2005 年，全矿区保有资源储量 0.28 亿吨，占探明矿山储量的 17 ％，10 年左右资源就将枯竭，是典型的危机矿山。

亚洲第一深坑－－尖山采坑

一、概况——矿山地质

大冶该铁 ( 铜 ) 矿床主要由六大主矿体组成：依次为铁门坎、龙洞、尖林山、象鼻山、狮子山、尖山矿体。铁矿体位于铁山岩体与大冶群大理岩接触带上。

一、概况——勘探现状

◆勘探线间距 150m ，钻孔（图中红点）遍布。◆以前进行了 4 次航磁测量，最大比例尺为 1 2.5∶ 万；地面重磁最大比例尺为 1 2∶千。◆地形复杂、地表工业设施多、地面物探工作困难重重 。

在如此详细勘探地区，实现深部找矿突破难度很大 !!

一、概况——高分辨率航磁应用效果

2005 年，航遥中心采用高分辨率航磁方法，完成了黄石 1:1 万航磁勘查工作。

该工作不仅填补了矿区及周边缺乏高分辨率航磁资料的空白，而且所布设的三个钻孔已在深部见矿，找矿效果明显。

钻 塔 钻井施工现场

二、方法——高分辨率航磁方法概述

高分辨率航磁方法：是一种以直接找矿为目的，集直升机大比例尺航空物探测量、数据处理、精细解释为一体的技术方法。其主要技术特点为以下几个方面：

◆直升机大比例尺勘查技术 ◆ 曲面位场处理方法◆ 航磁精细反演方法

二、方法 1—— 测量方法

大冶地区地形高差达 420m 。北部四峰山的海拔 485m ，南部平原 70m 左右，地形条

件复杂，必须采用高分辨率航磁新方法才能够完成航磁详查。

大冶铁矿地形遥感立体图

二、方法 1—— 本次高分辨率航磁测量系统组成

航磁测量系统组成：

◆AS350B2 型小松鼠直升机， ◆ HC-2000 高精度航空光泵磁力仪◆软补偿仪◆差分 GPS 导航设备◆DSC-1 数字收录系统

测量精度高，总精度优于 2nT

大冶矿区飞行作业

硬架式直升机航磁测量系统是航遥中心新研制、具有国际先进水平的航空物探测量系统，飞行方式灵活，能够最大限度地贴近地面获取测量区的磁场信息。

二、方法 1—— 定位精度

差分 GPS 方法平面定位误差小于 2 米，高度误差小于 5 米。

实测 DTM 图 1 ： 1 万地形高程图（国家地理信息中心）

二、方法 1—— 飞行高度

随地形起伏飞行，平均飞行高度 144m

直升机 50 米离地高度飞行曲线 ;

固定翼飞机理论飞行曲线

地形剖面

勘探线平面位置

二、方法 1—— 航磁数据信息丰富（ 1 ）

地面磁测与航磁对比

二、方法 1—— 航磁数据信息丰富（ 2 ）

填补矿区及周边高精度磁场的空白

二、方法 2—— 曲面位场处理方法

直升机随地形起伏飞行，测量面起伏达 500m 左右。首次使用频率域偶层位曲面位场方法（曲化曲）完成数据处理，获得了好的效果。

曲面化极处理

二、方法 2—— 曲面位场处理方法

航磁数据曲面延拓到地表磁场图

二、方法 2—— 接触带（曲面位场处理结果）

通过航磁确定了铁山岩体南接触带总体向南西陡倾，为找矿有利地带。

不同高度化极垂向二次导数零值线图 图例： 1. 化极上延 200m ； 2. 化极上延 600m ； 3. 化极上延 1000m ； 4. 推断接触带； 5. 地名；

二、方法 3—— 精细反演解释方法

航磁精细反演解释方法：1 、详细岩矿石磁性测量及野外地质调查，为反演建模提供准确的岩石磁性资料；2 、获取高精度的 DTM 数据3 、基于 GIS 的解释方法技术4 、采用 2D 及 3D相结合的重磁反演技术： —— 以已知地质勘探剖面、钻孔和三维反演结果为依据建立初始地质模型 ——起伏地形条件下高精度重磁剖面解释系统5 、采用 SURPAC 三维建模技术，将反演结果、磁场、设计钻孔位置显示到一起，为钻探工作布置提供分析依据。

二、方法 3—— 详细野外地质调查(1)

ZK15-7 孔磁化率测井曲线及磁化率特征曲线

图例： 1 、 0 ～ 500×10-5SI ， 2 、 501 ～ 1000×10-5SI ， 3 、 1001 ～ 2000×10-5SI ， 4 、 2001 ～ 5000×10-5SI ， 5 、 5001 ～ 10000×10-5SI ， 6 、 >10000×10-5SI ， 7 、野外测量路线

野外物性测量点分布图

二、方法 3—— 详细野外地质调查 (1)

野外矿石标本测定对比

磁化率 (K×10-5CGSM(SI)) 磁化强度 (J×10-3A/m)

二、方法 3—— GIS 解释技术 (2)

建立各种资料图件 GIS 图库 , 综合对比分析

二、方法 3—— GIS 解释技术 (2)

大冶矿区剩余磁异常与现存铁矿体厚度叠合图

二、方法 3—— GIS 解释技术 (2)

铁山岩体顶界面与现存铁矿体厚度对应图

二、方法 3—— 三维自动反演方法 (3)

三维无约束反演方法给出地下磁性体空间分布形态

二、方法 3— 二维、三维反演精细解释方法(3)

采用二、三维正演方法去除已知地质体引起的磁异常，求取剩余异常和利用剩余异常反演地下地质体空间位置。

图例： 1. 已知矿体； 2. 推断矿体； 3. 细斑含石英闪长岩； 4. 闪长岩； 5. 大理岩； 6. 第四系覆盖； 7. 实测△ T磁异常曲线； 8. 计算磁异常曲线； 9. 已知岩体及矿体异常曲线； 10. 剩余异常曲线； 11. 模型体序号

二、方法 3— 二维、三维反演精细解释方法(3)

● 初始地质模型输入

● 反演结果精确输出

● 地质体走向延伸边界输入

地质体平面投影

二、方法 3— 二维、三维反演精细解释方法(3)

全区共完成了 24

条剖面反演计算

二、方法 3— 二维、三维反演精细解释方法(3)

12 线

13 线

14 线

15 线

16 线

17 线

龙 洞 矿 段

尖 林 山 矿 段

象鼻山矿段

19-1 南北剖面

26 线

28 线

29 线

30 线

31 线

狮 子 山 矿 段

二、方法 3— 二维、三维反演精细解释方法(3)

三、成果——确定 5 个重点找矿区

在精细反演基础上，确定五个重点找矿区，并建议了 5 个探矿钻孔。目前施工了三个钻孔，均见矿，成功率 100 ％。

大冶铁矿勘探线、航磁剩余异常、现存铁矿体厚度及找矿靶区分布图

1 号区

1 号区

2 号区

2 号区

3 号区3 号区

4 号区4 号区

三、成果——第一区见矿孔

在航磁确定的第一钻孔探在航磁确定的第一钻孔探位置，位置，于 703m ～ 732m 见矿，累计见矿厚度 11m 。

ZK13-8

三、成果——第二区见矿孔

在航磁确定的第二钻孔在航磁确定的第二钻孔探位置，于探位置，于 740m740m ～～840m840m深度见数层矿，累深度见数层矿，累计铁矿体厚计铁矿体厚 14.6m14.6m 。铁。铁的品位为的品位为 4040 ～～ 45%45% ，铁，铁矿体中还伴生有铜、金、矿体中还伴生有铜、金、银、钴等银、钴等。

ZK21-8ZK21-8

三、成果——第三区见矿孔

在航磁确定的第三钻在航磁确定的第三钻孔探位置，于孔探位置，于 732m732m见见矿，见矿厚度为矿，见矿厚度为 5m5m 左左右。右。

ZK26-6

三、成果——地下矿体 3维立体显示 ( 以第一区见矿孔为例 )

图例： 1. 已知矿体， 2. 外推矿体， 3.推测矿体， 4. 含石英闪长斑岩， 5. 闪长岩，6.黒云母透辉石闪长岩， 7.矽卡岩， 8. 地形， 9. 已有钻孔， 10. 设计钻孔

ZK13-8

三、成果——小结

新编异常 97 处，其中甲乙类异常 70 处，为本区寻找铁、铜铁矿产提供了新信息。

初步估算了铁山矿区龙洞～狮子山矿段未控制的铁矿资源量约 5600 万吨、詹本陆附近未控制的铁矿资源量约 750 万吨。

三、成果——效益证明

结束语

(1) 高分辨率航磁方法具有快速、高精度、解释精细等特点，非常适合于局部重点地区找矿工作。

(2) 在危机矿山工作中，采用高分辨率航磁方法，并结合已有资料对航磁资料进行精细反演，确定重点找矿区，直接进行钻探验证的找矿思路是可行的。

谢谢！

武汉春天的景色