基于综合地球物理和地质分析的外围勘探方法在马肯型铁多金属矿床中的应用——以中国东南部的大派铁多金属矿床为例

《Frontiers in Earth Science》：Integrated geophysical and geological analysis for peripheral exploration of Makeng-type Fe-polymetallic deposits: a case study from the Dapai Fe-polymetallic deposit, SE China

铁多金属矿床构造控制与磁测反演研究——以福建Dapai矿床为例，通过高精度磁测数据整合RTP、向上延拓、THD和三维磁化反演，揭示NNW向构造控矿规律及深部矿化潜力区，结合钻孔验证发现多层磁铁矿体与热液蚀变带，建立地质-地球物理综合勘探模型，为东南沿海Makeng型矿床深部及外围勘探提供新方法。

　　在东南沿海地区，铁多金属矿床的勘探一直是资源开发的重要课题。其中，福建西南部的“马坑型”铁多金属矿床被认为是华南地区最具经济价值的矿床之一。这类矿床通常形成于特定的地质构造背景下，与区域内的岩浆活动、构造变形以及沉积环境密切相关。福建西南部的马坑型矿床主要分布在南华地块的东南边缘，其形成机制和控矿因素一直是地质学研究的重点。随着采矿和勘探技术的不断进步，研究重点逐渐从已知矿体向更深和更外围区域转移。然而，由于地形复杂、植被覆盖广泛，高精度地面磁法勘探在该地区的应用仍然较为有限，这在一定程度上制约了对矿床勘探潜力和进一步找矿方向的准确判断。

本研究针对福建永定县大坪铁多金属矿床的外围区域，实施了一次高精度地面磁法勘探，并对获得的磁异常数据进行了多种处理与解释。通过应用“降磁到极”（Reduction to the Pole, RTP）、向上延拓（Upward continuation）、总水平导数（Total Horizontal Derivatives, THD）以及非结构化四面体网格磁化矢量反演等方法，研究人员成功揭示了该区域的磁性特征，并初步推断了可能的矿体结构框架和有利找矿区。这些结果经过钻孔验证，显示了多层矿体和与矿化相关的岩浆侵入体，进一步证实了该区域存在深部矿化潜力。研究不仅为大坪铁多金属矿床的外围勘探提供了新的思路，也为华南地区其他类似马坑型矿床的勘探提供了参考依据。

### 地质背景与矿床特征

福建西南部坳陷带（Southwestern Fujian Depression Belt, SFDB）位于华南地块（South China Block, SCB）的东南部，是印支地块与华夏地块的叠加区域。由于其特殊的地理位置，该区域经历了长期复杂的构造演化过程，形成了显著的岩浆活动和矿化现象。SFDB内已知的马坑型铁多金属矿床包括马坑、大坪、阳山、洛阳和盘田矿床，这些矿床在中国东南沿海地区具有重要的经济价值。

马坑型矿床通常形成于晚石炭纪至早二叠纪的碳酸盐岩和碎屑岩序列中，具有层状或层状-透镜状的矿体分布特征。大坪铁多金属矿床作为典型的马坑型矿床，其矿体主要分布在接触带附近，与岩浆侵入体密切相关。矿体的形成受构造运动和岩浆活动的共同控制，尤其是在推覆构造和断层带附近。矿体的矿物组成包括磁铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和辉钼矿，呈现出从浅部铅锌矿向深部铁钼矿过渡的特征。

在矿床的形成过程中，磁性特征的变化往往反映了深部构造活动和矿体分布的规律。通过对磁异常数据的处理，研究人员发现磁性异常在北向方向具有明显的延伸趋势，这可能与区域内的逆冲褶皱构造有关。此外，磁化矢量反演的结果表明，磁性异常的强度和分布模式与矿体的空间位置密切相关，尤其是在磁性较强的区域，可能隐藏着尚未发现的矿体。

### 磁法勘探方法与数据处理

为了提高磁法勘探的精度，本研究在大坪矿床的外围区域实施了高精度地面磁法测量。测量范围约为25平方公里，采用了总磁场强度（Total Magnetic Intensity, TMI）测量方法，以获取地下磁性体的信息。由于研究区地形复杂且植被覆盖广泛，传统的梯度仪或矢量测量方法难以有效应用，因此选择了总磁场强度测量。测量设备为Overhauser质子旋进磁力计（GSM-19T），测量高度约为2米，数据采集的间隔为40米，总共有6,467个测点。测量点的位置由便携式Garmin 72 GPS接收器确定，水平定位精度小于3米，垂直定位精度小于10米。

为了进一步减少地磁倾斜对磁异常的影响，研究人员对原始磁异常数据进行了“降磁到极”处理。该方法将地磁倾斜效应转化为极地磁化模型，从而更准确地反映地下磁性体的形态。处理后的磁异常数据显示出更强的异常幅度，并且整体正异常向北移动，表明可能存在深部磁性源。此外，为了突出深部磁性源的特征，研究人员对磁异常进行了向上延拓处理，将异常数据从地表延拓至200米高度，以减少浅部干扰并增强深部结构的识别能力。

总水平导数（THD）的计算被用于识别磁性体的边界和构造特征。通过THD分析，研究人员发现研究区主要受北北西向构造控制，存在多个断层和褶皱结构。这些结构可能是岩浆活动和矿化富集的重要通道。此外，通过磁化矢量反演，研究人员利用非结构化四面体网格对地下磁性体进行了三维建模，以更直观地展示磁性体的空间分布特征。反演结果表明，磁性体的分布呈现出向北倾斜的趋势，与区域内的逆冲褶皱构造一致。

### 磁异常特征与找矿潜力

研究区的磁异常特征显示出明显的空间分布规律。在TMI图中，研究区的磁性强度从-1,384 nT到1,369 nT不等，整体呈现出较强的磁性异常。然而，在北部、西南部和东南部，磁性强度相对较低，可能与这些区域的磁性岩层或矿化程度较低有关。相比之下，研究区中部的磁性异常强度较高，显示出北北西向的分布特征，这可能是由于区域内的构造活动所导致。

通过“降磁到极”处理，研究人员发现磁性异常的强度显著增强，并且整体正异常向北移动。这表明可能存在深部磁性源，如岩浆体或磁性矿体。此外，向上延拓处理进一步突出了深部构造的特征，显示出研究区南部的磁性异常强度较高，而北部则相对较弱。这可能意味着南部的磁性源更深，而北部的磁性源更浅。同时，THD分析揭示了研究区内部的构造边界，尤其是在F1和F2断层之间的区域，显示出较强的磁性异常，这可能与该区域的岩浆活动或矿化有关。

磁化矢量反演的结果进一步支持了这些推断。反演模型显示，地下磁性体主要分布在大坪矿床的外围区域，尤其是在F4断层与F1、F2断层交汇处。这些磁性体的分布与区域内的构造活动密切相关，尤其是与逆冲构造和断裂带的相互作用。此外，反演结果还显示出磁性体的分布呈现出向北倾斜的趋势，这与区域内的逆冲褶皱构造一致，进一步验证了磁性异常与构造活动之间的联系。

### 钻孔验证与矿体分布

为了验证磁法勘探的结果，研究人员在大坪矿床的外围区域实施了钻孔勘探。钻孔结果表明，该区域存在多层铁多金属矿体，且矿体下方伴有强烈的蚀变作用和与矿化相关的岩浆侵入体。钻孔深度达到1,105.64米，揭示了至少三层矿体，其中最深的矿体位于850-1,014米深度，显示出强烈的磁铁矿化和铅锌矿化特征。此外，钻孔还揭示了与矿化相关的断裂带和岩浆体，进一步证明了磁法勘探结果的可靠性。

钻孔结果还表明，大坪矿床的矿体分布受到构造活动的显著控制。尤其是在F4断层与F1、F2断层交汇处，矿体的分布更加集中，显示出该区域具有较高的找矿潜力。同时，研究区的磁性异常与矿体的空间分布存在高度一致性，尤其是在磁性较强和异常幅度较大的区域，可能隐藏着尚未发现的矿体。

### 找矿模型与未来应用

基于上述研究结果，研究人员提出了一种综合找矿模型，用于指导大坪铁多金属矿床的外围勘探。该模型结合了区域地质特征、磁异常分布、构造活动以及钻孔验证结果，揭示了磁性异常与矿体空间分布之间的密切关系。模型表明，磁性异常主要分布在上石炭纪至中二叠纪碳酸盐岩和碎屑岩的接触带附近，这一区域是矿体形成的关键部位。

此外，模型还指出，推覆构造和褶皱核心是矿体形成的重要控制因素。在这些构造交汇处，往往会出现矿体的富集现象。同时，中生代岩浆侵入体和与矿化相关的蚀变作用也是重要的找矿指标。通过高精度磁法勘探数据的处理和解释，研究人员能够更准确地识别潜在的矿体位置，并为未来类似矿床的勘探提供科学依据。

### 结论

本研究通过高精度地面磁法勘探和多种数据处理方法，揭示了大坪铁多金属矿床外围区域的磁性特征和构造背景。研究结果表明，该区域存在多层矿体和与矿化相关的岩浆侵入体，且磁性异常与构造活动之间存在密切联系。通过钻孔验证，研究人员进一步确认了磁法勘探结果的可靠性，并提出了适用于该区域的综合找矿模型。

该模型不仅为大坪铁多金属矿床的外围勘探提供了新的思路，也为华南地区其他类似马坑型矿床的勘探提供了参考依据。未来的研究可以结合地质调查和多种地球物理方法，进一步提高找矿的精度和效率。此外，由于单一地球物理方法在解释过程中可能存在一定的局限性，因此综合多种方法进行勘探是更加科学和可行的策略。本研究为区域矿床勘探提供了重要的理论支持和技术手段，具有重要的实际应用价值。