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【摘 要】本文详细阐述了大台沟铁矿地质、地球物理特征，分析了重、磁、电及测井等异常信息与矿体形态的关系。采用综合信息分析技术，并利用实测的矿区岩（矿）石物性参数，结合已有钻孔资料，计算出大台沟铁矿体含矿系数及校正系数。采用RGIS磁性矿床定量反演方法预测了矿体边界及下延深度，并估算了大台沟铁矿远景资源量。
【关键词】综合信息；定量反演；远景资源量；大台沟铁矿
1. 概况
（1）综合信息技术是目前估算矿产远景资源量行之有效的方法，本文通过对大台沟铁矿的综合信息分析研究，并结合钻孔数据，可以在节省巨额勘查费用的同时，预测铁矿体边界、下延深度等信息，对下一步矿产勘查工作提供指导性依据。
（2）大台沟铁矿位于辽宁省本溪市桥头镇，是近年来辽宁省发现最大铁矿体，位于鞍山一本溪铁矿成矿带上，目前已探求的资源量超过30亿吨。
（3）矿区内研究程度较高。矿区从新中国成立初期至今，先后有地质部沈阳地质局、冶金等系统所属地质队及长春地质学院在工作区内开展了铁矿的普查工作。辽宁省地质局物测大队在本溪桥头地区针对大台沟磁异常进行地面检查工作，推断航磁异常是由鞍山式磁铁矿引起。冶金地质会战指挥部第二物探大队曾对大台沟磁异常开了综合研究工作，根据重磁同源异常特征，推断由鞍山式铁矿引起，异常南部块段具高磁性、高密度特征，可能为富矿部位。
图1 1：5万航磁化极等值线平面图2. 矿床地质特征
（1）矿区出露的地层主要为新元古宙细河群钓鱼台组、南芬组、桥头组，震旦系康家组，寒武系碱厂组、馒头组等。岩性主要为粉砂岩、泥灰岩、泥岩、石英岩、石英砂岩、硅化大理岩、绢云绿泥石英片岩及太古宙鞍山群含铁岩系：条带状磁铁石英岩、赤铁石英岩、赤铁磁铁石英岩、绿泥片岩。含铁岩系及矿体顶部埋藏于地表以下1100～1200m。
（2）铁矿层岩（矿）石组合特征，与鞍——本地区已知铁矿类比，大台沟铁矿矿石特征、夹石特征等与鞍山齐大山铁矿相似；其层位应属鞍山群樱桃园组，为变质沉积——火山沉积铁矿，即“鞍山式”铁矿。
（3）矿体顶界面埋深1100～1200m，宽度578～1152m，平均宽度870.68m，矿体最大垂直延伸809m，矿体呈单斜层状产出，厚度变化小，变化系数Vm19.67%。矿石成分简单，矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿和赤铁矿，脉石矿物主要是石英。矿体平均品位TFe33.07%。
图2 重、磁异常对比图3. 重、磁场特征
（1）大台沟航磁异常规模较大，异常宽度为1.7Km，异常宽度1 Km。轴向为北西，由南东向北西方向急剧收缩，异常范围达52Km2，异常最大值达3500γ。化极等值线图上异常形态变化不明显，反映出矿体规模较大；各高度垂向导数图上磁异常仍然存在，表明矿体延伸较深，并且倾角较陡（见图1）。在1：1万地磁等值线异常图上，磁异常呈鸭梨型，有明显走向，轴向为北西，两翼梯度变化不大且较为平缓，说明矿体埋深较大并且产状较陡。异常向北西方向急剧收缩，说明矿体宽度亦向北急剧变窄。异常峰值较高，达5900nT，从形态上看基本与航磁异常图磁异常形态吻合。
（2）矿区在1：20万重力场上为一北西向鸭梨状重力高，因该地区存在基性岩体的可能性较小。同时，经地形校正等五统一改正后，重力异常形态与航磁异常形态相近似，异常中心位置较为吻合，说明该异常为重、磁同源异常。因此我们推断重、磁异常中心部位也是矿体的中心部位 （见图2）。
4. EH-4电磁剖面特征
（1）EH-4电导率测量方法在铁矿勘查工作中的应用还处于试验研究阶段，通过电阻率的空间分布，结合深部钻孔资料，对可能的矿体产状、空间展布特征进行研究。
图3 156号勘探线控制与EH4推断矿体边界对比图（引自大台沟铁矿勘查报告）
（2）从垂向看，矿体的顶界面为浪子山组硅化大理岩和石英岩，电阻率分别为7918Ω.m和12229Ω.m（见图3），而赤铁矿体电阻率为3165Ω.m ，为相对低电阻率，因此在剖面图上，上部出现高阻区，下部出现低电阻率区，分界处就应是矿体的顶界面，在本剖面上反映得较好。同样矿体的南西边界为太古宙混合花岗岩，也为相对高电阻率区域，在高、低电阻率过渡区应为矿体的分界线。矿体的北东边界围岩为绿泥石英片岩，电阻率为13362Ω.m也为相对高阻区。
（3）EH4连续电导率剖面总体上反映了矿体的大致边界，在深部反映有疑似矿体异常。但是矿体的南西边界在断面图上反映不是很明显。边界的确定存在多解性，因此我们可以利用测井等数据相互约束补充，达到目的。同时，从剖面图上可以看出，低阻区向下还存在连续性，说明了该铁矿深部还存在较大潜力。
5. 综合测井特征
5.1 三分量测井特征。三分量曲线特征明显，磁性过渡层处于辽河群浪子山组硅化大理岩，鞍山群顶界面出现明显磁性界面。
5.2 磁化率变化特征。盖层磁化率相对于太古界樱桃园组及以下含铁地层几乎为零，而硅铁建造内部曲线形态分为稳定曲线和跳跃曲线，稳定曲线代表了硅铁建造的稳定发育和赤铁矿、夹层的发育情况。
5.3 自然伽马特征。
（1）自然伽玛测井主要测量钻孔中地层的天然放射性强度。地层是由不同类型岩石组成的，岩石是由不同矿物组成，而每种矿物对放射性矿物的吸附能力也不同，往往泥质矿含量高的岩石，其吸附放射性物质能力就越强，岩石的放射性就越强。因此，可以依据自然测井曲线特征（见图4），可对地层的岩性进行分层，可用于地层对比。
（2）大台沟矿区由地表向下，依次为震旦系、新元古宙青白口系、早元古宙辽河群和新太古宙鞍山群地层，从岩性特征上看，有砂岩、页岩、泥灰岩、大理岩、片岩和铁矿组成。其井中自然伽玛值最高的为黑色页岩，其次是泥灰岩、片岩、砂岩、大理岩，最低的为铁矿，尤其是1750米以下的条带状磁、赤铁石英岩含量接近零值。
（3）从自然伽玛测井曲线特征看出，铁矿自然伽玛值平均变化范围在0～6API，围岩变化较大且不稳定，变化范围40～120 API，明显高于矿体。由此说明大台沟铁矿放射性极低或不含放射性。 图4 综合测井成果图（引自大台沟铁矿勘查报告）
图5 岩（矿）石磁性特征 6. 岩石物性特征
6.1 磁性特征。通过勘查区钻孔岩芯采取一定数量的矿体和围岩标本进行物性参数测定，铁矿上覆盖层磁性较低，磁化率在2.8～78.6（10-4×4πSI）之间，平均磁化率为20.9（10-4×4πSI）；剩磁强度在0.8～51.6（10-1A/m）之间，平均剩磁为9.17（10-1A/m）；赤铁石英岩磁化率在34～776（10-4×4πSI）之间，平均磁化率229.4（10-4×4πSI）；剩磁强度在26～833（10-1A/m）之间，平均剩磁为269.4（10-1A/m）。磁铁石英岩磁化率在262～5603（10-4×4πSI）之间，平均磁化率为2095.9（10-4×4πSI）；剩磁强度在184.～8583（10-1A/m）之间，平均剩磁为1892.5（10-1A/m）；条带状磁铁石英岩、赤铁石英岩与上覆围岩的磁性差异明显，差了两个数量级（见图5）。因此，利用磁性差异进行资源量估算及井中分层是该矿区非常有效的手段。
6.2 视电阻率参数特征。矿区内条痕状磁铁石英岩和赤铁石英岩具明显的低阻高极化特征，其他岩性之间视极化率相差不大，但电阻率变化较大，平均变化范围13362～1843（Ω·m）之间，显示良好的电性差异（见图6）。
图6 岩（矿）石视电阻率特征6.3 视极化率参数特征。上覆围岩视极化率处于1～4%之间，其中以砂岩类为最低。磁铁石英岩及赤铁石英岩在10%～17%之间，且变化不大，较为稳定，明显高于其围岩，分界面明显（见图7）。
图7 岩（矿）石视极化率特征 7. 远景资源量估算
通过对大台沟铁矿的重磁电综合信息研究，我们认为该铁矿深部还存在较大潜力，在综合整理了重磁电资料及岩（矿）石物性参数的基础上，对该铁矿进行深部定量正、反演计算，探求远景资源量。
7.1 计算参数确定。定量计算的基础为磁参数的确定，没有精确的磁参数，计算结果就会大打折扣。本文所利用的磁参数均为实测，可信度较高。
7.2 定量反演。 运用RGIS定量反演软件进行定量计算：通过正、反演计算，大台沟铁矿下延深度超过3000米（见图8）。
7.3 校正参数确定。通过大台沟钻孔勘探资料得到大台沟铁矿平均品位30.38%，矿体水平宽度Hk在800m～1220m之间，平均宽度1000m；夹石层累计厚度根据钻孔岩心得出Hj平均为4m，则
K=（Hk-Hj）/Hk[6]
=1000/（1000+4）=99.7%≈1
结合已知矿体形态，大台沟铁矿实际的磁性体为厚层块体，在此基础上，k=1。
体积校正系数包括形态校正系数k和含矿系数K两项，即：
Ki=k×K=1×1=1
7.4 计算矿体资源量。
计算公式：Q=S×L×k×sin（a）×d×K[6]
式中：S为拟合出的已知矿产地深部及外围磁性矿体的截面积；L为已知矿产地查明矿体走向长度；sin（a）为已知矿产地对应的磁异常长轴线与拟合计算剖面线夹角a的正弦；d为磁性矿石比重；k为形态系数；K为含矿系数。
截面积S根据查明矿体结果和2.5D拟合结果确定，为厚度与宽度的乘积；走向长度L沿用已知矿体走向长度；a角为实测得出；矿石比重实测资料；k为依据已知矿体形态得出；K钻孔实际测得含矿率。最终预测大台沟铁矿远景资源量1083531万吨。
图8 大台沟 132 剖面磁力异常（△T）定量反演曲线8. 结语
地球物理综合信息技术对深部矿体形态预测有很好的效果，一种物探方法解释具有多解性，我们可以运用地球物理综合信息技术，排除干扰信息，在台沟铁矿异常研究过程中，通过重、磁异常可以判断出异常为铁矿引起；测井信息可较为可靠的确定磁性矿体顶界面；EH4断面+地磁剖面可有效的推断出矿体边界、下延深度、上覆地层及构造形态；最后，结合平面异常形态利用地质——地球物理定量反演方法可以估算出引起该异常的铁矿体资源量。
（1）太古宙硅铁建造具有高磁、高重力的特征，结合航磁、重力资料对比研究可以确定异常是否为铁矿体引起的异常；如果异常为重、磁同源异常，即可排除酸性岩体及火山岩引起异常的可能性。
（2）通过研究台沟地质特征、磁异常平面特征、EH-4及综合测井等地质——地球物理综合信息，可以大体确定铁矿体走向长度、宽度、埋深等矿体大致信息，为下一阶段工作提供技术参考，既提高了效率，同时也节约了成本。
（3）利用实测台沟岩（矿）石物性参数，经RGIS定量反演计算，台沟铁矿体埋深在1100m左右，下延深度超过3000m，远景资源量在百亿吨以上。
参考文献
[1] 全国矿产总量预测及预测新方法研究[G]，全国重要矿产总量预测汇总组、矿产资源定量化预测新方法研究汇总组、全国矿产资源潜力评价项目办公室，2009.04.
[2] 张明华，等.区域重磁信息系统RGIS使用手册[M].地质出版社 ，2007.
[3] 熊光楚.磁铁矿床上磁异常的解释推断[M].中国工业出版社，1964.
[4] 滕寿仁，等，辽宁省磁性矿床估算报告[R]，辽宁省地质矿产调查院，2010.
[5] 管志宁.地磁场与磁力勘探[M].地质出版社，2005.
[6] 全国矿产资源潜力评价磁测资料应用技术要求 [S]， 国土资源部，2007.
[7] 刘士毅，孙文珂， 等.我国物探化探找矿思路与经验初析（内部），2006.
[8] 徐光禹，等.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1982.
[9] 卢崇海.辽宁省区域矿产总结[M].辽宁省地质矿产勘查局（内部），2006.
[10] 孙鹏惠 等，辽宁省铁矿资源潜力评价成果报告[R]，辽宁省地质矿产调查院。2010.
【关键词】综合信息；定量反演；远景资源量；大台沟铁矿
1. 概况
（1）综合信息技术是目前估算矿产远景资源量行之有效的方法，本文通过对大台沟铁矿的综合信息分析研究，并结合钻孔数据，可以在节省巨额勘查费用的同时，预测铁矿体边界、下延深度等信息，对下一步矿产勘查工作提供指导性依据。
（2）大台沟铁矿位于辽宁省本溪市桥头镇，是近年来辽宁省发现最大铁矿体，位于鞍山一本溪铁矿成矿带上，目前已探求的资源量超过30亿吨。
（3）矿区内研究程度较高。矿区从新中国成立初期至今，先后有地质部沈阳地质局、冶金等系统所属地质队及长春地质学院在工作区内开展了铁矿的普查工作。辽宁省地质局物测大队在本溪桥头地区针对大台沟磁异常进行地面检查工作，推断航磁异常是由鞍山式磁铁矿引起。冶金地质会战指挥部第二物探大队曾对大台沟磁异常开了综合研究工作，根据重磁同源异常特征，推断由鞍山式铁矿引起，异常南部块段具高磁性、高密度特征，可能为富矿部位。
图1 1：5万航磁化极等值线平面图2. 矿床地质特征
（1）矿区出露的地层主要为新元古宙细河群钓鱼台组、南芬组、桥头组，震旦系康家组，寒武系碱厂组、馒头组等。岩性主要为粉砂岩、泥灰岩、泥岩、石英岩、石英砂岩、硅化大理岩、绢云绿泥石英片岩及太古宙鞍山群含铁岩系：条带状磁铁石英岩、赤铁石英岩、赤铁磁铁石英岩、绿泥片岩。含铁岩系及矿体顶部埋藏于地表以下1100～1200m。
（2）铁矿层岩（矿）石组合特征，与鞍——本地区已知铁矿类比，大台沟铁矿矿石特征、夹石特征等与鞍山齐大山铁矿相似；其层位应属鞍山群樱桃园组，为变质沉积——火山沉积铁矿，即“鞍山式”铁矿。
（3）矿体顶界面埋深1100～1200m，宽度578～1152m，平均宽度870.68m，矿体最大垂直延伸809m，矿体呈单斜层状产出，厚度变化小，变化系数Vm19.67%。矿石成分简单，矿石矿物主要为磁铁矿、假象赤铁矿和赤铁矿，脉石矿物主要是石英。矿体平均品位TFe33.07%。
图2 重、磁异常对比图3. 重、磁场特征
（1）大台沟航磁异常规模较大，异常宽度为1.7Km，异常宽度1 Km。轴向为北西，由南东向北西方向急剧收缩，异常范围达52Km2，异常最大值达3500γ。化极等值线图上异常形态变化不明显，反映出矿体规模较大；各高度垂向导数图上磁异常仍然存在，表明矿体延伸较深，并且倾角较陡（见图1）。在1：1万地磁等值线异常图上，磁异常呈鸭梨型，有明显走向，轴向为北西，两翼梯度变化不大且较为平缓，说明矿体埋深较大并且产状较陡。异常向北西方向急剧收缩，说明矿体宽度亦向北急剧变窄。异常峰值较高，达5900nT，从形态上看基本与航磁异常图磁异常形态吻合。
（2）矿区在1：20万重力场上为一北西向鸭梨状重力高，因该地区存在基性岩体的可能性较小。同时，经地形校正等五统一改正后，重力异常形态与航磁异常形态相近似，异常中心位置较为吻合，说明该异常为重、磁同源异常。因此我们推断重、磁异常中心部位也是矿体的中心部位 （见图2）。
4. EH-4电磁剖面特征
（1）EH-4电导率测量方法在铁矿勘查工作中的应用还处于试验研究阶段，通过电阻率的空间分布，结合深部钻孔资料，对可能的矿体产状、空间展布特征进行研究。
图3 156号勘探线控制与EH4推断矿体边界对比图（引自大台沟铁矿勘查报告）
（2）从垂向看，矿体的顶界面为浪子山组硅化大理岩和石英岩，电阻率分别为7918Ω.m和12229Ω.m（见图3），而赤铁矿体电阻率为3165Ω.m ，为相对低电阻率，因此在剖面图上，上部出现高阻区，下部出现低电阻率区，分界处就应是矿体的顶界面，在本剖面上反映得较好。同样矿体的南西边界为太古宙混合花岗岩，也为相对高电阻率区域，在高、低电阻率过渡区应为矿体的分界线。矿体的北东边界围岩为绿泥石英片岩，电阻率为13362Ω.m也为相对高阻区。
（3）EH4连续电导率剖面总体上反映了矿体的大致边界，在深部反映有疑似矿体异常。但是矿体的南西边界在断面图上反映不是很明显。边界的确定存在多解性，因此我们可以利用测井等数据相互约束补充，达到目的。同时，从剖面图上可以看出，低阻区向下还存在连续性，说明了该铁矿深部还存在较大潜力。
5. 综合测井特征
5.1 三分量测井特征。三分量曲线特征明显，磁性过渡层处于辽河群浪子山组硅化大理岩，鞍山群顶界面出现明显磁性界面。
5.2 磁化率变化特征。盖层磁化率相对于太古界樱桃园组及以下含铁地层几乎为零，而硅铁建造内部曲线形态分为稳定曲线和跳跃曲线，稳定曲线代表了硅铁建造的稳定发育和赤铁矿、夹层的发育情况。
5.3 自然伽马特征。
（1）自然伽玛测井主要测量钻孔中地层的天然放射性强度。地层是由不同类型岩石组成的，岩石是由不同矿物组成，而每种矿物对放射性矿物的吸附能力也不同，往往泥质矿含量高的岩石，其吸附放射性物质能力就越强，岩石的放射性就越强。因此，可以依据自然测井曲线特征（见图4），可对地层的岩性进行分层，可用于地层对比。
（2）大台沟矿区由地表向下，依次为震旦系、新元古宙青白口系、早元古宙辽河群和新太古宙鞍山群地层，从岩性特征上看，有砂岩、页岩、泥灰岩、大理岩、片岩和铁矿组成。其井中自然伽玛值最高的为黑色页岩，其次是泥灰岩、片岩、砂岩、大理岩，最低的为铁矿，尤其是1750米以下的条带状磁、赤铁石英岩含量接近零值。
（3）从自然伽玛测井曲线特征看出，铁矿自然伽玛值平均变化范围在0～6API，围岩变化较大且不稳定，变化范围40～120 API，明显高于矿体。由此说明大台沟铁矿放射性极低或不含放射性。 图4 综合测井成果图（引自大台沟铁矿勘查报告）
图5 岩（矿）石磁性特征 6. 岩石物性特征
6.1 磁性特征。通过勘查区钻孔岩芯采取一定数量的矿体和围岩标本进行物性参数测定，铁矿上覆盖层磁性较低，磁化率在2.8～78.6（10-4×4πSI）之间，平均磁化率为20.9（10-4×4πSI）；剩磁强度在0.8～51.6（10-1A/m）之间，平均剩磁为9.17（10-1A/m）；赤铁石英岩磁化率在34～776（10-4×4πSI）之间，平均磁化率229.4（10-4×4πSI）；剩磁强度在26～833（10-1A/m）之间，平均剩磁为269.4（10-1A/m）。磁铁石英岩磁化率在262～5603（10-4×4πSI）之间，平均磁化率为2095.9（10-4×4πSI）；剩磁强度在184.～8583（10-1A/m）之间，平均剩磁为1892.5（10-1A/m）；条带状磁铁石英岩、赤铁石英岩与上覆围岩的磁性差异明显，差了两个数量级（见图5）。因此，利用磁性差异进行资源量估算及井中分层是该矿区非常有效的手段。
6.2 视电阻率参数特征。矿区内条痕状磁铁石英岩和赤铁石英岩具明显的低阻高极化特征，其他岩性之间视极化率相差不大，但电阻率变化较大，平均变化范围13362～1843（Ω·m）之间，显示良好的电性差异（见图6）。
图6 岩（矿）石视电阻率特征6.3 视极化率参数特征。上覆围岩视极化率处于1～4%之间，其中以砂岩类为最低。磁铁石英岩及赤铁石英岩在10%～17%之间，且变化不大，较为稳定，明显高于其围岩，分界面明显（见图7）。
图7 岩（矿）石视极化率特征 7. 远景资源量估算
通过对大台沟铁矿的重磁电综合信息研究，我们认为该铁矿深部还存在较大潜力，在综合整理了重磁电资料及岩（矿）石物性参数的基础上，对该铁矿进行深部定量正、反演计算，探求远景资源量。
7.1 计算参数确定。定量计算的基础为磁参数的确定，没有精确的磁参数，计算结果就会大打折扣。本文所利用的磁参数均为实测，可信度较高。
7.2 定量反演。 运用RGIS定量反演软件进行定量计算：通过正、反演计算，大台沟铁矿下延深度超过3000米（见图8）。
7.3 校正参数确定。通过大台沟钻孔勘探资料得到大台沟铁矿平均品位30.38%，矿体水平宽度Hk在800m～1220m之间，平均宽度1000m；夹石层累计厚度根据钻孔岩心得出Hj平均为4m，则
K=（Hk-Hj）/Hk[6]
=1000/（1000+4）=99.7%≈1
结合已知矿体形态，大台沟铁矿实际的磁性体为厚层块体，在此基础上，k=1。
体积校正系数包括形态校正系数k和含矿系数K两项，即：
Ki=k×K=1×1=1
7.4 计算矿体资源量。
计算公式：Q=S×L×k×sin（a）×d×K[6]
式中：S为拟合出的已知矿产地深部及外围磁性矿体的截面积；L为已知矿产地查明矿体走向长度；sin（a）为已知矿产地对应的磁异常长轴线与拟合计算剖面线夹角a的正弦；d为磁性矿石比重；k为形态系数；K为含矿系数。
截面积S根据查明矿体结果和2.5D拟合结果确定，为厚度与宽度的乘积；走向长度L沿用已知矿体走向长度；a角为实测得出；矿石比重实测资料；k为依据已知矿体形态得出；K钻孔实际测得含矿率。最终预测大台沟铁矿远景资源量1083531万吨。
图8 大台沟 132 剖面磁力异常（△T）定量反演曲线8. 结语
地球物理综合信息技术对深部矿体形态预测有很好的效果，一种物探方法解释具有多解性，我们可以运用地球物理综合信息技术，排除干扰信息，在台沟铁矿异常研究过程中，通过重、磁异常可以判断出异常为铁矿引起；测井信息可较为可靠的确定磁性矿体顶界面；EH4断面+地磁剖面可有效的推断出矿体边界、下延深度、上覆地层及构造形态；最后，结合平面异常形态利用地质——地球物理定量反演方法可以估算出引起该异常的铁矿体资源量。
（1）太古宙硅铁建造具有高磁、高重力的特征，结合航磁、重力资料对比研究可以确定异常是否为铁矿体引起的异常；如果异常为重、磁同源异常，即可排除酸性岩体及火山岩引起异常的可能性。
（2）通过研究台沟地质特征、磁异常平面特征、EH-4及综合测井等地质——地球物理综合信息，可以大体确定铁矿体走向长度、宽度、埋深等矿体大致信息，为下一阶段工作提供技术参考，既提高了效率，同时也节约了成本。
（3）利用实测台沟岩（矿）石物性参数，经RGIS定量反演计算，台沟铁矿体埋深在1100m左右，下延深度超过3000m，远景资源量在百亿吨以上。
参考文献
[1] 全国矿产总量预测及预测新方法研究[G]，全国重要矿产总量预测汇总组、矿产资源定量化预测新方法研究汇总组、全国矿产资源潜力评价项目办公室，2009.04.
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