北京四道沟地区变质型铁矿地质特征及找矿远景分析.pdf

第 2 2 卷 第 3 期 2 0 1 3年 3月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo l I 2 2 ，No 3 M a r 2 O1 3 北京四道沟地 区变质型铁矿地质特征及 找矿远景分析 李小龙 ，方同明。 ，张晓亮 ，孙永华 ( 1 北 京市地 质矿产 勘 查开发 局 ，北京 1 0 0 1 9 5 ；2 北京 市地质 调查研 究院 ，北京 1 0 0 1 9 5 ； 3 中国矿业大学 ( 北京) ，北京 1 0 0 0 8 3 ) 摘要 ：本文 通过对北京 四道沟铁矿 区 1： 1 0 0 0 0地质填 图和 1： 1 0 0 0 0地面高精 度磁法测量 ， 系统 总结 了区 内地球物理特征 ， 为圈定变质 型铁矿提供 了可靠依据 。综合分 析地质和地球 物理资料 ， 在区 内圈 定 了 3个异常区 ， 其 中 c a 一 。 号异 常找矿 前景较 大 ， 并提 出了勘查部署建议 。 关键词 ：高精度磁测 ；铁矿 ；异常区 ；四道沟区 中图分类号 ：P 5 8 8 3 ；P 6 1 8 3 1 文献标识码 ：A 文章编 号 ：1 0 0 4 4 0 5 1 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 6 6 0 4 M e t a mo r p h ic ir o n o r e g e o lo g ica l f e a t u r e a nd p r o s p e ct io n g p o t e nt ia l in S i d a o g o u a r e a ，B e i j i n g cit y LI Xia o lo ng ， FANG To ng m in g ”， ZH ANG Xia o lia ng ， SUN Yon g hua ( 1 B e i j i n g Ge o l o g y P r o s e p ct in g & De v e lo p i n g B u r e a u，Be i j i n g 1 0 0 1 9 5，Ch i n a ；2 Be i j i n g Ge o l o g i ca l S u r v e y， B e i j i n g 1 0 0 1 9 5 ，Ch i n a；3 Ch in a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g 8 L Te ch n o l o g y ( Be i j in g ) ，Be i j in g 1 0 0 0 8 3 ，Ch i n a ) 四道沟铁矿位 于北京东北部怀柔 北 F e Au 一 萤 石 成矿 带 ( I l l一 5 7 2 1 ) _ 】 ， 主 要 为 沉 积 变 质 型铁 矿 。 自 2 0 世纪 6 0年代以来 ， 北京市地质局 1 0 1队、 首钢 地质勘探公司队等多家单位先后在区内开展普查、 矿产勘查等地质工作L 2 ， 探求 了铁矿资源储量 。区 域经历了多期次变质作用和后期改造叠加作用 ， 含 矿地层为太古宙密云岩群 4 。岩浆岩 以燕山晚期花 岗岩及各种 中酸性脉岩 。断裂构造发育 ， 早期受云 蒙山岩体推覆 ， 晚期叠加崎峰茶脆性 断裂 。区域上 北部以变质型铁矿为主 ， 成矿地 质条件较好 。为 进一步扩大后备资源储量 ， 本 次物探工作在前人工 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 9 2 8 作者简介 ：李小龙 ( 1 9 8 1 一) ， 男 ， 工程师 ， 从 事基础 地质及信息 系统 建设等工作 。E ma i l： l ix l b j d k j g o v ca 。 作基础上 ， 进行地面高精度磁法测量 ， 结果表明高精 度磁测在矿区深部和西北段取得较好效果 。 1 矿 区地质 特征 概况 1 1 地 层 区域出露有太古界及中元古界地层 。太古界密 云岩群分布最为广泛。含矿岩性主要是 中太古代 黑云角闪斜长片麻岩 、 黑云变粒岩夹斜长角闪岩口 。 地层产状倾 向北东 ( 2 0 。 5 0 。 ) ， 倾角 2 6 。 6 O 。 左右 。 太古界地层 中赋存有磁铁石英岩及磁铁片麻岩型矿 体， 主要分布于马圈子变质铁矿带四道沟一 龙泉峪成 矿段 _ 8 j 。 中元古界地层 呈角度不整合盖 在基底 地层之 上 ， 呈带状分布在 区域 西南 部， 出露有 长城系常州 沟、 串岭沟及 团山子组 地层， 岩性 主要 有石英质砾 岩、 长石石英岩及石英岩 。 e 吼 =； 一 眦 一 三蓍 m m 帅 一 一 一 础 一 _萤 叫 一g 一 一 一 一 一 一 一 一 吣 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 第 3期 李小 龙 ，等 ：北京四道沟地区变质型铁矿地质特 征及 找矿远景分析 该地区条带状变质铁矿按一定规律( 旋回特点) 出现于上述建造 中， 含矿层稳定 。 1 2构造 四道沟铁矿床 ( 区) 位于云蒙 山隆起 的北 西翼 部 ， 崎峰茶断裂之南东盘( 下盘) ， 受崎峰茶断裂早期 ( 古断裂活动期) 逆冲推挤和云蒙山岩体强力侵位的 侧 向压力作用下 ， 矿 区内含矿变质地层总体程现出 向北西侧倾斜的单斜构造 ， 呈北北东走 向条带状展 布。并在区内发育多条= j 匕 北东 向( 倾向北西) 近于平 行的韧性逆断层 ， 对铁矿层有斜切、 改造破坏作用。 近南北 向青石岭韧性平 推断裂从矿 区东侧穿越， 截 切 了含矿地层和铁矿带向东 的延伸 ， 构成 了四道沟 铁矿区和四合堂铁矿区的边界 。 1 3岩浆岩 区内岩浆侵入活动强烈 ， 对变质铁矿有影响 的 侵入岩有 3个形成时代 ： 1 )中、 新太古代古 老侵入岩都 已变形 变质， 形 成片麻岩体 ， 其岩性为英云闪长质 、 辉长闪长质和花 岗质片麻岩， 其中沙厂英云闪长质片麻岩具有重熔 性质 ， 岩体分布广泛 ， 其内保存有大量密云岩群含铁 建造残体。其余片麻岩体对变质铁矿有 明显 的破坏 作用。 2 )中元古代侵入岩受近东西向深断裂控制 ， 形 成基性一 中酸性岩石组合 的长条状岩带 ， 分布于密怀 穹隆南北两侧 ， 其北段作用破坏了四道沟一 龙泉峪和 四合堂一 山神庙两矿带变质铁矿连续性 。 3 )中生代侵入岩体主要为燕山期侵入 于， 呈岩 珠 、 岩基状复合岩体 ， 侵位 于密怀穹隆 中， 主要有云 蒙 山岩体 ， 并有多期岩脉穿插 于变质岩 中。中生代 侵入岩大面积破坏 了密云岩群含铁建造 的完整性 ， 其侵位侧向挤压也造成 了控矿褶皱 、 含矿带空间展 布的方 向变为和形变。 1 4成矿地质特征及矿化蚀变特征 铁矿主要是变质作用过程 中， 铁矿 、 斜长石 、 石 英等都受到强烈的改造作用发生重熔 、 迁移， 使磁铁 矿发生 富集或贫化 。 铁矿体呈似层状、 透镜状、 串珠状顺含矿层位延 长方向， 大多 相互 近 平行 排列 。成 矿 带延 长 4 5 k m， 已发 现 铁 矿 体 达 l5条 以上 ， 矿 体 长 1 0 1 5 0 m、 厚 0 5 2 m， 最长可达数百米 ， 最厚达 4 O 5 0 m， 产状 NW3 2 0 。 3 4 O 。 ， 倾角 4 6 。 5 0 。 ， TF e平均 2 5 83 2 7 5 O E l o 3。 围岩蚀变片麻岩中主要可见黄铁矿化。 矿石主要是 磁铁石英 岩， 矿石 矿物 为磁铁矿 。 脉石矿物为石英、 角闪石、 绿泥石、 黑云母等矿物颗 粒多为 自形一 半 自形 ， 颗粒大小不等 ， 为中粗粒变晶 结 构 。 2 地 球 物理 特征 为了解本 区主要岩 ( 矿) 石磁 性特征( 表 1 ) ， 采 集 3 7 2块标本对 区内主要 岩 ( 矿) 石磁 参数测定 统 计 。结果表明， 太古宙密云群地层 中黑云母斜长片 麻岩( AT 。 M) 、 斜长角 闪岩， 磁性普遍稍 强 ， 是本 区 主要 磁性 地层 但磁 性 不 均 匀 ， 与 围岩 有 明显 磁 性 差 异。区 内燕 山期 侵 入 岩 正 长 岩 ( K ) 、 花 岗 岩 ( y K ) 、 石英砂岩、 细晶岩等一般磁性较弱， 个别有 微弱 的剩 磁 。 磁铁片麻岩和磁铁石英岩表现磁异常高 ， 为找 矿提供了有利 的前提条件。区内闪片麻岩 、 黑云母 斜长片麻岩等岩石磁性 中等 ， 在埋深浅或近地表时 显示 出较强磁异常， 对寻找铁矿有一定的干扰 。 表 1 区 内岩石及矿石磁性参数 岩性 磁化率 ( X 1 0 S I ) 块数 剩余磁化强度 ( 1 0 A m) 常见变化范围 几何平均值 常见值 磁铁石英岩 5 3 黑云母斜长片麻岩( AT z M) 7 1 斜长 角闪岩 8 4 花 岗岩 ( K1 )8 0 正长岩( s K1 ) 2 7 石英砂岩 1 1 细晶岩 4 O 混合岩 5 3 磁异常特征与解释 本 区磁异常 ( T) 总体呈 NNE向带状展布， 区 内总长大于 2 4 k m， 主体磁异常宽达 3 k m( 图 1 ) 。其 东侧尚有平行出现的强度稍逊的磁异常带 。带内局 部异常串珠状断续 出现 ， 总体又呈多条狭窄条带状 平行展布。多正 、 负异常紧密伴生 。 鸲 4 7 2 中 国 矿业 第2 2 卷 0 2 5 0 5 0 0 m 1 J 1 _ J 1 磁异 常等值线及异常值 ； 2 异常中心 ； 3 异常区； 4 异常 中心编号 ； 5 剖面位置 ； 6 剖面编号 ； 7 铁矿体 。 图 1 A T磁异常等值线平面 图 地磁 主体 异 常带 与 本 区含 矿地 层 相 对 应 ， 局 部 高值异常多与已出露含矿层对应。 C 。 ： 该 异 常 区 ( 带 ) 南 北 总 长 4 k i n， 东 西 宽 3 k i n。局部磁异常呈两条平行排列的磁异常带 。带 内异常又呈串珠状断续出现( 共 7 个异常中心) 。单 个异常极值 3 0 0 0 5 0 0 0 n T，北侧多有不规则的负 异常伴生 。经与地质对照，主异常对应本区主要含 矿地层 ，局部异常直接对应磁性含矿体 。推测应有 两个含矿层平行出现 ，但沿走向矿层又串珠状断续 分 布 。 C 该异常区( 带) 分布范 围南北长 1 5 k m， 东 西宽 1 6 k m， 主要有两条近平行的磁异常带 ， 共 8个 异常中心， 单个异常极值 3 0 0 0 n T左右， 其周边均有 不规则的负异常伴生。推测应是两个磁铁石英岩含 矿层平行 出现 ， 但磁性矿体并不连续 ， 所以局部异常 形成 串珠状断续排列的。 为了解深部磁性矿体 ， 垂直矿体走 向布置 号 磁法剖面 ， 由图 2可以看出， 东西 3 个磁异常反映了 三条 含 矿带 ， 从 剖 面磁 异 常 的上 延 5 0 m、 1 0 0 m、 2 0 0 m、 4 O 0 m结果看， 在 5 0 m深度上 ， T快速衰减 ， 1 0 0 m 内磁场衰减相对较慢 ， 而 2 0 0 4 0 0 m磁场变 化不甚明显 ， 表明异常异常源埋藏深度不 大。在 中 部两个尖锐异常中间地带依据地质 图推测可能是下 伏的向斜轴部 ， 磁异常为平缓渐近线型 ， 未有明显的 叠加异常场显示， 所以在 4 0 0 m 以下更大深部是否 存在含矿地层 ， 尚不能断言 。 第 3 期 李小龙 ，等 ：北京四道沟地 区变质型铁矿地 质特征及找矿远景分析 7 2 渤 ； 5 2 5 j 0 5 O 0 1 5 0 2 0 0 3 0 0 图 2剖 面 反 演成 果 图 对剖面 实施 了反演拟合定量解释计算 ， 采用 参数 ： 地磁偏角 I 一一6 7 。 ； 地磁倾角 I 一5 8 8 2 。 ； 地 磁总场 T一5 4 6 4 4 7 n T； 总磁 化强 度 J 一4 3 0 0 0 1 0 _ 。 A m； 测线 方位 角为 2 9 0 。 。 反演结果说明， 剖面上 的突变磁场主要 由相对 独立 、 平行排列、 深浅不一 的倾斜板状铁 矿体 引起 。 主矿体埋藏较浅 ， 深度5 m 或者更浅， 呈多层状产 出， 厚度 2 0 5 0 m不等， 其中南部矿体规模较大 ， 据 等效体拟合推测下延深度 3 6 0 m， 北部矿体下延深度 2 0 0 m， 矿体产状均北西倾， 倾角 2 0 。 3 O 。 。 南部 尚有几个隐伏的平行孤立矿体 ， 埋深 8 o 1 9 0 m不等 ， 产状较平稳 ， 一般 2 O 。 43 0 。 ， 个别矿体近 陡立 产 出 。 C 。 ： 该 异 常 区 ( 带 ) 南 北 长 2 2 k i n， 东 西 宽 2 2 k i n， 主要有两条近平行出现异常带组成 ， 有 7个 主要异常中心 ， 单个异常极大值 2 0 0 0 4 0 0 0 n T， 均 伴有强度不等不规则 的负异常。 推测应是由两个含矿层中磁铁石英岩引起 。其 西群异常北段与航磁异常对 比， 地磁异 常向北延伸 较大 ， 磁铁矿层未出露地表 ， 但覆盖层较薄。 4结 论 和建议 1 )大比例尺地面高精度磁法精度高、 探测磁异 常特征清晰与铁矿吻合较好 ， 在勘查中作取得较好 效 果 。 2 )本次 1： 1 0 0 0 0地面高精度磁法成果为矿 区 找矿及远景 区圈定提供了重要数据 ， 在此基础上优 选靶区开展专项地质调查查证 了多个矿体 ， 取得 了 地质找矿的突破 。在 四道沟一 龙泉 峪向斜核部矿体 富集 ， 预测区内变质型铁矿远景资源量可达到中型。 3 )全区共圈定 3个异常区( 带) 2 2 个异常中心 ， 根据异常特征和现场踏勘结果 ， 认为 四道沟区 C 。 异常北部异常规模大 ， 磁场幅值高 ， 矿致异常明显 ， 地质成矿条件有利 ， 应为本区重要的找矿靶区 ， 建议 部署勘查工作 ， 提高后备资源储量 。 参考 文献 1 方同明， 孙永 华， 尤 世娜 ， 等 北京 市重要矿产成矿规律初步研 究 口 地质找矿论丛 ， 2 0 1 2 ， 2 7 ( 3 ) ： 2 6 1 2 7 0 2 北京地质局 1 0 1 普查大 队 北京 市 怀柔 县 四道 沟铁矿初 步勘 探设计 R 1 9 5 8 ( 下转第 1 0 8页) 1 O 8 中 国 矿 业 第2 2 卷 2组样本用于精度效验 ， 部分样本信息如表 3所示。 同时 ， 需要对用于训练学习的样本进行归一化处理 ， 以提高网络的收敛性。这里我们采用 了学习速率 自 适应的梯度下降算法 ， 对 E lma n网络模型进行学 习 训练。训 练 参 数 被 设 置 为： 网 络 的 训 练 次 数 为 5 0 0 0 ， 学习动量因子为 0 8 0 ， 学习速率为 0 0 5 ， 学习 结束时的目标平均误差为 0 0 0 1 ， 其他参数直接选 择 默认 值 。 研究 中， 通过 实验数 据与模 型预 测结果 的 比 对 ， 如 表 3所 示 ， 计 算 得 出 网络 的 预测 精 度 为 0 0 0 0 9 9 5 3 7 1 。说 明本预测模型设计合理 ， 对于配煤 后 的煤质具有 良好 的预测准确性 ， 以反馈型 E l ma n 神经网络进行煤质预测是可行的， 其精度满足选煤 厂 的控 制要 求 。 表 3实验结果与预测结果 E 较 3 结 语 通过配煤所得复煤 的多种煤质指标， 与其所含 的单一煤种之间具有复杂的非线性关系 。对于选煤 厂而言， 必须建立高精度的煤质预测分析模型， 准确 把握配煤煤质情况。本文利用动态 E lma n神经 网 络构建配煤煤质预测模 型， 极大程度 的提高了模 型 的冗余度 ， 增强 了应对突发位置状况 的能力 ， 提高了 预测的准确性与速度 ， 降低 了选煤厂 的人力和物力 投入 ， 提高了企业的经济效益 。与此同时， 进一步充 实了配煤的基础理论研究， 促进了配煤预测技术 的 发展与完善， 对于相关研究起到了借鉴作用 。 1 参 考文献 2 3 4 5 6 7 8 r 9 1 李颖 基 于非线 性理论 的动力配煤模 型的研 究 D 杭 州 ： 浙 江大学， 2 0 0 2 孙庶 动力配煤几个主要煤质指标 可加性 的论证E J 3 煤炭技 术 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 1 6 4 1 6 6 侯静 ， 赵益坤 动力配煤的数学模型及优化解 J 太原理工大 学学报 ， 2 0 0 6 ( 4 ) ： 4 8 6 4 8 8 邓俊 ， 赖旭芝 ， 吴敏 基于神经网络和模 拟退火算 法的配煤智 能优化方法选煤技术 J 冶金 自动化， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 1 9 2 3 常爱英 ， 吴铁军 ， 包鑫 基于最小二乘 支持 向量机 的动力配煤 着火特性预测模型 J 煤炭学报 ， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 3 8 0 1 3 8 3 AT&T B e ll L a b s ， Ho lmd e l， NJ ， 0 7 7 3 3 ， US A ATT B e ll La b s ， Ho l md e l， NJ ， 0 7 7 3 3 ， US A J AT&T B e l l L a b s