圖2-2-1大臺溝鐵礦區交通位置示意圖
1935年至1938年，日本侵華之初，以日本人為首的滿鐵地質調查所和滿鐵調查部對這壹地區進行了金屬和非金屬礦產的地質調查。
新中國成立初期(1950 ~ 1960)，地質部沈陽地質局、遼寧煤田系統和冶金系統地質隊、長春地質學院先後開展了工區鐵礦普查工作。1958至1959，地質、冶金部門在長白山南部開展了1∶65438+萬次航磁調查，為鐵礦找礦奠定了基礎。
遼寧省地質局物探大隊在1970期間，對本溪橋頭地區大臺溝磁異常(88號航磁異常)進行了地面檢查，完成了1 ∶ 65438+10萬km2的地面磁測，推斷88號航磁異常是由鞍山式磁鐵礦引起的。經定量計算，礦體上緣埋深約800m，中心埋深約2000m，寬度1600m，走向長度約2500m，傾向東北，傾角近垂直。建議布置4個驗證孔，深度為1500米。1974期間，本溪地質大隊先後施工了3個探孔進行驗證，但均未達到找礦目的。最深孔ZK1，孔深1213.96m，終孔位於遼河群狼子山組絹雲母千枚巖中。經該隊物探隊員進壹步推斷，認為異常中心平均埋深約為1150 m，ZK1孔附近礦體上緣埋深為1300m。
1973年，第二冶金航測隊在安本地區進行了1∶25000航磁調查，並於1974年2月提交了《安本地區航磁調查報告》，對1959發現的1 ∶ 65438進行了調查。1973、1974年，遼寧鞍鋼地質公司401隊在歪頭山-北臺地區進行了航磁異常普查和詳查，發現了大量鐵礦床和礦點。
1976年，冶金部冶金地質戰鬥指揮部第二物探大隊對大臺溝磁異常進行了綜合研究，完成磁異常測量204.8km2，重力剖面測量800m× 11的數據處理，圈定磁異常面積10km×5km，強度。根據重磁同源異常特征，推斷異常由鞍山式鐵礦引起，埋深1450m，異常南塊具有高磁性、高密度特征，可能是富礦點，已布置兩個驗證孔，當年未實施。
1980冶金地質勘查局使用進口日本新型深孔鉆機在大臺溝鐵礦四線基線鉆ZK3孔，在1525.15m深度看到隱伏的鞍山式鐵礦，但鉆至172.55m仍未鉆透礦體:但礦體品位不高，TFe壹般在65438+之間證明了大臺溝航磁異常是由鞍山式鐵礦引起的。因為埋得太深，沒有做進壹步的工作。
時隔20年，進入21世紀。隨著國民經濟的發展，對鐵礦資源的需求增加，鐵礦勘查進壹步加強，為深部找礦帶來了機遇，該區鐵礦勘查取得了新的發展。2005年成立項目組，組織專家對遼寧省鐵礦資源進行認真分析研究，選擇鞍山-本溪-遼陽地區作為尋找深部盲礦體的重點地區。通過大比例尺地質調查、磁測、驗證、篩選，最終選定本溪橋頭堡地區為重點驗證區。2006年，國土資源普查立項“遼寧鞍山吳家臺-孫家營地區鐵礦評價”項目，通過本溪磁異常深部查證，進壹步證實了大臺溝鐵礦的存在。
壹、大臺溝鐵礦地質特征
大臺溝鐵礦位於鞍山-本溪鐵礦成礦帶，新太古代鞍山-本溪火山沈積盆地的西南端。區內櫻桃園組和大峪溝組均有含鐵礦層，是我國已知規模最大、資源量最大的鞍山式鐵礦床，也是我國特大型和大型鐵礦床的集中區。齊大山、東西山、南芬、弓長嶺有大型礦床10個，中型礦床2個，礦點10個。只要核實航磁異常區，就能在該區找到鐵礦，是尋找大型鐵礦的理想區域。
礦區出露的地層主要為新元古代西河群釣魚臺組、南芬組、橋頭組，震旦系康佳組，寒武系建昌組、山頭組。太古宙鞍山群含鐵巖系地表未出露，含鐵巖系及礦體頂部埋藏於地表以下1100 ~ 1200米。在已完成的17鉆孔中看到的層位(從上到下)的巖性總結如下:
1)堿廠組:灰巖夾薄層粉砂巖，厚度27 ~ 102m；
2)康佳組:薄至中厚的泥灰巖和灰巖，厚17 ~ 48m；
3)橋頭組:與含海綠石的應時砂巖和黑色頁巖互層，厚度約100米；
4)南芬組:蛋藍色泥巖(灰色)和紫色泥巖，厚約500米；
5)釣魚臺組:應時砂巖、石英巖、應時砂巖夾黑色頁巖，厚約200米；
6)遼河群浪子山組:矽化大理巖和綠泥石絹雲母石英片巖，厚度300 ~ 700米；
7)鞍山群櫻桃園組:條帶狀磁鐵礦石英巖、赤鐵礦石英巖、赤鐵礦磁鐵礦石英巖、綠泥石片巖。
各鉆孔所見鐵礦層的巖(礦)石組合特征與安本地區已知鐵礦相似，大臺溝鐵礦礦石特征和巖石包裹體特征與鞍山齊大山鐵礦相似。其層位應屬鞍山群櫻桃園組，為變質-火山-沈積型鐵礦，即“鞍山式”鐵礦。
目前在異常中心有20個鉆孔，控制礦體延伸2000米，礦體走向長度2000米，礦體頂界面埋深1100 ~ 1200米(標高-900 ~-1000米)，寬度578 ~。礦體呈單斜層狀，厚度變化不大，變異系數為19.67%。礦石成分簡單，礦石礦物主要為磁鐵礦、假赤鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物主要為應時，含鐵礦物粒度從中到細不均勻嵌布。縱向上，上部為赤鐵礦，中部為復合礦，下部為磁鐵礦。礦石品位均勻連續，品位變異系數為20.2%。礦床勘探類型屬於第壹種勘探類型，基本控制網格為400m×400m
三種礦石類型的實驗室選礦試驗表明，該礦石易選，選礦指標良好。推薦的選礦試驗流程為:階段磨礦-弱磁場-強磁場-反浮選流程。鐵精礦品位可達65%以上，回收率70%以上。礦區水文地質條件和工程地質條件中等復雜。礦床采選工程可行性預研究表明，在目前的經濟技術條件下，進行地下大規模開采是經濟可行的。
大臺溝礦區15 ~ 4線估算鐵礦量339493萬噸，礦體平均品位33.07%。其中赤鐵礦62293萬噸，復合礦1521440萬噸，磁鐵礦125057萬噸。其中，(332)資源儲量占15%。根據磁異常特征，預測全礦區鐵礦資源量可達6543.8+0000億t。
二、地球物理特征
(1)本區航磁異常特征
大臺溝1 ∶ 20萬航磁異常有明顯的正負異常(圖2-2-2)，以大臺溝為中心，北側為負異常，南側為正異常。異常形態為北西向橢圓形，異常中心明顯，異常值高(δ t最高> > 4000nT)。異常由1000nT等值線圈定。異常的主體部分呈橢圓形，異常呈西北走向，長軸約7000米，短軸約4500米。
在1976中，冶金部冶金地質戰鬥指揮部第二物探大隊根據1 ∶ 5萬磁異常形態、產狀、場源埋深等特征，利用“三維選體法”在計算機上正演計算磁異常，將磁異常劃分為三個磁異常體。對每個磁性體賦予不同的形態參數和磁性參數後，模擬出地面磁測異常值。當模擬值和測量值在壹定的允許誤差範圍內時，模型的大小就代表了磁體的大小。經正演模擬，礦區1號磁體位於大臺溝磁異常中心，即3線與12線之間，異常中心磁場強度為3500m~6000nT。推斷磁體中心點埋深為1755m，寬度為1315m，長度為1670m m，磁體II位於磁體I的北端，分布於2、23線之間，其南端與磁體I的中部重疊，異常強度為2000~6000nT。據推斷，磁體中心點的埋深為1430米，寬度為1266米，長度為2760米，延伸深度為350米..ⅲ號磁體位於大臺溝磁異常西北端，即19 ~ 47線，異常中心磁場強度為1000 ~ 1400 nt。推斷磁體中心埋深1352米，寬935米，長2563米，深300米(圖2
圖2-2-2模擬大臺溝鐵礦區磁異常等值線δT(nT)推斷磁性參數(根據杜偉本、黃忠祥)
前人通過地面檢查對異常進行了計算分析，認為異常是由壹個磁性體(“鞍山式”鐵礦)引起的，上邊緣埋深約800m，寬度約1600m，沿走向長約2500m。異常主要分布在古生代地層、震旦系地層和青白口地層上，推測深部可能有太古代鞍山式鐵礦。
(二)物理性能的測量結果
物性測定依據高精度磁測、電測中巖石、礦石物性測定的相關規定。本次物性測量共有四個參數:磁化率κ、剩磁Mr、視電阻率ρS、視極化率η s，根據本區物性數據，從遼寧省冶金地質勘查局地質勘查院收集的巖性(見表2-2-2)和ZK001鉆孔巖心樣品的測量(見表2-2-1)，除磁鐵礦石英巖有較強的磁性和鉆孔巖心樣品有壹定的磁性外，其余磁性較弱或無磁性
表2-2-1巖石(礦石)物理參數表
表2-2-2收集的鄰區巖石(礦石)物理參數表
磁參數由高斯第壹位置測量。通過計算得到了磁化率κ和剩磁Mr的平均值和變化範圍。通過測量電參數，得到視電阻率ρS和視極化率ηS的平均值及其變化範圍。
大臺溝勘查區以往物性資料較少，本次工作中物性參數的來源來自兩個方面:壹是在勘查區通過鉆孔取芯取壹定數量的礦體和圍巖樣品進行參數測定(表2-2-1)，二是收集鄰區以往物探工作中測得的物性資料。數據來源主要是遼寧冶金地質勘查局地質勘查院(表2-2-2)。
1.磁性參數特征
從表2-2-1和表2-2-2的物性參數特征分析可以看出，該井及鄰區的磁性參數變化是壹致的，除磁鐵礦石英巖磁性較強外，其他均為弱磁性或無磁性。所以引起勘查區磁異常的因素比較簡單，最有可能是鐵礦引起的。這種明顯的磁性差異為磁法找鐵礦提供了有效的地球物理依據。
2.電氣參數特性
通過電性參數分析(表2-2-1)，認為條帶狀磁鐵礦石英巖和赤鐵礦石英巖具有明顯的低阻高極化特征，其他巖性間視極化率差異不大；但電阻率變化較大，平均範圍為1843 ~ 13362ω·m，表現出良好的電性差異，為電法(剖面)測量確定斷裂構造形態提供了壹定的地球物理前提。
第三，地球物理勘探方法和技術的應用
(1)高精度地面磁測
通過2008年和2009年的工作，* * *在地面完成了57條高精度磁剖面，總長40km，調查面積28.5km2，物理點7402個。這項工作的目的是通過地面強磁測量圈定磁異常範圍，為進壹步的工程勘探提供依據。
1.磁異常特征
從δ T異常的平面等值線圖(圖2-2-2)可以看出，異常呈橢圓形，中心異常值近6000nT。以1500nT等高線範圍為基準，長軸約6000m，短軸4000m，長、短軸比為3∶2。異常走向是西北。異常兩側對稱，梯度變化不大，北部有負值，向西北逐漸變窄，異常值逐漸減小。
2.地面高精度磁測的解釋與推斷
從物性資料分析，除磁鐵礦石英巖和磁赤鐵礦外，該區其他巖石和礦物均為弱磁性或無磁性，因此推斷磁異常是由鐵礦引起的。根據異常的整體形態和往年的解釋結果，認為引起異常的磁性體是壹個近厚的板狀體，主要特征是延伸深、產狀陡。
為了了解磁性體的特征，用切線法對132、140、148和156剖面進行了定量計算。這裏只定量說明140線(圖2-2-3)。其他路段的計算結果見下表(表2-2-3)。根據以上剖面計算，從異常形態可以得出礦體頂部平均埋深為1103m，平均寬度為1029m，礦體長度為1440m。
圖2-2-3大臺溝鐵礦140線δ T正切法計算磁性體埋深剖面圖
表2-2-3磁體切線法計算結果
(2)地面重力測量的解釋
本區重力資料來源於1976冶金部冶金地質戰鬥指揮部第二物探大隊。在橋頭磁異常區進行800m×100m網格10重力剖面測量。經地形校正和區域地質背景校正後，重力異常與磁異常壹致，均呈橢圓形分布，認為是高磁(κ、Mr均為高)高密度異常，常稱為重磁同源異常(圖2-2-4)。這說明深部存在鐵礦體，重磁異常中心也是礦體中心。
圖2-2-4大臺溝鐵礦地磁異常與重力異常對比
(3) eh-4電磁剖面測量
EH-4連續電導率剖面儀是EMI公司和Geometrics公司聯合開發的袁爽電磁地震系統。EH-4是壹種利用地球作為大型天然電磁發射源的接收器。在高頻時，接收淺表層地質信息，在低頻時，接收深層地質信息。本次共布設* * 3條縱斷面，分別為0號線、3號線和7號線，測線方向為NE45。
Eh-4方法用於調查該區域的部分區域。根據電阻率的空間分布和地質資料，研究礦體可能的產狀和空間分布特征，為鉆探工程設計和施工提供依據。
綜合分析本區地質資料，繪制本區地質解釋成果(圖2-2-5、圖2-2-6、圖2-2-7)。表明該方法能較好地確定隱伏礦體頂面的邊界問題，並提出解決該問題的技術關鍵是如何根據物性數據和剖面異常特征確定頂面邊界的電阻率值。本文通過三個區段(0號線、3號線、7號線)分析情況。
圖2-2-5大臺溝鐵礦區0號勘探線控制與EH-4推斷的礦體邊界對比圖
“0線”剖面(圖2-2-5):在深部(> > 1000m)，電阻率縱向逐漸減小，橫向向東北方向增大，反映出礦體的可能性。異常寬，頂部向東北緩傾，呈不規則的厚板狀礦體走向，向南和向西陡傾，寬度約800m .推斷邊界與礦體實際鉆探控制邊界不同。
縱向上，礦體頂界面為矽化白雲石大理巖和灰白色石英砂，巖石電阻率分別為7918ω·m和12229ω·m，而3165ω·m的赤鐵礦體電阻率相對較低，所以在剖面上，上部有壹個高阻區，下部有壹個低阻區，因此邊界應為。同樣，礦體西南邊界為太古宙混合花崗巖，也是電阻率相對較高的區域，應該是高低電阻率過渡帶的礦體分界線。根據3500ω·m的值判斷礦與非礦的邊界可能更好，礦體東北邊界的圍巖為綠泥石片巖，電阻率為13362ω·m，也是壹個比較高的電阻區。如果用小於4500ω·m的值推斷的礦體邊界，與實際的礦體邊界相差很大。如何確定邊界電阻率值是推斷礦體邊界準確性的關鍵。另外，從EH-4連續電導率剖面曲線的分布形態來看，如果曲線形態的走向是水平的，則說明地質體的垂直電阻率是不同的，本區地質體是近水平的層狀分布；如果分布為豎曲線，說明地質體在水平方向上的差異大於垂直方向上的差異，反映地質體的產狀較陡。例如，0號線ZK003、ZK002和ZK004三個鉆孔中1300米以下的含礦位置曲線很好地反映了深部鐵礦體(帶狀磁鐵礦石英巖)的存在(見圖2-2-5)。
圖2-2-6大臺溝鐵礦區3號勘探線控制的礦體邊界與EH-4推斷的勘探邊界對比圖
圖2-2-7大臺溝鐵礦區7號勘探線控制的礦體邊界與EH-4推斷的勘探邊界對比圖
三線剖面EH-4連續電導率剖面(圖2-2-6)大體反映了礦體的主要邊界，深部(1000m以下)反映可能存在礦體異常。異常的頂部幾乎是水平的，在南部和西部很陡。厚度為800 ~ 1000米。如果按照2000 ~ 3500ω·m的數值確定礦體的西南邊界，其邊界更接近實際控制位置。而這條線上的南西邊界與0線剖面上的南西邊界非常相似，低阻區就是礦體邊界線的分布位置。而東北邊界與0線剖面相似，電阻率有逐漸增大的趨勢。如果用小於4500ω·m圈定礦體邊界，會更實際。
7號線EH-4段(圖2-2-7)其淺部橫向變化較大，明顯反映出斷層的存在。深部有壹低阻異常區，反映疑似礦體異常。異常的頂部幾乎是水平的，稍微向南和向西傾斜。推斷礦體整體厚度小於0線和3線，左右為600m。推斷的礦體西南和東北邊界與實際控制系統相差甚遠。而西南邊界低阻區(2000 ~ 4000ω·m)的曲線特征能很好地反映礦體邊界，尤其是向東的電阻率曲線較陡，而礦體的西南邊界具有緩傾的特征。得出礦體邊界位置與實際控制的礦體(如ZK709、ZK705)空間位置存在壹定差距，主要是礦體磁場強度幹擾大所致。
通過以上分析，認為EH-4法能夠很好地反映大臺溝礦區深部隱伏鐵礦的頂界，以4500ω·m的等值線作為低阻和高阻的分界線，並以此值圈定礦體的異常總體範圍，進壹步推斷礦體的邊界。該方法快捷方便，對指導深井鉆探工程驗證具有重要意義。
(4)綜合地球物理測井
選擇相應的探管與JGS-1B智能工程測井系統主機配合，采用下電纜連續測量方式(點距0.5m)。為了檢查數據的準確性，每個探頭的下降和上升分別測量壹次。此項工作完成了10個鉆孔。三種方法的測量結果解釋如下。
1.三分量磁測井
在覆蓋層中，δ z的值有增加的趨勢，而δ h和δ t矢量的方向和大小保持不變。覆蓋層與礦體界面處δ z有明顯異常，反映出明顯的磁性界面(深度為1153m)，δ h和δ t矢量的方向和模長發生變化。從曲線(圖2-2-8)的特征可以看出，在磁鐵石英巖層段，δ z異常值為負值，變化突變。雖然形成了鋸齒異常，但幅度不大，δ h和δ t的方向和大小是混沌的，表現出內部磁場變化的特征。在赤鐵礦石英巖區(深度1746m)，δ z曲線變化平緩，有300 ~ 600 nt的異常值，δ h和δ t保持不變。
2.磁化率
從測井曲線(圖2-2-8)可以看出，套管區磁化率穩定，非礦區磁化率在400 ~ 1000 Si (κ)單位範圍內變化；在磁鐵礦石英巖上，變化範圍為20000~38500SI(κ)，赤鐵礦石英巖區磁化率為1200 ~ 1500 Si (κ)。礦體與圍巖的磁性差異明顯，可用於劃分礦石類型。
3.自然伽馬射線
自然伽馬測井主要測量鉆孔中地層的天然放射性強度。地層由不同類型的巖石組成，巖石由不同的礦物組成，每種礦物對放射性的吸附能力不同。通常泥質礦物含量高的巖石對放射性物質的吸附能力更強，放射性也更強。因此，可以根據自然測井曲線的特征對地層的巖性進行分層對比。
圖2-2-8大臺溝鐵礦ZK002綜合錄井結果
大臺溝礦區自上而下分為震旦系、新元古界青白口系、元古界遼河群和新太古代鞍山群。從巖性特征看，由砂巖、頁巖、泥灰巖、大理巖、片巖和鐵礦組成。井內自然伽馬值最高的是黑色頁巖，其次是泥灰巖、片巖、砂巖和大理巖，最低的是鐵礦(見圖2-2-8)，特別是1750m以下的條帶狀磁鐵礦和赤鐵礦石英巖含量接近於零。
根據自然伽馬測井曲線特征(圖2-2-8)，鐵礦自然伽馬值平均變化範圍為0 ~ 6 API，圍巖變化較大且不穩定，變化範圍為40 ~ 120 API，明顯高於礦體。這說明大臺溝鐵礦放射性極低或不含放射性，對鐵礦找礦影響不大。
(5)主要成果
通過對大臺溝鐵礦的勘探和物探工作，經過綜合研究分析，做出了較為符合實際的地質解釋。在空間上探討了鐵礦體重磁電異常的分布特征和範圍，為該區鐵礦勘查提供了有效的地球物理依據，取得了壹定的地質成果和認識。主要有以下幾個方面。
1.地磁測量
通過高精度磁測，詳細圈定了測區磁異常的位置和範圍。根據異常特征，定性推斷為鐵礦體所致，並進行定量計算。推斷礦體頂部平均埋深1103m，水平寬度1029m，礦體走向長度約6000m(編號壹、二、三)。
2.EH-4電磁剖面測量
該區礦床的水平規模和垂直延伸顯示了良好的找礦前景和大型、超大型礦床的潛力。但礦床埋深較大，礦體在地面以下約1100m。
大臺溝礦區Eh-4法能很好地反映深部大型隱伏鐵礦的頂界，粗略推斷礦體邊界，快捷方便，對深部鉆探工程的布置具有重要的指導意義。從本次EH-4電磁法的測量結果來看，該方法也有其局限性:壹是受當地氣候條件的幹擾，測量結果的重復性較差；二是在強磁性礦體上方，地磁反映的低電阻率異常區相對於礦體的真實位置有“漂移”，給確定礦體的真實位置帶來困難。
為了改變以上兩種情況，建議在工區設置壹個已知基準點。每天開工前，測量壹次基準點，記錄數據作為參考值，以便施工後數據歸壹化，排除幹擾，正確推斷地質體。因此，在強磁區工作時，要結合地磁調查結果，進行綜合分析推斷。
四、核查結果
壹種地球物理方法的解釋有多種解。為了準確地為鉆井布置提供目標位置，綜合物探方法可以很好地確定異常的中心，同時確定異常的邊界和深度延伸，更重要的是準確地分析異常的形態結構。
該區的主要工作方法是地面高精度磁測和大地電磁測深(EH-4)。大臺溝工區的磁異常是20世紀90年代由航磁發現的。由於礦體埋藏較深，2008年前打了三個鉆孔，均未發現礦體。2008年通過地面磁測，推測磁異常是由磁性巖石引起的。磁法只能推斷礦體的頂部埋深和底部，不能推斷不同深度地質體的物性信息；Eh-4能很好地反映地質體不同深度的信息。例如，用電阻率變化的邊界值來劃分異常體的邊界範圍。這兩種地球物理方法可以很好地確定隱伏地質體的形態，在減少鉆探經費的同時，可以提高尋找和勘探的精度。
通過地面磁測和大地電磁測深，結合礦區地質背景，共布設21鉆孔，除309709和水文鉆孔未見礦體外，其余18鉆孔均見礦體。綜上所述，綜合物探對尋找隱伏礦體有很好的指導作用。
(供稿:張馬利通王長風)