廣西福海山地區(qū)物探測(cè)量結(jié)果及其解釋

梁永東，劉艷華，舒孝敬，鄒明亮

（1.核工業(yè)230研究所，湖南 長沙 410011；2.湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410011）

福海山地區(qū)位于廣西全州礦田西南緣，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)與華南活動(dòng)帶接壤部位，越城嶺復(fù)背斜和鳳凰田背斜之間的大西江－咸水坳陷西翼[1]。工作區(qū)大都為低山區(qū)，呈北東向分布，植被茂密，多為灌木、草叢。區(qū)內(nèi)天然露頭較少，屬于厚覆蓋區(qū)。一般海拔為200～600m，相對(duì)高差多在200～400m之間。

本次物探測(cè)量工作的目的是了解工作區(qū)內(nèi)地層、巖石、斷層等地質(zhì)體的物探異常特征。根據(jù)地面物探測(cè)量成果的地質(zhì)解釋，圈定鈾成礦有利部位，確定礦 （化）體的賦存位置及其走向和延伸，探測(cè)隱伏構(gòu)造F0的分布特征，為成礦預(yù)測(cè)提供地球物理證據(jù)。

為達(dá)到本次工作的目的，選用了高精度磁測(cè)、210Po、EH－4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)3種方法進(jìn)行測(cè)量工作，取得了良好的效果。

1 工作區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地層由老到新 （圖1）為：板溪上亞群 （Pt2）為一套濱海－淺海相砂、頁巖；震旦系 （Z）為含礫泥質(zhì)砂巖及砂巖夾板巖，灰白色粉砂巖、灰黑色含炭板巖，灰白色塊狀硅質(zhì)巖、石英巖；寒武系 （ ）為硅質(zhì)板巖夾炭質(zhì)板巖、砂巖、變質(zhì)砂巖和板巖；下奧陶統(tǒng) （O1）為灰白色、灰黑色灰?guī)r，灰綠、黃綠色含炭砂質(zhì)板巖、砂質(zhì)頁巖夾中細(xì)粒砂巖；泥盆系 （D）為一套濱海－淺海相碎屑巖、碳酸鹽；石炭系 （C）上部為碳酸鹽巖，下部為碳酸鹽巖及砂質(zhì)頁巖；第四系 （Q）由洪沖積物、坡殘積層、卵石、礫石、砂、砂土、黏土等組成。

圖1 工作區(qū)地質(zhì)概況及工程布置示意圖Fig.1 Schematic map of geology survey and engineering layout

泥盆系信都組和東崗嶺組是本區(qū)的主要含鈾地層。信都組 （D2x5）為灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、灰白色石英細(xì)砂巖及少量黏土巖。該層泥質(zhì)成分高，厚度為1.7～31.6m，鈾含量高，為 （8～28）×10－6；東崗嶺組 （D2d）為中－厚層狀灰黑色白云巖。厚度為90～354.8m，鈾含量為3.54×10－6。

受加里東期、印支期、燕山期和喜山期構(gòu)造活動(dòng)的影響，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育。主要斷裂構(gòu)造有NE向的F1和F0斷裂以及與其斜交的F9、F10、F11、F12斷裂。在工作區(qū)內(nèi)由于地表覆蓋較厚沒有發(fā)現(xiàn)F0斷裂露頭。

2 方法概述

2.1 高精度磁測(cè)

磁法勘探利用地殼內(nèi)各種巖 （礦）石間的磁性差異所引起的磁異常尋找有用礦產(chǎn)或者查明地下地質(zhì)構(gòu)造。在礦產(chǎn)普查、地質(zhì)填圖、石油天然氣勘查中發(fā)揮著巨大的作用，對(duì)圈定巖脈的走向也起到很好的作用[2]。

2.2 210Po法

210Po是222Rn經(jīng)過3次α衰變和4次β衰變后形成的，其半衰期為138.4d，是氡的長壽命子體[3]。由于210Po的地球化學(xué)性質(zhì)不活潑，它在土壤中不易流失，其量的變化能精確地反映其母體氡的平均值變化，氡是鈾的衰變子體，因此可以通過測(cè)量210Po的含量來尋找鈾礦。應(yīng)用這種方法能有效地排除其它天然放射性元素對(duì)測(cè)量的干擾。

2.3 EH－4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)

EH－4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)以天然電磁場(chǎng)作為主要場(chǎng)源，輔以人工磁偶極子產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)來觀測(cè)正交的兩個(gè)電場(chǎng)分量 （Ex，Ey）和兩個(gè)磁場(chǎng)分量 （Hx，Hy）。通過測(cè)量相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，可確定介質(zhì)的電阻率值[4]。其計(jì)算公式為：

式中：f為頻率 （Hz）；ρ為電阻率 （Ω·m）；E為電場(chǎng)強(qiáng)度 （mV·km－1）；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度（nT）。由于地下介質(zhì)是不均勻的，因而計(jì)算的值為視電阻率值。探測(cè)深度理論上為一個(gè)趨膚深度 （δ），計(jì)算公式如下：

由式 （2）可知，趨膚深度 （δ）將隨電阻率 （ρ）和頻率 （f）變化。因測(cè)量是在和地下研究深度相對(duì)應(yīng)的頻帶上進(jìn)行的，一般來說，頻率較高的數(shù)據(jù)反映淺部地層的電性特征，頻率較低的數(shù)據(jù)反映較深地層的電性特征。因此，在一個(gè)寬頻帶上觀測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)信息，并由此計(jì)算出視電阻率和相位，可確定出大地的地電特征和地下構(gòu)造，這就是EH－4觀測(cè)系統(tǒng)的簡單方法原理。

3 已知礦床試驗(yàn)剖面分析

基于對(duì)工作區(qū)物探工作解釋 “從已知到未知”的物探成果解釋原則，在工作區(qū)以北某鈾礦床75號(hào)勘探線上進(jìn)行了高精度磁測(cè)和210Po法剖面試驗(yàn) （圖2）。剖面長400m，點(diǎn)距為20m，測(cè)點(diǎn)20個(gè)。對(duì)210Po測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)處理分析，把平均值＋1倍均方差（150cph）、平均值＋2倍均方差 （200cph）、平均值＋3倍均方差 （250cph）分別定為偏高、增高和異常暈。從圖2中看出：

（1）礦體的正上方出現(xiàn)負(fù)磁異常，在沒有礦體地段的上方地表出現(xiàn)正磁異常，且負(fù)磁異常的連續(xù)性較好。表明含礦構(gòu)造帶內(nèi)去磁作用比較完全，基本上維持在一個(gè)較低、較均勻的無磁性物質(zhì)環(huán)境。隨著鈾成礦過程的發(fā)生，磁黃鐵礦、磁赤鐵礦、磁鐵礦等磁性礦物被氧化去磁形成黃鐵礦、赤鐵礦之類的低磁性物質(zhì)，與鈾一起沉積下來，這也是實(shí)際中鈾礦化與黃鐵礦、赤鐵礦等氧化礦物大量共生的原因； （2）在礦體的上方 （剖面上90～200m處）210Po異常較為清晰明顯，呈現(xiàn)連續(xù)多峰異常，在剖面280m處出現(xiàn)一個(gè)單峰異常，且淺部異常增強(qiáng)，說明210Po有沿?cái)嗔褬?gòu)造向地表運(yùn)移的趨勢(shì)。這是由于氡及其子體在鈾成礦以后沿構(gòu)造向上運(yùn)移形成地面210Po異常，且距構(gòu)造越近異常暈越大； （3）負(fù)磁異常、210Po暈圈和鈾礦體吻合較好，負(fù)磁異常的范圍 （剖面上55～355m處）較210Po暈圈范圍 （剖面上90～340m處）大。

4 工作區(qū)物探異常特征及推斷結(jié)果

4.1 地面高精度磁測(cè)異常及分析

全區(qū)高精度磁測(cè)圈出ΔT負(fù)異常6個(gè) （圖3）。區(qū)內(nèi)南部顯示有呈NE向串珠狀較高強(qiáng)度的負(fù)磁異常和中部的負(fù)磁異常，其余為正磁異常。全區(qū)磁場(chǎng)特征為西部磁異常梯度等值線平緩，形狀不規(guī)則；東部磁異常梯度等值線密集，負(fù)磁異常呈北東向展布，似橢球狀，形狀較規(guī)則[5]。

高精度磁測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過日變改正、圓滑、延拓等處理，結(jié)合地質(zhì)資料對(duì)部分重要異常進(jìn)行解釋推斷。M1異常位于夏壁田西南，磁異常梯度等值線較密，ΔT極小值為－47.5nT，異常長軸呈北東向展布，整個(gè)異常區(qū)在泥盆系東崗嶺組碳酸鹽巖中，推斷該異常深部可能發(fā)育鈾礦化。M2異常位于測(cè)區(qū)中東部，桂北農(nóng)場(chǎng)四分隊(duì)東，磁異常梯度等值線很密，異常長軸呈北東向展布，形狀規(guī)則，規(guī)模較小，異常強(qiáng)度較大，ΔT極小值為－50nT，整個(gè)異常在泥盆系東崗嶺組碳酸鹽巖中，推斷該異常深部可能發(fā)育鈾礦化。M3異常位于測(cè)區(qū)南部，磁異常梯度等值線很密，異常長軸呈北東向展布，形狀比較規(guī)則，規(guī)模較小，異常強(qiáng)度較大，ΔT極小值為－42.5nT，異常地段被第四系覆蓋，推斷該異常深部可能發(fā)育鈾礦化。3個(gè)異常M1、M2、M3整體呈北東向長軸狀展布，異常強(qiáng)度相近，且展布方向與控礦構(gòu)造F1一致，結(jié)合全區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征推斷這3個(gè)磁異常由北東向的F0構(gòu)造引起。M4和M6異常梯度等值線較平緩，形狀不規(guī)則，異常強(qiáng)度較弱，推斷為地下深部鈾礦化所引起。M5異常梯度等值線較密，形狀呈圓形，異常強(qiáng)度較大，ΔT極小值為－35nT，由于距構(gòu)造F0較近，推斷是受到F0的影響，反映F0深部可能發(fā)育鈾礦化。

圖2 某礦床75號(hào)勘探線物探測(cè)量成果剖面圖Fig.2 Geophysical survey line and geologic section of exploration line 75in a deposit

圖3 福海山地區(qū)磁異常平面等值線圖Fig.3 Magnetic anomaly contour map of Fuhaishan region

4.2 210Po異常及成果分析

對(duì)210Po測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)處理分析，繪制了210Po相對(duì)異常圖 （圖4）。

從圖4中可以看到：在EH－4A—B剖面的北東側(cè)中泥盆統(tǒng)東崗嶺組地層很少有異常分布，這是因?yàn)樵搮^(qū)東崗嶺組分布區(qū)地形較高，且多為黃土覆蓋，常年累月的淋蝕作用使放射性元素被淋濾遷移。另外，成分單一的黃土對(duì)氡的吸附能力較差，致使210Po暈大大減弱。

大量異常暈圈主要分布在EH－4A—B剖面的南西側(cè)F1斷裂上盤東崗嶺組出露部位或?qū)掗煹纳綔霞暗咎镏?（第四系覆蓋區(qū)），主要原因與有機(jī)質(zhì)有關(guān)，土壤較細(xì)的腐植質(zhì)土壤對(duì)氡有較高的吸附作用，加之氡易溶于水，從而導(dǎo)致第四系土壤中210Po暈圈十分發(fā)育。

第四系中210Po暈圈的分布也存在著明顯差異，在測(cè)區(qū)東部主要呈現(xiàn)出局部的偏高暈，推測(cè)與F0斷裂有關(guān)，可能指示著F0深部存在著隱伏鈾礦化。而大片的異常暈圈分布在西南關(guān)口電站一帶的水口位置 （從西部花崗巖體中流出的水），F(xiàn)1斷裂上盤與F0斷裂的夾持部位。這可能與該區(qū)內(nèi)的鈾源主要來自于西部花崗巖體，因此表明該區(qū)段為鈾源的輸入地區(qū)，是鈾成礦的有利地區(qū)。從已知成礦區(qū)分布看，鈾礦化通常分布在水系埡口前部及兩側(cè)，產(chǎn)在F1斷裂 （中泥盆統(tǒng)東崗嶺組和信都組之間層間破碎帶）中。因此，盡管210Po暈圈主要反映為第四系沖積物異常，但對(duì)區(qū)內(nèi)鈾找礦仍有指導(dǎo)意義。

4.3 EH－4剖面成果分析

福海山地區(qū)EH－4測(cè)深工作是根據(jù)高精度磁測(cè)、210Po成果和地質(zhì)條件布置的剖面。剖面長2km，點(diǎn)距為50m，方位135°，垂直F1斷裂布置。剖面地形起伏較大，地表植被發(fā)育，覆蓋層較厚。

圖4 福海山地區(qū)210Po相對(duì)異常圖Fig.4 Relatively 210Po anomaly map of Fuhaishan region

從EH－4剖面電磁測(cè)深反演視電阻率剖面圖 （圖5）上看，淺地表受巖石風(fēng)化作用、植被覆蓋等因素影響使得視電阻率值變化較大，規(guī)律性較差[6]。對(duì)于剖面200m標(biāo)高以下，其電性變化規(guī)律性較好。剖面線左側(cè) （剖面西北方）0～100m表現(xiàn)為低阻特征，推測(cè)巖石含水分較高，主要為信都組泥質(zhì)粉砂巖；剖面線100～400m表現(xiàn)為中高阻特征，推測(cè)主要為石英細(xì)砂巖、細(xì)晶白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r的反映，由于巖石結(jié)構(gòu)致密、含水程度較低形成高阻特征；剖面線400～500m表現(xiàn)為中低阻特征，而該段左側(cè)為中高阻特征，右側(cè)為高阻特征，推測(cè)該地段為斷裂破碎帶；剖面線500～1600m表現(xiàn)為高阻特征，推測(cè)主要為東崗嶺組細(xì)晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，巖石致密堅(jiān)硬，滲水性很差，巖石視電阻率較高；剖面線1600～1700m表現(xiàn)為中低阻特征，根據(jù)該段左右側(cè)均為高阻體，推測(cè)該處為斷裂破碎帶；剖面線1700～2000m表現(xiàn)為中高阻特征，推測(cè)為白云質(zhì)灰?guī)r、生物灰?guī)r的反映。根據(jù)視電阻率等值線橫向的不連續(xù)（左右等值線直立、低阻凹陷帶等特征），推測(cè)在地表剖面400m、1700m附近處為F1、F0斷裂，F(xiàn)1斷層傾向于東南，F(xiàn)0產(chǎn)狀傾向于北西，且越往深部產(chǎn)狀越陡。

4.4 綜合物探成果分析

結(jié)合地質(zhì)資料和EH－4電磁測(cè)深成果對(duì)高精度磁測(cè)異常、210Po異常的成因分析如下：

圖5 EH－4剖面電磁測(cè)深反演視電阻率 （Ω·m）剖面圖Fig.5 Electromagnetic sounding inversed resistively section with EH－4profiles

西南部大面積異常出現(xiàn)推測(cè)有以下幾種原因：①受東西向斷裂與F1斷裂的交匯部位的控制，盡管前人沒有將白沙河確定為近東西向斷裂，不能排除這種可能。但根據(jù)路線地質(zhì)調(diào)查，河兩側(cè)的地層存在一定的錯(cuò)位，且南岸山體相對(duì)抬升等可以作為近東西向斷裂存在的佐證；②東崗嶺組分為上、中、下3層，其中上、下均為細(xì)晶白云巖，中部為灰?guī)r，而該區(qū)埡口前部出露灰?guī)r，其下部很可能存在的東崗嶺組地層就可看做該區(qū)的產(chǎn)鈾層之一。下部鈾含量較高的細(xì)晶白云巖，是該地區(qū)主要的含鈾巖體之一；③白沙河的源頭在花崗巖體內(nèi)，花崗巖是本區(qū)的鈾源體之一。另外，上游的寒武系地表分布較多異常點(diǎn)、帶。說明寒武系也可能是重要的鈾源層之一，它們可為下游的鈾成礦提供較充足的鈾源。

北東向異常很可能與F1斷裂上盤一組與F1平行的斷裂構(gòu)造有關(guān)，在工作區(qū)外南部與F1平行的F0構(gòu)造，在EH－4電磁測(cè)深曲線上有反映，說明覆蓋層深部存在該隱伏構(gòu)造F0。

5 結(jié) 語

在福海山地區(qū)采用高精度磁測(cè)和210Po法面積測(cè)量，可以有效地圈定地質(zhì)體和斷裂構(gòu)造的大致范圍，彌補(bǔ)了測(cè)區(qū)地形復(fù)雜，覆蓋層較厚，地質(zhì)露頭較少，地質(zhì)人員難以找到合適露頭的缺陷。

本文綜合利用多種物探方法對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行了測(cè)量和異常成果推斷解釋，克服了單一物探方法推斷解釋的多解性，并根據(jù) “從已知到未知”的物探異常解釋推斷原則，將高精度磁測(cè)和210Po面積測(cè)量與試驗(yàn)剖面進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)地下地質(zhì)構(gòu)造、鈾礦化的大致分布做出定性評(píng)價(jià)，結(jié)合EH－4電磁測(cè)深對(duì)測(cè)區(qū)斷裂帶的分布范圍進(jìn)行了驗(yàn)證。說明了利用高精度磁測(cè)和210Po法可以有效地推測(cè)出測(cè)區(qū)構(gòu)造、斷裂帶的分布范圍，從而為礦區(qū)礦化地段深部普查找礦工作，提供有利的勘查區(qū)域范圍，為下一步的普查工作提供了可靠的地球物理依據(jù)。

[1]何玉坤，張德會(huì)，黎建南 .廣西全州鈾礦田流體地球化學(xué)及其成礦意義 [J].地質(zhì)與勘探，2010，46 （4）：670－675.

[2]劉英利，李才明，蘇永軍，等 .高精度磁測(cè)在圈定旅游開發(fā)區(qū)中的應(yīng)用 [J].內(nèi)蒙古石油化工，2007，（3）：210－211.

[3]曹曉滿.210Po法在鈾礦勘探中的應(yīng)用效果 [J].鈾礦地質(zhì)，2006，22 （3）：178－180.

[4]李 富，王永華，吳文賢.EH－4電磁成像系統(tǒng)在隱伏構(gòu)造探測(cè)中的應(yīng)用 [J].中國地質(zhì)，2009，36 （6）：1375－1379.

[5]郭海，張國華，雷志源，等.湖南省東坡鉛鋅礦區(qū)物化探異常特征及找礦作用 [J].物探與化探，2011，35 （2）：192－197.

[6]梁永東，劉艷華，范少云，等.EH－4電磁測(cè)深法在鈾礦區(qū)斷裂構(gòu)造勘查中的應(yīng)用 [J].鈾礦地質(zhì)，2010，26 （3）：168－170.