綜合物探方法在黃沙地區(qū)鈾礦找礦中的應(yīng)用

孫煜哲

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊，廣東廣州510800）

黃沙地區(qū)地處百順礦田西南部，本項目總體目標(biāo)任務(wù)是運(yùn)用百順礦田已知成礦規(guī)律，研究黃沙地區(qū)鈾成礦地質(zhì)環(huán)境和成礦條件，總結(jié)區(qū)內(nèi)鈾礦化控制因素和找礦標(biāo)志，以牛瀾斷裂為重點，采用鉆探工程，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、物探測量，初步查明區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征、礦化蝕變和成礦作用特征，大致控制礦體的規(guī)模、形態(tài)、連續(xù)性，進(jìn)行礦床開采可行性評價概略研究。區(qū)內(nèi)鈾礦的形成和賦存與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系非常密切，構(gòu)造是成礦流體運(yùn)移的重要通道，為鈾元素的沉淀定位提供了場所。因此，在黃沙地區(qū)開展可控源音頻大地電磁測深、氡氣測量、地面γ能譜測量聯(lián)合解釋，綜合分析判別斷裂構(gòu)造及其含礦部位，并用鉆探工程進(jìn)行驗證，取得較好成果。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)特征

黃沙地區(qū)地處諸廣巖體南部，在大地構(gòu)造位置上位于閩贛后加里東隆起西南邊緣與湘、桂、粵北海西—印支坳陷的接觸部位，處在九峰—大余東西向隆起、萬洋—諸廣南北向隆起和北東向萬長山隆起的復(fù)合部位。巖體的形成、展布以及鈾成礦作用與這種剛?cè)岬貕K結(jié)合部，又是幾組區(qū)域性構(gòu)造交匯區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景息息相關(guān)。

北東向的牛瀾斷裂，是區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造，為區(qū)域性大余—南城深大斷裂的組成部分，是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的區(qū)域性構(gòu)造。區(qū)內(nèi)控制長4.4km，寬一般為20～30m，局部可達(dá)50m左右，傾向北西，傾角74°～87°。該斷裂平面上呈舒緩波狀，膨脹收縮明顯，膨脹部位寬約10m，收縮部位寬1～2m，主要由灰白色熱液石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)花崗角礫巖和局部赤鐵礦化熱液石英巖組成，上下盤碎裂帶為硅化花崗碎裂巖、碎裂巖等。局部蝕變分帶較明顯。構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性，擠壓現(xiàn)象較明顯，硅質(zhì)巖中間常夾擠壓碎裂巖和透鏡體，局部可見構(gòu)造扭動痕跡。地貌上往往形成陡坎、懸崖，甚至隆起整個山脊。是主要的控礦、導(dǎo)礦構(gòu)造。

1.2 地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計見表1。

表1 物性參數(shù)統(tǒng)計表

構(gòu)造與圍巖之間存在較大電性差異，礦體周圍硫化物富集也會使電阻率降低。主要控礦構(gòu)造的上方會形成氡氣異常，異常的高低取決于運(yùn)移通道即構(gòu)造的大小，以及深部鈾礦品位。伽馬能譜測能直接找到淺部鈾、釷異常，通過鈾釷鉀之間的比值能反映巖石交代程度、鈾遷移情況。綜合3種方法，能較好地確定深部相對明顯的低阻異常帶。

2 方法技術(shù)

2.1 伽馬能譜測量

伽馬能譜測量方法是利用地質(zhì)體中天然放射性核素（主要是鈾、釷、鉀）衰變釋放出不同射線（主要是γ射線），來確定鈾礦位置的方法。由于不同地質(zhì)條件及不同物質(zhì)來源所形成的地質(zhì)體鈾、釷、鉀的含量存在變化，因而放射性強(qiáng)度不同。根據(jù)此原理可以通過測量不同巖性的鈾、釷、鉀的含量及其比值特征，對鈾成礦條件進(jìn)行研究。

2.2 氡氣測量

氡氣測量方法是一種直接找礦方法，其原理是基于鈾的衰變子體——氣態(tài)氡的遷移、擴(kuò)散和地氣理論。222Rn是鈾系的唯一氣態(tài)元素，直接母體是鐳(226Ra)。母體元素的含量在一定程度上決定了巖石、土壤中氡濃度的高低。氡的物理性質(zhì)十分活潑，表現(xiàn)出很強(qiáng)的遷移能力，較容易從地下經(jīng)過數(shù)米到數(shù)百米的巖石進(jìn)入地表土壤中[1-2]，而斷裂構(gòu)造是氡氣運(yùn)移的通道。通過它深部鈾礦化信息可傳遞至地表，在鈾富集地段，或地質(zhì)構(gòu)造破碎帶上都可能形成氡的富集，而在其附近地段，氡含量明顯減少，根據(jù)氡異常的高低，可以尋找鈾礦體和構(gòu)造破碎帶。這種方法的探測靈敏度很高，對找深部盲礦體非常有效。氡氣測量用于找隱伏盲礦和隱伏斷裂構(gòu)造(斷層、節(jié)理、劈理等)[3]效果良好。但該方法干擾因素較多，比如在地表屏蔽、鹽堿地、巖石強(qiáng)烈風(fēng)化及高本底巖性、斷裂構(gòu)造都可能引起非礦化假異常，需要在實際應(yīng)用中探索一些突出深部礦化微弱信息、剔除地表干擾的手段[4]。

2.3 可控源音頻大地電磁法(CSAMT)

可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是一種頻率域的電磁勘探方法，它具有勘探深度大、分辨能力強(qiáng)、觀測效率高等特點，是研究深部地質(zhì)構(gòu)造和尋找隱伏礦的有效手段[5]。使用美國EMI公司和Geometrics公司聯(lián)合研制的EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀。EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀用反饋式高靈敏度低噪聲磁棒和特制的電極，分別接收x、y兩個方向的磁場和電場，并記錄2個正交方向上的電場和磁場的變化，用這些記錄來計算一個測點的表面阻抗，再用表面阻抗來換算視電阻率。通過發(fā)射和接受地面電磁波來達(dá)到電阻率或電導(dǎo)率的測深，連續(xù)的測深點陣組成地下二維電阻率剖面。而當(dāng)基底為高阻，且基底與蓋層之間有明顯電性差異時，能準(zhǔn)確而清晰地探測出基底的埋深和起伏;同時也可探測隱伏含礦構(gòu)造的形態(tài)、規(guī)模，對鈾礦控礦主斷裂兩側(cè)次級斷裂的深部變化情況、次級斷裂與主斷裂的關(guān)系等也可發(fā)揮明顯作用[6-8]。

3 方法應(yīng)用實例及分析

CSAMT剖面布設(shè)在黃沙地區(qū)設(shè)計鉆孔附近，即19線、32線，線路總長1500m，測點距為20m，電極距為20m，共計78個測點。伽馬能譜測量與氡氣測量同步進(jìn)行，線路總長1500m，測點距為20m。

3.1 異常特征

氡氣測量氡濃度曲線與伽馬能譜測量鈾含量曲線形態(tài)基本相似，從電阻率剖面圖可以看出碎裂巖、破碎帶近地表主體為線狀相對高阻，向下過渡至相對低阻，但電阻率值仍不低。有利部位的線狀相對低阻電阻率帶狀異常，或頂部有射氣異常的相對低阻電阻率異常，列為AMT異常。

3.2 解釋推斷

（1）32線剖面均為高阻，推測其中高阻（特高阻）為黑云母花崗巖，二長花崗巖相對于黑云母花崗巖電阻率偏低，牛瀾斷裂剛好位于二者之間。AMT推斷結(jié)果與地質(zhì)平面圖一致。

（2）AMT-32-1號異常。根據(jù)牛瀾斷裂地表的碎裂巖帶及與鉆孔×××-3對比，可圈出AMT-32-1號異常。異常位于360～640號測點、標(biāo)高-100～580m，上部為線狀高阻，向下過渡為線狀相對低阻，延深約500多米。推測AMT-32-1號異常是與主斷裂配套的“入”字型的張剪力學(xué)性質(zhì)的斷裂破碎帶所致，對成礦有利。

×××-3孔550m標(biāo)高處的小硅化破碎帶，與另一條未編號相對線狀低阻異常對應(yīng)良好，異常性質(zhì)與AMT-32-1號異常一樣。

（3）210～510號測點之間、標(biāo)高-400～420m，有一陡南東傾的線狀低阻，推測為向南東傾的硅化破碎帶。該破碎帶切穿AMT-32-1異常，于300～440號測點、標(biāo)高度100～200m二者交匯處，異常明顯變寬，對成礦有利。

在黃沙地區(qū)，AMT法認(rèn)為牛瀾斷裂位于二長花崗巖與黑云母花崗巖之間，地表所見的含鈾硅化破碎帶以及×××-3鉆孔揭露的鈾礦體，是與主斷裂配套的“入”字型的張剪力學(xué)性質(zhì)的斷裂破碎帶，成礦有利，應(yīng)繼續(xù)用鉆探向深部探索找礦。圈定的AMT異常。推測有與剖面交角小的隱伏含鈾斷裂破碎帶，與射氣異常位置吻合，有找礦的潛力。另外，在剖面的西段都發(fā)現(xiàn)陡南傾的另一組斷裂破碎帶。

3.3 鉆孔驗證

×××-3、×××-7位于32號勘探線上，用于驗證綜合物探方法所取得的解釋成果。對×××-3γ測井巖性的γ強(qiáng)度進(jìn)行分析（圖1）。

從圖1中可以看出，細(xì)粒少斑黑云母花崗巖和細(xì)粒黑云母花崗巖應(yīng)為同一巖性，粗中粒少斑黑云母花崗巖和中粒少斑黑云母花崗巖亦應(yīng)為同一巖性。遭受風(fēng)化的花崗巖比新鮮的花崗γ強(qiáng)度要低些，無礦構(gòu)造其巖性γ強(qiáng)度最低。

圖1 ×××-3γ測井的巖性γ強(qiáng)度分布圖

從圖2可以看出，輝綠巖的γ照射量率最低，一般在1～3nC/（kg·h）之間，其次為無礦的硅化碎裂巖，一般在2.5～6nC/（kg·h）之間，中粒少斑狀黑云母花崗巖γ照射量率一般在8～10nC/（kg·h）之間，中粒斑狀二云母花崗巖γ照射量率一般在9～12nC/（kg·h）之間。γ測井?dāng)?shù)據(jù)可大致劃分巖性和構(gòu)造等。測井異常位于主構(gòu)造上盤的次級構(gòu)造中，巖性為花崗碎裂巖，巖石破碎，沒有明顯的脈體穿插和硅質(zhì)填充，熱液活動不明顯，屬熱液活動期后的干構(gòu)造。其異常集中分布于巖石的全風(fēng)化段，且厚度薄品位低，異常兩側(cè)也未見明顯的與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變，因此推測該異?？赡苡烧惩恋奈阶饔盟纬?。

圖2 ×××-7鉆孔γ測井曲線圖

4 結(jié)論

（1）3種方法的綜合應(yīng)用在黃沙地區(qū)鈾礦找礦中取得了較好的效果。電磁測深初步圈定構(gòu)造破碎帶范圍推斷礦化富集部位，大致查明了構(gòu)造帶空間分布形態(tài)。氡氣測量和伽馬能譜測量所測得的高值異常是構(gòu)造帶及富礦部位在地表的響應(yīng)。3種方法同時進(jìn)行、綜合分析，更好地指導(dǎo)工程設(shè)計，提高了工程見礦率。

（2）氡氣測量異常主要反映構(gòu)造在地表的投影位置，伽馬能譜測量主要是面上工作，探索地表各個地層中的鈾釷鉀富集情況，2種方法異常共存現(xiàn)象則反映了礦體在地表的位置，深部則可以利用AMT法尋找隱伏構(gòu)造，氡氣測量和伽馬能譜測量的共存異常可用以尋找鈾礦體在地表的投影位置。

（3）音頻大地電磁測深雖不能直接用于尋找鈾礦床，但其對斷裂、巖性的分辨能力十分高，而斷裂及巖性接觸面是鈾礦的主要儲存部位。本次工作的推斷解釋與實際地質(zhì)情況基本吻合，其推斷的斷裂及巖性分界面可信度較高。因此，開展音頻大地電磁測深工作來查明區(qū)內(nèi)構(gòu)造的性質(zhì)及尋找隱伏構(gòu)造可行，對鈾礦找礦有積極意義。

（4）3種方法可互相取長補(bǔ)短，可以降低成本、提高效率，所以綜合物探方法在尋找深部隱伏鈾礦床、擴(kuò)大鈾礦床范圍的工作中值得借鑒。我們可以根據(jù)不同的條件，選取不同的方法進(jìn)行搭配。

[1] 賈文懿,方方,周蓉生,等.氡及其子體運(yùn)移規(guī)律與機(jī)理研究[J].核技術(shù),2000,23(3):169-175.

[2] 陳希泉,陳頡,羅先熔,等.地氣(氡氣)測量方法尋找隱伏含礦斷裂試驗[J].物探與化探,2011,35(6):817-820.

[3] 劉歡.鈾礦找礦中的物化探方法[J].地質(zhì)裝備,2011,12(5):22-24.

[4] 楊亞新,劉慶成,龍期華,等.氡氣測量在下莊鈾礦田擴(kuò)大礦床范圍中的應(yīng)用[J].物探與化探,2003，27(3):l84-186.

[5] 何繼善.可控源音頻大地電磁法[M].長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1999.

[6] 劉祜,程紀(jì)星.電、磁綜合方法在南方硬巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用[J].物探與化探,2011,6(35):739-746.

[7] 張曉永,彭潤民,張林,等.滇西南大麥地礦區(qū)隱伏斷裂特征及其控礦規(guī)律[J].物探與化探,2011,35(2):155-159.

[8] 錢建民,李海亭,姚麗平,等.礦產(chǎn)勘查的物化探技術(shù)方法的使用原則[J].礦產(chǎn)勘查,2010,1(5):472-474.