李宏濤,王麗坤,張哲銘,張新民,董之凱
若爾蓋鈾礦田放射性物探異常特征分析及其找礦應(yīng)用
李宏濤,王麗坤,張哲銘,張新民,董之凱
(四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院,成都 610052)
放射性物探手段測(cè)量是尋找放射性礦產(chǎn)的重要依據(jù),尤其是配合地質(zhì)測(cè)量開展的放射性物探測(cè)量手段,對(duì)于鈾礦地質(zhì)找礦具有直接的指示意義。本文對(duì)若爾蓋鈾礦田新一輪的鈾礦地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)行了整體梳理,對(duì)鈾礦田內(nèi)開展的放射性物探工作進(jìn)行了全面總結(jié),提煉出在若爾蓋地區(qū)尋找鈾礦的三種有效的物探手段對(duì)其特征進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)分析,并對(duì)其在找礦中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。
若爾蓋鈾礦;放射性物探;找礦應(yīng)用;
若爾蓋鈾礦田是我國(guó)著名的礦化分布集中、資源量巨大、成礦特點(diǎn)明顯的碳硅泥巖型鈾礦礦集區(qū)。鈾礦田位于四川省阿壩藏族羌族自治州若爾蓋縣北部,少部分延至甘肅省迭部縣境內(nèi)。鈾礦田呈近東西向展布,東西長(zhǎng)50km,南北寬6km。在前人兩輪的勘查工作基礎(chǔ)上,通過近十年的調(diào)查和勘查工作,目前在若爾蓋鈾礦田內(nèi)共落實(shí)了鈾礦床4個(gè)(包含12個(gè)礦段),其中大型礦床2個(gè)(包含8個(gè)礦段),小型礦床2個(gè)(包含4個(gè)礦段),同時(shí)還發(fā)現(xiàn)礦(化)點(diǎn)20余個(gè),圈出物、化探復(fù)合暈92個(gè),放射性水化學(xué)異常點(diǎn)234個(gè),圈定了7個(gè)成礦遠(yuǎn)景段。
本論文以若爾蓋鈾礦整裝勘查區(qū)自2012年以來開展的調(diào)查和預(yù)普查項(xiàng)目為依托,綜合分析和研究鈾礦田近幾年開展的放射性物探手段成果與認(rèn)識(shí),對(duì)區(qū)內(nèi)放射性物探異常特征重新進(jìn)行了總結(jié)和分析,并對(duì)其在找礦中的應(yīng)用進(jìn)行了新的論述。
圖1 若爾蓋鈾礦田構(gòu)造略圖
1-前長(zhǎng)城系;2-長(zhǎng)城-青白口系;3-新生界;4-古生界、早中生代褶皺區(qū);5-斷裂; 6-華力西-印支期俯沖斷裂;7-加里東期俯沖斷裂;8-晉寧期板塊結(jié)合帶。9-鈾成礦帶;10-若爾蓋鈾礦田位置;A-祁連-龍首山鈾成礦帶;B-北秦嶺鈾成礦帶;C-南秦嶺鈾成礦帶
構(gòu)造單元名稱:Ⅰ-祁連北秦嶺褶皺系;Ⅰ1-走廊過渡帶;Ⅰ2-北祁連加里東褶皺帶;Ⅰ3 -中祁連隆起;Ⅰ4 -南祁連加里東褶皺帶;Ⅰ5 -北秦嶺加里東褶皺帶;Ⅱ-東昆侖-南秦嶺褶皺帶;Ⅱ1-武當(dāng)山隆起;Ⅱ2-大巴山加里東褶皺帶;Ⅱ3-禮縣-柞水華力西前陸褶皺帶;Ⅱ4-南秦嶺華力西-印支褶皺帶。
①龍首山斷裂;②八渡-洛南斷裂;③北祁連北緣斷裂;④油房溝-皇臺(tái)斷裂;⑤北祁連南緣斷裂;⑥中祁連南緣斷裂;⑦武山-天水?dāng)嗔眩虎嘧趧?wù)隆山-青海湖南山斷裂;⑨臨潭-山陽斷裂;⑩瑪沁-略陽斷裂;?洋縣-城口-房縣斷裂。
若爾蓋鈾礦田地處秦祁昆造山系(Ⅲ)秦嶺造山帶(Ⅲ1)西傾山—南秦嶺地塊(Ⅲ1-1)降扎—迭部蓋層褶沖帶(Ⅲ1-1-1)。位于秦祁昆成礦域秦嶺—大別山鈾成礦省南秦嶺鈾成礦帶的西端。其南鄰若爾蓋古陸,以瑪沁—略陽深大斷裂(F1)為界,深大斷裂活動(dòng)主導(dǎo)了本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化和鈾成礦作用(圖1)。
區(qū)內(nèi)出露震旦系至白堊系及第四系。其中寒武系和志留系為區(qū)內(nèi)鈾主要賦礦地層。寒武系—志留系為活動(dòng)型障壁海灣環(huán)境下形成的巨厚復(fù)理石建造,鈾豐度值11.6×10-6,寒武系中富含鈾等多種礦產(chǎn),太陽頂組的含碳硅質(zhì)巖是主要的找礦目的層。志留系以溫泉—益哇斷裂(F1)為界分為南北兩個(gè)沉積相帶,南相帶為深海相復(fù)理石建造,北相帶為海底噴流與半封閉環(huán)境下沉積的一套炭硅泥巖建造,下志留統(tǒng)三次海底噴流沉積韻律,沉積了三個(gè)層位—含礦硅灰?guī)r層(體),是本區(qū)最重要的賦礦層位,目前已發(fā)現(xiàn)多處大、中、小型鈾、金礦床,鈾礦產(chǎn)多產(chǎn)于下志留統(tǒng)羊腸溝組、塔爾組和拉垅組。
區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育,區(qū)域構(gòu)造線以北西西向?yàn)橹?,北東向次之。北西向與北東向構(gòu)造組成的菱形格架控制著鈾礦床的產(chǎn)生。
區(qū)域巖漿巖零星分布,巖漿活動(dòng)與斷裂關(guān)系密切?;鹕綆r主要分布在鈾礦田西南部郎木寺-紅星一帶,侵入巖多分布零星,順層侵位于下古生界。
前人在若爾蓋地區(qū)開展了多種放射性物探測(cè)量手段尋找鈾礦,采用的放射性物探測(cè)量手段有地面γ測(cè)量、地面伽瑪能譜測(cè)量、土壤Hg蒸汽測(cè)量、α測(cè)量、Rn徑跡測(cè)量和210Po測(cè)量等。近年來,依托中央財(cái)政和省財(cái)政基金支持,開展了系列的放射性物探手段應(yīng)用及效果對(duì)比研究,取得了豐富的成果。
圖2 伽瑪總量測(cè)量異常分布特征圖
1.全新統(tǒng);2.更新統(tǒng);3.熱當(dāng)壩群;4.財(cái)寶山組;5.郎木寺組;6.二疊系上統(tǒng)未分組;7.二疊系下統(tǒng)未分組;8.尕拉組;9.普通溝組;10.卓烏闊組;11.馬爾組;12.下地組;13.拉垅組;14.塔爾組;15.羊場(chǎng)溝組;16.蘇里木塘組;17.太陽頂組;18.相龍卡組;19.賽伊闊組;20.石英二長(zhǎng)石;21.輝綠巖;22.斷層;23.整合地質(zhì)界線;24.不整合地質(zhì)界線;25.區(qū)域γ異常帶
近幾年對(duì)整個(gè)鈾礦田開展了1∶5萬伽瑪總量面積測(cè)量,并對(duì)部分成礦有利地段開展了1∶1萬伽瑪總量面積測(cè)量,采集到的數(shù)據(jù)完整的反映了整個(gè)鈾礦田的地表伽瑪輻射特征。地表伽瑪總量測(cè)量異常一般50×10-6~200×10-6,異常最高2 408×10-6;異常規(guī)模一般寬5~50m,長(zhǎng)大于20~150m,最長(zhǎng)延伸達(dá)6km。所發(fā)現(xiàn)的鈾異常點(diǎn)(帶)大多分布于寒武系太陽頂組的炭質(zhì)硅質(zhì)巖和下志留統(tǒng)羊腸溝組上段、塔爾組上段的硅灰?guī)r中,拉垅組僅發(fā)現(xiàn)極少量鈾異常點(diǎn)。
對(duì)伽瑪總量測(cè)量的異常點(diǎn)(帶)進(jìn)行了綜合分析,繪制了伽瑪總量測(cè)量等值線圖(圖2)。從地層及構(gòu)造看,異常帶主要分布在區(qū)內(nèi)白依背斜北翼、溫泉溝向斜、降扎背斜南翼,異常主要呈近東西向帶狀展布,根據(jù)γ總量測(cè)量異常場(chǎng)區(qū)及地層巖性、結(jié)構(gòu),劃分出8處有意義的區(qū)域性鈾異常帶(表1)。
從圖表上綜合分析,所發(fā)現(xiàn)的伽瑪總量異常帶具有以下特征:
表1 鈾礦田γ總量區(qū)域性異常帶統(tǒng)計(jì)結(jié)果一覽表
1)深部鈾礦弱信息分布形態(tài)總體呈橢圓狀分布,且異常圈的長(zhǎng)軸方向大多受附近斷層走向控制,其長(zhǎng)軸往往隨斷層走向的扭曲而扭曲。同時(shí)伽瑪總量異常亦與地層關(guān)系密切,主要與賦鈾層位下志留統(tǒng)、下寒武統(tǒng)和斷裂構(gòu)造線走向一致。每一個(gè)已知的鈾礦床(點(diǎn))與一個(gè)異常暈相對(duì)應(yīng),鈾礦床(點(diǎn))一般位于異常的梯度變化帶上。
2)地面伽瑪總量異常分布與構(gòu)造的交合部位或斷層的收斂端密切相關(guān),多數(shù)異常暈處于北西西向斷裂與北東向斷裂組成菱形網(wǎng)格狀格架的結(jié)點(diǎn)附近。
在伽瑪總量異常帶特征分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí),可以進(jìn)一步篩選成礦條件較好的地段開展進(jìn)一步的放射性評(píng)價(jià),對(duì)圖2所示鈾礦田范圍的的西北部占哇——降扎一帶的大比例尺伽瑪能譜測(cè)量,則清晰的說明了鈾異常類型和成礦特征(圖3)。
圖3 若爾蓋鈾礦田占哇—降扎伽瑪能譜異常分布圖
1—全新統(tǒng);2—馬爾組;3—下地組;4—拉垅組上段;5—拉垅組下段;6—塔爾組上段;7—塔爾組下段;8—羊場(chǎng)溝組上段;9—羊場(chǎng)溝組下段;10—蘇里木塘組;11—輝綠巖;12—地質(zhì)界線;13—斷層;14—γ能譜異常帶
通過在該區(qū)的1∶1萬伽瑪能譜面積測(cè)量,確定了37個(gè)鈾異常點(diǎn)和32處鈾異常暈,釷混合異常點(diǎn)2個(gè),劃分了鈾異常帶16條。在主含礦巖性里,硅質(zhì)巖的鈾背景值為(16.05~65.13)×10-6,變異系數(shù)為0.67~0.89;灰?guī)r的鈾背景值為15.06×10-6,變異系數(shù)0.7。反映出鈾高于其它巖性、釷鉀低于其它巖性,表明鈾在較高的背景值上,有較明顯的遷移富集。異常點(diǎn)(帶)地表出露規(guī)模沿走向長(zhǎng)約10~65m,寬5.5~22m。區(qū)內(nèi)大量eU含量高值帶(紅-紫色區(qū)域)多分布于下志留統(tǒng)羊腸溝組上段(S12)的硅質(zhì)巖、灰?guī)r及板巖中,僅有少部分出露于下志留統(tǒng)塔爾組上段(S12)的硅質(zhì)巖透鏡體及板巖中。表明該地層中的硅質(zhì)巖含鈾性較好,這與1∶5萬γ總量測(cè)量發(fā)現(xiàn)的異常地層一致,說明了該地區(qū)放射性異常整體偏鈾,該地區(qū)放射性異常為鈾致異常。
綜合分析可知區(qū)內(nèi)伽瑪能譜異常具以下特征:
1)鈾礦化和異??傮w呈近東西向沿含鈾硅灰?guī)r層展布。
2)鈾異常點(diǎn)(帶)多分布在北西向斷裂與北東向斷裂構(gòu)造的交匯部位。
3)對(duì)主要含礦目的層的硅質(zhì)巖和灰?guī)r能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析發(fā)現(xiàn):志留系中灰?guī)r鈾背景值為15.06×10-6,釷背景值為6.26×10-6,鉀背景值為0.95%,eTh/eU值0.42;志留系中硅質(zhì)巖鈾背景值為16.05×10-6,釷背景值為6.66×10-6,鉀背景值為1%,eTh/eU值0.41;寒武系中硅質(zhì)巖鈾背景值為(21.38~65.13)×10-6,釷背景值為(3.83~5.83)×10-6,鉀背景值為0.75%~1.04%,eTh/eU值0.06~0.27。說明該區(qū)巖石具有高鈾、低釷、低鉀的特征。
圖4 區(qū)內(nèi)典型剖面γ能譜、γ總量曲線對(duì)比圖
4)對(duì)區(qū)內(nèi)同一剖面能譜測(cè)量曲線和γ總量曲線對(duì)比發(fā)現(xiàn),鈾的能譜曲線形態(tài)和γ總量曲線形態(tài)相吻合,表明區(qū)內(nèi)的異常主要是由鈾的富集引起的。用γ總量測(cè)量和γ能譜測(cè)量在本區(qū)開展地面放射性找礦效果較吻合(圖4)。
圖5 向陽溝——雪蓮溝氡氣異常分布圖
1-第四系沖洪積物;2-下志留統(tǒng)拉垅組下段;3-下志留統(tǒng)塔爾組上段;4-下志留統(tǒng)塔爾組下段;5-下志留統(tǒng)羊腸溝組上段;6-下志留統(tǒng)羊腸溝組下段;7-鈾異常點(diǎn);8-粉砂巖;9-硅質(zhì)巖;10-灰?guī)r;11-板巖;12-氡氣異常帶;13-氡氣剖面;14-實(shí)測(cè)性質(zhì)不明斷層;15-實(shí)測(cè)平推斷層;16-實(shí)測(cè)逆斷層;17-實(shí)測(cè)整合地質(zhì)界線
在伽瑪總量和伽瑪能譜測(cè)量的基礎(chǔ)上,在成礦有利地段開展大比例尺土壤氡氣測(cè)量不僅可以驗(yàn)證地面鈾異常帶的可靠性,還能查證區(qū)內(nèi)含礦層位向深部的延深情況(氡氣沿含礦地層內(nèi)的順層斷裂溢出)。在圖3西北角雪蓮溝—向陽東溝一帶的系統(tǒng)氡氣測(cè)量,通過繪制其異常等值線圖,按異常分布及地層巖性不同可圈定7個(gè)有意義的氡氣異常帶(圖5)。由圖可知,氡氣異常帶幾乎均分布于下志留統(tǒng)羊腸溝組上段(S12)硅灰?guī)r體兩側(cè)的斷層接觸帶附近,整體分布于該斷層接觸帶與該區(qū)域北東向斷層的夾持部位,反映了深部的礦化信息。
雪蓮溝—向陽東溝一帶的氡氣測(cè)量共確定7個(gè)有意義的氡氣異常帶。異常帶寬約10~80m,長(zhǎng)度220~600m不等,氡氣濃度約在254.90 Bq/L~2 647.8 Bq/L之間,異常暈的延伸方向與硅灰?guī)r走向相一致,異常峰值基本上賦存在羊腸溝組上段(S12)硅巖透鏡體內(nèi)。
綜合分析可知,區(qū)內(nèi)氡氣異常具以下特征:
1)氡氣異常帶呈明顯的條帶狀分布,整體與硅灰?guī)r走向和主要斷裂展布一致;深穿透氣體場(chǎng)的Rn異常與目前已發(fā)現(xiàn)的礦床(段)在空間上十分吻合。
2)氡氣異常帶中心多分布于北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交匯部位。異常的分布形態(tài)往往受層間斷層和硅灰?guī)r組合體的控制,在斷層發(fā)育、巖石破碎的地段,其深穿透氣體往往出現(xiàn)高于背景值10倍以上的高異常值。
3)通過對(duì)氡氣剖面的綜合整理發(fā)現(xiàn),氡氣異常暈、高暈、偏高暈的峰值,沿硅灰?guī)r含礦帶走向呈線性展布,形成主峰,異常暈出現(xiàn)在異常帶走向上隱伏的地段。硅灰?guī)r含礦帶傾伏的方向上,有偏高暈峰(次峰)呈線性展布,并與主峰有良好的對(duì)應(yīng)。氡氣暈的規(guī)律性展布,反映了深部的礦化信息。
4)通過對(duì)部分異常高點(diǎn)的多次抽氣的檢查測(cè)量 (圖6、圖7)發(fā)現(xiàn),氡氣濃度隨著抽氣次數(shù)的增加,曲線無明顯變化,反映出異常具有較充足的氡氣補(bǔ)給來源,可能是由于深部礦化引起,異常點(diǎn)分布在成礦有利的羊腸溝組上段的硅灰?guī)r中,推測(cè)為礦致異常,具有進(jìn)一步工作價(jià)值。
放射性物探找礦方法信息的綜合分析是預(yù)測(cè)礦床定位的重要依據(jù)之一。通過對(duì)區(qū)內(nèi)前人資料的綜合分析結(jié)合若爾蓋整裝勘查區(qū)近幾年的科研成果認(rèn)識(shí),認(rèn)為伽瑪總量、伽瑪能譜和氡氣測(cè)量三種放射性物探手段是區(qū)內(nèi)鈾礦找礦的基礎(chǔ)測(cè)量手段,其地面測(cè)量異常特征能較好的反映了區(qū)內(nèi)地表和深部的鈾礦體礦化信息。通過伽瑪總量、伽瑪能譜和氡氣測(cè)量三種放射性物探測(cè)量方法的應(yīng)用,能在若爾蓋鈾礦田的鈾礦找礦中取得了較好的找礦效果。
圖7 S31號(hào)線34號(hào)測(cè)點(diǎn)(左)和S23號(hào)線23號(hào)測(cè)點(diǎn)(右)多次抽氣異常檢查曲線圖
首先,地表伽瑪總量測(cè)量能夠簡(jiǎn)便直觀的反映鈾礦田的區(qū)域礦化信息,在具體應(yīng)用中結(jié)合地質(zhì)測(cè)量認(rèn)識(shí)和放射性水化等資料可以直接劃分鈾找礦遠(yuǎn)景區(qū),縮小找礦范圍。
其次,針對(duì)地表鈾找礦遠(yuǎn)景區(qū)開展大比例尺放射性物探測(cè)量評(píng)價(jià),如伽瑪能譜測(cè)量和氡氣測(cè)量。伽瑪能譜測(cè)量結(jié)合地質(zhì)測(cè)量認(rèn)識(shí)能系統(tǒng)的評(píng)價(jià)地表鈾異常的規(guī)模、大小、異常類型。氡氣為鈾礦物衰變的產(chǎn)物,氡氣測(cè)量能間接反映深部鈾礦體的存在,并對(duì)本區(qū)與鈾成礦關(guān)系密切的構(gòu)造分布特征有一定的指示意義。伽瑪能譜異常特征結(jié)合氡氣異常特征能在找礦遠(yuǎn)景區(qū)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)異常進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)和為鉆探工程設(shè)計(jì)提供有利依據(jù)。具體應(yīng)用中,通過提取氡及子體和水化異常高度組合的重疊異常,再結(jié)合音頻大地電磁測(cè)深對(duì)深部巖體和構(gòu)造的解譯定位,能達(dá)到預(yù)測(cè)礦床深部定位的目的。
在若爾蓋鈾礦田西部降扎礦床向陽西溝一帶,通過以上放射性物探測(cè)量手段的找礦應(yīng)用,用近三年的鉆探深部驗(yàn)證中取得了突破性成果,在深部發(fā)現(xiàn)多處厚富礦體,落實(shí)中型鈾礦產(chǎn)地1處。
通過伽瑪總量、伽瑪能譜和氡氣測(cè)量三種放射性物探測(cè)量方法的應(yīng)用,在若爾蓋鈾礦田的鈾礦找礦中取得了較好的找礦效果,所發(fā)現(xiàn)的鈾異常具備以下特征:
1)異常受地層控制產(chǎn)出,基本上均位于下志留統(tǒng)羊腸溝組上段(S12)、塔爾組上段(S12)和寒武系太陽頂組(∈1)中。
2)異常受巖性控制產(chǎn)出,基本上均位于下志留統(tǒng)羊腸溝組上段(S12)的硅質(zhì)巖、灰?guī)r,塔爾組上段(S12)的硅質(zhì)巖和寒武系太陽頂組(∈1)的炭質(zhì)硅質(zhì)巖中,多呈條帶狀分布,且與硅灰?guī)r的走向展布一致。
3)異常多位于區(qū)域北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交匯部位。
4)伽瑪總量測(cè)量、伽瑪能譜測(cè)量和氡氣測(cè)量三種放射性物探測(cè)量方法在若爾蓋地區(qū)的應(yīng)用,取得了較好的找礦效果。伽瑪總量、伽瑪能譜和氡氣三種放射性異常的相互匹配較好,伽瑪總量測(cè)量異常梳理了地區(qū)找礦方向,縮小了找礦范圍;伽瑪能譜測(cè)量對(duì)伽瑪總量測(cè)量異常在基巖出露較好地區(qū)提供了可靠的淺部異常評(píng)價(jià);氡氣測(cè)量對(duì)伽瑪總量測(cè)量及伽瑪能譜測(cè)量異常在基巖相對(duì)少但浮土適中的地區(qū)提供了可靠的深部異常評(píng)價(jià)。
三種方法配合評(píng)價(jià),結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)測(cè)量認(rèn)識(shí)和放射性水化等成果綜合分析,能較好的為下一步鈾礦深部找礦提供依據(jù),也必然在實(shí)際找礦應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。
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Radioactive Geophysical Anomaly and Prospecting for the Roigê Uranium Ore Field
LI Hong-tao WANG Li-kun ZHANG Zhe-ming ZHANG Xin-min DONG Zhi-kai
(Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610052)
This paper deals with 3 effective geophysical prospecting methods for the Roigê uranium ore field. The application of total gamma survey scan to the determination of range of reconnaissance narrows down the prospecting area. Gamma spectrum survey is applied to the evaluation of shallow anomalies in well exposed bedrock area with total gamma anomalies. Radon emanation survey is applied to the evaluation of deep anomalies in the poorly exposed bedrock and shallow coverage area with total gamma and gamma spectrum anomalies. The three methods in combination with hydrochemical survey and geological data provide scientific basis for deep prospecting in the Roigê uranium ore field.
Roigê uranium ore field; radioactive geophysical exploration; prospecting; applicatio
2019-05-20
李宏濤(1983-),男,陜西扶風(fēng)人,高級(jí)工程師,主要從事鈾礦地質(zhì)勘查工作
P619.14,P631.6
A
1006-0995(2020)01-0137-06
10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.027