桃山-諸廣巖體鈾礦床地質(zhì)-地球物理找礦模式探討

徐 浩， 崔煥敏， 蔡煜琦， 何德寶

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

桃山-諸廣巖體鈾礦床地質(zhì)-地球物理找礦模式探討

徐 浩， 崔煥敏， 蔡煜琦， 何德寶

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

桃山-諸廣鈾成礦帶是我國最大的花崗巖型鈾成礦帶，帶內(nèi)集中產(chǎn)出了桃山、鹿井、下莊等花崗巖型大礦田。桃山-諸廣巖體地區(qū)位于華南活動帶內(nèi)。從區(qū)域重力、航磁、航放異常入手，結(jié)合地質(zhì)因素進(jìn)行綜合分析，篩選出與鈾元素富集有關(guān)的物探異常，列出了地球物理異常找礦的兩級標(biāo)志，總結(jié)了桃山-諸廣巖體地區(qū)花崗巖型鈾礦床區(qū)域地質(zhì)-地球物理找礦模式。

桃山-諸廣;花崗巖型鈾礦床;地質(zhì)-地球物理

在我國南方花崗巖型的鈾礦找礦中，尤其是在鈾成礦環(huán)境的研究中，重力、航磁資料起著非常好的作用，它幾乎貫穿鈾成礦預(yù)測工作的全部過程(舒孝敬，2004)。桃山-諸廣鈾成礦帶是我國最大的花崗巖型鈾成礦帶，帶內(nèi)集中產(chǎn)出了桃山、諸廣、鹿井、下莊等花崗巖型大礦田。前人在巖體演化、巖石地球化學(xué)特征、控礦因素、礦化和蝕變、礦床成因和成礦規(guī)律方面取得了很多成果(杜樂天，1982;余達(dá)淦等，1988;潘永正等，1994;王明太等，1999;戴民主，2005;李建紅等，2006;曾文樂等，2006)。而在地球物理方面，將整個成礦帶整體考慮的研究較少。本文擬從重力、航磁和航放異常的分析入手，結(jié)合鈾成礦地質(zhì)背景，圈定鈾成礦的有利地段。

1 地質(zhì)概況

桃山-諸廣鈾成礦帶位于武夷山-諸廣后加里東隆起區(qū)的中部，屬于華南板塊華南活動帶，也是濱太平洋的大陸邊緣活化造山帶。如圖1所示，區(qū)內(nèi)廣泛出露以震旦-寒武系為主體的早古生代地層。中生界以火山碎屑沉積巖為主，新生界發(fā)育于斷陷盆地中。巖漿活動頻繁，具有多期多階段活動的特點(diǎn)。以燕山期、印支期和加里東期花崗巖為主。燕山期花崗巖分布最為廣泛，幾乎遍及整個花崗巖帶，南部為呈EW向展布的南嶺花崗巖帶，北部為呈NE向展布的桃山-于山花崗巖帶。區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺十分發(fā)育，尤以NE向深斷裂為主。鷹潭-寧都-翁源大斷裂、桃山-韶關(guān)大斷裂、撫州-遂川大斷裂三條NE向區(qū)域性深大斷裂縱貫全區(qū)。這些基本地質(zhì)背景，決定著區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體之間存在較大的密度、磁性及放射性等物性差異，為應(yīng)用物探方法研究該地區(qū)地質(zhì)體的分布及構(gòu)造關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。另外，應(yīng)指出的是，由于受中生代以來太平洋板塊間陸殼俯沖和碰撞的影響，鈾及其它金屬元素活化、遷移、富集，從而使本地區(qū)的物探異常中不僅包含了與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)聯(lián)的地質(zhì)信息，同時也包含與鈾成礦作用相關(guān)的信息。

2 重力異常標(biāo)志

2.1 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的重力場一級標(biāo)志

重力異常反映的F3斷裂帶、隆起帶，是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的一級重力場標(biāo)志(圖2)。通過對重力異常的延拓及求導(dǎo)，認(rèn)為區(qū)內(nèi)以NNE-NE向斷裂構(gòu)造為主，伴隨發(fā)育NW向、近EW向斷裂，構(gòu)成區(qū)域斷裂構(gòu)造格架，對鈾成礦帶、礦床的形成及賦存起著重要作用。重力延拓表明，NNE-NE向斷裂大都為深層斷裂構(gòu)造，其中Fl為良口-吉梁斷裂，F(xiàn)2為贛州-南豐斷裂，F(xiàn)3為安遠(yuǎn)-寧都-大王山斷裂，F(xiàn)4為黎州-萬田-安西斷裂，F(xiàn)5為尋鄔-長汀斷裂，F(xiàn)6為上杭-連城(東)斷裂。經(jīng)重力延拓、大地電磁測深及地震法綜合驗(yàn)證，安遠(yuǎn)-寧都-大王山斷裂(F3)，被認(rèn)為是切穿地殼的深大斷裂。F3是羅霄褶皺系和武夷山褶皺系的分界線。在區(qū)域重力場中，反映為宏觀的區(qū)域高、低重力異常分界線，在相應(yīng)的莫霍面深度圖上，反映為錯斷帶，在寧都附近尤為明顯。F3是桃山-諸廣巖體北部地區(qū)的控礦斷裂，沿F3自北向南已發(fā)現(xiàn)了桃山、河草坑、白面石等礦田。因此，根據(jù)重力異常判定切殼斷裂F3的鄰近地段，尤其是F3轉(zhuǎn)折部位靠重力低場區(qū)一側(cè)，是鈾成礦最有利的地段。

圖1 桃山-諸廣鈾成礦帶地質(zhì)簡圖(據(jù)黃凈白，2005)Fig.1 The geological map showing Taoshan-Zhuguangshan uranium mineralization

褶皺基底隆起帶的邊緣是鈾礦沉淀的重要部位。本地區(qū)的褶皺基底主要由密度高達(dá) 2.69 g/cm3的晚古生代變質(zhì)巖系構(gòu)成。區(qū)內(nèi)重力異常的面貌主要由褶皺基底的起伏及侵入于其中的花崗巖體所決定。為查明鈾礦賦存與褶皺基底起伏的關(guān)系，對重力異常進(jìn)行了定量計(jì)算，得出了褶皺基底深度圖(圖3)?？梢钥闯鲡櫟V田及鈾礦床皆在褶皺基底的隆坳過渡帶部位，如桃山礦田位于隆起帶I(隆1)與坳陷帶(坳1)之間;鹿井礦田位于隆2與坳2-2之間;下莊礦田位于隆3-2與坳3之間等。本地區(qū)褶皺基底，是華南加里東褶皺帶的組成部分。基底的隆起可能是巖石圈在白堊系發(fā)生了大規(guī)模拆沉并引發(fā)軟流圈地幔強(qiáng)烈上涌所致，上涌的熱流對地殼物質(zhì)加熱，能形成巨大的巖漿房(高山等，1997;李子穎等，1999)。巖漿沿?cái)嗔巡粩嘞驕\部涌升，其中的鈾元素在適宜的構(gòu)造及地球化學(xué)環(huán)境中能富集成鈾礦床。

圖2 桃山-諸廣重力異常解釋圖Fig.2 The gravity anomaly map of Taoshan-Zhuguangshan region

2.2 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的區(qū)域重力場二級標(biāo)志

花崗巖體反映的低值重力場，尤其是環(huán)形局部重力低值異常邊緣，是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的區(qū)域重力場二級標(biāo)志。因花崗巖密度值低于圍巖變質(zhì)巖系(花崗巖密度約為2.66 g/cm3;變質(zhì)巖系密度約為2.69 g/cm3)，通常形成似環(huán)形的低值重力異常。該種異常有兩種情況，其一是面積可達(dá)數(shù)萬平方公里的區(qū)域環(huán)形異常，它是漂浮在地幔以上的大型花崗巖基的反映;其二是局部環(huán)形異常，其范圍比出露巖體小的多，可能指示著巖漿的侵入中心。

鈾礦床多賦存于這種局部低值重力異常的邊緣。

華南鈾礦省的花崗巖鈾礦床主要分布在加里東褶皺帶上，受鈾含量較高的花崗巖控制。在區(qū)域上不同成因類型的花崗巖呈近EW向展布，構(gòu)成規(guī)模巨大的EW向構(gòu)造帶(鄧平等，2002)，它們自北至南分別是:雪峰山-武功山-光澤巖帶，塔山-彈前-鼓山巖體，九嶷山-諸廣山-仙游巖帶，花山-大東山-柱東-泉州巖帶，桃山鈾礦田、河草坑鈾礦田、白面石鈾礦田、下莊鈾礦田依次賦存于其中的花崗巖帶中。

3 區(qū)域航磁異常特征

3.1 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的區(qū)域航磁異常一級標(biāo)志

圖3 桃山-諸廣褶皺基底深度圖Fig.3 The folded basement depth map of Taoshan-Zhuguangshan region

航磁異常反映的正磁異常分布區(qū)是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的一級區(qū)域航磁異常標(biāo)志。本地區(qū)的花崗巖與圍巖(變質(zhì)巖)相比，具有較高的磁性(花崗巖磁化率K=3 890×1 064 ЛSI)。因此，在航磁異常圖上用零值線圈定的異常范圍內(nèi)，以≥50 nT為標(biāo)準(zhǔn)圈出的正磁異常區(qū)(圖4)，是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的一級區(qū)域航磁異常標(biāo)志。

3.2 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的區(qū)域航磁異常二級標(biāo)志

航磁異常反映的磁性界面隆、坳交界處的低(負(fù))磁異常是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的二級區(qū)域航磁異常標(biāo)志。本區(qū)的結(jié)晶基底具有一定磁性，是一良好的磁性界面。根據(jù)大面積分布的航磁異常值的高、低，可判讀出磁性界面隆起與坳陷交界處的低(負(fù))磁異常區(qū)(帶)。低(負(fù))磁異常區(qū)(帶)通常與深大斷裂的位置有關(guān)，而且多與熱液蝕變作用有關(guān)。熱液循環(huán)對鈾礦的形成有重要作用，同時它也有很強(qiáng)的退磁作用，它可使花崗巖體及其邊緣地層中的磁性礦物，如:磁鐵礦、磁黃鐵礦蝕變成黃鐵礦、赤鐵礦等非磁性礦物，導(dǎo)致強(qiáng)烈退磁，形成低(負(fù))磁異常區(qū)(帶)。由于低(負(fù))磁異常帶不僅反映熱液蝕變而且與斷裂密切相關(guān)。因此，它是預(yù)測花崗巖型鈾礦礦床的二級航磁異常標(biāo)志。

4 區(qū)域航放異常特征

4.1 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的航放異常一級標(biāo)志

圖4 桃山-諸廣航磁異常解釋圖Fig.4 The magnetic anomaly map of Taoshan-Zhuguangshan region

U，Th，K高值暈圈是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的一級航放異常標(biāo)志。U，Th，K高值暈圈往往受地形、覆蓋及水系的影響，不完整、支離和不規(guī)則，但可根據(jù)不完整的局部U，Th，K高值暈圈的形態(tài)、走向予以連接，形成較完整的反映富鈾花崗巖體的U，Th，K高值暈圈，作為預(yù)測花崗巖烈鈾礦床的一級航放異常標(biāo)志。本地區(qū)的鈾源主要來自多期次多階段的復(fù)式花崗巖體(戴民主，2005;曾文樂等，2006;李建紅等，2006)。區(qū)內(nèi)主要產(chǎn)鈾巖體的U，Th，K含量皆高于地殼中酸性巖類內(nèi)的U，Th，K平均含量，U的活動性大，易于富集成礦。

4.2 預(yù)測花崗巖型鈾礦床的航放異常二級標(biāo)志

古鈾含量(Gu)的高值區(qū)、Th/U比的低值區(qū)及K含量增高區(qū)，是預(yù)測花崗巖型鈾礦床的二級航放標(biāo)志

(1)Gu高值區(qū)是鈾源區(qū)的重要標(biāo)志。依據(jù)Th元素在地殼中的穩(wěn)定性以及Th元素與U元素的共生比值關(guān)系，可計(jì)算出花崗巖體形成時的初始鈾含量，即古鈾含量(Gu)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)鈾花崗巖體形成時的Gu值多在15×10－6以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，本區(qū)桃山巖體及諸廣巖體中Gu≥15×10－6(表1)。諸廣巖體中產(chǎn)鈾巖體的期次、階段皆多于桃山巖體，而且Gu量也高，因此能形成較大規(guī)模的鈾礦田。在實(shí)際工作中，應(yīng)用本地區(qū)的航空γ能譜數(shù)據(jù)就可進(jìn)行Gu計(jì)算，Gu≥15×10－6的范圍是鈾源區(qū)。

(2)Th/U低值區(qū)是鈾富集區(qū)的重要標(biāo)志。在Gu顯示的鈾源區(qū)及其臨地段的U，Th，K高值暈圈范圍內(nèi)，通常應(yīng)用活性鈾量(Hu)計(jì)算鈾的富集地段。但是在山區(qū)，由于受殘積坡積物、水系及地形變化等干擾，使Hu值的客觀性受到影響，因此采用Th/U比值法效果會更好一些。因?yàn)椴捎帽戎捣傻窒韺蛹暗匦胃蓴_，反映出較真實(shí)的情況。Th/U＞5的地段是鈾的流失區(qū)，與用Gu量圈定的鈾源區(qū)基本相當(dāng)，同時也是蝕源區(qū)。而Th/U＜5的地段，是鈾的富集區(qū)，其值越低，富集程度越大。從表2中可以看出，諸廣巖體中的Th/U＜5的花崗巖期次及階段，皆多于桃山巖體，但桃山巖體中的鈾富集程度，從數(shù)值上看，要高于諸廣巖體。從航空γ能譜圖上圈出的Th/U＜5的范圍，指示著鈾的富集地段。

表1 桃山、諸廣花崗巖體古鈾含量值Table 1 The paleo-uranium abundance of Taoshan and Zhuguangshan rock

表2 桃山、諸廣巖體Th/U值Table 2 The Th/U ratios of the Taoshan and Zhuguangshan rock

(3)K量的增高暈是指示富鈾區(qū)的輔助標(biāo)志。地殼中酸性巖類的K含量平均值為3.34×10－2，而華南地區(qū)花崗巖的K含量平均值為5.02×10－2，因此把K＞5×10－2的值定為 K含量增高暈圈的標(biāo)志。K量增高反映蝕變程度高，也是氧化作用較強(qiáng)的顯示。U量與K量呈正相關(guān)關(guān)系，在華南地區(qū)鈾礦床中普遍存在。因此K量增高暈是指示鈾礦賦存地段的重要輔助標(biāo)志。圖5所示的K量增高暈的分布中，可清楚看出，K量增高暈沿?cái)嗔逊植?，尤其沿F3斷裂分布，斷裂交匯處是K量的主要富集地段。

圖5 桃山-諸廣鉀量增高異常圖Fig.5 The increasing potassium anomaly map of Taoshan-Zhuguangshan region

5 區(qū)域地質(zhì)-地球物理找礦模式

前人對桃山-諸廣成礦帶內(nèi)鈾礦床的成因做了很多研究(李田港，1989;張祖還等，1991;鄭永飛，1996;周新民等，2007;張輝仁，2010)，帶內(nèi)鈾礦床多屬花崗巖型鈾礦床，具體可分為硅化帶型、碎裂蝕變巖型、交點(diǎn)型、花崗巖體外帶等亞類型。鈾礦床都是受巖漿活動作用活化的成礦熱液在淺部富集的結(jié)果，鈾源主要來自花崗巖，熱源主要來自加熱的深循環(huán)地下水和巖漿殘余熱液，部分來自地幔熱流體。賦礦部位在花崗巖巖體內(nèi)張性構(gòu)造發(fā)育，早期蝕變以硅質(zhì)充填為主時常形成硅質(zhì)脈型鈾礦床;在賦礦部位壓扭性構(gòu)造發(fā)育，碎裂蝕變較強(qiáng)烈時常形成破碎蝕變型鈾礦床;當(dāng)巖體內(nèi)中基性脈巖發(fā)育時，由于巖性的差異性，中基性脈體較巖體構(gòu)造帶其他部位更有利于成礦，常形成交點(diǎn)型鈾礦床;賦礦部位在巖體邊緣帶時，礦體常受構(gòu)造與巖性雙重控制，形成外帶型鈾礦床。

將富鈾的花崗巖體、區(qū)域深大斷裂、蝕變帶、富鈾地層等成礦要素與區(qū)域地球物理找礦標(biāo)志進(jìn)行分析、綜合，即可得出“桃山-諸廣巖體北部地區(qū)花崗巖型鈾礦床區(qū)域地質(zhì)-地球物理找礦模式”，用表(表3)。根據(jù)布格重力異常及航磁異常地球物理找礦標(biāo)志，判定本地區(qū)有利于鈾成礦的地質(zhì)構(gòu)造地帶，然后再依據(jù)航空γ能譜找礦標(biāo)志，圈定富集鈾礦的最有利地段。

隨著找礦勘查技術(shù)的進(jìn)步以及工作程度的提升，淺表礦床絕大多數(shù)已被發(fā)現(xiàn)，鈾礦勘查工作正朝著尋找隱伏礦、深部礦的方向轉(zhuǎn)變。隨著找礦深度的增加，找礦難度不斷加大，深部鈾資源的擴(kuò)大與預(yù)測技術(shù)急需攻關(guān)。而地質(zhì)找礦模式和物化遙等綜合資料的應(yīng)用是深部找礦的重要要素，如何將地質(zhì)找礦模式和物化遙綜合信息有機(jī)結(jié)合，建立適用的地質(zhì)-地球物理找礦模式值得進(jìn)一步探索。

表3 桃山-諸廣巖體鈾礦地質(zhì)-地球物理模式Table 3 The geology-geophysical model of uranium deposit of Taoshan-Zhuguangshan rock

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Study on Geology-geophysical Prospecting Model of Uranium Deposit of Taoshan-Zhuguangshan Rock

XU Hao， CUI Huan-min， CAI Yu-qi， HE De-bao
(Beijing Research Institute of Uranium Geology，CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and E-valuation Technology，Beijing 100029，China)

Taoshan-Zhuguangshan uranium mineralization is the largest granite-type uranium ore belt in China.The Taoshan，Lujing，Xiazhuang and other large granite-type ore field are distributed there.The Taoshan-Zhuguang rock lies in Huanan active tectonic belt.The uranium enrichment-related geophysical anomalies are decided based on the comprehensive analysis of regional gravity，aeromagnetic，airborne radioactivity data and geological factors.The geophysical anomalies with two grades are stated.The geology-geophysical prospecting model of uranium deposit was established.

Taoshan-Zhuguangshan;granite-type uranium deposit;geology-geophysical prospecting model

P619.14

A

1674-3504(2011)04-0315-08

徐浩，崔煥敏，蔡煜琦，等.2011.桃山-諸廣巖體鈾礦床地質(zhì)-地球物理找礦模式探討［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，34(4):315-322. Xu Hao，Cui Huan-min，Cai Yu-qi，et al.2011.Study on geology-geophysical prospecting model of uranium deposit of Taoshan-Zhuguangshan rock［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，34(4):315-322.

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.04.003

2011-07-12; 責(zé)任編輯:吳志猛

全國鈾礦資源潛力評價項(xiàng)目(1212010733812)

徐 浩(1982—)，男，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事鈾礦地質(zhì)科研工作。