音頻大地電磁測(cè)深法與高精度磁法在相山鈾礦田西部鈾成礦有利遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

程紀(jì)星，謝國(guó)發(fā)，喬寶強(qiáng)

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭 335001）

音頻大地電磁測(cè)深法與高精度磁法在相山鈾礦田西部鈾成礦有利遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

程紀(jì)星1，謝國(guó)發(fā)2，喬寶強(qiáng)1

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭 335001）

通過(guò)對(duì)相山地區(qū)多年地球物理勘探成果的總結(jié)，從地球物理方法角度提出相山地區(qū)鈾成礦有利遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)模式，并通過(guò)預(yù)測(cè)模式的應(yīng)用圈定了多處鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段，部分遠(yuǎn)景地段已被后續(xù)的鉆探工作證實(shí)，并發(fā)現(xiàn)高品位工業(yè)礦體。

地球物理方法；相山地區(qū)；預(yù)測(cè)模式

相山鈾礦田是我國(guó)最大的火山巖型鈾礦基地，近幾年隨著熱液型鈾礦勘探工作的恢復(fù)和擴(kuò)大，相山鈾礦田已經(jīng)作為我國(guó)鈾礦勘探和生產(chǎn)的大基地之一。但是，相山礦田已探明的鈾資源儲(chǔ)量并不能滿足礦山產(chǎn)能擴(kuò)大的需求，因此，區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)環(huán)境和遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的研究越來(lái)越重要，以便能為下一步找礦工作指明方向，實(shí)現(xiàn)相山鈾礦田資源量的突破，確保礦山產(chǎn)能擴(kuò)大的需求。在總結(jié)相山地區(qū)多年地球物理勘探成果的基礎(chǔ)上，從地球物理勘探方法的角度提出鈾成礦有利遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)的方法，希望能為相山大基地工作提供有益的借鑒。

1 相山礦田地質(zhì)概況

1.1 巖性特征

相山火山盆地基底主要為新元古代震旦紀(jì)（Z）變質(zhì)巖系，部分為下石炭統(tǒng)華山嶺組（C1h）砂巖、上三疊統(tǒng)安源組（T3a）煤系。盆地蓋層主要是上侏羅統(tǒng)的火山巖系，由火山熔巖、火山碎屑巖及少量正常沉積夾層構(gòu)成。其中，出露最多的是碎斑熔巖，為相山主體巖性。上侏羅統(tǒng)又分為打鼓頂組（J3d）和鵝湖嶺組（J3e），巖性主要包括砂巖、流紋英安巖和碎斑熔巖。此外，盆地北、東、南部還出露有次火山巖，巖性為次花崗斑巖、次花崗閃長(zhǎng)斑巖和次斑狀花崗巖。在火山盆地西側(cè)有白堊統(tǒng)紅層出露［1］。

1.2 相山礦田西部鈾成礦規(guī)律

相山鈾礦田西部的礦床主要為火山熔巖亞型，已發(fā)現(xiàn)的礦床有：鄒家山、李家?guī)X、書塘、居隆庵、牛頭山、河元背、湖港和船坑等，該類型礦床主要賦礦圍巖為碎斑熔巖和流紋英安巖。歸納總結(jié)相山礦田西部鈾成礦規(guī)律是：礦床受斷裂構(gòu)造控制明顯，礦體多賦存在斷裂構(gòu)造破碎帶內(nèi)。特別是區(qū)內(nèi)的鄒家山—石硐斷裂、河元背—小陂斷裂、蕪頭—小陂斷裂等對(duì)相山礦田西部的成礦和控礦起到了特別重要的作用。另外，礦田內(nèi)的“三界面”——組間界面、基底界面和侵入界面是重要的控礦因素，而火山塌陷構(gòu)造的復(fù)合部位是重要的成礦部位。

總體上看，相山礦田西部礦體富集部位主要是在：①主干斷裂破碎帶或是主斷裂旁側(cè)的次級(jí)斷裂裂隙密集帶中；②火山塌陷構(gòu)造變陡部位兩側(cè)，尤其是在變陡部位出現(xiàn)褶曲處；③各期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁活動(dòng)復(fù)合疊加，各種破裂面比較集中發(fā)育的地段；④各期熱液活動(dòng)發(fā)育，各種礦化蝕變疊加的地段，特別是交代作用形成的圈閉構(gòu)造地段；⑤各種巖層巖性界面附近，包括火山巖層界面、不整合面、沉積間斷面和次火山巖侵入界面發(fā)育地段；⑥斷陷地區(qū)相對(duì)隆起斷塊的邊坡部位。

2 地球物理方法

多年來(lái)，在相山地區(qū)開(kāi)展了大量的地球物理方法試驗(yàn)工作，并為生產(chǎn)單位的勘探生產(chǎn)解決了很多實(shí)際地質(zhì)問(wèn)題，取得了較好的實(shí)際應(yīng)用效果。特別是在對(duì)成礦遠(yuǎn)景地段的預(yù)測(cè)上，地球物理方法的應(yīng)用取得了非常好的找礦效果。其中，對(duì)成礦預(yù)測(cè)最為有效的地球物理方法包括高精度磁法和音頻大地電磁測(cè)深法。

2.1 磁 法

磁法勘探是以巖（礦）石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究天然地磁場(chǎng)及人工磁場(chǎng)的變化規(guī)律，查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)（藏）的一種物探方法［2］。地殼中各種巖石和礦物的磁性是不同的，可以產(chǎn)生各不相同的磁場(chǎng)，這就使得地球磁場(chǎng)在局部地區(qū)發(fā)生變化形成磁異常。通過(guò)測(cè)定這些磁異常，就可以根據(jù)磁異常特征做出關(guān)于地質(zhì)情況及礦產(chǎn)分布的預(yù)測(cè)。

一般應(yīng)用磁法開(kāi)展工作均是采用點(diǎn)測(cè)方式，這種工作方式在火山巖地區(qū)經(jīng)常發(fā)生異常突變的現(xiàn)象。為此提出了高精度磁法連續(xù)測(cè)量和梯度測(cè)量方法，經(jīng)大量生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)應(yīng)用效果非常好。因?yàn)椴捎眠B續(xù)測(cè)量工作方式后，以往的 “單點(diǎn)”異常不再是單個(gè)測(cè)點(diǎn)，而是由幾十個(gè)甚至上百個(gè)連續(xù)變化的數(shù)據(jù)演化而來(lái)，兩點(diǎn)之間不會(huì)再有突然近百納特（nT）的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。另外，由于梯度測(cè)量不受時(shí)間、高度和緯度等變化的影響，所以與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比更具有優(yōu)勢(shì)。而且，通過(guò)梯度異常與磁場(chǎng)總強(qiáng)度異常的一致性對(duì)比可以相互驗(yàn)證異常的真?zhèn)?，從而避免大量的異常檢查測(cè)量工作。

2.2 音頻大地電磁測(cè)深法

電法勘探是根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)特性的差異，通過(guò)對(duì)人工或天然電場(chǎng)、電磁場(chǎng)或電化學(xué)場(chǎng)的空間分布規(guī)律和時(shí)間特性的觀測(cè)和研究，尋找不同類型有用礦床和查明地質(zhì)構(gòu)造及解決地質(zhì)問(wèn)題的地球物理勘探方法［3］。地殼由不同的巖石組成，它們具有不同的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性和電化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)這些性質(zhì)及其空間分布規(guī)律和時(shí)間特性，人們可以推斷礦體或地質(zhì)構(gòu)造的賦存狀態(tài)（包括形狀、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度）和物性參數(shù)等，從而達(dá)到勘探的目的。

音頻大地電磁測(cè)深法作為電法勘探的一個(gè)分支方法，屬于以交變電磁場(chǎng)為基礎(chǔ)的天然源類的測(cè)深方法。其原理與大地電磁測(cè)深法相同，兩者的差異主要在于測(cè)量頻率范圍的不同。一般大地電磁測(cè)深法的測(cè)量頻率范圍是0.001～400 Hz，而音頻大地電磁測(cè)深法的測(cè)量頻率范圍一般是1～20 000 Hz。目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展音頻大地電磁測(cè)深法主要使用的儀器為加拿大Phoenix公司生產(chǎn)的V8系列多功能電法儀和美國(guó) Geometrics公司生產(chǎn)的EH4連續(xù)電導(dǎo)率儀，此外還使用美國(guó)Zonge公司生產(chǎn)的GDP32系列多功能電法儀和德國(guó)Getronix公司生產(chǎn)的GMS-07系列多功能電法儀，從總體上看以進(jìn)口儀器為主。但這些儀器在應(yīng)用過(guò)程中均遇到了一個(gè)問(wèn)題，那就是受到高壓輸電線路的干擾。眾所周知，一般在高壓線附近工作時(shí)很難獲得高質(zhì)量的原始數(shù)據(jù)，大多采用避讓的方法克服。通過(guò)多年的試驗(yàn)研究，抗高壓線干擾技術(shù)的提出較好地解決了這一問(wèn)題，將高壓輸電線路對(duì)音頻大地電磁測(cè)深法的影響降低到了最小。

3 成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)模式

多年來(lái)，通過(guò)不斷總結(jié)在相山地區(qū)開(kāi)展的音頻大地電磁測(cè)深法和高精度磁法的生產(chǎn)應(yīng)用成果，以及與地質(zhì)資料和鉆孔剖面的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，相山地區(qū)的鈾礦產(chǎn)出部位與電性異常有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，鈾礦體主要賦存在電性變異部位。而有些特殊成因的鈾礦體具有明顯的磁異常，這些特殊的磁異常也可作為預(yù)測(cè)鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段的依據(jù)。具體預(yù)測(cè)模式如下所述。

3.1 電阻率變化明顯部位是鈾成礦有利地段

在已知鈾礦床中，有些礦體就位于斷裂構(gòu)造所形成的破碎帶內(nèi)，即電阻率斷面圖中表現(xiàn)出的低阻異常區(qū)內(nèi)。但在居隆庵工作區(qū)A勘探線音頻大地電磁測(cè)量結(jié)果與鉆探剖面對(duì)比分析時(shí)發(fā)現(xiàn)（圖1），已知鈾礦體主要賦存在電阻率明顯變化地段，不一定只在低阻異常區(qū)內(nèi)成礦，在高阻異常區(qū)內(nèi)也可能成礦。這些電阻率變化明顯地段可能位于不同巖性界面附近，也可能位于斷裂構(gòu)造旁側(cè)的次級(jí)構(gòu)造內(nèi)。例如，A勘探線上已知的鈾礦體主要有兩個(gè)，一個(gè)在剖面1 100～1 200 m、深600～1 000m處；另一個(gè)位于剖面2 300～2 400m、深度約840～1 000m處。前一個(gè)礦體在電阻率特征上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相對(duì)低阻異常所夾持的高阻體內(nèi)，西側(cè)緊鄰F7構(gòu)造；后一個(gè)礦體位于上、下兩個(gè)高阻體夾持的低阻異常內(nèi)，附近有F17構(gòu)造。所以從電性特征上說(shuō)，鈾成礦有利地段一種是位于斷裂構(gòu)造破碎帶所對(duì)應(yīng)的低阻異常區(qū)內(nèi)（相應(yīng)位置附近還可能對(duì)應(yīng)有高氡濃度異常）；另一種是在斷裂構(gòu)造附近的電阻率變化明顯部位，該部位可以是高阻異常，也可以是低阻異常。

3.2 磁性異常變化特別劇烈的地段是鈾成礦有利部位

在對(duì)比河元背工作區(qū)物探成果與鉆探剖面時(shí)發(fā)現(xiàn)，一些低磁異常與已知鈾礦體有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且與磁異常相對(duì)應(yīng)的位置上也存在電性異常。值得指出的是，此處的低磁異常幅值特別大，磁場(chǎng)強(qiáng)度異常幅值變化大于300 nT，磁場(chǎng)梯度異常幅值變化大于200 nT/m，而且表現(xiàn)出單點(diǎn)異常特點(diǎn)。所以，盡管野外采用的是連續(xù)測(cè)量工作方式，但還是對(duì)該異常進(jìn)行了檢查，結(jié)果證實(shí)異常確實(shí)存在，且異常變化特別大。經(jīng)對(duì)鉆孔資料分析認(rèn)為，此處的鈾礦體主要與破碎帶有關(guān)，礦體集中在破碎帶內(nèi)，而破碎帶外無(wú)礦。破碎帶可以產(chǎn)生電性異常，也可以引起磁性的變化，但破碎帶一般不會(huì)產(chǎn)生如此強(qiáng)的磁性異常，因此該處磁異常的成因尚需進(jìn)一步研究。此處的磁異常與鈾礦體具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具有特殊意義，可以作為尋找此類特殊成因鈾礦的標(biāo)志。

4 鈾成礦遠(yuǎn)景地段預(yù)測(cè)及驗(yàn)證

根據(jù)相山礦田西部多年來(lái)工作成果，以及已總結(jié)出的鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段預(yù)測(cè)模式，在相山礦田西部預(yù)測(cè)了多處鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段，有些已被后續(xù)施工的鉆孔所證實(shí)，獲得了高品位的工業(yè)礦體。

4.1 成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

4.1.1 居隆庵地區(qū)

根據(jù)區(qū)內(nèi)音頻大地電磁測(cè)量結(jié)果，結(jié)合鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段預(yù)測(cè)模式（主要是電阻率變化明顯部位預(yù)測(cè)模式）及區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育情況，認(rèn)為居隆庵地區(qū)的鈾成礦有利地段主要位于蕪頭—小陂斷裂和濟(jì)河口—書塘斷裂之間的碎斑熔巖與流紋英安巖巖性界面起伏變化較大的部位，且受兩條斷裂構(gòu)造的次級(jí)構(gòu)造控制。具體來(lái)說(shuō)位于A勘探線1 250～2 350m范圍、深度約800～1 200m處（圖2），依據(jù)電阻率變化特點(diǎn)又可分為兩部分，一處是位于兩個(gè)高阻體所夾持的低阻異常內(nèi)（剖面1 250～1 450 m），在低阻異常里有可能連續(xù)發(fā)育其西側(cè)高阻體內(nèi)的鈾礦體；另一處位于兩個(gè)高阻體所夾持的低阻異常內(nèi)（1 750～2 350m），與已發(fā)現(xiàn)礦體有著相似的電性分布規(guī)律，而以往鉆孔未能在該地段揭露礦體的原因是鉆探深度不夠。

4.1.2 河元背地區(qū)

在綜合分析了區(qū)內(nèi)電阻率分布特點(diǎn)及磁異常特征規(guī)律基礎(chǔ)上，根據(jù)鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段預(yù)測(cè)模式，預(yù)測(cè)與斷裂構(gòu)造密切相關(guān)并存在特殊磁異常特征的鈾成礦有利地段位于B剖面的300 m處和C剖面的400 m處（圖3），成礦深度小于500 m，礦體主要賦存在斷裂構(gòu)造破碎帶內(nèi)。該成礦有利遠(yuǎn)景地段的預(yù)測(cè)主要是以特殊的磁異常為特征，兼顧電阻率異常及斷裂構(gòu)造分布。

此外，預(yù)測(cè)在B剖面0～800 m、深度400～900m范圍，C剖面深度500～900m范圍內(nèi)可能存在鈾礦體（圖3）。預(yù)測(cè)依據(jù)主要是成礦有利遠(yuǎn)景地段位于斷裂構(gòu)造附近，并且遠(yuǎn)景地段內(nèi)電阻率縱向上存在一個(gè)數(shù)量級(jí)的變化，橫向上也有陡變現(xiàn)象?？v向上的較大差異說(shuō)明可能存在不同巖性界面，橫向上的陡變說(shuō)明巖體厚度發(fā)生明顯變化，因此根據(jù)區(qū)內(nèi)鈾成礦特點(diǎn)有可能在巖性界面處形成鈾礦體的富集。

4.2 結(jié)果驗(yàn)證情況

幾年來(lái)，根據(jù)對(duì)相山西部地區(qū)的鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段的預(yù)測(cè)成果及生產(chǎn)單位勘探進(jìn)展，在課題組預(yù)測(cè)的鈾成礦有利遠(yuǎn)景地段內(nèi)施工了7個(gè)鉆孔，其中居隆庵工作區(qū)A勘探線施工了6個(gè)鉆孔，河元背工作區(qū)C剖面施工了1個(gè)鉆孔，這里僅以居隆庵A勘探線為例說(shuō)明預(yù)測(cè)成果的驗(yàn)證情況。

根據(jù)對(duì)A勘探剖面的預(yù)測(cè)成果，生產(chǎn)單位在剖面上1 200～2 500m范圍內(nèi)施工了6個(gè)鉆孔。其中，在1 250～1 450m范圍預(yù)測(cè)的低阻異常內(nèi)施工了4個(gè)鉆孔，在1 750～2 350m范圍預(yù)測(cè)的兩個(gè)高阻體所夾持的低阻異常內(nèi)施工了2個(gè)鉆孔，預(yù)測(cè)前、后兩次鉆探剖面結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，在1 250～1 450 m范圍預(yù)測(cè)的低阻異常內(nèi)果然見(jiàn)到了很好的工業(yè)鈾礦體，而且與預(yù)測(cè)的一樣，是其西側(cè)高阻體內(nèi)已知礦體的延伸。而在1 750～2 350 m預(yù)測(cè)范圍內(nèi)施工的2個(gè)鉆孔也見(jiàn)到了工業(yè)礦體，雖然礦體厚度不是非常大，但鉆孔中礦體有多處不連續(xù)出現(xiàn)，所以，該地段內(nèi)的鈾資源量也不容忽視。

5 結(jié) 論

通過(guò)近兩年來(lái)的鉆探生產(chǎn)驗(yàn)證，根據(jù)地球物理勘探方法總結(jié)歸納出的鈾成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)模式經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)效果非常好，預(yù)測(cè)的成礦有利地段內(nèi)均見(jiàn)到了較好的工業(yè)礦體。因此，在目前相山鈾礦田勘探深度已達(dá)千米的情況下，音頻大地電磁測(cè)深法和高精度磁法作為攻深找盲的有效技術(shù)手段應(yīng)進(jìn)一步大力推廣和應(yīng)用，為今后的鉆探生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

［1］張金帶，戴民主，邵 飛，等.華東鈾礦地質(zhì)志［M］.北京：中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局，2005.

［2］董煥成.重磁勘探教程［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993.

［3］李金銘.地電場(chǎng)與電法勘探［M］.北京：地質(zhì)出版社，2007.

The app lication of prospective prognosis for uranium deposits by audio frequency magnetotelluric sounding and high resolution magnetic survey in western Xiangshan uranium ore-field

CHENG Ji-xing1，XIEGuo-fa2，QIAO Bao-qiang1
（1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China；2.Geologic Part No.261，Jiangxi Province Nuclear Geological Bureau，Yingtan，Jiangxi 335001，China）

Based on the summary of survey achievements from geophysical methods applied in Xiangshan region，forecastingmodels for prospecting uranium depositswere produced with geophysical methods，and some target areas for prospecting uranium deposits were concluded by the forecasting models.As a result，some uranium ore bodieswere found by drilling in a part of target areas.

geophysicalmethods；Xiangshan region；predictingmodel

P631.2

A

1672-0636（2013）02-0103-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.02.007

2013-03-06

程紀(jì)星（1972—），男，湖南雙峰人，高級(jí)工程師（研究員級(jí)），主要從事地球物理研究工作。E-mail:Chengjixing@briug.cn