本溪縣金家堡子地區(qū)氡濃度異常分布特征及其地質(zhì)找礦意義

李 茂，高 翔，王澤霞，劉 波，謝名宏，宋振濤

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本溪縣金家堡子地區(qū)氡濃度異常分布特征及其地質(zhì)找礦意義

李 茂1，高 翔2，王澤霞1，劉 波1，謝名宏1，宋振濤1

金家堡子地區(qū)土壤氡測量結(jié)果表明，該地區(qū)氡濃度異常峰值高、連續(xù)性好，總體呈北西走向，主要沿巖體接觸帶走向分布，其分布形態(tài)、規(guī)模明顯受巖體接觸帶控制。氡濃度異常，尤其是沿巖體接觸帶分布的異常均為礦致異常，與深部含礦巖性密切相關(guān)，對本區(qū)找鈾礦具有較好的指示作用。

金家堡子地區(qū)；氡濃度異常；巖體接觸帶

金家堡子地區(qū)位于我國18個鈾成礦帶之一的遼東弓長嶺-八河川成礦帶[1]，其西界距連山關(guān)鈾礦床僅300 m，相關(guān)區(qū)域曾先后提交中型鈾礦床1個、小型鈾礦床2個，為內(nèi)生鈾礦床的有利成礦區(qū)。因此，在該區(qū)開展深部找礦，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢。然而，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，地表第四系覆蓋厚，地層及巖體出露少，尤其是控礦構(gòu)造——巖體接觸帶深部延伸分布形態(tài)復(fù)雜，增大了找礦工作難度。

為加快礦區(qū)外圍找深部鈾礦的工作，筆者根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件，選擇了適合覆蓋條件下的土壤氡測量方法，目的是圈定區(qū)內(nèi)氡濃度異常的分布范圍，分析異常形成的地質(zhì)原因，指示深部找礦信息，為區(qū)內(nèi)鈾礦勘查提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況及鈾礦化特征

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于連山關(guān)巖體接觸帶南翼的中段，該接觸帶走向NW，其南部被古元古代遼河群沉積變質(zhì)巖系覆蓋。巖體的核部為新太古代連山關(guān)巖體(圖1)。

連山關(guān)巖體，主體由紅色鉀質(zhì)混合花崗巖(Mγ2)組成，其間有少量早期鈉質(zhì)花崗片麻巖殘留體，并大量分布太古宙鞍山群殘留體，邊部分布有在韌性剪切背景下發(fā)生的動態(tài)部分熔融作用形成的白色重熔混合巖(Mγ2b)。白色重熔混合巖分布在紅色混合花崗巖與遼河群浪子山組之間[2]。

區(qū)內(nèi)地層主要由遼河群(Pt)老地層組成，為一套淺海相、碎屑黏土以及火山巖相、碳酸鹽相沉積，自上而下分為4個組，即大石橋組(Pt1d)、高家峪組(Pt1g)、里爾峪組(Pt1lr)、浪子山組(Pt1l)。其中浪子山組直接與巖體呈不整合接觸。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以東西、北西向為主，北東向其次，多為密集壓性、壓扭性構(gòu)造及層間構(gòu)造，地層傾角較緩，局部地段較陡，個別地段具倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

1.2 鈾礦化特征

區(qū)內(nèi)鈾礦化主要賦存在接觸帶附近的白色混合花崗巖、石英巖或片巖中(以下簡稱含礦巖石)，受連山關(guān)雜巖體與遼河群浪子山組接觸帶、北東向次級褶皺以及北東向、北北東向斷裂3種構(gòu)造控制，鈾主要充填在北東東向的擠壓破碎帶和北東東向壓扭性斷裂構(gòu)造所產(chǎn)生的低次序斷裂構(gòu)造中[3]。礦化產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，呈NWW-SEE走向，向南傾，傾角30°～60°。圍巖蝕變有鈉長石化、絹云母化、絹英巖化、硅化、碳酸鹽化和綠泥石化等。

2 測線布置

根據(jù)研究區(qū)鈾成礦特征，為圈定控礦接觸帶的氡濃度異常分布范圍，垂直其走向，布置測量剖面20條，線距為300 m，點距為20 m，測線方向為NE40°(圖1)。

圖1 金家堡子地區(qū)地質(zhì)及測線布置圖[2]Fig.1 Geology and survey line layout map in Jingjiapuzi area

3 測量方法及數(shù)據(jù)處理

3.1 測量方法

研究區(qū)土壤氡測量采用瞬時測氡方法，使用的儀器為核工業(yè)航測遙感中心生產(chǎn)的HDC-120401型高靈敏度環(huán)境測氡儀，采樣與測量時間為2 min。

測量步驟：(1)在測點上用鋼釬打一個深約0.8 m的孔；(2)插入取樣器，放入探測片，排盡取樣器中的空氣，抽取地下氣樣，使取樣器中壓力達(dá)到0.15 MPa時開始采樣；(3)采樣結(jié)束后將探測片取出，放入探測室中測量，測量結(jié)束后記錄測量結(jié)果。

野外實際工作中，每次出工前及收工后采用標(biāo)準(zhǔn)面源對儀器穩(wěn)定性進(jìn)行了早晚測試，測量中天氣條件、取樣深度、取樣方式基本保持了一致，施工中嚴(yán)格按氡及其子體測量規(guī)范進(jìn)行操作，確保了獲得數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.2 原始數(shù)據(jù)特征

為確定區(qū)內(nèi)氡濃度觀測值的背景值及異常下限，對研究區(qū)的原始數(shù)據(jù)分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果見圖2。由圖2可見，區(qū)內(nèi)原始數(shù)據(jù)基本符合放射性元素漲落統(tǒng)計規(guī)律。

圖2 金家堡子地區(qū)氡濃度原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計分布圖Fig.2 Histogram of origional radon concentration in Jinjiapuzi area

3.3 氡濃度背景值、異常暈及異常點下限的確定

為了對研究區(qū)氡濃度資料進(jìn)行地質(zhì)解釋，根據(jù)異常與平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系，進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計。為避免氡濃度特高值對背景值及異常暈下限的影響，采用平均值加(減)3倍標(biāo)準(zhǔn)方差的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，直至無氡濃度特高值存在為止，求出最終的平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差，以平均值作為研究區(qū)的背景值，平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)方差作為異常暈的下限，平均值的5倍作為異常點的下限[4]。研究區(qū)氡濃度異常暈、異常點的下限見表1。

表1 金家堡子地區(qū)氡濃度異常暈、異常點下限值

注： 當(dāng)氡濃度達(dá)到異常點標(biāo)準(zhǔn)，并連續(xù)受兩條線控制，地質(zhì)控制因素較為明顯時，定為氡濃度異常帶。

4 氡濃度異常分布特征及地質(zhì)解釋

4.1 氡濃度典型剖面分析[5]

研究區(qū)各剖面氡濃度曲線形態(tài)及異常分布特征基本一致，下面以L01剖面為例來進(jìn)行概述。

圖3為L01線地質(zhì)物探綜合剖面，該剖面位于研究區(qū)內(nèi)的北西側(cè)，離連山關(guān)鈾礦床最近，由南西向北東方向依次穿過遼河群浪子山組2至4段、浪子山組1段石英巖、混合花崗巖；構(gòu)造有斷層及巖體接觸帶，剖面長度為900 m，剖面方向為NE40°。

由圖3可見，L01線氡濃度主要表現(xiàn)以背景值分布為主，混合花崗巖巖體的反映更低，而浪子山組片巖的氡濃度值整體較高，局部地段出現(xiàn)了異常值。

圖3 L01線地質(zhì)物探綜合剖面；Fig.3 Geophysical profile and geological section along exploration in line L01

圖4 金家堡子地區(qū)綜合成果圖[2]Fig.4 Comprehensive exploration results in Jinjiapuzi area

氡濃度異常主要分布在剖面平距120 m處以及180～260 m、380～460 m段。其中，平距380～460 m的異常段最為醒目，峰值達(dá)133.12 Bq/L，異常寬度大、峰值高。

該剖面接觸帶附近前人鉆探發(fā)現(xiàn)多個鈾工業(yè)孔(圖4)，鈾礦化主要賦存在接觸帶附近的白色混合花崗巖或石英巖、片巖中。因此，分析認(rèn)為，平距380～460 m段的異常主要由接觸帶深部含礦巖性及斷層F1-2引起；平距120 m處的氡濃度異常峰值達(dá)49.68 Bq/L，主要由F2-1斷裂引起；平距180～260 m段的氡濃度異常段峰值為55.98 Bq/L，異常寬度達(dá)80 m，主要與浪子山組片巖中局部鈾含量偏高及F2-1斷裂有關(guān)。

由以上分析可見，遼河群浪子山組片巖與巖體的氡濃度大致以背景值分布為主，片巖中局部地段由于鈾含量增高出現(xiàn)高值或異常顯示，而巖體接觸帶、斷裂構(gòu)造部位則表現(xiàn)為明顯的異常特征，特別是接觸帶附近。

4.2 氡濃度異常分布特征及地質(zhì)解釋

研究區(qū)第四系覆蓋范圍廣而厚，其氡濃度異常分布特征信息，不僅為圈定斷裂構(gòu)造提供了依據(jù)，同時也為分析評價深部找礦遠(yuǎn)景地段提供了重要參考信息。

從金家堡子地區(qū)氡濃度異常暈、點、帶分布圖[5](圖4)可見，區(qū)內(nèi)氡濃度異常暈主要分布于測線L01～L09，L12～L20之間。雖然混合花崗巖、片巖中局部地段也見分布，但主要沿巖體接觸帶附近兩側(cè)展布，異常暈面積大、連續(xù)性好，走向NW，嚴(yán)格受巖體接觸帶控制。

根據(jù)氡濃度異常點、帶劃分原則，圈定異常點8個，編號分別為D-1～D-8；圈定異常帶3條，編號分別為P-1、P-2、P-3。

4.2.1 氡濃度異常點地質(zhì)解釋

由圖4可見，研究區(qū)圈定的8個氡濃度異常點，分別位于L01、L03、L09、L12、L13、L17、L20線中。

(1)D-1號異常點 位于L01線20～24號點異常段，寬達(dá)80 m，為橢圓狀，異常醒目，峰值為133.12 Bq/L。

異常點產(chǎn)出于斷層及接觸帶一側(cè)的片巖中，明顯受接觸帶與F1-2斷層控制。該異常點附近的異常暈中前人鉆探發(fā)現(xiàn)多個鈾工業(yè)孔，說明異常形成與斷層及深部含礦巖性密切相關(guān)。

(2) D-2號異常點 位于L03線21～24號點異常段，寬達(dá)60 m，呈橢圓狀，異常醒目，峰值達(dá)122.38 Bq/L。

異常點產(chǎn)出于接觸帶兩側(cè)的片巖與混合花崗巖中，明顯受接觸帶與F1-2斷層控制。前人鉆探施工發(fā)現(xiàn)的3個鈾工業(yè)孔(ZK6-14、ZK8-10、ZK8-12)均位于該異常點及異常暈中，說明異常形成與F1-2斷層和深部存在含礦巖性密切相關(guān)。

(3) D-3號異常點 位于L03線44～46號點異常段，寬達(dá)40 m，為近似圓形，異常醒目，峰值為127.74 Bq/L。

異常點產(chǎn)于接觸帶一側(cè)的巖體中，明顯受F1-1斷層控制，其中403號鈾礦點分布于該異常點附近的異常暈中，說明異常形成與F1-1斷層及巖體中鈾含量局部富集有關(guān)。

(4) D-4號異常點 位于L09線33～36號點異常段，寬達(dá)60 m，呈橢圓狀，異常醒目，峰值為132.24 Bq/L。

異常點受兩條已知北東向斷層夾持，產(chǎn)于接觸帶兩側(cè)的片巖與混合花崗巖中，主要受接觸帶與北東向斷層控制，異常形成可能與深部含礦巖性有關(guān)。

(5) D-5號異常點 位于L12線10～15號點異常段，寬達(dá)100 m，呈橢圓狀，異常醒目，峰值為116.15 Bq/L。

異常點產(chǎn)于接觸帶一側(cè)的片巖中，離接觸帶320 m，主要受片巖與北西向F1-4斷層控制，異常形成與斷層或片巖中鈾含量局部富集有關(guān)。

(6) D-6號異常點 位于L13線39～41號點異常段，寬達(dá)40 m，呈橢圓狀，異常醒目，峰值為83.23 Bq/L。

異常點產(chǎn)于接觸帶一側(cè)的巖體中，離接觸帶120 m，受巖體與北西向F1-5斷層控制，其形成與斷層或巖體中鈾含量局部富集存在相關(guān)性。

(7) D-7號異常點 位于L17線12～18號點異常段，寬達(dá)120 m，呈橢圓狀，異常醒目，峰值為61.60 Bq/L。

異常點產(chǎn)于接觸帶兩側(cè)的片巖與巖體中，主要受接觸帶與北西向F1-4斷層控制，異常形成與深部存在含礦巖性有關(guān)。

(8) D-8號異常點 位于L20線24～27號點異常段，寬達(dá)60 m，為圓狀，異常醒目，峰值為114.59 Bq/L。

異常點產(chǎn)于接觸帶一側(cè)的巖體中，主要受F1-5斷層控制，其中257鈾礦點就分布于該異常點附近的異常高暈中，說明異常形成與F1-5斷層及巖體中鈾含量局部富集有關(guān)。

4.2.2 氡濃度異常帶地質(zhì)解釋

在研究區(qū)圈定氡濃度異常帶3條(P-1、P-2、P-3)，均呈北西走向，分布于接觸帶兩側(cè)或一側(cè)的巖體中。

(1)P-1號氡濃度異常帶 位于區(qū)內(nèi)黃溝北西側(cè)L05～L07線之間，呈半環(huán)狀展布，長軸方向與接觸帶走向一致，異常峰值高、清晰度以及連續(xù)性好，長達(dá)900 m，寬為40～80 m。

異常帶產(chǎn)出于巖體接觸帶兩側(cè)遼河群浪子山組及混合花崗巖中，其展布方向與接觸帶走向一致，分布范圍明顯受接觸帶及F1-2斷層控制。2013年6月，核工業(yè)240研究所在該異常帶中部署ZKN7-3鉆孔開展查證并發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦體，同時256號鈾礦點也分布于該帶附近的異常暈中。因此，異常帶的形成與F1-2斷層及接觸帶深部含礦巖性密切相關(guān)。

(2)P-2號氡濃度異常帶 位于測區(qū)黃嶺子溝的東南側(cè)L17至L18之間，呈北西向長條狀展布，異常峰值高、連續(xù)性較好，長達(dá)500 m，寬為100～180 m。

異常帶產(chǎn)出于巖體中，離接觸帶380 m，其展布方向主要受北西向F1-5斷層控制。區(qū)內(nèi)258鈾礦點就位于該異常帶內(nèi)，同時地表見前人施工淺探槽。因此，異常帶的形成與F1-5斷層及該地區(qū)混合巖化過程中巖體內(nèi)部鈾含量局部富集有關(guān)。

(3)P-3號氡濃度異常帶 位于測區(qū)東南側(cè)L19～L20線之間，呈不規(guī)則狀，展布方向為北西向，異常峰值高、連續(xù)性較好，長達(dá)500 m，寬為80～240 m。

異常帶產(chǎn)于接觸帶兩側(cè)的片巖和巖體中，其長軸展布方向與接觸帶走向一致，分布范圍明顯受該構(gòu)造控制。異常帶內(nèi)地表見前人施工探槽，說明異常帶的形成與該處接觸帶深部含礦巖性有關(guān)。

5 氡異常的地質(zhì)找礦意義

連山關(guān)巖體與地層接觸帶為熱液成礦有利的構(gòu)造空間場及物化變異場，區(qū)域上幾乎所有的鈾礦床、礦點均沿接觸帶分布[3]。研究區(qū)土壤氡測量結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)氡濃度異常連續(xù)性好、峰值高，總體呈北西走向，主要沿巖體接觸帶走向分布，其分布形態(tài)與規(guī)模明顯受巖體接觸帶控制。其原因為巖體接觸帶為區(qū)內(nèi)鈾成礦聚集區(qū)，氡氣源充足；其次是巖體接觸帶次級斷裂發(fā)育，為氡氣的運移提供了良好通道，從而形成了沿接觸帶分布十分醒目的氡濃度異常[6]。

從圖4可見，前人發(fā)現(xiàn)的鈾礦點、鈾工業(yè)孔及異?？字饕挥趲r體接觸帶附近的氡濃度異常暈、異常點、帶中，其中4個鈾工業(yè)孔ZK6-14、ZK8-12、ZK8-10、ZK12-8均分布于D-1號異常點的異常暈中，3個鈾工業(yè)孔ZKw3-6、ZKN0-2、ZKN1-4均分布于D-2號異常點及其異常暈中，403號鈾礦點分布于D-3號異常點的異常暈中，256鈾礦點分布于P-1異常帶中，257、258鈾礦點均分布于P-2異常帶及其異常暈中。

2013年6月，核工業(yè)240研究所在圈定的P-1號氡濃度異常帶及異常暈中分別布置了ZKN7-3、ZKNC1-0鉆孔查證，兩個鉆孔均在深部白色混合花崗巖中發(fā)現(xiàn)了2段工業(yè)鈾礦體和鈾異常。

上述分析說明，區(qū)內(nèi)氡濃度異常均與深部含礦巖性密切相關(guān)。因此，研究區(qū)氡濃度異常，尤其是沿接觸帶分布的異常均為礦致異常，對本區(qū)鈾礦找礦具有較好的指示作用，為確定遠(yuǎn)景片或有勘查前景的地段提供了重要參考信息。其次，土壤氡測量作為一種低成本、快速、經(jīng)濟(jì)、有效的找礦方法應(yīng)在該地區(qū)及其外圍加以推廣應(yīng)用。

[1] 黃凈白，黃世杰，張金帶.中國鈾成礦帶概論[R].北京：中國核工業(yè)地質(zhì)局，2005.

[2] 莊廷新.遼寧省本溪縣黃溝地區(qū)鈾礦普查報告[R].沈陽：核工業(yè)240研究所，2010.

[3] 徐國慶.3075鈾礦床成礦作用研究[R].北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1990.

[4] EJ/T605—91，氡及其子體測量規(guī)范[S].

[5] 李 茂.遼寧省本溪縣金家堡子地區(qū)物探測量報告[R].石家莊：核工業(yè)航測遙感中心，2013.

[6] 李 茂，山科社.連山關(guān)-祁家堡子地區(qū)AMT與土壤氡測量物探異常特征[J].鈾礦地質(zhì)，2014，30(2)：100-107.

(1.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050002；2.甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025)

The Radon Concentration Anomaliy Distribution Characteristics and Its Geological Prospecting Significance in Jinjiapuzi Area of Benxi，Liaoning

LI Mao1，GAO Xiang2，WANG Ze-xia1，LIU Bo1， XIE Ming-Hong1，SONG Zhen-tao1

(1.AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry，Shijiazhuang，Hebei050002，China; 2.GansuIndustryPolytechnicCollege，Tianshui，Gansu741025，China)

The results of soil radon survey of Jinjiapuzi area shew that the radon concentration anomalies are with high peaks and good continuity.The anomaly is northwest in overall strike and mainly along the strike of rock contact zone，its distribution and scale are significantly controlled by rock contact zone.The radon concentration anomalies，especially that distributed along the rock contact zone is closely relate to deep buried rocks ，which have good indicative effect to the uranium prospecting in the area.

Jinjiapuzi area; radon concentration anomaly; rock contact zone

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.007

2014-01-09 [改回日期]2015-06-12

李 茂(1963—)，男，高級工程師(研究員級)，長期從事野外物探工作。E-mail：lm703@126.com

1000-0658(2015)05-0524-07

P631

A