CSAMT在下莊礦田墩頭地區(qū)深部找礦中的應用

陳允森

（廣東省核工業(yè)地質局二九三大隊，廣東廣州510800）

CSAMT在下莊礦田墩頭地區(qū)深部找礦中的應用

陳允森*

（廣東省核工業(yè)地質局二九三大隊，廣東廣州510800）

運用CSAMT（可控源音頻大地電磁測深）在下莊礦田墩頭地區(qū)鈾礦勘查取得了成功，是近年來下莊礦田找礦工作在方法上的突破，利用CSAMT方法，其優(yōu)點是可以基本查明構造的大致傾向，并可以基本預見這條構造帶成礦的概率和規(guī)模，能提高鉆孔見礦率，降低成本；其缺點是對規(guī)模大且破碎和充水構造帶，有時和鈾礦體無法區(qū)分而產(chǎn)生多解。

CSAMT；電阻率；下莊礦田；多解

1　概述

下莊礦田在近年的找礦過程中，陷入了瓶頸，已有的勘探方法已不能滿足勘查的需要，新方法、新思路的運用問題亟待解決。在近幾年的嘗試和努力中，先后使用了放射性物探方法、磁法、激電中梯、高密度電法等方法在下莊礦田下莊地區(qū)、墩頭地區(qū)、仙石地區(qū)、馬頭嶺地區(qū)、坪田地區(qū)進行探索發(fā)現(xiàn)，CSAMT能較好地探測到深部巖礦石的電物性特征，在鈾礦勘查工作中是有效的勘探方法。本次將CSAMT在下莊礦田墩頭地區(qū)深部找礦中的使用情況進行報道。

2　礦區(qū)地質及認識

2.1礦區(qū)地質

墩頭地區(qū)位于下莊礦田南部新橋—下莊硅化斷裂帶（組）與魯溪—仙人嶂輝綠巖組相交匯地段，礦區(qū)北接下莊（336）鈾礦床，東接石角圍（339）鈾礦床。

工作區(qū)西部出露巖性為粗粒斑狀黑云母二長花崗巖，約占三分之二；東部為中粒斑狀黑云母花崗巖，約占三分之一；魯溪—仙人嶂輝綠巖組從西到東穿過工作區(qū)，是成礦有利圍巖；新橋—下莊斷裂帶（組）從北東到南西穿過工作區(qū)，是礦田主要控礦構造，長大于20km，寬1～20m，產(chǎn)狀15°～40°SE∠75°～85°。構造帶成分主要為硅化花崗巖、碎裂巖，充填雜色微晶石英、螢石、方解石等。以鈾成礦期活動為主，由北東向扭裂隙組成，左列式展布，左行錯移輝綠巖，北段為新橋石英斷裂帶，南段為下莊硅化斷裂帶。新橋—下莊硅化斷裂帶上已查明336礦床、6009礦床和332礦床，成礦作用明顯，見圖1。

圖1　下莊礦田墩頭地區(qū)地質圖及CSAMT工程布置圖

2.2地質認識

在墩頭地區(qū)主要勘查對象是與輝綠巖相關的“交點”型鈾礦，對“交點”型鈾礦主要有以下認識：鈾成礦與中基性巖脈關系密切[1]；中基性巖脈雖不能為成礦提供鈾源，但可以提供有利于鈾沉淀富集的場所，中基性巖脈成巖年齡與鈾成礦年齡接近，中基性巖脈巖漿期的揮發(fā)成分為鈾從花崗巖中的活化轉移創(chuàng)造有利條件，并對圍巖具有一定的加熱作用[2]；中基性巖脈提供的礦化劑∑CO2主要源自受控于巖石圈伸展導致的地幔去氣,對鈾成礦的作用一方面表現(xiàn)為加入到貧礦化劑的地下水中以便鈾元素遷移,另一方面表現(xiàn)在從成礦流體中逸出,改變熱液絡離子組成,導致鈾沉淀成礦[3]；前人研究表明地幔流體對研究區(qū)鈾成礦有著重要作用[4-6]；也有學者通過H、O同位素研究證明這一點，如成礦前期和成礦期成礦流體主要由地幔流體組成[7-8]；鈾源自水熱系統(tǒng)之圍巖[9]，地幔流體對地殼基底巖石和圍巖中鈾的浸取富集成礦等研究成果[4,10]。

3　CSAMT的應用原理及實際應用

3.1應用原理

CSAMT的應用原理：以地下巖（礦）石或構造和圍巖的電阻率差異為物理基礎，來探明巖（礦）石或構造和圍巖在地下分布情況。它從20世紀70年代發(fā)展至今，方法、技術、數(shù)據(jù)處理都非常成熟，它在多金屬找礦中發(fā)揮不可替代的作用，也廣泛應用石油地質、海洋石油地質，在煤礦、鈾礦等非金屬礦中應用不是很廣泛。

下莊礦田從20世紀90年代開始，陸續(xù)開展了各種普通物探方法，采集了各種巖礦石標本，研究它們的電物性參數(shù)，其中中?；◢弾r的電阻率為250～1500Ωm，輝綠巖為1500～20000Ωm，鈾礦為1～150Ωm。這次在墩頭采集了部分巖礦石標本，測量它們的電阻率，其中花崗巖的平均電阻率為 345.96Ωm，輝綠巖為4273.44Ωm，鈾礦為16.80Ωm。從巖礦石的電阻率特點可以看本區(qū)鈾礦層為低阻，輝綠巖脈為高阻，各種碎裂帶為中阻，圍巖（中粒、粗粒黑云母花崗巖）為中阻。目標層（鈾礦層）電阻率與圍巖電阻率的差異是存在的，并且明顯，這就為電磁頻率測深法測量的應用提供了地球物理前提。

3.2實際應用

2007年廣東省核工業(yè)地質局二九三大隊根據(jù)中國核工業(yè)地質總局項目“廣東省翁源縣下莊礦田墩頭地區(qū)鈾礦普查”設計了ZK46-2鉆孔，設計方位為305°，傾角為75°，是垂直新橋—下莊硅化斷裂帶設計的，目的是揭穿其中一條新橋—下莊斷裂帶，探測這條斷裂帶上下盤的成礦規(guī)律。結果鉆孔成果不好，鈾異常礦段（品位0.01%～0.029%）有5.90m，鈾礦化礦段(0.030%～0.049%)只有0.30m。見圖1、圖2。

2009年二九三大隊根據(jù)中央地質勘查基金項目“廣東省翁源縣下莊礦田南部鈾礦普查”任務書要求，同東華理工大學物理系合作，在下莊、沙溪、墩頭等地區(qū)開展CSAMT工作。

2010年根據(jù)2009年CSAMT解釋成果分析（見圖2），設計了ZK46-1鉆孔，方位也是305°，傾角為75°，是揭穿低阻異常的下盤，鉆孔結果顯示成果很好，鈾異常礦段有13.70m，鈾礦化礦段有2.50m，鈾工業(yè)礦段(＞0.050%)5.50m，品位高且連續(xù)，單礦體有×××噸。見圖2。

圖2　46號線CSAMT解釋推斷圖和鉆孔驗證情況

4　認識

這次開展CSAMT工作的思路是：由已知到未知，由淺到深，運用普通物探方法總結鈾成礦規(guī)律，為深部找礦提供新的依據(jù)。所以這次設計CSAMT工作剖面時，有3條工作剖面是切穿已經(jīng)終孔的鉆孔，方位也與鉆孔方位基本一致，其中一條是沿著ZK46-2方位設計的，目的是由已知的鉆孔地質成果和CSAMT剖面電性特征相比較，對照各種巖性在CSAMT剖面顯示的電性特征，再參考各種巖礦石標本的電性參數(shù)，總結和各種巖礦石在CSAMT剖面的電性特征規(guī)律。經(jīng)過分析總結：規(guī)模比較大的鈾礦體在CSAMT解釋成果圖上，表現(xiàn)為低阻；構造帶因為破碎，充填水，表現(xiàn)為中低阻；花崗圍巖表現(xiàn)為中阻；輝綠巖表現(xiàn)為高阻，與各種巖礦石標本的電性參數(shù)基本一致。也就是說CSAMT的解釋成果與已知地質成果相吻合，CSAMT在深部找礦是可行的。

發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，對照46號成果圖（圖2），發(fā)現(xiàn)ZK46-2雖然打到新橋—下莊斷裂帶其中的一條，但這條斷裂帶在CSAMT成果圖上顯示電阻率偏高，所以成不了工業(yè)礦體，而另一條新橋—下莊斷裂帶在CSAMT成果圖上出現(xiàn)了低阻現(xiàn)象，而且這個低阻規(guī)模很大，垂直標高從100～-300m，左右寬度有100m，推斷有大規(guī)模工業(yè)價值的鈾礦體存在，于是就設計了鉆孔進行驗證，果然發(fā)現(xiàn)了工業(yè)價值的鈾礦體，證明CSAMT在深部找礦的可行性。

5　結論

這次CSAMT的成功使用是下莊礦田找礦工作在方法上的突破，以前的找礦方法主要是利用放射性物探方法，圈出鈾伽馬異常圈，再根據(jù)地表地質特征和構造走向和傾向來設計鉆孔。這樣設計鉆孔的缺點是放射性暈圈并不能指示含礦構造的產(chǎn)狀，給鉆孔設計帶來諸多不便，鉆探結果往往不理想，達不到地質目的，即使揭穿了構造帶，成果也較差，這樣就大大提高了找礦成本，利用CSAMT方法，可大大彌補上述不足，其優(yōu)缺點可總結如下：

優(yōu)點：可以基本查明構造的大致傾向，而且可以基本預見測試構造帶成礦的概率和規(guī)模，能提高鉆孔見礦率，降低成本。

缺點：如果構造帶規(guī)模大、破碎、帶內充填水，它的電阻率也很低，有時和鈾礦體區(qū)分不了而產(chǎn)生多解。

在今后的勘查過程中既要重視CSAMT方法的應用，還要對其顯示低阻的部位進行巖性、圍巖蝕變，及其構造發(fā)育情況和水文地質情況的分析。

[1]胡瑞忠,金景福.貴東花崗巖體中煌斑巖的成因[J].礦物巖石, 1990,10(4):1-7.

[2]王學成,章鄭桐,張祖還,等.暗色巖脈與鈾成礦關系研究[J].1991,10(4):359-369.

[3]張國全,胡瑞忠,商朋強,等.302鈾礦床方解石C-O同位素組成與成礦動力學背景研究[J].2008,28(4):413-420.

[4] 杜樂天.幔汁(HACONS)流體的重大意義[J].大地構造與成礦學，1989,13(1):97-99.

[5]杜樂天.烴堿流體地球化學原理——重論熱液作用和巖漿作用[M].北京:科學出版社,1996：1165-2301

[6]杜樂天.中國熱液鈾礦基本成礦規(guī)律和一般熱液成礦學[M].北京:原子能出版社，2001：57-110,151-237.

[7]鄧平,沈渭洲,凌洪飛,等.地幔流體與鈾成礦作用:以下莊礦田仙石鈾礦床為例[J].地球化學,2003，132(6):520-528.

[8]王正其，李子穎，吳烈勤，等.幔源鈾成礦作用的地球化學證據(jù)——以下莊小水“交點型”鈾礦床為例[J].鈾礦地質，2010，26(1):24-34.

[9]李學禮,孫占學,周文斌.古水熱系統(tǒng)與鈾成礦作用[M].北京:地質出版社，2000.

[10]毛景文,姜耀輝,等.深部流體成礦系統(tǒng)[M].北京:中國大學出版社，2005.

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1004-5716(2015)07-0151-03

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2014-08-07

陳允森（1969-），男（漢族），廣東信宜人，工程師，現(xiàn)從事鈾礦地質勘查工作。