龍首山鈾成礦帶西岔地段磁異常特征及地質(zhì)解釋

宋振濤，張偉，山亞，李霄，牛禹，陳江源

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002；2.中核集團鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心（重點實驗室），石家莊 050002；3.河北地質(zhì)大學(xué)，石家莊 050031）

龍首山鈾成礦帶西岔地段磁異常特征及地質(zhì)解釋

宋振濤1,2，張偉1，山亞1，李霄3，牛禹1，陳江源1

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002；2.中核集團鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心（重點實驗室），石家莊 050002；3.河北地質(zhì)大學(xué)，石家莊 050031）

應(yīng)用地面高精度磁法，對甘肅省龍首山鈾成礦帶西岔地段進行了研究，成果顯示該地段磁異常場呈北西向展布，中部為醒目的正異常和南北兩側(cè)平緩的正負異常特征。中部醒目的正磁場區(qū)，由磁性較強的斑狀花崗巖、閃長巖引起，北部、南部平緩變化正負磁場區(qū)為弱磁性的花崗巖、大理巖、板巖等引起。馬路溝斷裂（F101）帶受擠壓應(yīng)力作用，巖石破碎，熱液活動及蝕變作用造成巖石磁性減弱或消失，從而使蝕變巖石磁性降低，其磁異常特征出現(xiàn)明顯差異，南部斷裂表現(xiàn)為北西向磁異常線性梯度帶，而北部斷裂表現(xiàn)為明顯的線性負磁異常帶。

磁異常特征；馬路溝斷裂；鈉交代型；西岔地段；龍首山鈾成礦帶

甘肅省龍首山是我國西北地區(qū)一個重要的鈾成礦帶，屬祁連-秦嶺鈾成礦省的一部分[1-3]。前人在此做了大量的區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造方面的研究，但未開展過系統(tǒng)的地面物探調(diào)查工作。馬路溝斷裂為龍首山成礦帶芨嶺巖體內(nèi)一條重要的控礦構(gòu)造[1-4]，為一高角度逆沖斷裂，由3～5 條次級斷裂組成，本區(qū)廣泛發(fā)育的鈾礦化主要受該斷裂控制[4]。其次，區(qū)內(nèi)主要礦床及礦點附近均有大面積的閃長巖體出露，礦化多沿肉紅色斑狀花崗巖與閃長巖的接觸帶分布。因此，準(zhǔn)確查明馬路溝斷裂位置，圈定閃長巖體及斑狀花崗巖體的邊界對加快區(qū)內(nèi)鈾礦勘查意義重大。

構(gòu)造運動及巖漿侵入等地質(zhì)過程均會導(dǎo)致巖石磁性變化，研究磁異常分布特征可以有效劃分?jǐn)嗔盐恢?、圈定巖體范圍[5]。因此，磁力勘探可作為一種間接方法研究與鈾成礦相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境問題。筆者在龍首山鈾成礦帶西岔地段，進行了1/1萬地面高精度磁法測量，研究了馬路溝斷裂的磁異常特征，為解決該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)問題和尋找鈉交代型鈾礦提供重要參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于阿拉善地塊南緣的龍首山拱斷帶中段，南接河西走廊過渡帶，北鄰潮水盆地[6-9]。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動強烈，區(qū)域上分布有芨嶺礦床（701）、新水井礦床（706）以及馬路溝、墩子溝、玉石溝等一大批的礦（化）點帶[2]，鈾礦床成礦類型為熱液鈉交代型[10-13]。

1.1 地層與巖性

中元古界墩子溝群（Pt2dz），以角度不整合于龍首山群之上，主要分布在研究區(qū)南部，出露面積不大。墩子溝群下部由含炭硅質(zhì)板巖和變長石石英砂巖組成，上部由硅質(zhì)條帶白云巖、紋層狀白云巖、藻白云巖和含鐵白云巖組成，厚度大于1 800m。

第四系（Q）：以礫巖、亞砂松散堆積物、沖積物為主，主要分布于山溝中。

1.2 巖漿巖

研究區(qū)巖漿活動強烈，主要為加里東期，以酸性巖為主，次為少量堿性巖。侵入作用受北西向構(gòu)造控制，形成與構(gòu)造帶方向基本一致的巖漿巖帶。

圖1 龍首山西岔地區(qū)地質(zhì)圖①李茂，宋振濤.甘肅省龍首山成礦帶新水井-火石嶺地區(qū)物探測量報告.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2014.Fig.1 Geologicalmap of the Xicha area in Longshoumountains

1.3 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，總體構(gòu)造形跡為一組北西向的壓扭性斷裂，其次為北東向次級斷裂。北西向斷裂是研究區(qū)的主體斷裂構(gòu)造，一般規(guī)模大、連續(xù)性好，對巖石地層、巖漿巖體以及鈾礦化分布等具有明顯的控制作用，其性質(zhì)為壓扭性斷裂，具有多期次活動的特點。

馬路溝斷裂（F101）為區(qū)內(nèi)最重要的NW向斷裂，由兩條斷層組成，總體走向280～315°，為一高角度逆沖斷裂，分支斷裂達5條之多。沿該斷裂帶分布有芨嶺礦床(701)、新水井礦床（706）和240 、白芨芨、小白芨芨溝等一系列礦點、礦化點[2]。

1.4 鈾礦化特征及控制因素分析

鈉交代型鈾礦化在龍首山地區(qū)較為發(fā)育，含礦主巖原巖有花崗巖、變質(zhì)礫巖、片巖、片麻巖等，但均受到鈉交代蝕變作用，形成含礦鈉交代巖。礦體嚴(yán)格分布于鈉交代巖中，其形態(tài)和產(chǎn)狀受構(gòu)造控制，產(chǎn)于區(qū)域性斷裂和與之呈銳角相交或近于平行的次級斷裂帶中；鈾的存在形式主要為鈾礦物，其次呈類質(zhì)同象和分散吸附形式。

區(qū)內(nèi)主要礦床及礦點附近均有大面積的閃長巖體出露，具有沿肉紅色斑狀花崗巖與閃長巖的接觸帶分布的規(guī)律①李茂，宋振濤.甘肅省龍首山成礦帶新水井-火石嶺地區(qū)物探測量報告.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2014.②王會波.甘肅省龍首山小青羊-白芨芨地區(qū)物探測量.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2013.。其主要原因是，斑狀花崗巖脆性相對較強，在應(yīng)力作用下易產(chǎn)生裂隙，為含礦物質(zhì)提供賦存空間；而閃長巖脆性相對較弱，且富含F(xiàn)e2+、Mg2+等還原物質(zhì)，促進了含鈾熱液的還原及沉淀作用。

表1 巖（礦）石磁性參數(shù)統(tǒng)計表①李茂，宋振濤.甘肅省龍首山成礦帶新水井-火石嶺地區(qū)物探測量報告.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2014.②王會波.甘肅省龍首山小青羊-白芨芨地區(qū)物探測量.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2013.③李曉祿.甘肅省龍首山地區(qū)及以北潮水盆地航磁測量.石家莊，核工業(yè)航測遙感中心，2005.Tab.1 Parameters of physical properties for the rocks

2 巖（礦）石磁性特征

研究區(qū)巖礦石磁化率參數(shù)統(tǒng)計見表1。

綜合分析認(rèn)為研究區(qū)巖石具有如下磁性特征：墩子溝群綠片巖、龍首山群板巖和大理巖磁性弱，厚度大，整體可作為相對穩(wěn)定的弱磁性層；區(qū)內(nèi)各期次侵入巖類磁化率變化范圍較大，加里東晚期的斜長花崗巖、中細?；◢弾r一般磁性較弱；加里東晚期花崗閃長巖和鈉交代巖磁性屬于中等偏強；加里東早期閃長巖與加里東晚期肉紅色中粗粒斑狀花崗巖磁性最強，由于斑狀花崗巖在區(qū)內(nèi)分布廣，故可形成穩(wěn)定的偏高磁異常體。

另外，由于區(qū)域應(yīng)力場的擠壓作用，斷裂構(gòu)造帶上的巖石一般較為破碎、結(jié)構(gòu)松散，熱液蝕變作用明顯，常常導(dǎo)致巖石發(fā)生退磁現(xiàn)象，因此，低磁異常帶、磁場分界線、線性（串珠狀）磁異常帶，常常指示了斷裂構(gòu)造的位置[13]。

3 技術(shù)與方法

3.1 使用儀器

本次地面高精度磁測所采用的儀器為加拿大GEM公司生產(chǎn)的GSM-19T質(zhì)子磁力儀，其分辨率為0.01nT、精度0.2nT、測量范圍20 000nT～120 000nT、工作溫度-50～65℃。

3.2 工作方法及數(shù)據(jù)處理

根據(jù)區(qū)內(nèi)巖體和構(gòu)造的展布特征，布置高精度磁測剖面21條，由西向東依次編號為M1～M21，測線方向20°，每條測線長1km，線距100m，點距20m，控制面積2km2。在測區(qū)附近選取地形平坦、開闊、無電磁干擾，磁場平穩(wěn)的區(qū)域設(shè)立磁日變站，日變觀測采樣間隔6秒，每個測點觀測時探頭高度均保持一致，儀器數(shù)據(jù)質(zhì)量指示均顯示“99”，觀測次數(shù)不少于2次，當(dāng)數(shù)據(jù)變化較大時，增加采集次數(shù)，直到數(shù)據(jù)穩(wěn)定，誤差不大于2 nT。

數(shù)據(jù)處理：日變改正采用線性插值法進行，運用GSM-19T儀器隨機軟件程序GEMLink4.0 自動完成；正常場改正采用國際地磁參考場IGRF（2012）模型給出的高斯系數(shù)計算；數(shù)據(jù)網(wǎng)格化采用Kriging插值方法[14，15]，網(wǎng)格間距為線距的1/2，即50m×50m；成圖處理采用Geosoft軟件，處理網(wǎng)格化圖形采用Mapgis繪制。

4 磁異常特征及分析

圖2為地面高精度磁測△T剖面平面圖和平面等值線圖，由圖可見研究區(qū)磁場總體呈北西向展布，中部表現(xiàn)為升高的正磁場區(qū)，磁場強度強、梯度陡；北部表現(xiàn)為平緩變化的正負磁場區(qū)；南部表現(xiàn)為低緩變化的磁場區(qū)。

（1）中部醒目的正磁場區(qū)

該磁場區(qū)位于研究區(qū)中部，為區(qū)內(nèi)最為醒目的正磁異常區(qū)，呈北西窄南東寬的北西向帶狀橫穿研究區(qū)的中部，與北部和南部磁場區(qū)形成明顯的反差，沿其走向兩側(cè)異常反映為明顯的線性密集梯度帶，表現(xiàn)為規(guī)模較大的斷裂磁異常特征。由地質(zhì)資料可知，該帶狀區(qū)域為控礦構(gòu)造馬路溝斷裂帶南部斷裂及其次級斷裂的夾持區(qū)。

該磁異常區(qū)地表出露巖性主要為龍首山群塌馬子溝組大理巖、板巖，根據(jù)物性參數(shù)測量結(jié)果，大理巖磁化率約為（4.7～30.6）×10-5SI、板巖磁化率約為（22～77）×10-5SI，均呈弱磁性特征，而斑狀花崗巖磁化率為（151～2350）×10-5SI，呈相對強磁特征。因此，在大理巖出露區(qū)出現(xiàn)的幅值50～600nT的磁異常，推測其為塌馬子溝組大理巖下部后期侵入的斑狀花崗巖體或閃長巖體。

圖2 龍首山西岔地區(qū)高精度磁異常處理圖（a-△T平面等值線圖；b-△T剖面平面圖）Fig.2 Processed high-precisionmagnetic anomalies in the Xicha area,Longshoumountains

（2）北部平緩變化的正負磁場區(qū)

該磁場區(qū)位于中部醒目正磁場區(qū)的北東側(cè)，異?？傮w呈北西走向，由兩類不同面貌磁場小區(qū)組成。一類是北西側(cè)平緩變化的正磁場小區(qū)，異常幅值10～50nT，對應(yīng)于加里東期中期中粗?；◢弾r；另一類是平緩變化的負磁場小區(qū)，異常幅值-25～-50 nT，對應(yīng)龍首山群塌馬子溝組及加里東晚期中粗?；◢弾r。

其次，該區(qū)域南部窄長線性負磁異常帶，主要由斷裂構(gòu)造導(dǎo)致局部巖石磁性降低所致，反映為斷裂磁異常特征，上述磁異常特征表明該斷裂具擠壓性質(zhì)。根據(jù)地質(zhì)資料，該斷裂為馬路溝斷裂帶北部斷裂。

（3）南部低緩變化的磁場區(qū)

該磁場區(qū)位于中部升高正磁場區(qū)的南西側(cè)，異常向南部逐漸降低，幅值-25～50nT，其范圍對應(yīng)于龍首山群塌馬子溝組大理巖、板巖。剖面上該區(qū)域異常變化起伏不大，反映該套地層磁性弱、變化均勻，其正負磁異常的分界線反映為斷裂構(gòu)造特征，根據(jù)地質(zhì)資料，推斷該位置為馬路溝斷裂帶的南部斷裂位置。

（4）馬路溝斷裂帶磁異常分析

馬路溝斷裂帶在研究區(qū)分為南部次級斷裂（F101 S）和北部次級斷裂（F101 N），南部次級斷裂磁場特征表現(xiàn)為窄長線性負磁異常帶，北部次級斷裂表現(xiàn)為正負突變特征，總體走向280～315°，反應(yīng)該斷裂為一高角度逆沖斷裂。

5 結(jié)論

由地質(zhì)及地面高精度磁測△T剖面平面圖、等值線平面圖可見，上述磁場面貌特征，與區(qū)內(nèi)不同磁性體的分布范圍以及斷裂構(gòu)造的展布延伸方向基本一致。地面高精度磁測資料對馬路溝斷裂帶反映十分明顯，其南部斷裂表現(xiàn)為北西向磁異常線性梯度帶，斷裂北側(cè)為負磁場區(qū)，而南側(cè)為升高的正磁場區(qū)；馬路溝北部斷裂則表現(xiàn)為明顯的窄長線性負磁異常帶，主要由于該斷裂具擠壓性質(zhì)，造成局部巖石破碎磁性降低所致。說明地面高精度磁測在該地區(qū)能夠很好的劃分?jǐn)嗔鸭叭Χ◣r體，可為鈾礦勘查工作提供地球物理資料。

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Magnetism anomaly characteristics and its interpretation of the Xicha area in Longshoushan uraniummetallogenic belt

SONG Zhen-tao1,2，ZHANG Wei1,2，SHAN Ya1,2，LI Xiao3，NIU Yu1,2，CHEN Jiang-yuan1,2
(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry,Shijiazhuang 050002 ,China; 2.CNNC Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resource, Shijiazhuang 050002 ,China;3.Hebei University of Geosciences，Shijiazhuang 050031 ,China)

Ground high-precisionmagneticmethod is used in the Xicha area of Longshoushan uraniummetallogenic belt.The results reveal that themagnetic anomaly field of this area is distributed in northwest direction with distinct positive anomalies in central and slight positive and negative anomalies on southern and northern sides.The distinct positivemagnetic field in the centre is caused by strongmagnetic porphyritic granite and diorite bodies,while the slight positive and negative anomalies are the results of weakmagnetic granite,marble,slate and others.Owing to the compression stress,rock crushing and hydrothermal alteration,the rockmagnetic ofmalu ditch fault(F101)weakened or disappeared leading to the loweredmagnetic of altered rocks,so that itsmagnetic anomalies are of significant difference,the southern fault represents as NW-trendingmagnetic anomaly linear gradient zones,while the northern fracture showed significant linear negative anomaly zones.

magnetism anomaly characteristic;Malu ditch fault;sodiummetasomatic type;Xicha area;Longshoushan uraniummetallogenic belt

P619.14

A

1672－4135（2016）04－0311-05

2016-09-07

中國核工業(yè)地質(zhì)局基礎(chǔ)地質(zhì)專項“甘肅省龍首山新水井-火石嶺地區(qū)物探測量（201426）”

宋振濤（1985-），男，工程師，核工業(yè)航測遙感中心，長期從事固體礦產(chǎn)勘查和地球物理勘探工作，Email：511210112 @qq.com。