Pb同位素特征值示蹤法在棉花坑鈾礦床及其外圍應(yīng)用

劉漢彬，韓 娟，金貴善，李軍杰，張建鋒，張 佳，石 曉

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029）

Pb同位素特征值示蹤法在棉花坑鈾礦床及其外圍應(yīng)用

劉漢彬，韓 娟，金貴善，李軍杰，張建鋒，張 佳，石 曉

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029）

在棉花坑礦床進(jìn)行Pb同位素組成特征值V1指示隱伏鈾礦體有效性試驗，結(jié)果表明該參數(shù)能夠在區(qū)域上有效地識別出含礦花崗巖蝕變破碎帶，可應(yīng)用于隱伏鈾礦體找礦定位預(yù)測。在棉花坑礦床外圍油洞地區(qū)，利用地表土壤Pb同位素組成特征值V1圈定出了重點成礦預(yù)測區(qū)。

Pb同位素特征值；示蹤；勘查方法；棉花坑鈾礦床

由于鉛同位素在礦床勘查中具有 “指紋特征”，自20世紀(jì)60年代，國外相繼提出了鉛同位素模式法、血型鉛法、分帶關(guān)系法、鉛同位素打靶法等找礦方法用以評價不同種類礦床，取得了顯著的找礦效果［1-6］。國內(nèi)夏毓亮等于20世紀(jì)70年代最早將鉛同位素化探方法應(yīng)用于鈾礦床評價［7］，朱炳泉、黃斌、芮宗瑤、何厚強(qiáng)和汪明啟等應(yīng)用鉛同位素化探方法進(jìn)行金、銅、鉛和鋅等礦床深部評價［8-12］。20世紀(jì)80年代末期，朱炳泉等開展同位素體系多維空間的拓?fù)浞治龇椒ǎ谘芯拷鸬V、銅礦和鉛鋅礦等礦床找礦方面發(fā)揮了重要的作用［13-16］。 根據(jù)鉛同位素數(shù)據(jù)在 α、 β、 γ（分別代表206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb）三維空間數(shù)據(jù)最大展布面的拓?fù)渫队?，獲得鉛同位素特征值V1，以此為基礎(chǔ)，開展鉛同位素系統(tǒng)剖面化探，并對隱伏礦床進(jìn)行預(yù)測評價［14］。

選擇典型花崗巖型礦床—棉花坑鈾礦床作為研究對象，開展Pb同位素特征值對深部鈾成礦信息的同位素示蹤技術(shù)研究，并預(yù)測和評價該礦床外圍鈾成礦潛力。

1 地質(zhì)概況

棉花坑礦床位于長江鈾礦田中部，處于諸廣山復(fù)式花崗巖體南部的中心部位。礦區(qū)主要出露印支期中粒二云母花崗巖及少量燕山期中粒斑狀二長花崗巖、燕山晚期細(xì)粒二云母花崗巖、細(xì)粒二云母花崗斑巖。沿含礦構(gòu)造蝕變帶兩側(cè)發(fā)育有正長巖、石英正長巖、石英二長巖及偉晶巖。

礦區(qū)主要發(fā)育NE、NW及近SN向3組構(gòu)造。棉花坑礦床主要由一組近SN向含礦構(gòu)造蝕變帶（脈）組成，主要包括9、7、8-1、52和32號脈體。其中9號脈規(guī)模最大，9號脈中9（9）號礦體是礦床的主礦體。

礦石的礦物成分以瀝青鈾礦為主，另有少量鈾的次生礦物，與之伴生的脈石礦物有石英、赤鐵礦、黃鐵礦及螢石等。礦床類型屬產(chǎn)于花崗巖蝕變破碎帶中的中低溫?zé)嵋航淮?充填型鈾礦床［17］。

2 方法有效性試驗

在棉花坑礦床，垂直9號含礦帶，在南北長1.25 km，東西寬600 m的范圍內(nèi)，按線距250 m、點距40 m的網(wǎng)度，設(shè)計Ⅰ-Ⅵ號6條剖面，進(jìn)行土壤樣品取樣，每條剖面長度600 m，16個測點，共96個樣品（圖1）。

圖1 棉花坑礦床取樣剖面位置圖Fig.1 Location map of sampling section in Mianhuakeng uranium deposit

利用核工業(yè)北京地質(zhì)研究院ELEMENT XR型等離子質(zhì)譜儀分析土壤樣品Pb同位素組成。根據(jù)Pb同位素組成206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb，利用下列公式計算Pb同位素組成特征值 V1［13］。

式中：腳標(biāo)d和m分別代表礦石Pb和地幔Pb，t為成礦時代。

Δα、Δβ、Δγ三維空間拓?fù)渫队暗淖鴺?biāo)分別為 Δαp、 Δβp、 Δγp。

式中： a＝0， b＝2.036 7， c＝－6.143。

V1值的大小與樣品中U、Th、Pb含量分布密切相關(guān)，一般地，放射性成因Pb比例越大，V1越大。

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理，地表土壤Pb同位素組成特征值V1背景值為198.1，標(biāo)準(zhǔn)偏差為60.0，異常下限是背景值與一倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差之和，即為258.1。

地表土壤Pb同位素組成特征值V1等值線圖示蹤結(jié)果表明（圖2），該Pb同位素特征值參數(shù)能夠清楚地圈定出含礦構(gòu)造帶范圍，其異常分布趨勢、范圍與含礦構(gòu)造帶的范圍較一致。

圖2 棉花坑礦床地表土壤樣品Pb同位素組成特征值V1等值線圖Fig.2 Contour map of Pb isotopic composition V1 value of soil sample in Mianhuakeng uranium deposit

花崗巖蝕變破碎帶型鈾礦床賦礦部位主要在斷裂破碎帶，因此，利用該方法圈定出構(gòu)造帶范圍，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評價，就能預(yù)測隱伏鈾礦體的有利含礦部位。

為更好地反映出主要含礦構(gòu)造-斷裂與異常分布之間的空間位置關(guān)系，繪制了6條剖面的聯(lián)合剖面圖（圖3）。

利用每條剖面Pb同位素向量特征值V1的異常峰值或高值點，在圖中相互連接成虛線。可以看出，兩條虛線與棉花坑礦床9號斷裂帶、32、7號斷裂帶相對應(yīng)。特別地，在中間3條剖面上出現(xiàn)明顯的異常點，且異常較連續(xù)。

為更好地描述異常，利用異常襯度（k）來表示異常清晰的程度（表1），k＝C/Ca，其中，C為某一個異常值V1，Ca為V1的異常下限，Ca＝258。

可以看出，異常襯度范圍為1.0～1.4，異常襯度雖然不大，但V1背景值高，M3號剖面異常段有8個連續(xù)的異常點。

圖3 棉花坑礦床土壤樣品Pb同位素向量特征值V1聯(lián)合剖面圖Fig.3 Joint profile of Pb isotopic composition V1 value of soil sample in Mianhuakeng uranium deposit

表1 棉花坑礦床土壤Pb同位素向量特征值V1異常分布和評價Table 1 Pb isotopic composition V1value abnormal distribution of soil sample and evaluation in Mianhuakeng uranium deposit

3 油洞地區(qū)示蹤應(yīng)用

在長江鈾礦田棉花坑礦床外圍油洞地區(qū)（圖4）。垂直6號含礦帶，在長1.2 km，寬600 m的范圍內(nèi)，按線距200 m、點距20 m的網(wǎng)度，設(shè)計7條剖面，進(jìn)行土壤樣品取樣，每條剖面長度600 m，實際取土壤樣190件。

圖4 棉花坑礦床油洞地區(qū)取樣剖面位置圖Fig.4 Location map of sampling section in Youdong region of Mianhuakeng uranium deposit

對油洞地區(qū)土壤Pb同位素組成進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并利用逐步剔除法對V1進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，得到的V1背景值為103，標(biāo)準(zhǔn)偏差為27，異常下限為130。

對7條剖面中的每一條剖面逐一進(jìn)行了評價。1號剖面土壤Pb同位素特征值V1只有兩個異常點，異常點數(shù)較少，異常位置對應(yīng)63號斷裂帶和6號斷裂帶。需要說明的是沒有取到樣品位置為水庫（圖5）。2號剖面土壤Pb同位素特征值V1異常點數(shù)較多，為10個，異常主要位于測線的后半段其主要異常位置對應(yīng)6號斷裂帶。3號剖面土壤Pb同位素特征值V1有9個異常點，異常點數(shù)較多，異常位置對應(yīng)6號斷裂帶和52-1號斷裂帶以及不同巖體的接觸界面。4號剖面土壤Pb同位素特征值V1有5個異常點，異常點數(shù)也較少，異常能比較明顯地反映出6號斷裂帶。5號剖面土壤Pb同位素特征值V1有10個異常點，異常點數(shù)較多，且在剖面右側(cè)6個異常點形成了較連續(xù)的異常段，異常能反映出6號斷裂帶位置。剖面左側(cè)異常點異常襯度為1.6，推測其對應(yīng)位置可能為次級斷裂帶。6號剖面土壤Pb同位素特征值V1有6個異常點，異常能反映出6號斷裂帶位置。7號剖面土壤Pb同位素特征值V1異常點有5個，都為單點異常，且異常襯度較小。異常也能反映出6號斷裂帶位置。

圖5 棉花坑礦床油洞地區(qū)1號剖面土壤Pb同位素特征值V1曲線圖Fig.5 Curves of Pb isotopic composition V1value map along soil sample of Profile1 in Youdong region of Mianhuakeng uranium deposit

為更清楚地反映出主要含礦構(gòu)造-斷裂與異常分布之間的空間位置關(guān)系，繪制了7條剖面的聯(lián)合剖面圖。利用每條剖面Pb同位素向量特征值V1的異常峰值或高值點，在圖中相互連接。該圖顯示主連接線與棉花坑礦床6號斷裂帶相對應(yīng)。并且與6號斷裂帶相交叉的8、52號次級斷裂也能反映出來。

然后，根據(jù)異常下限值圈定V1等值線圖（圖6）。從V1等值線圖可以看出，地表土壤Pb同位素組成特征值V1參數(shù)能夠清楚地圈定出含礦構(gòu)造帶異常范圍，其異常分布趨勢、范圍與含礦構(gòu)造帶的分布范圍較一致。

結(jié)合該地區(qū)地質(zhì)、斷裂分布情況，測區(qū)東北部地區(qū)2號測線與3測線之間的6號斷裂帶與8、52號斷裂相交會部位，4與5號線之間的6號斷裂帶與兩條走向NE方向的次級斷裂交會的部位，為重點成礦預(yù)測區(qū)。

棉花坑鈾礦床及其外圍油洞地區(qū)地表土壤Pb同位素組成特征值V1背景值大于100，明顯高于華南地體，該地體55＜V1＜85范圍內(nèi)［13］，這主要是因為礦床花崗巖巖石相對富U、Pb造成的。

圖6 長江鈾礦田油洞地區(qū)Pb同位素特征值V1等值線Fig.6 Contour map of Pb isotopic composition V1value of soil sample in Youdong region of Mianhuakeng uranium deposit

4 結(jié)論

棉花坑礦床Pb同位素組成對隱伏鈾礦體深部預(yù)測的有效性試驗結(jié)果表明，地表樣品Pb同位素組成特征值能夠在區(qū)域上分辨出隱伏鈾礦體顯示異常信息，異常分辨率高，有效地識別出含礦花崗巖蝕變破碎帶，可應(yīng)用于隱伏鈾礦體找礦定位預(yù)測。

在棉花坑礦床外圍油洞地區(qū)，利用地表土壤Pb同位素組成特征值V1圈定出2片重點成礦預(yù)測區(qū)。

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Application of Pb isotope eigenvector exploration method in Mianhuakeng uranium deposit

LIU Hanbin， HAN Juan， JIN Guishan，LI Junjie， ZHANG Jianfeng，ZHANG Jia，SHI Xiao
（Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029， China）

The validity of Pb isotope eigenvector V1exploration method was carried out in Mianhuakeng uranium deposit to indicate hidden uranium deposit.The results show that the V1parameter can effectively identify the zone of ore bearing granite altered fracture in the region，which can be applied to predict the hidden uranium deposit prospecting.In Youdong area around Mianhuakeng uranium deposit，the main metallogenic prognosis area was delineated by using the Pb isotope eigenvector V1exploration method of the surface soil samples.

Pb isotope eigenvector； tracing； exploration method； Mianhuakeng uranium deposit

O657.4；P

A

1672-0636（2017）04-0244-05

10．3969/j．issn．1672-0636．2017．04．010

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFC0602600）

2017-06-02；

2017-07-03

劉漢彬（1969— ），男，山東萊蕪人，高級工程師（研究員級），主要從事同位素地球化學(xué)及同位素分析測試研究。E-mail：hanbinliu@sina.com