多參數(shù)分析在孟公界鈾礦床探測(cè)中的應(yīng)用研究

王 濤，嚴(yán)家斌，李俊杰，李大雁 ，黃宏業(yè)

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.核工業(yè)230研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

孟公界鈾礦床位于廣西資源縣瓜里鄉(xiāng)香草坪西約1.5km。自1958年以來(lái)開(kāi)展了大量地質(zhì)、物化探綜合找礦工作，先后發(fā)現(xiàn)6條構(gòu)造帶。礦區(qū)植被茂盛，第四系覆蓋較厚，巖石裸露少，鈾礦化類(lèi)型屬構(gòu)造控制的花崗巖熱液脈型，礦化蝕變主要為赤鐵礦化和黃鐵礦化，因此鈾礦化與圍巖存在激發(fā)極化差異[1－3]。本文通過(guò)對(duì)礦區(qū)3條剖面激電中梯資料的分析研究，結(jié)合普查鉆探成果驗(yàn)證，顯示了激發(fā)極化法確定礦化帶和礦 （化）體的位置的有效性，為普查鉆探項(xiàng)目找礦提供了可靠的線索。

1 測(cè)區(qū)地質(zhì)概況

孟公界鈾礦床屬于揚(yáng)子地塊與華南褶皺系過(guò)渡帶的江南臺(tái)隆西段，武陵山－苗兒山重力異常梯度帶與南嶺重力異常梯度帶的交匯部位。區(qū)內(nèi)出露巖體主要為豆乍山巖體和香草坪巖體。香草坪巖體的巖性為中粒－中粗粒似斑狀黑云母花崗巖，豆乍山巖體呈巖株產(chǎn)出于香草坪巖體中，巖性為中細(xì)?；蚣?xì)粒二云母花崗巖。

測(cè)區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要構(gòu)造走向?yàn)楸北蔽飨蚝徒媳毕?，次?jí)構(gòu)造為北東向和近東西向 （圖1）。其中F1為主控礦構(gòu)造帶，走向呈近南北向，其延長(zhǎng)大于2km，向東傾，表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖、花崗碎裂巖和碎裂花崗巖帶，F(xiàn)2、F3、F4為次級(jí)構(gòu)造呈北西向展布在F1斷裂的東側(cè)。

孟公界鈾礦 （化）體多賦存于花崗碎裂巖或碎裂花崗巖以及硅質(zhì)角礫巖的斷裂構(gòu)造帶中。上、下盤(pán)為印支期香草坪似斑狀黑云母花崗巖。礦化部位蝕變較強(qiáng)，主要以赤鐵礦化為主，屬花崗巖熱液型鈾礦。

測(cè)區(qū)共布設(shè)了7條剖面 （圖1），測(cè)線呈北東70°，垂直于斷裂構(gòu)造走向，供電極距AB＝600m，測(cè)量極距MN＝20m，測(cè)點(diǎn)距為10m。測(cè)線剖面的巖性較為單一，只有中粗粒黑云母花崗巖與黃鐵礦膠結(jié)角礫巖兩種。

2 測(cè)區(qū)主要物性資料

標(biāo)本測(cè)試與測(cè)井觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示構(gòu)造帶中含鈾礦化的角礫巖平均視極化率為5.0%，最高可達(dá)7%，圍巖中粗粒黑云母花崗巖平均視極化率為2.0% （表1）。圍巖的平均視電阻率是礦化巖石的3倍多，且礦化巖石視電阻率的變化范圍明顯小于圍巖視電阻率的變化范圍，因此鈾礦區(qū)表現(xiàn)為低阻高極化特征。礦化巖石與圍巖的半衰時(shí)也存在明顯差異，礦化巖石的半衰時(shí)是圍巖的2倍多。礦化帶與非礦化帶之間的物性差異為激發(fā)極化法在測(cè)區(qū)工作提供了依據(jù)。

表1 孟公界地區(qū)巖礦石物性參數(shù)表Table 1 Physical properties parameter of rocks and minerals in Menggongjie region

3 剖面異常特征

0號(hào)線與15號(hào)線均位于觀測(cè)區(qū)南部，豆乍山巖體的北西側(cè)，且穿越兩條斷裂構(gòu)造（圖1）。

0號(hào)剖面線的巖體為印支期花崗巖，兩條斷裂構(gòu)造均出露于地表，鈾礦體賦存于斷裂構(gòu)造帶中。0號(hào)線海拔最低點(diǎn)位于剖面40m處，最高點(diǎn)在140m附近，兩者海拔相差90m左右 （圖2）。

從圖2可見(jiàn)，視電阻率沿測(cè)線波動(dòng)較大，是由于地形和沿測(cè)線斷裂構(gòu)造發(fā)育的影響。從視電阻率曲線圖上可以看到測(cè)線0～40m、130～150m呈低阻，分別對(duì)應(yīng)于地表出露的構(gòu)造破碎帶與隱伏構(gòu)造在地表的投影，顯示了構(gòu)造破碎帶對(duì)視電阻率的影響。剖面0～30m，60～110m，160～200m為印支期花崗巖出露區(qū)，反映基巖呈高阻特征，視電阻率值為1500～2500Ω·m。在剖面60m處附近視電阻率曲線呈現(xiàn)極大值，在剖面140 m附近，視電阻率曲線呈現(xiàn)極小值。由于對(duì)視電阻率曲線沒(méi)有做地形校正處理，礦體的體積也相對(duì)較小，所以視電阻率異常受地形的影響較大[4]。

圖1 孟公界工作區(qū)構(gòu)造礦化分布簡(jiǎn)略圖Fig.1 Distribution sketch of structure and mineralization in Menggongjie region

圖2 孟公界地區(qū)0號(hào)勘探線剖面圖Fig.2 Geological section of exploration line 0in Menggongjie region

在小供電電流及均勻激發(fā)極化條件下，視極化率曲線不受地形起伏影響，只與地下地質(zhì)體的電化學(xué)性質(zhì)有關(guān)[5－6]，視化率異常具反映鈾礦化體賦存的可能性，沿測(cè)線有2個(gè)高極化區(qū)域，對(duì)應(yīng)視電阻率曲線的低阻區(qū)域，分別位于剖面20～40m和130～150m處。在基巖出露完整區(qū)視極化率值較小且變化平緩，與視電阻率曲線的高阻區(qū)相對(duì)應(yīng)。雖然高極化區(qū)與礦體的賦存區(qū)略有偏離，但還是反映出礦體產(chǎn)生的激發(fā)極化響應(yīng)。

半衰時(shí)作為一種時(shí)間域激發(fā)極化法測(cè)量參數(shù)的補(bǔ)充，能準(zhǔn)確地反映深部礦體的激發(fā)極化特征，它對(duì)孟公界鈾礦床的發(fā)現(xiàn)起到了重要的作用[3]。與極化率參數(shù)一樣，它不受地形起伏的影響。半衰時(shí)曲線形態(tài)簡(jiǎn)單，在剖面上有兩個(gè)峰值，分別位于剖面50m與100m處，異常強(qiáng)度分別為2000ms和2300ms左右。其它地段半衰時(shí)變化平緩并呈現(xiàn)低值，其值約為400～900ms。50m處的異常點(diǎn)經(jīng)剝土揭露，在淺層發(fā)現(xiàn)鈾礦體。其后的鉆孔驗(yàn)證又分別在海拔1380m與海拔1420m處發(fā)現(xiàn)兩段鈾礦體，其中海拔1420m處的鈾礦化體在地表的投影點(diǎn)與在剖面100m處的半衰時(shí)異常位置吻合。

據(jù)此，通過(guò)觀測(cè)視電阻率與視極化率，可以確定淺層與深部構(gòu)造破碎帶的位置；如果結(jié)合半衰時(shí)異常分析，則能有效地反映深部鈾礦化的位置。

15號(hào)線位于0號(hào)線的南側(cè)，沿剖面線地形近似水平，測(cè)線穿越兩條構(gòu)造 （圖1），基巖為印支期花崗巖 （圖3）。鈾礦體賦存于地下100m處附近，視電阻率曲線變化范圍較大，其值為800～1800Ω·m，在剖面5～40m、130～140m、90～100m處呈相對(duì)低值，前兩個(gè)低阻異常與構(gòu)造破碎帶有關(guān)。

視極化率曲線在剖面線5～40m呈極化率高值，異常范圍大，曲線變化陡等特點(diǎn)；在120～180m的視極化率異常則相對(duì)較小，具曲線變化緩，異常范圍大的特點(diǎn)。40～120m處視極化率基本小于2%，反映出了低視極化率的印支期花崗巖。125～145m高視極化率地段呈現(xiàn)出 “低阻高極化”特征。

半衰時(shí)曲線相對(duì)簡(jiǎn)單，異常主要集中在剖面20～50m、130～150m附近，異常具有幅值大，范圍窄，曲線變化陡的特點(diǎn)。經(jīng)鉆孔查明，剖面線50m附近與140m附近的地下均發(fā)現(xiàn)鈾礦體。剖面100～110m處出現(xiàn)一幅值約為1000ms，且變化平緩、范圍窄的弱異常，據(jù)地質(zhì)資料分析此處無(wú)構(gòu)造且為低極化區(qū)，所以此處無(wú)鈾礦賦存。

16號(hào)線在0號(hào)線的北側(cè)，剖面線地形中部隆起，測(cè)線穿越兩條構(gòu)造 （圖1），基巖為印支期花崗巖 （圖4）。視電阻率曲線變化范圍較大，其值為300～2500Ω·m。剖面線0～60m為相對(duì)低阻區(qū)域，與構(gòu)造破碎帶有關(guān)。

視極化率曲線在剖面0m附近呈高值、異常范圍小、曲線變化陡等特點(diǎn)；在50m附近與90m附近異常較小，曲線變化緩，異常范圍大。但只在0m附近及50m附近呈現(xiàn)“低阻高極化”特征，前者地下無(wú)斷裂或鈾礦體，高視極化率異?？赡芘c花崗巖的結(jié)構(gòu)有關(guān)；后者具低阻高極化特征雖不明顯，但大體能反映斷裂帶的存在。

圖3 孟公界地區(qū)15號(hào)勘探線剖面圖Fig.3 Geological section of exploration line 15in Menggongjie region

圖4 孟公界地區(qū)16號(hào)勘探線剖面圖Fig.4 Geological section of exploration line 16in Menggongjie region

半衰時(shí)曲線形態(tài)簡(jiǎn)單，呈現(xiàn)兩處異常，分別位于剖面線20m附近與80m附近，前者異常具有幅值大、范圍窄、曲線變化陡的特點(diǎn)，后者異常不明顯。剖面40m處鈾礦體近乎出露于地表，礦體的賦存區(qū)與 “低阻高極化”和 “長(zhǎng)半衰時(shí)”特征區(qū)均存在一定偏差，但半衰時(shí)曲線極大值位置與礦體賦存位置偏差相對(duì)較小。經(jīng)鉆孔查明在剖面線90m左右的地下發(fā)現(xiàn)鈾礦體，半衰時(shí)曲線與視電阻率曲線均沒(méi)有明顯的異常，只有視極化率參數(shù)出現(xiàn)較小的極大值異常，該異?？赡芘c深部的鈾礦有關(guān)。從地質(zhì)剖面圖 （圖4c）中看出鈾礦體賦存于地下約200m處，供電極距AB的距離僅600m，推測(cè)激電參數(shù)曲線異常不明顯的原因可能是供電極距過(guò)小無(wú)法反映出較深部的礦體異常[7]。

4 結(jié)論與建議

研究表明，在巖體較為單一的孟公界鈾礦區(qū)，視電阻率異常、激電異常與構(gòu)造破碎帶、礦化之間存在著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。低阻高極化區(qū)通常指示了構(gòu)造破碎帶的存在，但對(duì)鈾礦化位置的指示能力較弱。而半衰時(shí)則可指示鈾礦化體的存在，異常區(qū)域與鈾礦化體在地表投影點(diǎn)一致性較好。但對(duì)構(gòu)造破碎帶的反映能力較差。因此利用視電阻率、視極化率、半衰時(shí)參數(shù)可以?xún)?yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效地發(fā)現(xiàn)鈾礦體的存在，可以區(qū)分構(gòu)造異常與鈾礦化異常。本次激電中梯法所選擇的供電極距較小，深部的鈾礦體異常不能較好地反映出來(lái)，故在條件允許的情況下，應(yīng)采用更大的供電極距。由于這3種參數(shù)均不能有效地反映礦化體的埋藏深度，因此需在異常區(qū)開(kāi)展大地電磁測(cè)深工作以確定異常體的空間位置。

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