綜合物化探方法在鹿井礦田洞房子地區(qū)找礦中的應(yīng)用

（核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200）

中生代陸相紅層與鈾礦化具有密切的時(shí)空關(guān)系。大量的同位素成礦年齡資料表明，紅層形成時(shí)期，發(fā)育了區(qū)域性的鈾成礦作用。紅層的完整程度直接反映出該地區(qū)保礦條件的好壞，紅層附近就是有利于礦化保存的地區(qū)[1]。隨著鈾礦勘查工作的深入開展，紅層覆蓋下的隱伏鈾礦化將逐漸引起重視[2]，很多學(xué)者認(rèn)為紅層底部不整合面是成礦的重要部位，是找礦的新方向[3,4]。

鹿井礦田北部洞房子地區(qū)的紅盆內(nèi)，巖漿活動頻繁，斷裂構(gòu)造發(fā)育，熱液蝕變廣泛，具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件和保礦條件。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)和落實(shí)了1個鈾礦床和多個鈾礦點(diǎn)，地表和淺部均發(fā)現(xiàn)了較好的礦化信息，但紅盆中工作程度非常低，未進(jìn)行過系統(tǒng)的勘查工作，對隱伏于紅盆下的鈾礦化未能進(jìn)行評價(jià)，表明了研究區(qū)具有較好的找礦前景。

為了有效查明區(qū)內(nèi)的紅層厚度、與下伏花崗巖體的接觸關(guān)系和隱伏控礦斷裂展布特征，提取深部鈾礦化信息，選取了地面伽瑪能譜測量、土壤釙法測量和大功率激電測量等綜合物化探方法進(jìn)行探查。

1 地質(zhì)背景

洞房子地區(qū)位于鹿井鈾礦田北部，出露地層主要有晚白堊世紅層，不整合覆蓋于寒武系或花崗巖體之上。巖漿巖廣泛分布，主要有印支期第二階段（r51）中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖，呈巖基產(chǎn)出；燕山早期第三階段（r52-3）細(xì)粒少斑黑云母二長花崗巖零星出露，呈巖株產(chǎn)出[5]。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要呈北東向（北北東向），走向35°～55°，具密集成群分布特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為硅化破碎帶。其中，F(xiàn)1、F2、F3傾向呈南東向，F(xiàn)4、F5、F6、F7傾向北西向，傾角中等至陡傾斜，傾角65°～80°。鈾礦體受斷裂構(gòu)造控制，產(chǎn)于其旁側(cè)的裂隙蝕變帶中。

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變種類較多，主要有赤鐵礦化、水云母化、綠泥石化、堿性長石化、黃鐵礦化、硅化、螢石化、電氣石化等。圍巖蝕變對鈾的活化、富集及改變鈾的搬運(yùn)條件和沉淀環(huán)境起著重要作用[6]，與鈾礦化具有密切的關(guān)系。

區(qū)內(nèi)的鈾礦化主要產(chǎn)于花崗巖內(nèi)，為碎裂蝕變巖型。礦體相對富集標(biāo)高為300m～400m，礦化主要受斷裂控制，斷裂大多由硅質(zhì)或玉髓膠結(jié)角礫巖、糜棱巖組成，含礦斷裂帶及其上下盤均有鈾礦體產(chǎn)出；其次，礦化受不同期次花崗巖體接觸界面控制，鈾礦體往往賦存于界面變異部位。礦化富集程度與主斷裂上下盤、不同期次巖體接觸界面附近的裂隙蝕變帶發(fā)育程度密切相關(guān)。

圖1 洞房子地區(qū)地質(zhì)略圖

2 區(qū)內(nèi)地球物理場特征

2.1 放射性地球物理場特征

區(qū)內(nèi)伽瑪場的分布特征受斷裂控制明顯，伽瑪場的產(chǎn)出部位，基本上與斷裂的復(fù)合部位相吻合。伽瑪場的分布呈帶狀，走向?yàn)楸北睎|和北東向兩組，個別北西向。伽瑪場場級完整的部位，斷裂也較發(fā)育。因受巖石破碎蝕變、地形起伏大等因素，導(dǎo)致伽瑪場分布范圍廣，形態(tài)較為復(fù)雜[7]。

伽瑪場中，異常場的分布范圍、異常點(diǎn)的多少、強(qiáng)度的高低、梯度變化的大小與鈾礦體的埋深有密切關(guān)系。當(dāng)伽瑪場中異常場的面積大、異常點(diǎn)多、強(qiáng)度高、梯度變化大時(shí)，預(yù)示著鈾礦體埋藏較淺或出露地表。而當(dāng)伽瑪場中的異常場面積較小、異常點(diǎn)少、強(qiáng)度不高、但較穩(wěn)定、梯度變化小，則預(yù)示著礦體埋藏較深。

2.2 區(qū)內(nèi)巖石電性特征

原核工業(yè)304大隊(duì)對鹿井礦田巖石電阻率測量結(jié)果（表1）顯示，寒武系板巖的電阻率與中細(xì)?；◢弾r相近，中細(xì)?；◢弾r電阻率變化范圍較寬，且大于粗?；◢弾r。白堊系紅層砂礫巖的電阻率與斷裂破碎帶近似相等呈現(xiàn)明顯的低阻特征，石英硅化斷裂帶呈現(xiàn)明顯的高阻特征，但當(dāng)其破碎，破碎帶內(nèi)見角礫巖、糜棱巖，且圍巖蝕變發(fā)育，礦物質(zhì)相對增多，則表現(xiàn)為高阻環(huán)境中的低阻特征。區(qū)內(nèi)鈾礦化主要產(chǎn)于硅化破碎帶、不同期次巖體內(nèi)外接觸帶附近裂隙蝕變帶中，與堿交代、硅化、綠泥石化、暗色水云母化、螢石化、赤鐵礦化和膠狀黃鐵礦化有關(guān)。該類地質(zhì)體通常形成的高阻-高極化或低阻-高極化電性特征，其電性現(xiàn)象有別于正常巖體，為大功率激電測量探查深部賦礦環(huán)境提供了電性基礎(chǔ)。

表1 鹿井礦田巖石電阻率測量統(tǒng)計(jì)表[8]

3 實(shí)際工作情況及成果

3.1 實(shí)際工作情況

區(qū)內(nèi)共布設(shè)綜合物化探測線（剖面）兩條，位于洞房子礦床南西側(cè)，剖面方位320°（圖2）。其中，16號測線和32號測線長度均為1.2km，大功率激電測量點(diǎn)距為100m，地面伽瑪能譜測量和土壤210Po活度測量的點(diǎn)距為25m。

圖2 物化探測量工程布置圖

3.2 工作成果

3.2.1 16號剖面

地表伽瑪能譜測量曲線顯示（圖3），鈾含量整體上呈現(xiàn)階梯狀、西高東低，上白堊統(tǒng)砂礫巖層的鈾含量一般在（6.1～8.6）×10-6之間，在西側(cè)花崗巖體內(nèi)則形成兩個峰值為19.1×10-6和23.9×10-6的異常峰。

圖3 16號測線物化探測量綜合成果圖

釷鈾比值曲線整體上由東至西，呈現(xiàn)減小的趨勢，東段處于東側(cè)花崗巖出露的地段，釷鈾比值平均值達(dá)6.51，形成一個峰值為QTh/Qu=10.59的寬緩單峰，向兩側(cè)陡降；中間砂礫巖出露段平均值為3.84，高低起伏變化；西段花崗巖體出露的地段均值最低，只有1.76?？傮w呈現(xiàn)出由東向西，鈾活化形式表現(xiàn)為流失→相對平衡→獲得的變化特性。

210Po曲線顯示，整條測線210Po活度均較高，處于高水平的起伏變化狀態(tài)，并于花崗巖與砂礫巖層的接觸帶附近形成高峰異常。在16-E300m測點(diǎn)位置，形成一個極值為70Bq/kg的陡立的單峰異常，對應(yīng)于F7斷裂；在測線西側(cè)花崗巖與砂礫巖層接觸帶附近形成一個極值達(dá)68.3Bq/kg的主峰，主峰兩側(cè)次級增高峰發(fā)育。另外在16-E200m至16-W200m測點(diǎn)之間，形成波浪式起伏，僅兩個測點(diǎn)略有偏高。

視電阻率（ρs）、視極化率（ηs）二維斷面等值圖顯示，上白堊統(tǒng)砂礫巖層為一個低阻、低極化率的電性巖層，其下印支期粗粒花崗巖表現(xiàn)為上部中等電阻、下部為高阻，極化率普遍偏高的電性體，其高極化率則主要分布于低阻向高阻過渡的200Ω·m～300Ω·m等值線附近或轉(zhuǎn)折部位，大都產(chǎn)于砂礫巖與花崗巖接觸帶附近的花崗巖內(nèi)側(cè)。16-E300m測點(diǎn)處向下、向西延伸的視電阻率梯度陡變帶與F7斷裂有關(guān)，且F7斷裂上盤砂礫巖層為低極化率背景，下盤花崗巖內(nèi)普遍增高。

綜合來看（圖3），F(xiàn)7斷裂下延深部，在-100m標(biāo)高附近花崗巖內(nèi)，高阻體與偏高極化率背景相間出現(xiàn)。即F7斷裂上盤形成一個偏高極化率背景（ηs≥1.5%），下盤分布一個高阻體（ρs≥140～180Ω·m）。F7斷裂上延至地表附近區(qū)域，鈾含量為低水平波動，為釷高峰西翼下降區(qū)段，鉀含量變化活躍，起伏變化大，210Po異常峰形顯著，形成一個尖窄高峰異常，總體展示F7斷裂附近為一個放射性元素活躍、變化區(qū)域；16-EW0m深部形成中等阻值、極化率偏高、異常區(qū)段，展布于燕山期侵入、隱伏花崗巖的頂部與印支期花崗巖接觸界面附近或東延區(qū)域，其上部砂礫層的表層測量反映，鈾、釷含量變化不大，鉀含量增高較為明顯，210Po高水平背景中，弱有增高，其東側(cè)附近210Po有較好的表現(xiàn)，形成峰值210Po=50Bq/kg的偏高峰形，總體在該區(qū)域放射性元素活動性表現(xiàn)偏弱。16-W300m以西地段，在高阻體的頂界面附近和花崗巖體與紫紅色砂礫巖層接觸帶的巖體內(nèi)帶，二片極化率偏高背景呈上下兩層展布，其中產(chǎn)出高極化率異常體；對應(yīng)地表處，放射性元素（鈾、釷、鉀、210Po）均具有向西單邊增長勢態(tài)，且鈾、210Po處于一個相對偏高環(huán)境，總體顯示該區(qū)段為放射性元素變化較為活躍的地段，具有相對有利的成礦電性環(huán)境。

3.2.2 32號剖面

地表伽瑪能譜測量曲線顯示（圖4），鈾含量在西側(cè)花崗巖整體上由東向西增高，并在32-W620m處產(chǎn)出一個尖窄的單峰異常，測得最高值為178.3×10-6；其余地段曲線變化不大，鈾含量大致在(4～8)×10-6區(qū)間內(nèi)浮動。

釷鈾比值曲線顯示，西側(cè)花崗巖內(nèi)形成極值為5.5的寬闊雙峰特征，表明地表的鈾元素發(fā)生過遷移現(xiàn)象。砂礫巖覆蓋地段內(nèi)一般在2.8左右，呈小幅度波浪式起伏變化，整體顯示為一個釷鈾比值偏低環(huán)境。

210Po曲線顯示，整條測線210Po活度極高，平均值達(dá)50.1Bq/kg，呈多峰鋸齒狀起伏變化。測線西段巖體內(nèi)，除32-W700m為一個高值點(diǎn)185 Bq/kg外，相對偏低，在32-W325m處，存在一個單峰高值點(diǎn)126.7Bq/kg，與花崗巖和砂礫巖接觸帶相對應(yīng)。

視電阻率（ρs）、視極化率（ηs）二維斷面等值圖顯示，32號測線西側(cè)花崗巖為高阻、高極化體，其電阻率、極化率由淺至深呈逐漸增高，并向東擴(kuò)展，深部花崗巖為特高阻。砂礫巖層為低視電阻率、低極化率的一套巖層，其底部推測存在的花崗巖為高阻、高極化體。視電阻率在32-W400m與32-W300m之間形成一個由淺至深、由西向東延伸的梯度陡帶，分析認(rèn)為其存在一條隱伏斷裂構(gòu)造，砂礫巖與印支期粗?；◢弾r為斷裂構(gòu)造接觸。視電阻率梯度陡帶附近，極化率變化極為活躍，有多個增高、異常層，形成復(fù)雜變化的電性異常區(qū)。

圖4 32號測線物化探測量綜合成果圖

綜合來看（圖4），極化率偏高背景以32-EW0m以西較為發(fā)育，主要展布于中等阻值的花崗巖內(nèi)，但也具有向西側(cè)高阻體內(nèi)延伸趨勢。不同的深度均有偏高極化體顯示，越往深其規(guī)模變大，極化強(qiáng)度相應(yīng)增高。對應(yīng)的上方，砂礫巖層中地面伽瑪能譜測量的鈾、釷、鉀含量和土壤樣中210Po活度表現(xiàn)均較為活躍；QU≥5.0×10-6，釷、鉀呈增高態(tài)勢，在32-W300m～32-W100m之間，210Po峰形顯著，具多峰，波狀起伏，由西向東逐降，呈明顯的單翼（東翼）拖尾現(xiàn)象；并于32-W100m～32-E125m之間，形成寬闊的增高峰?？傮w顯示深部極化率偏高背景區(qū)的垂向上方所展示的放射性元素的活動能力較強(qiáng)，顯示了深部具有較為理想的成礦環(huán)境，是兩條測線區(qū)段最為有利的電性環(huán)境和放射性元素活化、富集的化學(xué)域。

4 遠(yuǎn)景區(qū)圈定

對視電阻率、極化率二維地電斷面，鈾、釷、鉀含量和210Po活度曲線變化特征分析，依據(jù)地電異常斷面和放射性類綜合異常信息，結(jié)合地質(zhì)資料，圈定了4個有利鈾成礦部位（圖5）：

圖5 洞房子地區(qū)物化探測量成果預(yù)測圖

（1）I號部位

位于16線W440m～W350m之間，標(biāo)高0m～300m范圍。地面能譜鈾含量曲線在此呈現(xiàn)明顯的偏高形態(tài)，210Po活度曲線成多峰形態(tài)，顯示出深部鈾礦化信息豐富。此部位處于F1、F2、F3斷裂帶的下盤，裂隙密集發(fā)育，激電測量顯示此處存在高極化、中～高阻電性異常帶，推測此處花崗巖內(nèi)的裂隙蝕變帶發(fā)育，進(jìn)而形成高極化電性異常帶。I號部位電性異常強(qiáng)，深部鈾礦化信息豐富，具有良好的成礦條件。

（2）II號部位

位于16線W100m～E30m之間，標(biāo)高-100m～150m范圍。地質(zhì)資料顯示此處深部存在沿?cái)嗔亚秩氲难嗌皆缙谥屑?xì)?；◢弾r體。大功率激電測量顯示此處存有明顯的高極化異常帶，與地質(zhì)資料中的花崗巖體展布形態(tài)大體一致，推測為花崗巖沿?cái)嗔亚秩霑r(shí)，其巖漿熱液同時(shí)侵入了斷裂旁側(cè)的裂隙帶中形成礦化蝕變，導(dǎo)致局部花崗巖電阻率降低、極化率升高。結(jié)合本地區(qū)的鈾礦化特征，II號部位為巖漿熱液的上升通道，斷裂旁側(cè)的裂隙帶發(fā)育，成礦條件良好，易形成以熱液型鈾礦為主的鈾礦化。

（3）III號部位

位于32線W500m～W200m之間，標(biāo)高0m～110m范圍。其與I號部位成礦條件類似，地面能譜鈾含量在此呈現(xiàn)偏高，210Po活度曲線亦成多峰形態(tài)，顯示出此處地下鈾礦化信息。激電測量顯示此處存有一條隱伏構(gòu)造，穿過下部的中低阻—高極化電性異常帶，向深部延伸。斷裂為深部的巖漿熱液提供了上升通道，易在斷裂兩側(cè)的裂隙帶形成鈾礦化，進(jìn)而形成高極化電性異常帶?？梢哉J(rèn)為，III號部位具有優(yōu)良的成礦條件，是找礦的理想部位。

（4）IV號部位

位于32線W250m～E100m之間，標(biāo)高-100m～100m范圍，其展布范圍較廣，處于兩條隱伏斷裂的夾持部位，裂隙帶發(fā)育。地面能譜測量鈾含量偏高，210Po活度曲線呈現(xiàn)多峰形態(tài)，激電測量結(jié)果顯示為中低阻-高極化異常帶，推測由兩條隱伏斷裂旁側(cè)裂隙密集帶影響形成，成礦環(huán)境良好，具有一定的找礦潛力。

5 結(jié)論

通過對洞房子地區(qū)16、32號線的綜合物化探測量，有效探查出深部地質(zhì)體電性場的變化特征和異常體（層）的空間展布，放射性元素含量背景、變異、分布規(guī)律，漫長地質(zhì)年代內(nèi)各類地質(zhì)事件中鈾的衰變子體釙-210（210Po）活化、遷移動態(tài)累積信息，結(jié)論如下：①上白堊統(tǒng)砂礫巖層，為一個鈾偏高、釷正常的地質(zhì)巖層，表明該地層具有一定的鈾吸附能力。驗(yàn)證了印支期粗粒斑狀黑云母花崗巖體是一個富鈾、釷地質(zhì)體，具有高鈾、釷含量背景，鉀含量偏高，且釷鈾比值存在較大變化，表明鈾元素曾發(fā)生遷移，局部可能形成良好的鈾富集甚至于鈾異常。②大功率激電測量表明，區(qū)內(nèi)地層較為簡單，花崗巖呈現(xiàn)高阻特征，砂礫巖呈現(xiàn)低阻特征，但電性層較為復(fù)雜，存在較多的高極化區(qū)域。③地面放射性物探測量表明，區(qū)內(nèi)花崗巖體具有較高的鈾、釷和210Po活度背景值，數(shù)值離散程度較大，具有較多的增高點(diǎn)和異常點(diǎn)，且鈾、釷、鉀和210Po活度曲線突變段處于花崗巖與砂礫巖層的接觸帶附近，硅化角礫巖帶附近是各元素高值、異常峰發(fā)育與活躍地段。④在地層極化率增高（ηs≥1.5%）和高極化率異常體（ηs≥2.5%）的對應(yīng)上部地表，鈾、釷、鉀含量和210Po活度均呈現(xiàn)活躍狀態(tài)，以210Po的變化最為活躍，形成高極值的單峰陡立、多峰寬闊異常峰形，次級峰發(fā)育。⑤本次所使用的的物化探方法組合，揭示了深部鈾成礦環(huán)境，提取了相應(yīng)的深部鈾活動信息。依據(jù)綜合異常特征，分析、推斷上白堊統(tǒng)砂礫巖層覆蓋之下斷裂帶的發(fā)育情況、展布特征和深部有利鈾成礦空間，為深部鈾礦勘查提供依據(jù)。