內(nèi)蒙古巴升河地區(qū)航空伽馬能譜異常特征及其鈾成礦潛力分析

盧輝雄，張恩，馮博，程旭，魏本贊，王少帥，范芳

(1.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050002； 2.東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013)

0 引言

伽馬能譜數(shù)據(jù)包含鉀、鈾、釷3個天然放射性核素含量信息。在鈾成礦作用過程中，因物理化學條件變化，鉀、鈾、釷元素產(chǎn)生再分配，形成規(guī)律性分布的擴散暈。理論上，成因類型及成礦物理—化學條件相似的礦床具有相似的表征成礦環(huán)境的放射性特征[1-7]。因此，利用鉀、鈾、釷元素之間的地球化學特征差異，構(gòu)建航放參數(shù)模型來反映其重新分配特征[8-14]，壓制干擾、提高信噪比，能更好地發(fā)掘航放數(shù)據(jù)中與鈾礦化有關(guān)的放射性異常信息和成礦環(huán)境信息。在利用航空伽馬能譜數(shù)據(jù)開展鈾礦找礦研究方面，前人開展了相關(guān)研究工作，陳國勝等[15]開展了航空放射性特征參數(shù)提取方法及應(yīng)用相關(guān)研究，認為空放射性測量是直接尋找鈾礦和進行區(qū)域地質(zhì)研究的一種行之有效的方法；汪遠志等[16]開展了全國鈾礦資源潛力評價航放數(shù)據(jù)處理與研究，總結(jié)了花崗巖型、火山巖型、碳硅泥巖型和砂巖型等4大類型鈾礦的航空放射性特征及預(yù)測要素組合模式，為區(qū)域性鈾礦資源潛力評價提供了重要參考信息；柯丹等[10]開展了花崗巖型鈾礦勘查中航放信息提取與綜合研究，建立了花崗巖型鈾礦的航放找礦標志,并運用成礦有利度法完成了鈾成礦潛力評價；蔡文軍等[17]開展了寧安盆地航空伽馬特征及鈾成礦遠景預(yù)測研究工作，預(yù)測了多處鈾成礦遠景區(qū)段。利用航空伽馬能譜數(shù)據(jù)，通過綜合處理、分析、研究，能夠在鈾礦找礦工作中發(fā)揮重要作用。

巴升河位于大興安嶺鈾成礦帶柴河盆地，鈾礦找礦研究程度較低，目前未發(fā)現(xiàn)鈾礦化異常的相關(guān)報導，利用航空伽馬能譜資料開展的鈾成礦預(yù)測研究工作極少。本次依托“大興安嶺鈾成礦帶及周緣鈾礦地質(zhì)調(diào)查選區(qū)”項目，在對已知鈾礦點航空伽馬能譜異常特征總結(jié)的基礎(chǔ)上，建立了區(qū)域火山巖型鈾礦化航空伽馬能譜異常標志，按照類比研究方法，對研究區(qū)航空伽馬能譜異常進行了分析，對其成礦潛力進行了評價，以期為研究區(qū)進一步鈾礦找礦工作提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于天山—興蒙造山系大興安嶺弧盆系，處于古亞洲洋構(gòu)造域與中生代濱太平洋構(gòu)造域復合部位，是我國中生代火山巖最為發(fā)育的區(qū)域之一[18-19]?；字饕獮楣派缍鄬毶浇M、裸河組、塔爾巴格特組、紅水泉組、林西組及華力西期花崗巖。蓋層以上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖為主，其次為上侏羅統(tǒng)馬尼吐組、塔木蘭溝組中酸性火山巖(圖1)。

研究區(qū)位于中生代柴河火山盆地北東部，處在NE向板房溝防火站—哈瑪爾、NW向一二五公里—薩馬街公社區(qū)域斷裂交匯部位，區(qū)內(nèi)次級斷裂發(fā)育，主要以NE向、NW向為主，其次為近EW向斷裂。

區(qū)內(nèi)中生代發(fā)育4期火山噴發(fā)旋回(塔木蘭溝期、滿克頭鄂博期、瑪尼吐期、白音高老期)，為一套中性—酸性—中性、中酸性—酸性火山噴發(fā)建造，具有多旋回、多韻律性，多期次火山熱液活動明顯。燕山晚期花崗斑巖、流紋斑巖、石英二長斑巖、斜長花崗斑巖、正長斑巖、閃長巖等脈巖發(fā)育。

1—第四系砂礫土；2—紅旗溝組；3—大黑溝組；4—白音高老組；5—瑪尼吐組；6—滿克頭鄂博組；7—塔木蘭溝組；8—紅旗組；9—林西組；10—紅水泉組；11—塔爾巴格特組；12—裸河組；13—多寶山組；14—早白堊世正長花崗巖；15—早白堊世閃長巖；16—晚侏羅世二長花崗巖；17—晚侏羅世石英二長閃長巖；18—晚三疊世中粒花崗巖；19—晚二疊世粗粒似斑狀花崗巖；20—晚石炭世粗?；◢弾r；21—晚石炭世白崗質(zhì)花崗巖；22—晚石炭世中粒黑云母二長花崗巖；23—晚石炭世中?；◢忛W長巖；24—白音高老期次流紋巖；25—石英脈；26—花崗斑巖脈；27—石英二長斑巖脈；28—斜長花崗斑巖；29—正長斑巖脈；30—閃長巖脈；31—實測斷裂、推斷斷裂及放射性斷裂；32—火山口；33—鐵礦床；34—銅銀礦床；35—鉬礦床；36—鈷礦床；37—明礬礦床；38—高嶺土礦床；39—火山盆地邊界；40—航放綜合異常暈及編號；41—研究區(qū)

2 數(shù)據(jù)來源及處理

本次研究采用的數(shù)據(jù)為2009年核工業(yè)航測遙感中心實測的1∶5萬高精度航空伽馬能譜數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

航空伽馬能譜特征主要反映的是地表放射性核素的空間分布狀態(tài)，不但直接反映地表及淺地表地質(zhì)體天然放射性核素的空間分布，同時鉀、鈾、釷元素的局部變化往往與鈾成礦關(guān)系密切[10]。為突出伽馬能譜信息與鈾成礦之間的關(guān)系，對航空伽馬能譜數(shù)據(jù)進行了轉(zhuǎn)換處理，得到了鈾增量(ΔU)、活性鈾含量(Hu)、F參數(shù)，計算公式如下：

(1)

Hu=(Thi/b)-Ui，

(2)

F=Ui×Ki/Thi，

(3)

3 典型鈾礦點的航空伽馬能譜異常特征

研究區(qū)所處大興安嶺鈾成礦帶，鈾礦點、鈾礦化異常點分布較多，本次選取了研究區(qū)北東部南木盆地的A1鈾礦點，對其航空伽馬能譜異常特征進行分析，為研究區(qū)建立鈾礦化區(qū)航空伽馬能譜異常標志提供參考。

A1鈾礦點位于南木盆地，產(chǎn)于滿克頭鄂博期潛流紋斑巖與滿克頭鄂博組流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r的接觸帶附近(圖2a)，鈾礦化沿NE向構(gòu)造蝕變帶分布，與斷裂和潛流紋斑巖關(guān)系密切。富礦體產(chǎn)于潛流紋斑巖中，呈脈狀、扁豆狀、團塊狀產(chǎn)出。鈾礦化異常帶斷續(xù)長220 m，寬3～20 m，礦化不均勻，化學分析鈾品位平均0.05%，最高為0.104%。鈾礦化主要與硅化、綠泥石化、絹云母化關(guān)系密切。

通過對航空伽馬能譜數(shù)據(jù)分析，A1鈾礦點鈾含量為3.7×10-6，處于航放鈾含量高場區(qū)(圖2b)；鈾增量(ΔU)值為0.9×10-6，處于航空鈾增量高值暈區(qū)(圖2c)；活性鈾(Hu)含量值為-2.1×10-6，處于活性鈾含量低值暈區(qū)(圖2d)；F參數(shù)(U×K/Th)值為1.05×10-2，處于F參數(shù)含量值高值暈區(qū)(圖2e)。據(jù)此，建立了區(qū)域火山巖型鈾礦化的航空伽馬能譜異常標志：航放鈾含量高場+鈾增量高值暈+活性鈾含量低值暈+F參數(shù)含量值高值暈。

4 研究區(qū)航空伽馬能譜異常特征

4.1 航空伽馬能譜異常劃分標準

通過對研究區(qū)航空伽馬能譜數(shù)據(jù)處理，得到了研究區(qū)鈾含量等值線平面圖、鈾增量等值線平面圖、活性鈾含量等值線平面圖、U×K/Th含量等值線平面圖。根據(jù)統(tǒng)計分析，確定了研究區(qū)鈾含量高場、鈾增量高值暈、活性鈾低值暈、航放F參數(shù)高值暈劃分標準(見表1)

表1 研究區(qū)航空伽馬能譜異常參數(shù)劃分標準

4.2 航空伽馬能譜異常特征分析

由圖3a可知，在研究區(qū)雙橋子、巴升河—濟沁頂、濟沁頂東南、檢查站一帶，存在航空伽馬能譜鈾高場，其中雙橋子鈾高場呈NE向帶狀展布，長約7.2 km，寬1.8～2.1 km；巴升河—濟沁頂鈾高場呈NE向帶狀展布，長約22.3 km，寬3.5～4 km，規(guī)模較大；濟沁頂東南鈾高場呈NE向帶狀展布，南西段寬、北東段窄，長約20.5 km，寬2.2～4.3 km；檢查站鈾高場分為南北兩片，北片呈不規(guī)則團塊狀，南片呈NE向不規(guī)則帶狀，規(guī)模均較大。圖3b顯示，鈾增量高值暈與鈾含量高場位置對應(yīng)較好，主要分布在雙橋子、巴升河—濟沁頂、濟沁頂東南、檢查站一帶，鈾增量高值區(qū)與鈾含量高場平面展布形態(tài)、規(guī)模較為一致。圖3c、圖3d顯示， 活性鈾含量低值暈、航放F參數(shù)高值暈與鈾增量高值暈、鈾含量高場位置對應(yīng)較好，但規(guī)模相對較小。

根據(jù)研究區(qū)鈾含量高場、鈾增量高值暈、活性鈾低值暈、航放F參數(shù)高值暈空間分布與疊置關(guān)系，圈定5處航放綜合異常暈，編號分別為H01、H02、H03、H04、H05(見圖1)。

5 鈾成礦潛力分析

針對圈定的5處航放綜合異常暈，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、物化探資料，并對比區(qū)域典型鈾礦點礦化特征資料，對其成礦潛力進行分析。

5.1 H01異常暈

H01航放綜合異常暈處于柴河盆地北緣，位于雙橋子南部，總體呈NE向帶狀展布，長約8.5 km，寬1.8～3.4 km，規(guī)模較大。其所處區(qū)域基底主要為古生界多寶山組、塔爾巴格特組、林西組及華力西期花崗巖，其中林西組鈾含量較高，為區(qū)內(nèi)鈾源層位；華力西期花崗巖含鈾量亦較高，為區(qū)內(nèi)鈾成礦作用提供了鈾源基礎(chǔ)。區(qū)內(nèi)大面積分布上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖，中酸性火山巖鈾含量較高，為區(qū)內(nèi)鈾成礦有利層位。區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造發(fā)育，主要呈NE向、NW向，多交切復合形成構(gòu)造結(jié)，為鈾成礦提供了有利空間。遙感解譯羥基、鐵染異常發(fā)育，呈帶狀、團塊狀分布，多為熱液蝕變反映。

H01異常暈與已知南木鈾礦點地質(zhì)特征較為相似，火山巖型鈾成礦潛力較大。

5.2 H02異常暈

H02 航放綜合異常暈處于柴河盆地西緣，位于巴升河至濟沁頂一帶，總體呈NE向帶狀展布，南西寬、北東窄，長約12.3 km，寬2.5～7.8 km，規(guī)模較大。

該綜合異常暈所處區(qū)域大面積分布上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖，中酸性火山巖鈾含量較高，為區(qū)內(nèi)鈾成礦有利層位；線性構(gòu)造發(fā)育，NE向、NW向、EW向多組斷裂多交切復合形成構(gòu)造結(jié)，為鈾成礦提供了有利空間。遙感解譯羥基、鐵染異常發(fā)育，呈帶狀、不規(guī)則團塊狀分布。該航放綜合異常暈火山巖型鈾成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，成礦潛力較大。

5.3 H03異常暈

H03 航放綜合異常暈位于檢查站一帶，總體呈近SN向不規(guī)則團塊狀，長約8.3 km，寬2.5～4.5 km，規(guī)模較大。

該綜合異常暈所處區(qū)域大面積分布上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖，中酸性火山巖鈾含量較高，為區(qū)內(nèi)鈾成礦有利層位。區(qū)內(nèi)火山熱液活動強烈，航磁解譯分布有環(huán)形火山構(gòu)造，分布多個火山口；線性構(gòu)造發(fā)育，NE向、NW向、EW向多組斷裂多交切復合形成構(gòu)造結(jié)，為鈾成礦提供了有利空間。遙感解譯羥基、鐵染異常發(fā)育，呈團塊狀、星點狀分布。該航放綜合異常暈火山巖型鈾成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，成礦潛力較大。

5.4 H04異常暈

H04 航放綜合異常暈位于檢查站南部一帶，呈不規(guī)則團塊狀。該綜合異常暈展布與第四系溝谷總體展布特征較為一致，成礦潛力不大。

5.5 H05異常暈

H05 航放綜合異常暈位于H01異常暈東南側(cè)，呈不規(guī)則帶狀展布。該綜合異常暈展布與第四系溝谷總體展布特征較為一致，成礦潛力不大。

6 結(jié)論

1) 通過典型鈾礦點航空伽馬能譜異常特征分析，建立了研究區(qū)火山巖型鈾礦化航空伽馬能譜異常標志：航放鈾含量高場+鈾增量高值暈+活性鈾含量低值暈+F參數(shù)含量值高值暈。

2) 根據(jù)建立的航空伽馬能譜異常標志，在研究區(qū)圈定了5片航放綜合異常暈；結(jié)合地層、構(gòu)造、物化探條件，對5片航放綜合異常暈鈾成礦潛力進行了分析，發(fā)現(xiàn)H01、H02、H03航放綜合異常暈具有較好的火山巖型鈾成礦潛力。

3) 深入研究航空伽馬能譜數(shù)據(jù)對鈾礦化特征的表征參數(shù)，構(gòu)建典型鈾礦點的航空伽馬能譜異常特征參數(shù)，能有效服務(wù)鈾成礦潛力分析工作。