激發(fā)極化法在下莊鈾礦田的應用研究
——以竹山下鈾礦床為例

胡鵬，林坤，郭新文，梁園園，張峰

（核工業(yè)二九〇研究所，廣東韶關(guān) 512029）

激發(fā)極化法因受地形影響小、抗干擾能力強、多解性少、能有效預測深部找礦靶區(qū)，在地形復雜的金屬礦產(chǎn)勘查中取得良好找礦效果［1-4］。但在鈾資源勘查中仍十分少見［5-7］，特別是在南方花崗巖型鈾礦勘查中，僅見少量報告及應用研究［8］。下莊礦田是我國花崗巖型鈾礦資源的重要產(chǎn)地，大部分鈾礦床礦物組合類型為“梳狀石英-黃鐵礦-瀝青鈾礦”和“紅色微晶石英-赤鐵礦-瀝青鈾礦”。黃鐵礦多呈浸染狀賦存于瀝青鈾礦中，黃鐵礦等高極化礦物的出現(xiàn)為激發(fā)極化法尋找深部鈾礦體奠定物性基礎(chǔ)。因而可以通過激電測深，探測深部與鈾礦物密切相關(guān)的金屬硫化物所形成的二維斷面電性異常特征，推斷、圈定鈾礦化賦存的有利部位。

2 地質(zhì)概況

2.1 區(qū)域地質(zhì)概況

下莊礦田位于貴東復式花崗巖體東部，其大地構(gòu)造位置處于華夏古陸西緣及閩贛后加里東隆起西南緣與湘、桂、粵北海西-印支坳陷的結(jié)合部［9］。獨特大地構(gòu)造格局，促進了巖漿的多期次活動及含礦熱液運移、沉淀與富集成礦。

區(qū)內(nèi)地層主要由寒武-奧陶系板巖、淺變質(zhì)頁巖，泥盆-石炭系砂巖、粉砂巖、砂礫巖及碳酸鹽巖，白堊系砂巖、泥巖組成［10-11］。區(qū)域資料顯示，礦田基底巖石為陸源碎屑夾海底噴發(fā)經(jīng)過中-深變質(zhì)作用和混合巖化而成，且存在古老富鈾層（段），局部鈾含量可達36×10-6，是區(qū)內(nèi)鈾成礦最為重要的原始鈾源層。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，顯示多期多階段特點，并以燕山早期巖漿活動最為強烈，出露巖性主要有黑云母花崗巖、白云母花崗巖、石英正長巖、輝綠巖等見圖1。

礦田內(nèi)斷裂構(gòu)造活動十分強烈，成巖晚期及成巖后斷裂構(gòu)造均非常發(fā)育，表現(xiàn)為多期、多階段、多方向、成群、成組出現(xiàn)，并具有規(guī)模大、性質(zhì)復雜、活動頻繁及等間距分布的特點；以北西西向中基性巖脈、北東東向及北北東向硅化斷裂帶三組斷裂構(gòu)造相互交織、切割（圖1-a），形成了棋盤格子狀的構(gòu)造格局［12-13］。

2.2 礦床地質(zhì)特征

竹山下礦床位于下莊礦田北部，出露巖性以黑云母花崗巖為主，細粒白云母花崗巖、石英正長巖次之（圖1-b）。脈巖種類多，規(guī)模大，主要為輝綠巖、細粒白云母花崗巖脈、細晶巖脈、偉晶巖脈等，呈北北東、北西西展布。鈾礦化嚴格受構(gòu)造帶控制，鈾礦化的發(fā)育方向與斷裂構(gòu)造帶的走向一致，普遍賦存于斷裂構(gòu)造帶的“硅質(zhì)骨架”內(nèi)或兩側(cè)的蝕變花崗巖中。因而，斷裂構(gòu)造帶及其兩側(cè)的蝕變花崗巖是區(qū)內(nèi)首要找礦關(guān)鍵。此外，硅質(zhì)骨架內(nèi)紅、黑色微晶石英也與鈾礦化關(guān)系十分密切，黑色微晶石英越發(fā)育，鈾礦化越好，伴生的浸染狀黃鐵礦含量越高，與紅、黑色微晶石英相關(guān)的硅化帶則是區(qū)內(nèi)第二類鈾礦找礦標志。

圖1 下莊礦田鈾礦地質(zhì)簡圖

2.3 物性參數(shù)特征

巖礦石的物性特征是物探方法的應用前提，也是資料解釋的重要依據(jù)，區(qū)內(nèi)不同巖（礦）石電性參數(shù)測定結(jié)果見表1。

中粒黑云母花崗巖：視電阻率和視極化率數(shù)值變化大，正常巖石呈高電阻率約為6500 Ω·m，蝕變巖石呈現(xiàn)低電阻率約為2500 Ω·m，且視電阻率平均值與中位數(shù)相近；而極化率參數(shù)則相反，正常巖石視極化率呈低極化約為4%，蝕變巖石呈高極化約為8.5%，視極化率均值與中位數(shù)值也相近。二者均表明中粒黑云母花崗巖視電阻率及視極化率均符合正太分布規(guī)律，均值就能反映巖石物性的真實情況。

細粒黑云母花崗巖：電性參數(shù)變化最大，視電阻率為102Ω·m～106Ω·m，視極化率為0.7%～31.8%。其中，正常巖石呈現(xiàn)高阻特征約為n×105Ω·m，但視電阻率均值與中位數(shù)值相差較大，表明標本的視電阻率分布偏離正太分布，中位數(shù)視電阻率值較均值電阻率更能反映標本的電阻率特性；標本視極化率值相對較低約為4%，且視極化率中位數(shù)與均值接近，而蝕變巖性則普遍呈低電阻高極化特征。

輝綠巖：電參數(shù)特征與中粒黑云母花崗巖電參數(shù)特征相似。正常巖石顯示高電阻率約為4500Ω·m、低極化率約為4.5%，蝕變巖石則顯示相對低電阻率約為1500Ω·m、高極化率約為8.4%特征。

紅、黑色微晶石英：電阻率變化范圍514Ω·m～27317Ω·m，呈相對高阻約為11000Ω·m，僅次于細粒黑云母花崗巖電阻率值；極化率變化范圍3.5%～17.2%，變化較大，極化率均值呈相對高阻約為6%，高極化率可能與零星發(fā)育的膠狀黃鐵礦有關(guān)且與區(qū)內(nèi)鈾礦化關(guān)系較為密切。

綜上，正常巖石與蝕變（含礦）巖石間存在明顯電性差異，正常巖石顯示高電阻率、低極化率，蝕變（含礦）巖石顯示低電阻率、高極化率（紅、黑色微晶石英除外）。該礦區(qū)具有應用激發(fā)極化法尋找隱伏礦體的前提及找礦物性基礎(chǔ)。

3 工作方法及數(shù)據(jù)處理

3.1 野外工作方法

試驗剖面（L#1）布設于竹山下礦床已知礦體上方（圖1-b），剖面長約200m，剖面方向為25°，測深點點距為20m。測量使用儀器SQ-3C雙頻激電儀，采用對稱四極測量，AB最大極距為1000m，MN最大極距為40m。野外工作開始前進行發(fā)送機與接收機校正以保障儀器的穩(wěn)定性、一致性，野外工作中每隔2小時進行一次自校，確保儀器工作正常。

3.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)反演采用桂林理工大學激電測深程序帶地形二維反演，在反演過程中邊界上的數(shù)據(jù)進行了對稱延拓，電阻率、極化率反演斷面如圖2、圖3。

4 試驗效果及解譯

結(jié)合試驗剖面的地質(zhì)概況及反演剖面的電阻率特征，激電測深剖面可劃分為3個較為明顯的異常段（圖2、圖3）。

表1 竹山下礦床部分巖（礦）石物性參數(shù)統(tǒng)計表

圖2 視電阻率反演斷面圖及其地質(zhì)剖面圖

圖3 視極化率反演斷面圖及其地質(zhì)剖面圖

平距380m～460m和平距530m～610m高阻、中低極化率異常帶：視電阻率為700～1800Ω·m，呈相對高阻體；視極化率為0.2%～1%，多呈中、低極化率特征。視電阻率高且呈團塊狀，表明巖石較為完整，而視極化率又相對較低。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況及物性參數(shù)特征推斷為未遭受蝕變且較為完整的中粒黑云母花崗巖(γ51-22b)。

平距480m～530m低阻、相對高極化異常帶：為寬約50m的低電阻率區(qū)，呈帶狀，傾向北北西，淺部陡，深部略微平緩，上窄下寬，反映構(gòu)造蝕變帶深部變寬、變大的趨勢。而已知地質(zhì)剖面顯示已知斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀確為上陡下緩，且視電阻率低阻帶與已知含礦斷裂構(gòu)造吻合好，側(cè)面證實構(gòu)造蝕變帶（或蝕變巖石）低電阻率的結(jié)論。淺部主礦體恰好位于淺部低阻帶中心位置，對應反演斷面等值線圖低阻中心，表明厚大礦體附近熱液蝕變更為強烈，巖石更為破碎，導致視電阻率更低。平距480m～530m視極化率相對較復雜，淺表呈相對高極化，極化率為1.0%～1.6%，見較好的異常中心，大致對應淺部主礦體的出露位置，間接指示賦礦有利位置。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蝕變帶呈高極化率為主礦體周圍圍巖蝕變帶中發(fā)育的膠狀黃鐵礦所致。眾所周知，鈾元素化學性質(zhì)活潑，氧化環(huán)境時U6+易活化遷移，還原環(huán)境時U4+沉淀富集。蝕變帶中黃鐵礦物的出現(xiàn)標志著地球化學環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原環(huán)境，還原環(huán)境利于鈾富集成礦。

蝕變帶深部變大、變緩預示深部成礦潛力更大更易于富鈾熱液沉淀成礦。為了進一步驗證深部鈾成礦潛力，對深部500m標高附近的低視電阻率中心、極化率梯度帶進行鉆孔驗證（ZK-XX-1）。鉆孔揭露資料顯示，孔深150m～157m，厚約7m、0.159%的礦段，受硅化斷裂帶控制。

綜上所述，“視電阻率參數(shù)對賦礦有利位置的指示要優(yōu)于極化率參數(shù)，但極化率參數(shù)對指示目標靶區(qū)位置更具有針對性，利于指導工程布置，特別是對含礦品位高、埋深中等的原生礦體效果較為明顯”。

5 找礦標志

方法有效性試驗證實應用激發(fā)極化法在下莊地區(qū)尋找隱伏鈾礦的方法是有效的。結(jié)合區(qū)內(nèi)鈾成礦規(guī)律、礦化蝕變特征及相應的物性參數(shù)特征，區(qū)內(nèi)找礦標志總結(jié)如下：

（1）具備“斷裂構(gòu)造、復式巖體、熱液蝕變”等必備成礦地質(zhì)構(gòu)造條件，只有具備地質(zhì)成礦意義的地球物理異常才有找礦意義，其它異常應利用已有資料仔細甄別。

（2）工作區(qū)內(nèi)熱液蝕變主要為酸性蝕變，分布于構(gòu)造帶及其兩側(cè)的圍巖中，普遍呈現(xiàn)低電阻率特征。因此，低電阻率、高極化的構(gòu)造蝕變帶是區(qū)內(nèi)明顯找礦標志。

（3）此外，高電阻率、相對高極化率的紅、黑色微晶石英也是區(qū)內(nèi)最為直接的鈾礦找礦標志。

6 結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)鈾礦化主要賦存于構(gòu)造（硅化）破碎帶及其兩側(cè)蝕變花崗巖中，且與黃鐵礦等金屬硫化物關(guān)系密切。標本測試表明蝕變巖石普遍呈低阻、高極化，而正常巖石則呈高阻、低極化；蝕變與未蝕變巖石間存在顯著物性差異，據(jù)此可利用激發(fā)極化法劃分構(gòu)造蝕變（破碎）帶，間接指導鈾礦勘查工作。

（2）方法有效性試驗證實利用激發(fā)極化法尋找深部隱伏鈾礦是有效的。視電阻率參數(shù)總體優(yōu)于視極化率參數(shù)，但二者不能人為割裂，二者必須相互補充才能有效識別目標礦體。

（3）初步建立區(qū)內(nèi)利用激發(fā)極化法尋找隱伏礦體的勘查模式，建立低阻、高極化率的構(gòu)造蝕變帶型找礦模式和高阻、相對高極化的紅黑色微晶石英找礦模式。