桂北地區(qū)鏟子坪礦床伽瑪能譜特征研究

周 琪，葛義林，李瑋俊，劉慶慧，楊遠(yuǎn)龍

（廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì)，廣西 桂林 541213）

鏟子坪礦床于1956年進(jìn)行地面伽瑪普查找礦時(shí)發(fā)現(xiàn)，在礦床勘探過程中做了較為詳細(xì)的研究工作。后來北京鈾礦地質(zhì)研究所對(duì)礦床物質(zhì)成分和成因做了專題研究，對(duì)礦床構(gòu)造特征作了專門研究，同時(shí)對(duì)礦床成因機(jī)制的同位素地質(zhì)學(xué)作了深入剖析。2019年廣西三一〇核地質(zhì)大隊(duì)在該礦區(qū)開展了1:5萬地面伽瑪能譜測(cè)量，收集了巖石（土壤）和礦石中鈾、釷、鉀含量數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，除了發(fā)現(xiàn)近地表鈾異常外，還確定了主要地層巖性參數(shù)，基本查明礦區(qū)內(nèi)鈾、釷、鉀三元素的分布特征，在研究鈾元素的遷移、富集規(guī)律、評(píng)價(jià)礦床等方面顯示了其特有的應(yīng)用效果。

1 地質(zhì)概況

鏟子坪礦床大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊桂北地塊龍勝斷褶帶苗兒山—越城嶺地穹新資（新寧—資源）洼凹。礦區(qū)出露地層由老至新有震旦系南沱組（Nhl）、陡山沱組（Zd）、燈影組老堡段（Zl），寒武系清溪組（?q），泥盆系唐家灣組（D2t），上白堊統(tǒng)（K1Y）和第四系（Q）。區(qū)內(nèi)整體構(gòu)造形態(tài)為北段翹起，向南傾伏的不對(duì)稱箕狀向斜。向斜西翼巖層產(chǎn)狀相對(duì)平緩，東翼產(chǎn)狀變陡，反應(yīng)出箕狀向斜有向東側(cè)伏之趨勢(shì)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，并明顯切割礦床。區(qū)域性新資大斷裂，使向斜東翼地層受到強(qiáng)烈破壞。一系列南北、NNE、NWW、NW和EW向的斷裂以切層、陡傾產(chǎn)出為特征，形成礦區(qū)斷塊構(gòu)造廣布的格局，其中，SN向斷裂對(duì)礦體有著最直接而重要的意義。

2 伽瑪能譜測(cè)量方法及數(shù)據(jù)處理

地面伽瑪能譜測(cè)量路線選在基巖出露，穿過地層、巖體多，且易通行處。測(cè)線左右偏離幅度小于線距的四分之一。測(cè)點(diǎn)選擇有針對(duì)性，既能研究更多的地質(zhì)體，又盡量均勻分布。在斷層、蝕變帶、不同巖性接觸帶上適當(dāng)加密測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)都留下記號(hào)，并標(biāo)明點(diǎn)號(hào)。野外發(fā)現(xiàn)異常后進(jìn)行重測(cè)，并圈定異常范圍。將異常最高值記錄在表格中，備注中寫明異常范圍。數(shù)據(jù)收集做到全面、完整。

對(duì)礦區(qū)放射性測(cè)量值采用算數(shù)正態(tài)分布計(jì)算法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在剔除研究區(qū)明顯高或低值測(cè)點(diǎn)后，計(jì)算出所有參與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差S，并以其算數(shù)平均值為礦區(qū)該項(xiàng)目的背景值，偏高暈為，高場(chǎng)暈為，異常暈為，異常點(diǎn)為（表1）。

表1 鏟子坪礦區(qū)放射性異常等級(jí)統(tǒng)計(jì)表

3 各地層巖性參數(shù)特征及分布特征

地層中放射性元素鈾、釷、鉀含量的多少，是由含放射性元素的母巖經(jīng)過長(zhǎng)期的地質(zhì)作用，不斷分離和重新分布形成的，它與巖石的種類、沉積環(huán)境、搬遷過程、變質(zhì)情況、風(fēng)化程度等等因素有關(guān)。通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，確定了主要地層巖性放射性元素參數(shù)（表2），基本查明研究區(qū)內(nèi)鈾、釷、鉀三元素的分布特征，地層構(gòu)造、巖漿巖情況和巖體內(nèi)外接觸帶礦化分布特征及其控制因素。礦區(qū)內(nèi)鈾、釷、鉀平均值均高于地殼中的豐度值，變異系數(shù)變化較大，且?guī)r漿巖中的放射性元素濃度均低于沉積巖和變質(zhì)巖的濃度。

3.1 eU、eTh、K含量分布特征

鏟子坪礦區(qū)鈾含量總體呈西南部和北部偏高，東南部偏低的特征。高值多位于新資斷裂帶上盤以及鈾礦點(diǎn)附近。區(qū)內(nèi)不同期次花崗巖鈾含量普遍偏高，鈾含量一般在7.52×10-6～13.67×10-6之間，平均為8.74×10-6。鈾異常暈總體呈不規(guī)則狀、團(tuán)塊狀，呈NE向、NW向呈近圓形或橢圓形展布。工作區(qū)南部泥盆系中統(tǒng)信都組雜色砂巖地層鈾含量一般在4.62×10-6～15.74×10-6之間，平均為13.92×10-6。其余地層鈾含量普遍較低，未見明顯鈾異常。該區(qū)鈾變異系數(shù)為35.35%，變異系數(shù)中等，鈾元素離散較小，鈾礦物分布相對(duì)均勻，鈾活化遷移富集現(xiàn)象不是很明顯。

釷離子具有不可溶性，因此更趨于保持與母巖相一致或以固體礦物顆粒的形式搬運(yùn)相對(duì)較短的距離。區(qū)內(nèi)釷含量高值區(qū)域主要位于工作區(qū)東南部，呈現(xiàn)花崗巖區(qū)域釷含量普遍偏高，地層區(qū)域偏低的特點(diǎn)?；◢弾r區(qū)域釷含量一般在28.61×10-6～ 54.17×10-6，平均值為38.17×10-6，在地層釷含量普遍較低，未見異常。

鉀幾乎總是束縛在土壤礦物組分中，因此在地下水中以膠體形式搬運(yùn)，然后沉積在泥質(zhì)沉積物中。區(qū)內(nèi)鉀含量總體變化不大，鉀高值點(diǎn)主要位于花崗巖區(qū)域，地層鉀含量普遍較低，與釷元素分布特征一致?；◢弾r區(qū)域鉀含量一般在3.12%～6.44%，平均值為5.39%，高值點(diǎn)零星分布于礦區(qū)中部以及東南部，未見異常。

3.2 eTh/eU、eTh/K、U/K比值分布特征

鈾的化學(xué)性質(zhì)較活潑，易與氧結(jié)合，當(dāng)?shù)厍蚧瘜W(xué)環(huán)境改變后，易發(fā)生活化、遷移、沉淀和再分配。而釷不易氧化，在氧化帶中較穩(wěn)定。所以在淺層巖石（或氧化帶）中，鈾、釷往往產(chǎn)生了分離。eTh/eU比值的高低反映了在漫長(zhǎng)、復(fù)雜的地質(zhì)作用過程中，鈾的活化、遷移、再分配的狀況。區(qū)內(nèi)eTh/eU比值的高值區(qū)域主要集中于礦區(qū)東南部，顯示出該地區(qū)可能遭受化學(xué)風(fēng)化和作為沉積礦床源區(qū)的區(qū)域。低值區(qū)主要集中陳家鈾礦點(diǎn)、高灘平鈾礦點(diǎn)以及三個(gè)寶鈾礦點(diǎn)附近。結(jié)合鈾元素和釷元素分布特征，eTh/eU比值的低值區(qū)可能反映了這些區(qū)域?yàn)殁櫥罨w移富集區(qū)，并且有經(jīng)濟(jì)價(jià)值重要鈾礦床的特點(diǎn)是都具有較低的eTh/eU比值，能形成分散鈾礦物的任何鈾富集都會(huì)使eTh/eU比值顯著降低。

eTh/K比值的大小，反應(yīng)巖石活化作用的強(qiáng)弱。該礦區(qū)內(nèi)釷鉀比值一般在4.00～11.50之間，可見eTh/K比值高場(chǎng)區(qū)，可見明顯的異常暈，高值區(qū)域主要集中于礦區(qū)東南部，通過與其它等值線圖對(duì)比分析認(rèn)為，礦區(qū)東南部零星分布異?？赡苤甘锯浀母患?，不一定反映鈾的活化。

eU/K比值的高低反映了以鈉交代作用為主的另一種蝕變現(xiàn)象。高比值區(qū)顯示巖石中鈉交代明顯，在此條件下，鈉取代鉀，從而使eU/K比值增高。中高比值區(qū)反映了以堿交代作用較為強(qiáng)烈的鈾活化區(qū)，鈾在有利條件下可富集成礦。區(qū)內(nèi)eU/K比值高值區(qū)域主要集中于礦區(qū)南部以及陳家鈾礦點(diǎn)和三個(gè)寶鈾礦點(diǎn)附近，另外，礦區(qū)北部和東部也有部分高值區(qū)域，花崗巖和雜色砂巖eU/K比值相對(duì)較高，其中花崗巖平均值為1.60，雜色砂巖平均值為4.00，其余地層中eU/K比值普遍不高，反應(yīng)了花崗巖區(qū)域以及花崗巖和雜色砂巖接觸帶鈾成礦潛力較大。

4 異常解釋推斷

各巖體異常點(diǎn)（帶）、異常暈以統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，按照礦區(qū)內(nèi)主要巖性結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征進(jìn)行劃分，劃分標(biāo)準(zhǔn)：異常點(diǎn)是鈾、釷、鉀元素含量大于或等于地質(zhì)體背景平均值的三倍且受一定地層（巖性）或構(gòu)造控制。異常帶是異常分布受同一層位（巖性）或構(gòu)造控制，其長(zhǎng)度連續(xù)在20m以上，或總長(zhǎng)度大于40m，長(zhǎng)度變異系數(shù)在50%以上的斷續(xù)異常。異常暈是鈾、釷、鉀含量高出地質(zhì)體背景值三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，但未達(dá)到異常點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的異常稱異常暈（表3）。

表3 礦區(qū)內(nèi)主要巖性異常點(diǎn)（帶）和異常暈下限統(tǒng)計(jì)表

異常點(diǎn)的鈾釷性質(zhì)劃分以礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)體鈾、釷含量的背景值、標(biāo)準(zhǔn)偏差為依據(jù)，參考已知鈾、鈾釷混合、釷礦床（點(diǎn)）上鈾、釷元素分布特征的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表4)。

表4 異常點(diǎn)、異常暈鈾釷性質(zhì)劃分原則

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的伽瑪能譜異常點(diǎn)為鈾異常點(diǎn)，主要分布在黑江頭—越城嶺林場(chǎng)—陽鳥江地段新資斷裂帶上盤（圖1），出露巖性一般為灰白色粗粒黑云母花崗巖和呈脈狀的硅質(zhì)巖。鈾異常點(diǎn)范圍最廣為5m×6m、最窄為0.5m×2m。坤佛庵南部信都組地層26-90點(diǎn)位發(fā)現(xiàn)鈾異常，巖性為含礫石英砂巖，表面附著一層鐵質(zhì)，產(chǎn)狀310°∠42°，異常范圍4m×3m，鈾異常值為116.22×10-6。此點(diǎn)以南的鄧家一帶發(fā)現(xiàn)鈾異常點(diǎn)最高值為403.28×10-6，也是位于泥盆系中統(tǒng)信都組地層中，異常巖性亦為含礫石英砂巖，且地層內(nèi)皆有鈾異常反應(yīng)，其鈾異常為泥盆系中統(tǒng)信都組地層所控制，坤佛庵南部到鄧家一帶所發(fā)現(xiàn)的鈾異常點(diǎn)相對(duì)較多。

鈾異常暈在陳家鈾礦點(diǎn)、高灘、坪鈾礦點(diǎn)附近集中分布，在礦區(qū)西部呈NE向分布。主要呈橢圓形、不規(guī)則形狀，面積0.019km2～0.447km2，eU最高值403.28×10-6，巖性為粗粒黑云母花崗巖，部分出露硅質(zhì)脈，蝕變以赤鐵礦化為主。釷異常暈在礦區(qū)東南部集中分布，呈橢圓形或近橢圓形，面積0.017km2～0.144km2，eTh最高值174.67×10-6，巖性為灰白色粗粒黑云母花崗巖，未見構(gòu)造出露，可能由地表釷異常引起的。鉀異常變化區(qū)間不大，高值點(diǎn)零星出露，因此未圈定鉀異常暈。

根據(jù)地面伽瑪能譜測(cè)量成果和區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，區(qū)內(nèi)地面伽瑪能譜eU、eTh、K場(chǎng)暈有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

圖1 鏟子坪礦區(qū)eU、eTh異常分布圖

（1）區(qū)內(nèi)不同期次巖石和地層的鈾、釷、鉀含量有所不同。一般來說，花崗巖的鈾、釷、鉀含量一般要高于沉積巖地層的鈾、釷、鉀含量，這與區(qū)內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果基本一致。

（2）區(qū)內(nèi)發(fā)育有鏟子坪鈾礦床和少量鈾礦點(diǎn)，這些鈾礦床和鈾礦點(diǎn)主要受斷裂構(gòu)造帶控制，因此在該地區(qū)明顯可見受成礦構(gòu)造帶控制的放射性元素富集，而這些地區(qū)地段最主要的特點(diǎn)就是鈾元素含量明顯增高，這也是該地區(qū)鈾成礦預(yù)測(cè)的重要依據(jù)。

（3）同種巖體，山溝的鈾、釷、鉀含量要比山脊處高，這是由于地形條件影響導(dǎo)致元素遷移所致。

5 結(jié)論

（1）鏟子坪礦區(qū)鈾含量總體呈西南部和北部偏高，東南部偏低的特征，礦區(qū)鈾元素平均含量為8.74×10-6，遠(yuǎn)高于地殼中鈾元素平均含量3×10-6，但鈾元素變異系數(shù)為35.35，為中等變異，鈾元素離散一般，鈾礦物分布相對(duì)均勻，鈾活化遷移富集現(xiàn)象不是很明顯。

（2）eTh/eU低值區(qū)主要集中陳家鈾礦點(diǎn)、高灘平鈾礦點(diǎn)以及三個(gè)寶鈾礦點(diǎn)附近，而有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要鈾礦床的特點(diǎn)是都具有異常低的eTh/eU比值，能形成分散鈾礦物的任何鈾富集都會(huì)使eTh/eU明顯降低。

（3）如果鈾礦化伴隨有鈉質(zhì)交代作用，則eU/K比值是特別靈敏的指示。但是，由于eU/K比值異常的數(shù)量較多，因此eU/K比值異常對(duì)鈾礦勘探的實(shí)際意義較少，但eU/K比值對(duì)圈定許多似偉晶巖巖石是很有效的。

（4）礦區(qū)南部共有5個(gè)鈾異常暈（U-2、U-3、U-12、U-13、U-14），分布有兩處鈾礦點(diǎn)（陳家鈾礦點(diǎn)和高灘平鈾礦點(diǎn)），具有鈾含量較高，異常點(diǎn)分布較多，異常范圍較廣等特點(diǎn)，異常場(chǎng)受信都組含礫石英砂巖控制。信都組和花崗巖接觸帶附近裂隙發(fā)育，地表發(fā)現(xiàn)多處鈾高值點(diǎn)，裂隙表面內(nèi)多見鐵錳物質(zhì)附著，三級(jí)場(chǎng)暈完整，且連續(xù)性較好，暈圈軸向受構(gòu)造控制明顯，為成礦的有利區(qū)域。