四川理塘海子山地區(qū)放射性地球物理特征

曹 云，王光輝，馬昌威，王永飛

(四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610052)

0 引言

四川理塘海子山地區(qū)位于理塘縣和巴塘縣交界處。區(qū)內(nèi)鈾的研究程度極低，僅有水系沉積物的鈾異常顯示，且水系沉積物的鈾異常顯示較強(qiáng)，達(dá)到682×10-6，遠(yuǎn)高于全國(guó)背景值2.4×10-6，顯示了該區(qū)域具有良好的鈾礦成礦背景[1-7]。2018年，四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院在海子山地區(qū)(海子山幅)開(kāi)展了1∶50 000伽馬總量面積測(cè)量(445 km2)及1∶2 000地質(zhì)-伽馬能譜綜合剖面測(cè)量(15.46 km，共9條剖面)工作，查明了主要地質(zhì)體的放射性特征和分布規(guī)律，初步判定了本區(qū)燕山晚期花崗巖的放射性異常性質(zhì)。工作中還對(duì)圈定的放射性異常點(diǎn)(暈)開(kāi)展了異常檢查工作，進(jìn)一步確定了異常規(guī)模并進(jìn)行了取樣分析。研究區(qū)外圍西側(cè)發(fā)現(xiàn)的查清卡溫泉異常點(diǎn)對(duì)于研究該區(qū)的放射性異常特征具有極重要的指導(dǎo)意義。根據(jù)查清卡溫泉異常點(diǎn)的地質(zhì)和放射性特征，并結(jié)合研究區(qū)鈾成礦地質(zhì)背景和成礦條件，初步判定本區(qū)鈾源為深部含鈾流體或鈾富集在深部燕山晚期花崗巖體中，鈾元素通過(guò)泉水遷移至地表沉淀富集，為下一步鈾礦找礦工作提供了思路和方向。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)放射性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，初步判定了燕山晚期花崗巖的放射性異常性質(zhì)，并探討了鈾元素富集的成因。

1 地質(zhì)概況及巖體特征

研究區(qū)地處西南三江成礦帶的義敦島弧褶皺帶中南段昌臺(tái)—鄉(xiāng)城火山沉積盆地中段。受印度洋板塊、太平洋板塊和歐亞板塊相互作用的影響，地質(zhì)構(gòu)造顯示出復(fù)雜性和多樣性[8-16]。研究區(qū)內(nèi)出露地層有上三疊統(tǒng)圖姆溝組(T3t)和拉納山組(T3l)及第四系(Q)。巖漿巖發(fā)育，北部為絨伊措花崗巖體(南端)，南部為哈嘎拉花崗巖體(北端)。緊鄰哈嘎拉花崗巖體發(fā)育NNW向變質(zhì)巖帶，緊鄰絨伊措花崗巖體發(fā)育EW向變質(zhì)巖帶，前者更為發(fā)育(圖1)[17-21]。

1.更新統(tǒng)；2.喇嘛埡組下段；3.拉納山組上段；4.拉納山組中段；5.拉納山組下段；6.圖姆溝組上段；7.圖姆溝組中段；8.圖姆溝組下段；9.曲嘎寺組上段；10.曲嘎寺組下段；11.列衣組；12.粗、中、細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖；13.中、細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖；14.地質(zhì)界線；15.斷層；16.318國(guó)道；17.溫泉；18.研究區(qū)范圍；19.剖面位置及編號(hào)

2 放射性地球物理特征

2.1 地面伽馬總量特征

在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展了1∶50 000伽馬總量面積測(cè)量，對(duì)區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體的伽馬場(chǎng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)[22-25]，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，研究區(qū)內(nèi)主要地層和巖性的伽馬總量背景值由高到低依次為：燕山晚期花崗巖(73.5×10-6)、第四系(27.4×10-6)、三疊系(19.2×10-6)。燕山晚期花崗巖的伽馬總量背景值較高，主要與巖漿侵入活動(dòng)并引起放射性元素遷移富集有關(guān)；第四系的伽馬總量背景值介于燕山晚期花崗巖與三疊系之間，主要與經(jīng)過(guò)冰川和冰水搬運(yùn)、沉積的花崗巖及其風(fēng)化碎屑物有關(guān)。研究區(qū)伽馬總量等值線圖見(jiàn)圖2。

表1 海子山地區(qū)地面伽馬總量參數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.第四系；2.拉納山組上段；3.拉納山組中段；4.拉納山組下段；5.圖姆溝組第十三段；6.圖姆溝組第十二段；7.圖姆溝組第十一段；8.圖姆溝組第十段；9.圖姆溝組第九段；10.圖姆溝組第八段；11.圖姆溝組第七段；12.燕山晚期二長(zhǎng)花崗巖；13.燕山晚期正長(zhǎng)花崗巖；14.地質(zhì)界線；15.斷層；16.湖泊、河流；17.空白區(qū)界線；18.鈾、釷混合異常點(diǎn)及編號(hào)；19.鈾、釷混合異常暈及編號(hào)

2.2 地面伽馬能譜特征

在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展了1∶2 000地質(zhì)-伽馬能譜綜合剖面測(cè)量，對(duì)剖面中主要地層巖性的鈾、釷、鉀含量背景值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析[23-26](表2)，結(jié)果表明：

表2 研究區(qū)伽馬能譜參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(1)燕山晚期花崗巖的鈾背景值為12.41×10-6，變異系數(shù)為0.29，釷背景值為62.44×10-6，變異系數(shù)為0.24，鉀背景值為4.98%，變異系數(shù)為0.17，eTh/eU值為5.03，反映出低鈾、高釷、低鉀的特征以及鈾、釷高于其他巖性且相對(duì)富釷的特性，表明釷在較高的背景值上，有較明顯的遷移富集。

(2)T3t11的板巖、砂巖和灰?guī)r的鈾、釷含量均明顯低于燕山晚期花崗巖和第四系冰川堆積物；第四系冰川堆積物的鈾、釷含量介于燕山晚期花崗巖和T3t11的板巖、砂巖和灰?guī)r之間，這與經(jīng)過(guò)冰川和冰水搬運(yùn)、沉積的花崗巖及其風(fēng)化碎屑物有關(guān)；釷的曲線形態(tài)和伽馬能譜總量的曲線形態(tài)吻合，表明研究區(qū)內(nèi)伽馬能譜總量異常主要是由釷富集引起的(圖3～5)。

(a)伽馬能譜曲線

3 異常特征

在鈾礦地質(zhì)勘查工作中，eU(或eTh、K)含量大于地質(zhì)體背景值的3倍，且受巖性、層位或斷層、蝕變帶控制，延伸長(zhǎng)度小于20 m的異常稱為異常點(diǎn)；eU(或eTh、K)含量高出地質(zhì)體背景值3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，但未達(dá)到異常點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的異常稱為異常暈。異常點(diǎn)、異常暈的鈾、釷性質(zhì)劃分以研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)體eU、eTh含量的背景值、標(biāo)準(zhǔn)偏差為依據(jù)。異常點(diǎn)(暈)的鈾、釷性質(zhì)劃分原則見(jiàn)表3[26-27]。

表3 異常點(diǎn)、異常暈鈾、釷性質(zhì)劃分原則

根據(jù)以上劃分原則，確定了研究區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)、異常暈的界線。通過(guò)地質(zhì)-伽馬能譜綜合剖面測(cè)量和樣品化學(xué)分析，在研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了2處鈾異常暈(編號(hào)為HU-1和HU-2)和1處鈾、釷混合異常暈(編號(hào)為HZS-1)，并在研究區(qū)外圍西側(cè)發(fā)現(xiàn)了1處溫泉鈾、釷混合異常點(diǎn)(表4)。

3.1 鈾異常暈(HU-1和HU-2)

HU-1鈾異常暈位于研究區(qū)瓊達(dá)湖東側(cè)500 m山坡上。該鈾異常暈賦存于燕山晚期中細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中(圖3)，異常暈規(guī)模約5 m×5 m，為花崗巖型放射性異常。化學(xué)分析結(jié)果顯示，鈾含量為44.4×10-6，釷含量為63.6×10-6。

HU-2鈾異常暈位于研究區(qū)西部鄂納西北溝谷滑坡處。該鈾異常暈賦存于燕山晚期細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中(圖4)，異常暈規(guī)模約3 m×2 m，為花崗巖型放射性異常?；瘜W(xué)分析結(jié)果顯示，鈾含量為38.4×10-6，釷含量為61.6×10-6。

(a)伽馬能譜曲線

3.2 象巴隆鈾、釷混合異常暈(HZS-1)

該鈾、釷混合異常暈位于研究區(qū)內(nèi)象巴隆一帶，賦存于燕山晚期中細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖中(圖5)，異常暈規(guī)模為5 m×5 m，為花崗巖型放射性異常。該鈾、釷混合異常暈的放射性特征為：伽馬能譜測(cè)量eU=27.1×10-6，eTh=103.2×10-6，eTh/eU=3.81。該鈾、釷混合異常暈與區(qū)域巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)，引起鈾和釷相對(duì)富集。

(a)伽馬能譜曲線

3.3 查清卡溫泉鈾、釷混合異常點(diǎn)

該鈾、釷混合異常點(diǎn)位于研究區(qū)外圍西側(cè)，沿318國(guó)道向西約4.5 km處北側(cè)的查清卡溫泉，隸屬巴塘縣德達(dá)鄉(xiāng)管轄。異常主要位于溫泉附近的泉華處，面積約35 m2，溫泉出露面積約500 m2。

溫泉與NW向斷裂破碎帶有關(guān)，從第四系中溢出，在40 m×120 m范圍內(nèi)有泉眼12個(gè)。圍巖為黑云母花崗巖(圖6)。水質(zhì)無(wú)色、透明，水溫40～60 ℃，為中溫?zé)崴?。泉華為鈣質(zhì)泉華，少量硅華，厚1～2 m，有弱硫磺味。

1.第四系；2.上三疊統(tǒng)；3.中下三疊統(tǒng)；4.上二疊統(tǒng)；5.燕山晚期第一階段花崗巖；6.燕山晚期第二階段花崗巖；7.地質(zhì)界線；8.區(qū)域斷層；9.溫泉位置；10.318國(guó)道

放射性特征為：溫泉涌水處泉華伽馬總量測(cè)量值為100×10-6～831×10-6，伽馬能譜測(cè)量鈾含量為68.8×10-6～626.2×10-6，釷含量為85.3×10-6～199.0×10-6；圍巖黑云母花崗巖伽馬總量測(cè)量值為40×10-6～85×10-6，伽馬能譜測(cè)量鈾含量為9.9×10-6～19.6×10-6，釷含量為20.5×10-6～73.2×10-6。

4 綜合分析

通過(guò)伽馬總量面積測(cè)量，大致了解了海子山地區(qū)的伽馬放射性背景。出露的燕山晚期花崗巖有較高的伽馬總量背景值，其測(cè)量值多在60×10-6～120×10-6之間，最高值為135×10-6。伽馬能譜測(cè)量值顯示，這些巖漿巖的伽馬總量異常主要是由釷放射性引起的。鑒于晚期花崗巖中的鈾礦床鈾含量可達(dá)1 500×10-6，且規(guī)模大(如納米比亞的羅辛鈾礦床和格陵蘭的伊利莫扎克鈾礦均屬此類)，而本次研究只涉及了部分花崗巖體，且水系沉積物的鈾元素異常顯示較強(qiáng)，故采用大比例尺的伽馬能譜面積測(cè)量將鈾含量高的花崗巖與釷含量高的花崗巖區(qū)分出來(lái)，這是因?yàn)殁Q含量高的花崗巖數(shù)量較多[28]。此外，對(duì)部分伽馬總量測(cè)量異常點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)-伽馬能譜綜合剖面測(cè)量。能譜曲線顯示，異常點(diǎn)主要分布在石英脈或偉晶巖脈發(fā)育的地段和燕山晚期第一階段細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖相帶(比其他巖相帶稍高)。

研究區(qū)花崗巖體鈾含量背景值較高(12.41×10-6)，且水系沉積物的鈾元素異常顯示較強(qiáng)，達(dá)到682×10-6，遠(yuǎn)高于全國(guó)背景值2.4×10-6[1]?；◢弾r體遭受風(fēng)化破壞，其中的鈾礦物(瀝青鈾礦、晶質(zhì)鈾礦等)被水介質(zhì)溶解，鈾以各種鈾酰絡(luò)合物形式被地表水(主要是冰川溶水和雨水)搬運(yùn)。這些鈾酰絡(luò)合物在河漫灘、沼澤、湖泊中，由于有機(jī)質(zhì)等的吸附或局部還原作用，同沉積物一起沉積，從而增高了水系沉積物的鈾含量[29-30]。

在研究區(qū)外圍西側(cè)發(fā)現(xiàn)1處與NW向斷裂破碎帶有關(guān)的查清卡溫泉異常點(diǎn)，溫泉與圍巖放射性特征具明顯差異，地表泉華具有較高的伽馬總量測(cè)量值且伽馬能譜測(cè)量顯示其為鈾、釷混合異常點(diǎn)。這對(duì)于研究區(qū)內(nèi)鈾礦找礦具有極重要的指導(dǎo)意義，初步認(rèn)為本區(qū)鈾源可能為深部含鈾流體或鈾富集在深部花崗巖體(哈嘎拉二長(zhǎng)花崗巖體)中，并通過(guò)泉水遷移至地表沉淀富集。但值得注意的是，放射性泉水可造成很高的局部異常，通常是由被搬運(yùn)的鐳的衰變產(chǎn)物造成的，需進(jìn)一步用化學(xué)方法判別是否存在鈾。

5 結(jié)論

(1)地面伽馬放射性測(cè)量在海子山地區(qū)鈾礦找礦過(guò)程中應(yīng)用效果明顯；在鈾、釷混合地區(qū)用伽馬總量測(cè)量不易判定異常的性質(zhì)，采用伽馬能譜測(cè)量能夠取得良好的地質(zhì)效果。研究區(qū)內(nèi)出露的燕山晚期花崗巖具有較高的伽馬總量背景值(73.5×10-6)，伽馬能譜測(cè)量值顯示其伽馬總量異常主要是由釷的富集引起，其次是由鈾的富集引起。

(2)研究區(qū)伽馬總量異常的展布與燕山晚期花崗巖體的分布特征基本一致?；◢弾r體具有較高的伽馬總量背景值，且鈾背景值較高(12.41×10-6)，顯示了區(qū)內(nèi)良好的鈾源條件(花崗巖體是良好的鈾源體)，建議進(jìn)行大比例尺伽馬能譜測(cè)量工作，將鈾含量高的花崗巖與釷含量高的花崗巖區(qū)分出來(lái)。

(3)根據(jù)查清卡溫泉異常點(diǎn)的地質(zhì)和放射性特征，并結(jié)合研究區(qū)鈾成礦地質(zhì)背景和成礦條件，初步判定本區(qū)鈾源可能為深部含鈾流體或鈾富集在深部燕山晚期花崗巖體中，鈾元素通過(guò)泉水遷移至地表沉淀富集。建議對(duì)放射性泉水進(jìn)行取樣分析，并結(jié)合區(qū)域成礦條件及已知各類礦床、礦點(diǎn)的礦化特征進(jìn)行綜合比較研究，分析鈾與其他多金屬礦產(chǎn)的成礦地質(zhì)背景和成礦條件的相關(guān)性，在此基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)內(nèi)鈾礦成礦潛力做出評(píng)價(jià)并圈定有利成礦段，為下一步工作提供有利依據(jù)。