綜合物探測量在萬合永盆地鈾找礦靶區(qū)預(yù)測中的應(yīng)用

張偉 ，張占彬 ，李英賓 ，焦智偉，祁程

（1.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050002；2.中核集團(tuán)鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點實驗室，河北 石家莊 050002）

0 引言

內(nèi)蒙古克什克騰旗萬合永地區(qū)處于沽源-紅山子鈾成礦帶（張金帶等，2012），該成礦帶是我國重要的鈾多金屬成礦區(qū)之一，已發(fā)現(xiàn)460、470、471和713等礦床（張振強(qiáng)，2001；馬國祥等，2009；吳仁貴等，2011；方錫衍等，2012）。近年來，核工業(yè)地質(zhì)局和多個地質(zhì)院校持續(xù)在該成礦帶及其外圍開展鈾礦找礦和研究工作，已有成果表明其深部鈾資源潛力巨大（陳東歡等，2011）。萬合永中生代復(fù)式火山塌陷盆地與托河、紅山兩火山塌陷盆地同受一條北東向斷裂帶控制，其地質(zhì)背景與紅山子礦區(qū)、71礦點、56礦點類似，同屬火山巖型鈾鉬礦化，成礦地質(zhì)條件好（王正邦等，1993；羅毅等，1997；毛景文等，2006）。盆地內(nèi)地表大面積分布有低溫粘土化蝕變及其鈾礦化，根據(jù)紅山—五分地鈾鉬礦帶垂直演化規(guī)律，深部很可能有鉀交代型和鈉交代型鈾礦體，盆地侏羅系火山巖蓋層及斷裂構(gòu)造有待進(jìn)一步研究。

除放射性外，鈾礦體在其他物理特性上與圍巖無明顯差異，但其常與其他多金屬礦體相伴生形成特殊地球物理特征，為開展普通物探方法奠定基礎(chǔ)，地球物理方法具有速度快、覆蓋面大的特點（付良魁，1987；何繼善，1997）。本文在研究區(qū)開展可控源音頻大地電磁測量和高精度磁法等綜合物探測量，結(jié)合已知礦床、礦化點（帶）特征，對鈾礦找礦靶區(qū)進(jìn)行了預(yù)測。

1 地質(zhì)概況

萬合永火山塌陷盆地處于紅山子—五分地復(fù)背斜北東段南翼，北鄰近東西向西拉木倫河斷裂帶。萬合永盆地受NEE與NNE向斷裂帶聯(lián)合控制，基底為下二疊統(tǒng)海陸交互相瀉湖亞相黑色炭質(zhì)板巖、灰綠色砂巖、粉砂巖，部分夾活動大陸邊緣噴溢的玄武巖（圖1），蓋層為中生界上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3mk）、瑪尼吐組（J3mn）、白音高老組（J3b）。蓋層巖性組合有酸性—中性—酸性的演化規(guī)律，盆地內(nèi)各噴發(fā)旋回呈SWW-NEE-N向轉(zhuǎn)化特征。

圖1 萬合永盆地南部地質(zhì)圖（底圖據(jù)祝洪濤等，2013①）

盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，既有線性構(gòu)造，又有火山構(gòu)造，具有多期多次活動特點，他們相互作用造成巖石破碎及廣泛的圍巖蝕變，為鈾成礦創(chuàng)造了有利條件。

斷裂構(gòu)造主要有SN、NNE、NEE、NWW向四組。南北向斷裂是西拉沐倫河區(qū)域性構(gòu)造的次級構(gòu)造，規(guī)模較大，形成時間最早，北西西向斷裂形成時間較晚。北北東向和北東向斷裂是區(qū)域性新華夏系構(gòu)造的組成部分，具平行等間距性，區(qū)內(nèi)大部分礦化點、異常點均受其控制。

2 物性特征

為了解盆地內(nèi)不同地層巖石的電、磁性參數(shù)特征，開展了野外巖石露頭電阻率、磁化率測量工作，并對實測的電性、磁性參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1～2。

表1 巖石電性參數(shù)統(tǒng)計表

新近系玄武巖、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組流紋巖和砂巖、下二疊統(tǒng)于家北溝組粉砂巖均表現(xiàn)為相對低阻特征，主體介于150～800 Ω·m；于家北溝組灰黑色板巖電阻率相對較高，主體在1200～2000 Ω·m；大石寨組流紋質(zhì)凝灰?guī)r電阻率最高，介于1400～3300 Ω·m，表現(xiàn)為高阻電性特征。侏羅系火山巖整體為中低阻電性特征。

新近系的玄武巖磁性最強(qiáng)，且變化范圍較大，主體介于147×10-5～846×10-5SI?，斈嵬陆M的玄武安山巖磁性較強(qiáng)，一般大于200×10-5SI，滿克頭鄂博組紫色流紋巖磁性較強(qiáng)，并且變化很大，主體在60×10-5～305×10-5SI，滿克頭鄂博組黃色流紋巖、砂巖，于家北溝組砂巖、板巖，大石寨組凝灰?guī)r整體磁性較弱，差別不大，一般在10×10-5～30×10-5SI。

綜上所述，二疊系于家北溝和大石寨組基底整體為中高阻、相對弱磁的物性特征；上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組蓋層整體為中低阻、中等磁性的物性特征，其中紫色流紋巖表現(xiàn)為低阻、強(qiáng)磁的特征；新近系玄武巖則為低阻、強(qiáng)磁特征。

3 物探資料解釋

3.1 CSAMT測量資料解釋

可控源音頻大地電磁測量數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理、靜態(tài)校正后，采用SCS2D二維平滑模擬進(jìn)行反演（李茂等，2010），并結(jié)合已知地質(zhì)資料進(jìn)行地質(zhì)推斷解釋。以L11、L12線為例進(jìn)行推斷解釋簡要介紹（圖2）。

L11、L12線位于工作區(qū)東北部，測線方向NW45°，測線北西段大部分被第四系黃土覆蓋，出露有上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組砂巖、凝灰?guī)r等，局部為瑪尼吐組，中部沿溝谷出露新近系玄武巖夾砂巖，南東段大面積出露滿克頭鄂博組砂巖、凝灰?guī)r、流紋巖等，L11線南東端被新近系地層覆蓋，L12線出露下二疊統(tǒng)大石寨組熔結(jié)凝灰?guī)r。

ΔT剖面圖總體表現(xiàn)為北西高南東低的異常分布特征，ΔT幅值變化較大，最小為-1200 nT，最大達(dá)380 nT，尤其在L11線南東端，出現(xiàn)強(qiáng)負(fù)磁異常（圖2）。測線北西段，整體為強(qiáng)正磁異常，L12線相比L11線異常幅值更大，且呈跳躍變化；南東段，兩線均為平穩(wěn)的負(fù)磁異常。正負(fù)磁異常特征明顯地反映了不同巖性的分布范圍（圖2）。反演電阻率斷面圖總體表現(xiàn)為橫向上北西低南東高，縱向上自上而下反演電阻率逐漸升高的電性特征。依據(jù)磁場、電阻率分布特征，共推斷8條斷裂分別通過測線，編號分別為F3、F4、F5、F8、F9、F10、F11、F14斷裂。

圖2 L11～L12線ΔT剖面、反演電阻率斷面及地質(zhì)推斷解釋斷面圖

按其電性特征，自上而下可分為三個電性層。

（1）低阻電性層：電阻率一般小于100 Ω·m，主要分布在斷面圖的上部，ΔT剖面圖上表現(xiàn)為正負(fù)異常伴生、異常跳躍變化地段，推斷為新近系漢諾壩組玄武巖的反映。

（2）中低阻電性層：電阻率一般介于300～1000 Ω·m，局部大于2000 Ω·m，在斷面上自北西向南東均有分布，且往南東逐漸變淺、變薄，推斷為滿克頭鄂博組地層的反映。該電性層中呈串珠狀的局部高阻體，推斷巖性主要為熔結(jié)凝灰?guī)r、砂礫巖；F8斷裂北西段，ΔT剖面圖上強(qiáng)正磁異常地段，推斷巖性主要為侏羅系的鉀長流紋巖，南東段平穩(wěn)的負(fù)磁異常地段，推斷巖性主要以砂巖、粉砂巖為主。

（3）中高阻電性層：電阻率一般大于800 Ω·m，主要分布在斷面圖的下部，推斷為下二疊統(tǒng)的綜合反映，其巖性主要為大石寨組凝灰?guī)r；L11線平距0～900 m之間，海拔200 m以深，整體電阻率相對較低，推斷為下二疊統(tǒng)于家北溝板巖、砂巖的綜合反映。

綜上所述，受多條斷裂影響，二疊系基底自北西向南東逐漸抬升，侏羅系火山巖蓋層逐漸變薄。通過兩條測線對比發(fā)現(xiàn)，侏羅系蓋層向北厚度變大，由L11線的800m左右，向北延伸到L12線時，厚度已大于1000 m。

3.2 高精度磁測資料解釋

縱觀全區(qū)ΔT剖面及等值線平面圖（圖3），自北西向南東磁場總體面貌表現(xiàn)為由強(qiáng)到弱的分布特征，磁場值變化較大，ΔT一般介于-800～300 nT；自西向東表現(xiàn)為弱、強(qiáng)、弱的分布特征，局部地段出現(xiàn)條帶狀、環(huán)狀異常。ΔT磁場等值線平面圖可分為四個不同特征的磁場區(qū)：Ⅰ-北部平穩(wěn)正磁場區(qū)，整體為北東向展布，局部伴生強(qiáng)負(fù)磁異常，ΔT異常值較高，一般大于100 nT。推斷該區(qū)異常為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組鉀長流紋巖引起，異常形態(tài)反映了流紋巖的分布形態(tài)，且厚度較大、蝕變不強(qiáng)烈；局部正負(fù)伴生異常推斷為新近系玄武巖的反映。Ⅱ-中部跳躍正磁場區(qū)，局部伴生強(qiáng)負(fù)磁異常，ΔT異常值整體較低，一般介于0～50 nT，局部大于100 nT。推斷該區(qū)北部的正負(fù)伴生磁異常為新近系漢諾壩組的玄武巖夾砂巖的反映；中部的跳躍變化正磁異常為上侏羅統(tǒng)流紋巖的反映；南部整體為正磁場特征，存在一北北東向條帶狀正磁異常，異常最高達(dá)330 nT，最低值80 nT，推斷條帶異常為下覆中基性巖脈的反映。Ⅲ-西南部正負(fù)跳躍磁場區(qū)，尤其在上馬架子村東區(qū)域出現(xiàn)劇烈跳變的正負(fù)交替變化磁場特征，ΔT異常值變化范圍較大，最高達(dá)500 nT，最低處為-1350 nT。推斷異常由地表的侏羅系流紋巖、鉀長流紋巖引起，磁場較強(qiáng)地段巖性主要為紫色鉀長流紋巖，較弱地段為黃色流紋巖；東南部強(qiáng)磁異常推斷為深部于家北溝組砂巖、板巖夾玄武巖的反映；上馬架子?xùn)|南部出現(xiàn)環(huán)狀分布的劇烈磁場變化區(qū)，推斷為火山機(jī)構(gòu)的反映。Ⅳ-東南平穩(wěn)負(fù)磁場區(qū)，ΔT異常值整體較低，其中南部分布北東向條帶狀正磁異常。以斷裂F9為界，北西側(cè)整體平穩(wěn)的負(fù)磁異常，ΔT異常值一般介于-50～0 nT，南東側(cè)呈強(qiáng)負(fù)磁異常，ΔT異常值最小可達(dá)-1400 nT，其中沿斷裂F9分布條帶狀強(qiáng)正磁異常，異常值較高。推斷負(fù)磁異常由地表的凝灰角礫巖、砂巖、凝灰?guī)r引起；南部強(qiáng)負(fù)磁異常分布推斷為盆地基底大石寨組流紋質(zhì)凝灰?guī)r、砂巖、板巖的反映。南部存在一條帶狀正磁異常，走向NE60°，約2000 m，異常最高達(dá)330 nT，推斷由新近系玄武巖所引起。

圖3 地面高精度磁測ΔT等值線平面分區(qū)及斷裂推斷解釋圖

4 物探成果分析

4.1 斷裂構(gòu)造及火山巖分布

共推斷斷裂14條（圖4），分 為NNE、NE、NWW、SN向四組。NNE向斷裂6條，編號為F1～F6（其中F1和F3為已知斷裂，F(xiàn)2和F4為本次新推斷斷裂，并對已知斷裂F5和F6進(jìn)行延長修正），產(chǎn)狀整體較陡，形成時期為華力西晚期，具有平行等距性，后期被NWW向斷裂錯斷，為控礦斷裂；NE向斷裂4條，編號為F7～F10（其中F7和F8為已知斷裂，對已知斷裂F9和F10進(jìn)行延長修正），產(chǎn)狀整體較陡，具平行等距性，形成時間與NNE向斷裂相近，構(gòu)成萬合永盆地基底斷裂，燕山早期再次復(fù)活，控制了盆地內(nèi)滿克頭鄂博組地層的展布，并構(gòu)成盆地蓋層構(gòu)造，后期多次活動、改造；NWW斷裂2條，編號為F11和F12，該組斷裂形成時間較晚，連續(xù)性好，為已知斷層，并對進(jìn)行了修正。物探測量結(jié)果與地質(zhì)資料吻合性較好。NS向斷裂2條，分布于中部，編號為F13和F14，均為新推斷斷裂，規(guī)模大、形成時間早，屬礦前期，為后期鈾鉬礦化提供了儲礦空間。

圖4 萬合永盆地上侏羅統(tǒng)底板埋深等值線平面圖

滿克頭鄂博期火山噴發(fā)活動最強(qiáng)，形成一套火山熔巖及火山碎屑巖，巖性主要為砂巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖等。它們在物探資料上主要表現(xiàn)為中低阻、弱磁的特征，局部鉀長流紋巖呈強(qiáng)磁特征（王鎮(zhèn)疆和史占芳，1908；周俊法和吳江濤，1983；王振民等，2012）。滿克頭鄂博組火山巖蓋層總體呈北北東向展布，與基底構(gòu)造方向基本一致，底板埋深以和尚地—劉家營子為界，表現(xiàn)為南西淺，北東深的分布特征（圖4）。南西側(cè)，火山巖又呈中間厚、兩端薄的展布特征；北東側(cè)，火山巖由南東向北西逐漸變厚、底板埋深加大。

4.2 火山機(jī)構(gòu)分布

地質(zhì)資料顯示，滿克頭鄂博組火山發(fā)育主要為中心式火山機(jī)構(gòu)，其磁異常多呈環(huán)狀及放射狀負(fù)磁異常，形態(tài)以等軸狀、似等軸狀為主。根據(jù)本次高精度地面磁測資料，結(jié)合火山機(jī)構(gòu)在磁場平面等值線圖中的一般特征，推斷火山機(jī)構(gòu)一處（圖5）。

圖5 推斷火山機(jī)構(gòu)附近磁測ΔT等值線平面（a）及地質(zhì)圖（b）

火山機(jī)構(gòu)位于工作區(qū)中部下馬架子村以東，整體呈似圓形發(fā)育，直徑約520 m，控制面積0.21 km2，為中心式火山機(jī)構(gòu)。定位受NEE向F8、NNE向F3、SN向F13等多組斷裂復(fù)合控制，斷裂F3、F13復(fù)合貫穿其中。根據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)域主要出露為滿克頭鄂博組地層，巖性為一段凝灰質(zhì)粉砂巖、含礫砂巖玻屑晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖復(fù)成分礫巖和二段流紋巖，其中流紋巖為次火山巖相。該火山機(jī)構(gòu)處于西南部正負(fù)跳躍磁場和中部跳躍正磁場交接部位，在ΔT平剖圖上反映為梯度變化較大、正負(fù)異常交替的雜亂異常，ΔT等值線平面圖上呈環(huán)帶狀的異常群，磁場強(qiáng)度變化較大，最大達(dá)300 nT，最小在-1000 nT以下。向西南延伸存在明顯的條帶狀負(fù)磁異常，異常值一般小于-500 nT，反映了受基底斷裂控制的裂隙噴發(fā)帶。

5 鈾找礦靶區(qū)預(yù)測

萬合永盆地現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多個鈾異常點帶，開展工作最多的為馬架子礦床，目前所揭露的礦化體明顯受滿克頭鄂博組二段流紋巖侵出體與一段地層接觸帶斷裂構(gòu)造及附近平行斷裂控制。含礦主巖為紫色鉀長流紋巖、黃色流紋巖，其次為凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖。

綜合已知礦床、礦化點帶的礦化和分布特征，結(jié)合綜合物探測量資料，初步預(yù)測研究區(qū)內(nèi)鈾找礦靶區(qū)4處（圖6）。

圖6 萬合永盆地物探測量成果圖

5.1 A91-315異常點附近

該有利區(qū)位于工作區(qū)中部，上馬架子村以東，區(qū)內(nèi)控制面積0.68 km2，預(yù)測依據(jù)如下：

（1）該區(qū)段磁測推斷火山機(jī)構(gòu)1處?；鹕綑C(jī)構(gòu)往往是聚礦中心，是各種熱液活動的通道和成礦有利場所，為主要的控礦構(gòu)造。

（2）物探成果顯示，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，基底斷裂F3、F8通過該區(qū)，它們既是控盆、控巖斷裂，又為重要的導(dǎo)礦構(gòu)造；與F13組斷裂交匯，反演電阻率呈低阻特征，推斷在構(gòu)造應(yīng)力作用下巖石破碎，從而提供了有利的熱液通道和空間，是有利的成礦部位。

（3）有利區(qū)內(nèi)及周邊，反演電阻率整體呈低阻特征，分布滿克頭鄂博組黃色流紋巖、紫色鉀長流紋巖等是主要的含礦圍巖，為成礦提供了有利的巖性條件。

（4）有利區(qū)內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)A91-315鈾異常點，受火山機(jī)構(gòu)和斷裂聯(lián)合控制，具有深部礦化的信息。

（5）物探資料顯示，有利區(qū)處于中等磁場及強(qiáng)弱磁場變異地段，高低阻變化梯度帶及靠近低阻的區(qū)域，與已知鈾異常點、帶地球物理特征相似。

5.2 A91-308異常點附近

該有利區(qū)位于工作區(qū)北部，和尚地村以東，區(qū)內(nèi)控制面積1.90 km2，預(yù)測依據(jù)如下：

（1）物探測量成果顯示，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，不僅有控巖、導(dǎo)礦斷裂F4、F8通過該區(qū)，并與多條斷裂交匯、錯斷，形成斷裂構(gòu)造結(jié)，為成礦提供構(gòu)造條件。

（2）南北向斷裂F14通過有利區(qū)，其規(guī)模大、形成時間早，屬礦前期，為后期鈾鉬礦化提供了儲礦空間。

（3）構(gòu)造結(jié)南部，反演電阻率呈低阻特征，主要出露巖性為滿克頭鄂博組黃色流紋巖、紫色鉀長流紋巖、凝灰質(zhì)粉砂巖等，是萬合永地區(qū)主要的含礦圍巖，為成礦提供了有利的巖性條件。

（4）物探資料顯示，斷裂交匯部位反演電阻率呈低阻帶分布，推斷巖石破碎，從而提供了有利的熱液通道和空間，為后期鈾鉬礦化提供了有利的賦存空間。

（5）現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)A91-308、A91-302等火山巖型及A91-301、A91-303、A91-304、A91-305、A91-306、A91-307等沉積巖型鈾異常點，具有豐富的礦化信息。

（6）物探資料顯示，有利區(qū)處于中等磁場及強(qiáng)弱磁場變異地段，高低阻變化梯度帶及靠近低阻的區(qū)域，與已知鈾異常點、帶地球物理特征相似。

5.3 A91-312礦化點附近

該有利區(qū)位于工作區(qū)南西部，區(qū)內(nèi)控制面積0.68 km2，預(yù)測依據(jù)如下：

（1）物探測量成果顯示，斷裂構(gòu)造發(fā)育，控礦斷裂F4、F9在區(qū)內(nèi)交匯、錯斷，為成礦提供成礦構(gòu)造條件。

（2）出露巖性主要為滿克頭鄂博組二段流紋巖，是主要的含礦圍巖，且與一段地層接觸帶斷裂構(gòu)造發(fā)育。

（3）CSAMT測量資料顯示，有利區(qū)內(nèi)反演電阻率呈低阻，推斷受斷裂構(gòu)造影響，巖石破碎，為后期鈾鉬礦化提供了有利的賦存空間。

（4）現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)A91-311、A91-312、A91-313等多個鈾異常點，其中312為礦化點，具有豐富的礦化信息。

（5）物探資料顯示，有利區(qū)處于中等磁場及強(qiáng)弱磁場變異地段，高低阻變化梯度帶及靠近低阻的區(qū)域，與已知鈾異常點帶地球物理特征相似。

5.4 A91-317異常點附近

該有利區(qū)位于工作區(qū)南東部，劉家營子村以北，區(qū)內(nèi)控制面積1.88 km2，預(yù)測依據(jù)如下：

（1）物探資料推斷北北東向斷裂F5、F6平行展布于區(qū)內(nèi)，為成礦提供斷裂構(gòu)造條件。

（2）有利區(qū)主要出露地層為滿克頭鄂博組流紋巖，為成礦提供了巖性條件。

（3）有利區(qū)沿環(huán)狀層位滑動斷裂侵入的黃色流紋巖及其外圍接觸帶，蝕變規(guī)模大且較連續(xù)。CSAMT測量資料顯示，斷面中部低阻層狀明顯，推斷其層間滑動斷裂發(fā)育，對鈾鉬礦化規(guī)模起到一定控制作用。

（4）區(qū)內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)A91-317、A84-1019等異常點，具有豐富的礦化信息。

（5）區(qū)內(nèi)多處地段地球物理特征，與有利區(qū)東部已知7-17礦化點相似。

6 結(jié)論

（1）在萬合永盆地鈾礦勘查中開展的綜合物探測量結(jié)果表明，可控源音頻大地電磁測量能有效地推斷斷裂構(gòu)造以及火山巖蓋層的空間展布特征，高精度磁法可以較好地圈定與鈾礦有緊密聯(lián)系的火山機(jī)構(gòu)的分布范圍。

（2）二疊系于家北溝和大石寨組基底整體為中高阻、相對弱磁的物性特征；上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組蓋層整體為中低阻、中等磁性的物性特征，其中紫色流紋巖表現(xiàn)為低阻、強(qiáng)磁的特征；新近系玄武巖則為低阻、強(qiáng)磁特征。

（3）依據(jù)L11和L12線的磁場ΔT剖面圖和電阻率分布特征，共推斷8條斷裂分別通過測線，編號分別為F3、F4、F5、F8、F9、F10、F11、F14斷裂；二疊系基底自北西向南東逐漸抬升，侏羅系火山巖蓋層逐漸變薄。通過兩條測線對比發(fā)現(xiàn)，侏羅系蓋層向北厚度變大。

（4）綜合已知礦床、礦化點（帶）的礦化和分布特征，以及綜合物探測量資料，預(yù)測研究區(qū)內(nèi)鈾找礦靶區(qū)4處。

注 釋

①祝洪濤,趙博,等.2013.內(nèi)蒙古克什克騰旗紅山子鈾礦床及外圍普查報告[R].核工業(yè)二四三大隊.