安徽樅陽城山地區(qū)地面伽瑪能譜異常特征及成因分析

陳經(jīng)龍，周乾，劉琛琛，史春旺，楊彪

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽蕪湖 241002）

0 引言

安徽沿江兩岸分布有江南、江北兩條A 型花崗巖帶，其中與鈾礦密切相關(guān)的是江北A 型花崗巖帶，它從安慶的大龍山巖體，經(jīng)樅陽縣城山巖體到黃梅尖巖體，呈北東方向延伸，長約75 km。前人對與A 型花崗巖有關(guān)的鈾礦進(jìn)行了深入研究，通過地質(zhì)、物探、化探工作方法分析區(qū)內(nèi)鈾成礦條件及規(guī)律，并取得了豐碩成果。如曹達(dá)旺等[1]對大龍山地區(qū)富鈾礦的成礦特征開展深入探討，認(rèn)為富鈾礦是多次疊加致富的產(chǎn)物，鈾礦化受構(gòu)造、巖性、巖體接觸帶和熱液蝕變聯(lián)合控制；史春旺等[2]對黃梅尖巖體地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)親硫元素（Cu、Pb、Zn）可作為尋找鈾礦化的指示元素；楊彪等[3]對黃梅尖地區(qū)基性巖脈年代學(xué)進(jìn)行綜合分析，表明鈾成礦可能與輝綠玢巖具有成因聯(lián)系。然而對于江北A 型花崗巖帶中城山巖體與鈾礦化的關(guān)系研究較少，未能詳細(xì)闡述區(qū)內(nèi)放射性地球物理特征與鈾成礦的關(guān)系。

樅陽縣城山地區(qū)位于大龍山-黃梅尖鈾礦田的中段，城山巖體是安徽江北A 型花崗巖帶的重要組成部分[4～8]。本文通過地面伽瑪能譜測量，結(jié)合地質(zhì)剖面測量及巖石取樣分析，對區(qū)內(nèi)異常進(jìn)行了詳細(xì)分析，基本查明區(qū)內(nèi)各類地質(zhì)體與鈾成礦的關(guān)系，把能譜鈾元素高值區(qū)作為工作重點(diǎn)區(qū)域，結(jié)合地質(zhì)、化探數(shù)據(jù)綜合分析，認(rèn)為官橋-城隍廟斷裂東側(cè)北西、北東向次級構(gòu)造處、砂巖層間破碎帶是鈾礦化的有利地段。通過研究認(rèn)為樅陽縣城山地區(qū)鈾成礦條件較好，有一定的鈾找礦前景。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域侵入巖分布特征

江北A 型花崗巖帶呈北東向分布在廬樅盆地東南緣（圖1），在巖性上，并非由單一的花崗巖組成，而是一套有密切成因聯(lián)系和演化關(guān)系的不同巖石類型組合。該巖石組合中，堿性端元的巖石是堿性（石英）正長巖，代表性巖體有大龍山、黃梅尖、沙墩、船艄石、龍王尖、金雞山、青山、羅嶺、毛王廟、巴壇及鳳凰山巖體等；酸性端元的巖石是堿性花崗巖，代表性巖體有樅陽、城山、花山、梅林、古塘沖及周家山巖體等。這兩套巖石受到長江中下游沿江斷裂帶的控制，形成于長江中下游地殼伸展階段[9]。

圖1 廬樅地區(qū)巖漿巖分布簡圖Figure 1. Distribution of magmatic rocks in the Lu-Zong area

該巖帶形成于早白堊世晚期，由于古太平洋板塊的俯沖，板片脫水產(chǎn)生的流體交代巖石圈地幔形成具有EMI型特征的富集型地幔，因構(gòu)造體制由擠壓向拉張的轉(zhuǎn)換，使該區(qū)伸展作用達(dá)到頂峰，巖石圈地幔減薄，導(dǎo)致軟流圈上涌，加熱并熔融富集型巖石圈地幔，形成了玄武質(zhì)巖漿，形成的玄武質(zhì)巖漿與下地殼熔融物質(zhì)發(fā)生同化混染作用，混合后的巖漿沿著深大斷裂上升至中淺部地殼，隨著分離結(jié)晶作用，在中淺部地殼形成多級巖漿房，經(jīng)過高度分異作用，最終形成A型花崗巖[10]。

1.2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)出露地層有上三疊統(tǒng)范家塘組(T3f)，巖性主要為鈣質(zhì)及泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層；中三疊統(tǒng)黃馬青組(T2h)，巖性主要為細(xì)砂巖和含銅粉砂巖；下侏羅統(tǒng)磨山組(J1m)，主要為含礫石英砂巖、泥巖、粉砂巖夾煤層；中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)，由粉砂巖、長石石英砂巖組成；下白堊統(tǒng)龍門院組(K1l)，巖性主要為粗安巖、粗安質(zhì)凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)粉砂巖。

城山巖體巖性為堿性花崗巖，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物為條紋長石(70%)、石英(20%)、斜長石(8%)及少量霓石、鈉鐵閃石和黑云母等(＜2%)。該巖體位于廬樅地區(qū)南部樅陽縣金家沖附近，呈巖株狀產(chǎn)出，北東向展布，在平面上呈不規(guī)則橢圓形，出露面積約19 km2(圖2)。巖體侵入的圍巖為中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)和下侏羅統(tǒng)磨山組(J1m)。

圖2 城山地區(qū)地質(zhì)圖Figure 2. Geological map of the Chengshan area

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為北東、南北、北西向三組。其中，官橋-城隍廟大斷裂切穿了城山巖體，長達(dá)40 km，走向30°，左旋壓扭性質(zhì)，控制了城山巖體中次一級斷裂構(gòu)造。北東向斷裂最發(fā)育，走向30°～65°，長100～2200 m，斷層多以硅化帶、破碎帶形式出現(xiàn)，有些破碎帶出現(xiàn)金屬礦化，如在夏家井具不同程度的硅化、高嶺土化，局部充填有褐鐵礦化脈，并見銅的孔雀石礦化。官橋-城隍廟北北東Ⅱ級斷裂是控制城山鈾礦化聚集區(qū)的一條主要構(gòu)造。該斷裂斜貫廬樅盆地中部，北段出露于雙廟組、浮山組火山巖中，控制著Cu、Au 礦化的分布；南段出露于樅陽巖體中，控制鈾礦化的分布。鈾礦化產(chǎn)于該斷裂兩側(cè)的北北東、北東、北西向次級斷裂構(gòu)造中。

1.3 鈾成礦特征

研究區(qū)鈾異常礦化類型主要為熱液型礦化，鈾礦化異常強(qiáng)度、規(guī)模與斷裂構(gòu)造、火山機(jī)構(gòu)、熱液蝕變發(fā)育程度等地質(zhì)因素呈正相關(guān)。通過本次工作，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)鈾釷異常在鈾礦找礦中具有明顯特征，即鈾釷含量越高的地段，其成礦地質(zhì)因素越全。本區(qū)鈾、釷異常區(qū)具有以下3 個相對有利的成礦地質(zhì)條件：①構(gòu)造部位有利，處于斷裂、火山構(gòu)造夾持區(qū)，利于鈾的運(yùn)移與富集，對其空間定位與規(guī)模有著較強(qiáng)的控制；②火山噴發(fā)旋回相對齊全，火山通道被后期花崗巖侵入充填，反映了本區(qū)較強(qiáng)烈的巖漿活動；③熱液蝕變相對發(fā)育，表現(xiàn)線狀的硅化，伴有高嶺土化、褐鐵礦化等。

2 研究區(qū)地球物理特征

巖石物性參數(shù)是物探異常解釋的基礎(chǔ)[11～13]。區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體的沉積環(huán)境、巖性以及火山噴發(fā)或巖漿侵入的熱液影響程度不同，導(dǎo)致地質(zhì)體中U、Th 含量有較大的差別（圖3）。放射性參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表1。由表1 可知：測區(qū)沉積地層U、Th、K 含量普遍較低，U＜4.2×10-6、Th＜18.0×10-6、K＜3.0%。U、Th、K 含量變化表現(xiàn)為隨地層由老→新逐漸增大的趨勢，Th/U比值變化呈減小趨勢。羅嶺組、磨山組、黃馬青組分布在城山巖體邊緣或以殘留體頂蓋形式存在于巖體中，受巖漿熱液活動作用強(qiáng)影響大，接觸帶附近巖石產(chǎn)生不同程度的鈉化、鉀化等；地層中U 含量的均方差、變異系數(shù)均較大，反映出U 元素易產(chǎn)生活化、分離，并于接觸帶處產(chǎn)生富集，導(dǎo)致高U 量組分增加，U 含量不服從正態(tài)分布，對U礦化形成有利。

表1 城山地區(qū)主要地層(巖石)放射性參數(shù)Table 1. Radioactivity parameters of main strata (rocks) in the Chengshan area

圖3 研究區(qū)各巖性U含量對比Figure 3. Comparison of uranium contents in different types of rocks in the study area

整個燕山晚期侵入的巖漿巖內(nèi)U、Th、K 含量均較大，而它們形成的巖體與鈾礦化關(guān)系極為密切。城山巖體為燕山晚期多階段侵入巖組成的復(fù)式巖體，熱液活動頻繁，使得整個城山巖體內(nèi)的各個巖體之間U、Th、K含量及比值存在較大的差別。城山巖體U含量較高，均方差相對較大，鈾元素偏度系數(shù)0.52，U 含量不服從正態(tài)分布，離散程度比其他地方要強(qiáng)，反映出城山巖體U、Th 受熱液活動影響，在巖體的北部官橋-城隍廟斷裂的次級北東向構(gòu)造發(fā)育地段，形成U元素富集。

3 工作方法及布設(shè)

地面伽瑪能譜測量的是土壤或巖石中天然放射性元素U、Th、K 的放射性強(qiáng)度，是尋找放射性礦產(chǎn)最直接有效的手段。在研究區(qū)開展1∶25000 地面伽瑪能譜測量工作中，使用RS125 型便攜式多道伽瑪能譜儀，主要性能指標(biāo)：采用NaI晶體，高靈敏度探測，能量響應(yīng)30～3000 keV。Assay 模式測量輸出U、Th、K 含量分析結(jié)果。該儀器平衡性好、體積小、方便操作，工作溫度為-20～50 ℃。工作方法：選擇在平坦的基巖露頭，探頭緊貼測面垂直測量，單點(diǎn)測量模式，測量時間60 s，對異常點(diǎn)進(jìn)行二次測量，得到U、Th、K、總道4個測量值。

根據(jù)研究區(qū)地層、巖體及構(gòu)造的總體展布方向，本次地面伽瑪能譜測量工作測線北西向布置，線距250 m，點(diǎn)距50 m，遇異常點(diǎn)時可適當(dāng)加密。結(jié)合地質(zhì)資料研究分析后，在能譜測量異常區(qū)開展地質(zhì)、能譜、巖石化探剖面測量，點(diǎn)距40 m。

4 綜合物探資料解釋

4.1 地面伽瑪能譜

首先對研究區(qū)各放射性測量值采用算術(shù)正態(tài)分布計算法進(jìn)行統(tǒng)計，在剔除研究區(qū)明顯高或低值測點(diǎn)后，計算出所有參與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值X和標(biāo)準(zhǔn)差S，并以其算術(shù)平均值X為測區(qū)該項目的背景值，偏高暈為，高暈為，異常暈為，異常點(diǎn)為，統(tǒng)計結(jié)果詳見表2。

表2 城山地區(qū)放射性異常等級統(tǒng)計Table 2. Statistics of levels of radioactive anomalies in the Chengshan area

通過1∶25000 地面伽瑪能譜測量，基本查明研究區(qū)內(nèi)U、Th、K 元素的分布特征，并結(jié)合區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖和巖體內(nèi)外接觸帶特征，對鈾礦化分布特征及其控制因素進(jìn)行初步分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)鈾礦化主要受巖體、圍巖、構(gòu)造聯(lián)合控制（圖4）。圈定的鈾異常有：

圖4 城山地區(qū)鈾元素等值線圖Figure 4. Uranium isogram for the Chengshan area

Ⅰ號異常，位于樅陽縣城山一帶，呈不規(guī)則狀，大致北西向，異常面積約為4 km2。U異常暈分布規(guī)模較大，梯度變化劇烈，最高點(diǎn)U 含量為2454.8×10-6。U異常暈主要分布在城山巖體東北部的石英正長巖體與羅嶺組砂巖的接觸帶附近，高值場暈受官橋-城隍廟斷裂東側(cè)北西、北東向次級構(gòu)造控制，沿接觸帶兩側(cè)發(fā)育多種熱液蝕變?nèi)缢颇富?、硅化、鈉化等，地表見較好礦化點(diǎn)，意義較大。

Ⅱ號異常，位于仇家莊-麻布山一帶，呈條帶狀分布，大致北西走向，異常面積約7.4 km2。U 異常暈呈零散分布，處于北東向頭坡斷裂和東岳廟-周家山南北向“基底”斷裂的交叉部位。主要異常暈有兩處：一處在仇家莊附近，最高點(diǎn)U 含量為149.6×10-6，該處構(gòu)造發(fā)育，U 異常暈主要分布在巖體外帶羅嶺組砂巖內(nèi)，北東向構(gòu)造發(fā)育；另一處在麻布山附近，最高點(diǎn)U含量為243.5×10-6，U 異常暈主要分布在石英正長巖體外帶磨山組砂巖中，受次級北西、南北向斷裂構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)硅化、水云母化、褐鐵礦化、碳酸鹽化、紅化等熱液蝕變發(fā)育，對U量的富集成礦有利。

Ⅲ號異常，位于團(tuán)莊地段，呈不規(guī)則形態(tài)分布，大致北西走向，異常面積約4.4 km2。U 異常暈位于團(tuán)莊地區(qū)，最高點(diǎn)U含量為141.7×10-6。該地段U異常暈受石英正長巖體與羅嶺組砂巖接觸帶控制，地層中小構(gòu)造內(nèi)礦化較好。區(qū)內(nèi)蝕變類型主要有硅化、紅化、高嶺土化、黏土化、褐鐵礦化、綠泥石化和碳酸鹽化等。

4.2 地面伽瑪能譜綜合剖面特征

通過地面伽瑪能譜測量圈定3 處異常區(qū)，在重點(diǎn)地段進(jìn)行地質(zhì)、能譜、巖石化探剖面工作，查明地層、巖體、構(gòu)造與鈾礦化的關(guān)系。從圖5中可以看出，在點(diǎn)位9～12 處有明顯異常反應(yīng)，異常段地處石英正長巖與羅嶺組長石石英砂巖接觸帶附近，異常段寬度大于200 m，能譜U 含量最高達(dá)183.8×10-6，巖石化探U 含量最高達(dá)61.59×10-6，地面伽瑪能譜剖面U 異常與巖石化探U 異常呈現(xiàn)正相關(guān)性。鈾異常受巖體、構(gòu)造、接觸帶等控制，含礦巖石以中細(xì)粒砂巖、大理巖為主。與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變有硅化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、水云母化等。

圖5 地質(zhì)、能譜、化探綜合剖面Figure 5. Combined sections of geology, energy spectrum and geochemical exploration

4.3 綜合分析

通過對樅陽縣城山地區(qū)放射性異常場特征進(jìn)行綜合研究，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料分析，認(rèn)為城山巖體U、Th、K含量及比值存在著明顯的分帶性。其中朱家凹地區(qū)鉀長花崗巖體呈高U、低Th/U 比值分布；青山地區(qū)石英正長巖體呈低U、高Th、Th/U 比值區(qū)；城山地區(qū)石英正長巖體則為低Th/U 比值區(qū)。對U 礦化有利的是U含量較高、均方差較大、偏度系數(shù)＞0.5、不服從正態(tài)分布的巖體，如城山石英正長巖體。其中以各巖體內(nèi)巖性相變帶和巖體與羅嶺組、磨山組砂巖的內(nèi)外接觸帶處斷裂構(gòu)造發(fā)育地段，尤其是巖體內(nèi)部的砂巖殘留體對U 礦化最為有利。燕山晚期石英正長巖體提供鈾源，其受到熱液蝕變作用的影響，活性鈾以斷裂構(gòu)造為通道，富集于羅嶺組砂巖中。

通過分析，劃分出兩處找礦遠(yuǎn)景區(qū)：一處位于城山巖體東南，能譜U 異常區(qū)，U 含量最大值312.6×10-6，處于石英正長巖與羅嶺組砂巖的內(nèi)外接觸帶。另一處位于麻布山一帶，能譜U 異常區(qū)，U 含量最大值243.5×10-6，處于羅嶺組砂巖層內(nèi)北東向斷裂和南北向斷裂交匯處。

5 結(jié)論

（1）樅陽縣城山巖體是安徽江北A型花崗巖帶的重要組成部分。經(jīng)識別燕山晚期花崗巖體及巖體周邊沉積巖的能譜特征，分析研究區(qū)鈾成礦特征及控礦因素，認(rèn)為鈾異常主要存在于石英正長巖體的內(nèi)外接觸帶。

（2）區(qū)內(nèi)構(gòu)造、巖脈發(fā)育部位，特別是大斷裂構(gòu)造附近多組不同走向次級構(gòu)造交匯處是尋找鈾礦的有利部位。研究區(qū)內(nèi)劃分了兩處鈾成礦有利地段，對進(jìn)一步尋找與A型花崗巖有關(guān)的鈾礦提供了指向。