相山西部河元背地區AMT數據應用及找礦方向探討

黃海朋

(東華理工大學，江西 撫州 344000)

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相山西部河元背地區AMT數據應用及找礦方向探討

黃海朋

(東華理工大學，江西 撫州 344000)

摘要：在相山鈾礦田西部河元背地區，應用音頻大地電磁法測深數據(AMT)結合地質資料，成功劃分了組間界面和基底界面，推斷了斷裂構造：在河元背地區，從東北到南西方向上A剖面到B剖面組間界面和基底界面整體下降了300 m左右。總結成礦規律，對河元背找礦方向進行了探討，提出了在河元背西北部基底出露地表地區是尋找界面與構造復合型鈾礦的有利部位。

關鍵詞：河元背；界面；斷裂構造；大地音頻電磁法；找礦方向

1引言

相山火山盆地是我國最大的火山型鈾礦田，已有近60年的鈾礦勘查和研究歷史，目前發現的鈾礦床主要分布在盆地的北部和西部。以前地質資料表明，北部鈾礦化主要與花崗斑巖有關，西部鈾礦化與組間界面有關。近年來，通過對相山礦田開展進一步的地質研究和鉆探工作表明，相山礦田西部河元背地區發現鈾礦化不僅與組間界面有關，還與南北向斷裂有關，所以河元背地區還存在很好的找礦前景。

段書新等人已在相山鈾礦田樂家地區進行了音頻大地電磁法(AMT)測深工作，根據相山地區不同巖性的電性差異和破碎帶兩側的電性畸變特征，成功的劃分了組間界面及識別深部構造[1]。喬寶強等人在河元背進行了試驗研究得出了地質結構在電阻率剖面上呈現“低阻-高阻-低阻-高阻”四層電性結構特點，即“風化層-碎斑熔巖-流紋英安巖-變質巖”[2]。本文根據這些認識對河元背2條AMT剖面進行了解譯，并結合地質和鉆探資料對河元背找礦方向進行了探討。

2地質概況

相山鈾礦田地處揚子板塊與華南加里東褶皺帶的接合部位，同時位于北東向贛杭火山巖成礦帶南西段與北北東向大王山-于山花崗巖成礦帶、北東向遂川-撫州深斷裂與北北東向宜黃-安遠深斷裂及北西向斷裂帶交匯部位[3]。河元背地區位于相山礦田西部東西向河元背鳳崗斷陷帶與北東向蕪頭-小陂斷裂的交匯部位,具有優越的區域鈾成礦地質條件。

研究區內廣泛發育的地層為盆地基底震旦系淺變質巖系、盆地蓋層下白堊統打鼓頂組和鵝湖嶺組中酸性-酸性火山巖系和燕山晚期的次火山巖—花崗斑巖組成。基底變質巖(片巖)主要在研究區的西北角出露于地表，與上覆地層呈角度不整合接觸。打鼓頂組下段巖性為一套陸相沉積的紫紅色砂巖、砂礫巖，呈條帶狀分布于工作區的北部，與基底震旦系變質巖呈角度不整合接觸。打鼓頂組上段為流紋英安巖，廣泛分布，工作區北部出露于地表，向南隱伏于深部，礦體主要賦存該組的流紋英安巖內，受組間界面控制明顯。鵝湖嶺組上段霏細狀碎斑流紋巖和熔灰碎斑流紋巖在工作去廣泛分布?；◢彴邘r在北部主要沿基底變質巖與蓋層火山巖界面侵入出露于地表，呈東西向展布，其次產于南北向苦命山-小陂斷裂帶深部。

工作區位于礦田西部北東向王龍-土塘、蕪頭-小陂與北西向河元背-小陂、西山-當前斷裂所夾持的菱形斷塊內，由區域北東向斷裂的左旋走滑作用，在區內產生了一系列近南北向、北東向的扭裂帶及相配套的裂隙構造，扭裂帶主要有北北西向河元背-小陂斷裂，南北向苦命山-小陂斷裂帶等構造。其中北北西向河元背-小陂斷裂控制牛頭山、河元背、湖港礦床，并且目前有鉆探揭示河元背-小陂斷裂中也存在有礦化，所以河元背-小陂斷裂也是容礦構造；南北向苦命山小陂斷裂帶控制深部南北向礦帶的產出 (圖1)。

3音頻大地電磁測深法概述

音頻大地電磁測深法是利用大地中廣泛分布的天然變化電磁場進行深部地質構造研究的一種頻率域電磁探測法[4]。天然變化的電磁場或人工發射的電磁場向地下穿透并在地下介質中感生出受地下電性結構控制的大地電磁場，依據不同頻率的電磁波在導體中具有不同趨膚深度的原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關的數據處理和分析來獲得大地由淺至深的電性結構，進而根據不同地質體或地質構造的電性差異達到解決地質問題的目的。音頻大地電磁測探法主要運用的頻率范圍為1 Hz～104Hz，最小探測深度幾米至最大探測深度2000 m，特別適合各種不同深度工程勘察和金屬礦勘探。

音頻大地電磁測探法其理論基礎是電磁波傳播理論和麥克斯韋方程。實際運用中考慮到環境因素引入探測深度的概念[5]，見公式(1)和(2)。

1—第四系殘坡積物；2—鵝湖頂組上段霏細碎斑熔巖；3—鵝湖頂組上段熔灰狀碎斑熔巖；4—打鼓頂組上段流紋英安巖；5—打鼓頂組下段紫紅色砂巖、礫巖；6—震旦系變質巖；7—花崗斑巖；8—斷裂構造；9—地質界線；10—物探測線；11—鉆孔編號。

(1)

(2)

式中δ代表趨膚深度，D代表地表電阻率探測深度，ρ代表地表電阻率，w代表角頻率，μ代表真空磁導率，σ代表電導率。

公式表明，當地層電阻率固定時，電磁波的傳播深度(或探測深度)與頻率成反比。高頻時，探測深度淺，低頻時，探測深度深。可以通過改變發射頻率來改變探測深度，從而達到變頻測深的目的。當某點觀測到從高到底多個頻率的地磁信息時，通過反演計算，即可得到該測點處從淺至深的電性分布。

4AMT數據解譯

在河元背地區布設了A、B兩條平行剖面(圖1)，方位SE133°，點距50 m， A剖面長2200 m，B剖面1600 m。

為了更好的對AMT數據解譯在A剖面附近選取了鉆孔ZK9-6、ZK25-5，在剖面B附近選取了鉆孔CUSD2。鉆孔ZK9-6孔深627.92 m，組間界面在標高-205 m左右，標高75m左右構造破碎帶(F4)，鉆孔ZK25-5孔深800.68 m組間界面在-270 m左右，-90 m左右構造破碎帶(F8-1)圖2。鉆孔CUSD2孔深-1535 m，組間界面在-740.50 m，基地界面-1239.49 m，-612 m構造破碎帶(河元背-小陂斷裂)圖3。碎斑流紋巖(K1e)和基地變質巖(Z)的電阻率值一般大于103Ω·m，流紋英安巖(K1d)一般小于該值，基于上述物理基礎結合鉆孔資料進行解譯。

A剖面反演結果，在垂向上呈高-低-偏高三層電性結構，第一層電阻率界面出現在剖面300 m，標高-200 m，并向下一直延伸到標高-500 m附近。界面上部為高阻，界面下部位低阻。第二層電阻率界面出現在標高-800 m附近，從剖面200-1300 m向下延伸至-1100 m附近，然后向上抬升到至-1000 m附近。界面上部為低阻，界面下部為中偏高阻(圖2)。

根據反演成果中所反映出的電阻變化，并結合已知地質資料識別出4條斷裂，同時根據電阻率范圍的相對變化及電阻率的連續性，結合圖切地質剖面圖，以碎斑熔巖總體上表現為高電阻率，變質巖表現為偏高電阻率，流紋英安巖表現為低電阻率的特點進行解譯。推測第一層電阻率界面為鵝湖嶺組與打鼓頂組界面；結合地質資料在剖面0～300 m處，地表出露基底變質巖，將剖面0～300 m解譯為向上隆起出露地表的基底變質巖，并且與基底相連接形成一個凹槽，打鼓頂組充填在凹槽當中。因此，推測第二層電阻率界面為打鼓頂組與基底界面(圖2)。

B剖面反演結果，在垂向上也存在高-低-偏高三層電性結構。根據反演成果中所反映出的電阻率變化，并結合已知地質資料識別出2條斷裂。鵝湖嶺組和打鼓頂組界面從-300m向下延伸，在剖面1100 m附近達到最低-740 m左右，然后向上延伸至-700 m左右。打鼓頂組與基底界面從-700 m左右一直向下延伸至-1300 m左右(如圖3)。

1—碎斑流紋巖；2—流紋英安巖；3—變質巖；4—地質界限；5—斷層

1—碎斑流紋巖；2—流紋英安巖；3—變質巖；4—地質界限；5—斷層

在河元背地區，從東北到南西方向上A剖面到B剖面組間界面和基底界面整體下降了300 m左右。

5礦方向探討

目前，河元背地區已揭露的鈾礦化特征在空間上受河元背-小陂和F8-1斷裂構造控制，其中河元背-小陂斷裂帶控制湖港礦床、河元背礦床和牛頭山礦床的空間分布，F8-1控制河元背第8號礦帶的空間分布。鈾礦體主要賦存在次級構造及裂隙帶中，集中分布于火山巖組間界面附近(圖4)。

1—第四系殘坡積物；2—鵝湖嶺組上段碎斑流紋巖；3—打鼓頂組上段流紋英安巖；4—打鼓頂組下段紫紅色砂巖；5—斷裂構造；6—鈾礦化；7—已施工鉆孔編號

林錦榮等人認為相山礦田斷裂構造是其關鍵的控礦因素，提出斷裂構造與組間界面(變異部位)及基底界面復合式深部找礦標志[6]。紹飛等人認為相山西部賦礦空間為構造面，巖性組間界面，基底界面，并且認為相山礦田深入找礦方向西部應抓住“界面”、SN向構造、隱伏花崗斑巖等含礦地質體[7]。龍期華等人認為認為相山盆地基底形態間的差異，是造成區內鈾礦化分布不均勻的主要原因，基底隆起區邊緣附近或基底形態變異部位是鈾礦化的有利部位，這對指導相山的攻深找盲工作有重要意義[8]。

從A剖面可以看出0～300 m(河元背西北部)基底上隆并且部分出露地表，與打鼓頂組和鵝湖嶺組不準合接觸；組間界面較淺，在標高-200 m附近；并且河元背-小陂斷裂在基底隆起地帶附近，是尋找界面與構造復合型鈾礦的有利部位。

參考文獻：

[1]段書新，劉祜. AMT方法在相山礦田樂家地區深部地質結構探測中的應用[J]. 世界核地質科學，2014，31(3): 531～535.

[2]喬寶強，程紀星，劉祜. 音頻大地電磁測深法與高精度磁法在江西河元背地區試驗研究及效果[J]. 鈾礦地質，2013，29(2): 104～111.

[3]張金帶，戴民主，朱立庠，等. 華東鈾礦地質志[R]. 北京：中國核工業地質局. 2005.

[4]李金銘. 地電場與電法勘探[M]. 北京：地質出版社，2007.

[5]楊生.大地電磁測深法環境噪聲抑制研究及其應用[D].長沙：中南大學，2004.

[6]林錦榮，胡志華，謝國發，等. 相山鈾礦田深部找礦標志及找礦方向[J]. 鈾礦地質, 2013, 29(6):321～327.

[7]胡茂梅，邵飛，張鴻，等. 相山西部河元背地區構造特征及深部找礦方向探討[J]. 東華理工大學學報:自然科學版，2010， 33(1):36～42.

[8]龍期華，劉慶成.相山盆地基底形態及其與鈾礦化的關系探討[J].華東地質學院學報，2002，25(3):228～232.

收稿日期：2016-05-03

作者簡介：黃海朋(1991—)，男，助理工程師，主要從事工作鈾礦地質與地學信息方面的研究工作。

中圖分類號：P612

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0221-03

Discussionon Application of Audio Magnetotelluric Method Data and the Prospect Direction of Heyuanbei in the West part of Xiangshan

Huang Haipeng

(EastChinaInstituteofTechnology，Fuzhou344000，China)

Abstract:Application of audio magnetotelluric method data wascombined with geological data inHeyuanbei which is located in the west part of Xiangshanuranium ore-field. With the method we successfully discerned the interface of different rock formation and the basementand deducedfaults in the deep.From the northeast to the southwest on the A section to B section the group interface and basement interface overall declined about 300m. We also summarized the metallogenic regularity and discussed the prospect direction of Heyuanbei. We believed that the northern part ofHeyuanbei which the basement exposed surface areawas the search for the interface and the structure of the complex type uranium deposit.

Key words:Heyuanbei; boundary; fault; AMT; prospecting direction