綜合物探方法在黃沙地區(qū)鈾礦找礦中的應(yīng)用

孫煜哲

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)，廣東廣州510800）

黃沙地區(qū)地處百順礦田西南部，本項(xiàng)目總體目標(biāo)任務(wù)是運(yùn)用百順礦田已知成礦規(guī)律，研究黃沙地區(qū)鈾成礦地質(zhì)環(huán)境和成礦條件，總結(jié)區(qū)內(nèi)鈾礦化控制因素和找礦標(biāo)志，以牛瀾斷裂為重點(diǎn)，采用鉆探工程，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、物探測(cè)量，初步查明區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征、礦化蝕變和成礦作用特征，大致控制礦體的規(guī)模、形態(tài)、連續(xù)性，進(jìn)行礦床開(kāi)采可行性評(píng)價(jià)概略研究。區(qū)內(nèi)鈾礦的形成和賦存與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系非常密切，構(gòu)造是成礦流體運(yùn)移的重要通道，為鈾元素的沉淀定位提供了場(chǎng)所。因此，在黃沙地區(qū)開(kāi)展可控源音頻大地電磁測(cè)深、氡氣測(cè)量、地面γ能譜測(cè)量聯(lián)合解釋?zhuān)C合分析判別斷裂構(gòu)造及其含礦部位，并用鉆探工程進(jìn)行驗(yàn)證，取得較好成果。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)特征

黃沙地區(qū)地處諸廣巖體南部，在大地構(gòu)造位置上位于閩贛后加里東隆起西南邊緣與湘、桂、粵北海西—印支坳陷的接觸部位，處在九峰—大余東西向隆起、萬(wàn)洋—諸廣南北向隆起和北東向萬(wàn)長(zhǎng)山隆起的復(fù)合部位。巖體的形成、展布以及鈾成礦作用與這種剛?cè)岬貕K結(jié)合部，又是幾組區(qū)域性構(gòu)造交匯區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景息息相關(guān)。

北東向的牛瀾斷裂，是區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造，為區(qū)域性大余—南城深大斷裂的組成部分，是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的區(qū)域性構(gòu)造。區(qū)內(nèi)控制長(zhǎng)4.4km，寬一般為20～30m，局部可達(dá)50m左右，傾向北西，傾角74°～87°。該斷裂平面上呈舒緩波狀，膨脹收縮明顯，膨脹部位寬約10m，收縮部位寬1～2m，主要由灰白色熱液石英巖、硅質(zhì)膠結(jié)花崗角礫巖和局部赤鐵礦化熱液石英巖組成，上下盤(pán)碎裂帶為硅化花崗碎裂巖、碎裂巖等。局部蝕變分帶較明顯。構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性，擠壓現(xiàn)象較明顯，硅質(zhì)巖中間常夾擠壓碎裂巖和透鏡體，局部可見(jiàn)構(gòu)造扭動(dòng)痕跡。地貌上往往形成陡坎、懸崖，甚至隆起整個(gè)山脊。是主要的控礦、導(dǎo)礦構(gòu)造。

1.2 地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

構(gòu)造與圍巖之間存在較大電性差異，礦體周?chē)蚧锔患矔?huì)使電阻率降低。主要控礦構(gòu)造的上方會(huì)形成氡氣異常，異常的高低取決于運(yùn)移通道即構(gòu)造的大小，以及深部鈾礦品位。伽馬能譜測(cè)能直接找到淺部鈾、釷異常，通過(guò)鈾釷鉀之間的比值能反映巖石交代程度、鈾遷移情況。綜合3種方法，能較好地確定深部相對(duì)明顯的低阻異常帶。

2 方法技術(shù)

2.1 伽馬能譜測(cè)量

伽馬能譜測(cè)量方法是利用地質(zhì)體中天然放射性核素（主要是鈾、釷、鉀）衰變釋放出不同射線(xiàn)（主要是γ射線(xiàn)），來(lái)確定鈾礦位置的方法。由于不同地質(zhì)條件及不同物質(zhì)來(lái)源所形成的地質(zhì)體鈾、釷、鉀的含量存在變化，因而放射性強(qiáng)度不同。根據(jù)此原理可以通過(guò)測(cè)量不同巖性的鈾、釷、鉀的含量及其比值特征，對(duì)鈾成礦條件進(jìn)行研究。

2.2 氡氣測(cè)量

氡氣測(cè)量方法是一種直接找礦方法，其原理是基于鈾的衰變子體——?dú)鈶B(tài)氡的遷移、擴(kuò)散和地氣理論。222Rn是鈾系的唯一氣態(tài)元素，直接母體是鐳(226Ra)。母體元素的含量在一定程度上決定了巖石、土壤中氡濃度的高低。氡的物理性質(zhì)十分活潑，表現(xiàn)出很強(qiáng)的遷移能力，較容易從地下經(jīng)過(guò)數(shù)米到數(shù)百米的巖石進(jìn)入地表土壤中[1-2]，而斷裂構(gòu)造是氡氣運(yùn)移的通道。通過(guò)它深部鈾礦化信息可傳遞至地表，在鈾富集地段，或地質(zhì)構(gòu)造破碎帶上都可能形成氡的富集，而在其附近地段，氡含量明顯減少，根據(jù)氡異常的高低，可以尋找鈾礦體和構(gòu)造破碎帶。這種方法的探測(cè)靈敏度很高，對(duì)找深部盲礦體非常有效。氡氣測(cè)量用于找隱伏盲礦和隱伏斷裂構(gòu)造(斷層、節(jié)理、劈理等)[3]效果良好。但該方法干擾因素較多，比如在地表屏蔽、鹽堿地、巖石強(qiáng)烈風(fēng)化及高本底巖性、斷裂構(gòu)造都可能引起非礦化假異常，需要在實(shí)際應(yīng)用中探索一些突出深部礦化微弱信息、剔除地表干擾的手段[4]。

2.3 可控源音頻大地電磁法(CSAMT)

可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是一種頻率域的電磁勘探方法，它具有勘探深度大、分辨能力強(qiáng)、觀(guān)測(cè)效率高等特點(diǎn)，是研究深部地質(zhì)構(gòu)造和尋找隱伏礦的有效手段[5]。使用美國(guó)EMI公司和Geometrics公司聯(lián)合研制的EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀。EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀用反饋式高靈敏度低噪聲磁棒和特制的電極，分別接收x、y兩個(gè)方向的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，并記錄2個(gè)正交方向上的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化，用這些記錄來(lái)計(jì)算一個(gè)測(cè)點(diǎn)的表面阻抗，再用表面阻抗來(lái)?yè)Q算視電阻率。通過(guò)發(fā)射和接受地面電磁波來(lái)達(dá)到電阻率或電導(dǎo)率的測(cè)深，連續(xù)的測(cè)深點(diǎn)陣組成地下二維電阻率剖面。而當(dāng)基底為高阻，且基底與蓋層之間有明顯電性差異時(shí)，能準(zhǔn)確而清晰地探測(cè)出基底的埋深和起伏;同時(shí)也可探測(cè)隱伏含礦構(gòu)造的形態(tài)、規(guī)模，對(duì)鈾礦控礦主斷裂兩側(cè)次級(jí)斷裂的深部變化情況、次級(jí)斷裂與主斷裂的關(guān)系等也可發(fā)揮明顯作用[6-8]。

3 方法應(yīng)用實(shí)例及分析

CSAMT剖面布設(shè)在黃沙地區(qū)設(shè)計(jì)鉆孔附近，即19線(xiàn)、32線(xiàn)，線(xiàn)路總長(zhǎng)1500m，測(cè)點(diǎn)距為20m，電極距為20m，共計(jì)78個(gè)測(cè)點(diǎn)。伽馬能譜測(cè)量與氡氣測(cè)量同步進(jìn)行，線(xiàn)路總長(zhǎng)1500m，測(cè)點(diǎn)距為20m。

3.1 異常特征

氡氣測(cè)量氡濃度曲線(xiàn)與伽馬能譜測(cè)量鈾含量曲線(xiàn)形態(tài)基本相似，從電阻率剖面圖可以看出碎裂巖、破碎帶近地表主體為線(xiàn)狀相對(duì)高阻，向下過(guò)渡至相對(duì)低阻，但電阻率值仍不低。有利部位的線(xiàn)狀相對(duì)低阻電阻率帶狀異常，或頂部有射氣異常的相對(duì)低阻電阻率異常，列為AMT異常。

3.2 解釋推斷

（1）32線(xiàn)剖面均為高阻，推測(cè)其中高阻（特高阻）為黑云母花崗巖，二長(zhǎng)花崗巖相對(duì)于黑云母花崗巖電阻率偏低，牛瀾斷裂剛好位于二者之間。AMT推斷結(jié)果與地質(zhì)平面圖一致。

（2）AMT-32-1號(hào)異常。根據(jù)牛瀾斷裂地表的碎裂巖帶及與鉆孔×××-3對(duì)比，可圈出AMT-32-1號(hào)異常。異常位于360～640號(hào)測(cè)點(diǎn)、標(biāo)高-100～580m，上部為線(xiàn)狀高阻，向下過(guò)渡為線(xiàn)狀相對(duì)低阻，延深約500多米。推測(cè)AMT-32-1號(hào)異常是與主斷裂配套的“入”字型的張剪力學(xué)性質(zhì)的斷裂破碎帶所致，對(duì)成礦有利。

×××-3孔550m標(biāo)高處的小硅化破碎帶，與另一條未編號(hào)相對(duì)線(xiàn)狀低阻異常對(duì)應(yīng)良好，異常性質(zhì)與AMT-32-1號(hào)異常一樣。

（3）210～510號(hào)測(cè)點(diǎn)之間、標(biāo)高-400～420m，有一陡南東傾的線(xiàn)狀低阻，推測(cè)為向南東傾的硅化破碎帶。該破碎帶切穿AMT-32-1異常，于300～440號(hào)測(cè)點(diǎn)、標(biāo)高度100～200m二者交匯處，異常明顯變寬，對(duì)成礦有利。

在黃沙地區(qū)，AMT法認(rèn)為牛瀾斷裂位于二長(zhǎng)花崗巖與黑云母花崗巖之間，地表所見(jiàn)的含鈾硅化破碎帶以及×××-3鉆孔揭露的鈾礦體，是與主斷裂配套的“入”字型的張剪力學(xué)性質(zhì)的斷裂破碎帶，成礦有利，應(yīng)繼續(xù)用鉆探向深部探索找礦。圈定的AMT異常。推測(cè)有與剖面交角小的隱伏含鈾斷裂破碎帶，與射氣異常位置吻合，有找礦的潛力。另外，在剖面的西段都發(fā)現(xiàn)陡南傾的另一組斷裂破碎帶。

3.3 鉆孔驗(yàn)證

×××-3、×××-7位于32號(hào)勘探線(xiàn)上，用于驗(yàn)證綜合物探方法所取得的解釋成果。對(duì)×××-3γ測(cè)井巖性的γ強(qiáng)度進(jìn)行分析（圖1）。

從圖1中可以看出，細(xì)粒少斑黑云母花崗巖和細(xì)粒黑云母花崗巖應(yīng)為同一巖性，粗中粒少斑黑云母花崗巖和中粒少斑黑云母花崗巖亦應(yīng)為同一巖性。遭受風(fēng)化的花崗巖比新鮮的花崗γ強(qiáng)度要低些，無(wú)礦構(gòu)造其巖性γ強(qiáng)度最低。

圖1 ×××-3γ測(cè)井的巖性γ強(qiáng)度分布圖

從圖2可以看出，輝綠巖的γ照射量率最低，一般在1～3nC/（kg·h）之間，其次為無(wú)礦的硅化碎裂巖，一般在2.5～6nC/（kg·h）之間，中粒少斑狀黑云母花崗巖γ照射量率一般在8～10nC/（kg·h）之間，中粒斑狀二云母花崗巖γ照射量率一般在9～12nC/（kg·h）之間。γ測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可大致劃分巖性和構(gòu)造等。測(cè)井異常位于主構(gòu)造上盤(pán)的次級(jí)構(gòu)造中，巖性為花崗碎裂巖，巖石破碎，沒(méi)有明顯的脈體穿插和硅質(zhì)填充，熱液活動(dòng)不明顯，屬熱液活動(dòng)期后的干構(gòu)造。其異常集中分布于巖石的全風(fēng)化段，且厚度薄品位低，異常兩側(cè)也未見(jiàn)明顯的與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變，因此推測(cè)該異常可能由粘土的吸附作用所形成。

圖2 ×××-7鉆孔γ測(cè)井曲線(xiàn)圖

4 結(jié)論

（1）3種方法的綜合應(yīng)用在黃沙地區(qū)鈾礦找礦中取得了較好的效果。電磁測(cè)深初步圈定構(gòu)造破碎帶范圍推斷礦化富集部位，大致查明了構(gòu)造帶空間分布形態(tài)。氡氣測(cè)量和伽馬能譜測(cè)量所測(cè)得的高值異常是構(gòu)造帶及富礦部位在地表的響應(yīng)。3種方法同時(shí)進(jìn)行、綜合分析，更好地指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，提高了工程見(jiàn)礦率。

（2）氡氣測(cè)量異常主要反映構(gòu)造在地表的投影位置，伽馬能譜測(cè)量主要是面上工作，探索地表各個(gè)地層中的鈾釷鉀富集情況，2種方法異常共存現(xiàn)象則反映了礦體在地表的位置，深部則可以利用AMT法尋找隱伏構(gòu)造，氡氣測(cè)量和伽馬能譜測(cè)量的共存異常可用以尋找鈾礦體在地表的投影位置。

（3）音頻大地電磁測(cè)深雖不能直接用于尋找鈾礦床，但其對(duì)斷裂、巖性的分辨能力十分高，而斷裂及巖性接觸面是鈾礦的主要儲(chǔ)存部位。本次工作的推斷解釋與實(shí)際地質(zhì)情況基本吻合，其推斷的斷裂及巖性分界面可信度較高。因此，開(kāi)展音頻大地電磁測(cè)深工作來(lái)查明區(qū)內(nèi)構(gòu)造的性質(zhì)及尋找隱伏構(gòu)造可行，對(duì)鈾礦找礦有積極意義。

（4）3種方法可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以降低成本、提高效率，所以綜合物探方法在尋找深部隱伏鈾礦床、擴(kuò)大鈾礦床范圍的工作中值得借鑒。我們可以根據(jù)不同的條件，選取不同的方法進(jìn)行搭配。

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