桂北地區鏟子坪礦床伽瑪能譜特征研究

周 琪，葛義林，李瑋俊，劉慶慧，楊遠龍

（廣西壯族自治區三一〇核地質大隊，廣西 桂林 541213）

鏟子坪礦床于1956年進行地面伽瑪普查找礦時發現，在礦床勘探過程中做了較為詳細的研究工作。后來北京鈾礦地質研究所對礦床物質成分和成因做了專題研究，對礦床構造特征作了專門研究，同時對礦床成因機制的同位素地質學作了深入剖析。2019年廣西三一〇核地質大隊在該礦區開展了1:5萬地面伽瑪能譜測量，收集了巖石（土壤）和礦石中鈾、釷、鉀含量數據，對測量數據統計分析，除了發現近地表鈾異常外，還確定了主要地層巖性參數，基本查明礦區內鈾、釷、鉀三元素的分布特征，在研究鈾元素的遷移、富集規律、評價礦床等方面顯示了其特有的應用效果。

1 地質概況

鏟子坪礦床大地構造位置處于揚子陸塊桂北地塊龍勝斷褶帶苗兒山—越城嶺地穹新資（新寧—資源）洼凹。礦區出露地層由老至新有震旦系南沱組（Nhl）、陡山沱組（Zd）、燈影組老堡段（Zl），寒武系清溪組（?q），泥盆系唐家灣組（D2t），上白堊統（K1Y）和第四系（Q）。區內整體構造形態為北段翹起，向南傾伏的不對稱箕狀向斜。向斜西翼巖層產狀相對平緩，東翼產狀變陡，反應出箕狀向斜有向東側伏之趨勢。區內斷裂構造十分發育，并明顯切割礦床。區域性新資大斷裂，使向斜東翼地層受到強烈破壞。一系列南北、NNE、NWW、NW和EW向的斷裂以切層、陡傾產出為特征，形成礦區斷塊構造廣布的格局，其中，SN向斷裂對礦體有著最直接而重要的意義。

2 伽瑪能譜測量方法及數據處理

地面伽瑪能譜測量路線選在基巖出露，穿過地層、巖體多，且易通行處。測線左右偏離幅度小于線距的四分之一。測點選擇有針對性，既能研究更多的地質體，又盡量均勻分布。在斷層、蝕變帶、不同巖性接觸帶上適當加密測點。每個測點都留下記號，并標明點號。野外發現異常后進行重測，并圈定異常范圍。將異常最高值記錄在表格中，備注中寫明異常范圍。數據收集做到全面、完整。

對礦區放射性測量值采用算數正態分布計算法進行統計，在剔除研究區明顯高或低值測點后，計算出所有參與統計數據的算數平均值和標準差S，并以其算數平均值為礦區該項目的背景值，偏高暈為，高場暈為，異常暈為，異常點為（表1）。

表1 鏟子坪礦區放射性異常等級統計表

3 各地層巖性參數特征及分布特征

地層中放射性元素鈾、釷、鉀含量的多少，是由含放射性元素的母巖經過長期的地質作用，不斷分離和重新分布形成的，它與巖石的種類、沉積環境、搬遷過程、變質情況、風化程度等等因素有關。通過對測量數據統計，確定了主要地層巖性放射性元素參數（表2），基本查明研究區內鈾、釷、鉀三元素的分布特征，地層構造、巖漿巖情況和巖體內外接觸帶礦化分布特征及其控制因素。礦區內鈾、釷、鉀平均值均高于地殼中的豐度值，變異系數變化較大，且巖漿巖中的放射性元素濃度均低于沉積巖和變質巖的濃度。

3.1 eU、eTh、K含量分布特征

鏟子坪礦區鈾含量總體呈西南部和北部偏高，東南部偏低的特征。高值多位于新資斷裂帶上盤以及鈾礦點附近。區內不同期次花崗巖鈾含量普遍偏高，鈾含量一般在7.52×10-6～13.67×10-6之間，平均為8.74×10-6。鈾異常暈總體呈不規則狀、團塊狀，呈NE向、NW向呈近圓形或橢圓形展布。工作區南部泥盆系中統信都組雜色砂巖地層鈾含量一般在4.62×10-6～15.74×10-6之間，平均為13.92×10-6。其余地層鈾含量普遍較低，未見明顯鈾異常。該區鈾變異系數為35.35%，變異系數中等，鈾元素離散較小，鈾礦物分布相對均勻，鈾活化遷移富集現象不是很明顯。

釷離子具有不可溶性，因此更趨于保持與母巖相一致或以固體礦物顆粒的形式搬運相對較短的距離。區內釷含量高值區域主要位于工作區東南部，呈現花崗巖區域釷含量普遍偏高，地層區域偏低的特點。花崗巖區域釷含量一般在28.61×10-6～ 54.17×10-6，平均值為38.17×10-6，在地層釷含量普遍較低，未見異常。

鉀幾乎總是束縛在土壤礦物組分中，因此在地下水中以膠體形式搬運，然后沉積在泥質沉積物中。區內鉀含量總體變化不大，鉀高值點主要位于花崗巖區域，地層鉀含量普遍較低，與釷元素分布特征一致。花崗巖區域鉀含量一般在3.12%～6.44%，平均值為5.39%，高值點零星分布于礦區中部以及東南部，未見異常。

3.2 eTh/eU、eTh/K、U/K比值分布特征

鈾的化學性質較活潑，易與氧結合，當地球化學環境改變后，易發生活化、遷移、沉淀和再分配。而釷不易氧化，在氧化帶中較穩定。所以在淺層巖石（或氧化帶）中，鈾、釷往往產生了分離。eTh/eU比值的高低反映了在漫長、復雜的地質作用過程中，鈾的活化、遷移、再分配的狀況。區內eTh/eU比值的高值區域主要集中于礦區東南部，顯示出該地區可能遭受化學風化和作為沉積礦床源區的區域。低值區主要集中陳家鈾礦點、高灘平鈾礦點以及三個寶鈾礦點附近。結合鈾元素和釷元素分布特征，eTh/eU比值的低值區可能反映了這些區域為鈾活化遷移富集區，并且有經濟價值重要鈾礦床的特點是都具有較低的eTh/eU比值，能形成分散鈾礦物的任何鈾富集都會使eTh/eU比值顯著降低。

eTh/K比值的大小，反應巖石活化作用的強弱。該礦區內釷鉀比值一般在4.00～11.50之間，可見eTh/K比值高場區，可見明顯的異常暈，高值區域主要集中于礦區東南部，通過與其它等值線圖對比分析認為，礦區東南部零星分布異常可能指示鉀的富集，不一定反映鈾的活化。

eU/K比值的高低反映了以鈉交代作用為主的另一種蝕變現象。高比值區顯示巖石中鈉交代明顯，在此條件下，鈉取代鉀，從而使eU/K比值增高。中高比值區反映了以堿交代作用較為強烈的鈾活化區，鈾在有利條件下可富集成礦。區內eU/K比值高值區域主要集中于礦區南部以及陳家鈾礦點和三個寶鈾礦點附近，另外，礦區北部和東部也有部分高值區域，花崗巖和雜色砂巖eU/K比值相對較高，其中花崗巖平均值為1.60，雜色砂巖平均值為4.00，其余地層中eU/K比值普遍不高，反應了花崗巖區域以及花崗巖和雜色砂巖接觸帶鈾成礦潛力較大。

4 異常解釋推斷

各巖體異常點（帶）、異常暈以統計為基礎，按照礦區內主要巖性結合區域地質特征進行劃分，劃分標準：異常點是鈾、釷、鉀元素含量大于或等于地質體背景平均值的三倍且受一定地層（巖性）或構造控制。異常帶是異常分布受同一層位（巖性）或構造控制，其長度連續在20m以上，或總長度大于40m，長度變異系數在50%以上的斷續異常。異常暈是鈾、釷、鉀含量高出地質體背景值三倍標準偏差，但未達到異常點標準的異常稱異常暈（表3）。

表3 礦區內主要巖性異常點（帶）和異常暈下限統計表

異常點的鈾釷性質劃分以礦區內地質體鈾、釷含量的背景值、標準偏差為依據，參考已知鈾、鈾釷混合、釷礦床（點）上鈾、釷元素分布特征的經驗數據(表4)。

表4 異常點、異常暈鈾釷性質劃分原則

區內發現的伽瑪能譜異常點為鈾異常點，主要分布在黑江頭—越城嶺林場—陽鳥江地段新資斷裂帶上盤（圖1），出露巖性一般為灰白色粗粒黑云母花崗巖和呈脈狀的硅質巖。鈾異常點范圍最廣為5m×6m、最窄為0.5m×2m。坤佛庵南部信都組地層26-90點位發現鈾異常，巖性為含礫石英砂巖，表面附著一層鐵質，產狀310°∠42°，異常范圍4m×3m，鈾異常值為116.22×10-6。此點以南的鄧家一帶發現鈾異常點最高值為403.28×10-6，也是位于泥盆系中統信都組地層中，異常巖性亦為含礫石英砂巖，且地層內皆有鈾異常反應，其鈾異常為泥盆系中統信都組地層所控制，坤佛庵南部到鄧家一帶所發現的鈾異常點相對較多。

鈾異常暈在陳家鈾礦點、高灘、坪鈾礦點附近集中分布，在礦區西部呈NE向分布。主要呈橢圓形、不規則形狀，面積0.019km2～0.447km2，eU最高值403.28×10-6，巖性為粗粒黑云母花崗巖，部分出露硅質脈，蝕變以赤鐵礦化為主。釷異常暈在礦區東南部集中分布，呈橢圓形或近橢圓形，面積0.017km2～0.144km2，eTh最高值174.67×10-6，巖性為灰白色粗粒黑云母花崗巖，未見構造出露，可能由地表釷異常引起的。鉀異常變化區間不大，高值點零星出露，因此未圈定鉀異常暈。

根據地面伽瑪能譜測量成果和區內地質情況，區內地面伽瑪能譜eU、eTh、K場暈有以下幾個方面的特點：

圖1 鏟子坪礦區eU、eTh異常分布圖

（1）區內不同期次巖石和地層的鈾、釷、鉀含量有所不同。一般來說，花崗巖的鈾、釷、鉀含量一般要高于沉積巖地層的鈾、釷、鉀含量，這與區內統計數據統計結果基本一致。

（2）區內發育有鏟子坪鈾礦床和少量鈾礦點，這些鈾礦床和鈾礦點主要受斷裂構造帶控制，因此在該地區明顯可見受成礦構造帶控制的放射性元素富集，而這些地區地段最主要的特點就是鈾元素含量明顯增高，這也是該地區鈾成礦預測的重要依據。

（3）同種巖體，山溝的鈾、釷、鉀含量要比山脊處高，這是由于地形條件影響導致元素遷移所致。

5 結論

（1）鏟子坪礦區鈾含量總體呈西南部和北部偏高，東南部偏低的特征，礦區鈾元素平均含量為8.74×10-6，遠高于地殼中鈾元素平均含量3×10-6，但鈾元素變異系數為35.35，為中等變異，鈾元素離散一般，鈾礦物分布相對均勻，鈾活化遷移富集現象不是很明顯。

（2）eTh/eU低值區主要集中陳家鈾礦點、高灘平鈾礦點以及三個寶鈾礦點附近，而有經濟價值的重要鈾礦床的特點是都具有異常低的eTh/eU比值，能形成分散鈾礦物的任何鈾富集都會使eTh/eU明顯降低。

（3）如果鈾礦化伴隨有鈉質交代作用，則eU/K比值是特別靈敏的指示。但是，由于eU/K比值異常的數量較多，因此eU/K比值異常對鈾礦勘探的實際意義較少，但eU/K比值對圈定許多似偉晶巖巖石是很有效的。

（4）礦區南部共有5個鈾異常暈（U-2、U-3、U-12、U-13、U-14），分布有兩處鈾礦點（陳家鈾礦點和高灘平鈾礦點），具有鈾含量較高，異常點分布較多，異常范圍較廣等特點，異常場受信都組含礫石英砂巖控制。信都組和花崗巖接觸帶附近裂隙發育，地表發現多處鈾高值點，裂隙表面內多見鐵錳物質附著，三級場暈完整，且連續性較好，暈圈軸向受構造控制明顯，為成礦的有利區域。