地氣測量結合現場物化探方法勘查隱伏金屬礦研究

張朝陽，趙 凈

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

為了獲取更豐富的礦產資源大深度的隱伏礦勘查是現階段的重要工作任務，然而針對大深度的隱伏礦進行勘查的過程中對于技術的要求非常高，因為勘察的難度使得現階段常規的物探和化探方法并不能滿足勘探的需求，而物探和化探在勘查過程中存在的不足和缺陷也是無法避免的。例如常用的地震縱剖面勾畫方法可以針對地下巖層的分布斷裂進行有效勘測，但是并不能充分指出哪些地方有礦以及哪些地方有什么礦相關問題[1]。而電磁法在應用的過程中可以有效提供地下低阻體的形態以及分布情況，但是在回答低阻體是否為礦化體或者低阻體是一種什么樣的礦化體時仍然存在不足。而地氣測量在應用的過程中就充分結合了地震縱剖面法以及電磁法的眾多優點和強項，能夠基于隱伏礦體的元素信息并在地震電磁探測的基礎之上對隱伏礦體進行定性分析，并通過對隱伏礦體進行位置的準確定位，從而有效解決現階段隱伏礦找礦過程中的關鍵性技術。

1 長排礦區簡介

1.1 長排礦區地質概況

長排礦區屬于諸廣南部巖體斷裂構造帶，該地區斷裂構造帶活動強烈，在早期成巖的過程中屬于南北向構造，而在晚期則屬于多期、多階段、多方向的斷裂構造特點，該礦區的趨向主要有南北向、北西向、北東向三個斷裂帶共同組成。這三個斷裂帶在構造交匯處復合部位共同控制著該礦區的鈾礦礦床分布[2,3]。出露最大面積為4000平方公里，中部巖體的出露面積大約為2200平方公里，巖體主要的形成時期為加里東期，屬于印支-燕山早期侵入活動的高峰期。該礦區的巖漿侵入活動可分為4期，共13個階段。而在印支燕山期巖體內，鈾礦的含量高達19.8×10-6，該地區的鈾礦克拉值屬于常規花崗巖類4.5倍左右，為該地區的鈾礦成礦提供了豐富的礦源，礦床分布圖如下圖1所示。

圖1 長排礦區地質概況以及鈾礦床分布圖

1.2 礦區的地質特征分析

1.2.1 礦區巖石狀態

長排礦區的巖石主要為燕山早期形成，而且是在印支期和燕山晚期也有大量的花崗巖侵入，在燕山晚期的基性巖脈也有少量形成。通過對該礦區的巖體侵入關系、巖相、巖性等相關資料進行對比分析，可以將該區內的巖體侵入分為6個階段，而在這6個階段中共有8次侵入活動。

（1）在燕山晚期其侵入階段分為第1階段和第3階段，在第1階段主要包括煌斑巖、花崗斑巖以及白云母花崗巖、含石榴籽的細粒二云母花崗巖。所有巖石均呈脈狀分布，主要分布于該礦區的中北部及南部區域。而第3階段其巖石類型主要為中細粒的二云母花崗巖以及細粒的黑云母花崗巖，其分布及分布形狀為小巖體類型，主要位于該礦區的東南部區域。

（2）在燕山早期侵入階段主要分為第1和第2階段，第1階段的巖石類型主要包括中粒的黑云母花崗巖以及中粗粒黑云母花崗巖，這類花崗巖處于巖基形狀，主要分布于該礦區的中部區域，而第2階段主要為中立的二云母花崗巖，呈現脈狀分布零星分布于該礦區。

（3）印支侵入其巖石分布階段主要屬于第2和第3階段，在第2階段主要為中粗粒的斑狀黑云母花崗巖，分布形狀為巖基形狀主要分布于該礦區的中北部。而第3階段主要為中細粒的二云母花崗巖以及中粒斑狀二云母花崗巖，同樣為巖基形狀分布，位于該礦區的西北部區域。

1.2.2 斷裂構造情況

斷裂構造屬于該礦區礦床的北部，西起飛水崖往東經過游動向駝背嶺方向駛出。在地貌上整體呈現出直線的V型峽谷。整體走向向南西方向傾斜，傾角大約為75°～85°。該地區與煌斑巖作為主要巖石填充，另有糜棱巖化花崗巖角礫巖等其他巖石組成，寬度最低為5m，最高為20m。該地區的成礦活動主要包括兩次構造活動，第1次構造活動屬于早期煌斑巖，成礦時期則屬于赤鐵礦化硅化巖破碎后出現的角礫巖，通過規硅化巖膠結而成。第2次構造則屬于米黃色硅化巖破碎，以角礫巖出現，結合角礫巖和斷裂帶方向進行分析屬于北東往西，南東往東運動。

2 地氣結合放射性測量勘查隱伏多金屬礦找礦模式

2.1 X熒光測量

在進行隱伏金屬礦找礦的過程中首先采用X熒光測量，X熒光采用10米的測量點距，有效避免在測量過程中出現的不平度效應礦化不均勻效應對X熒光測量所造成的影響。在野外工作開展的過程中保障采集B層土壤的細粒部分為原則，規定所獲取的取樣深度超過40cm，每次采樣200克。測量的過程中采用2000P型便攜式X熒光儀，測量精度達到10-6克/克級，測量的元素主要可滿足Fe、Co、Ni、Cu，Pb，Zn，As，Sr。最后在該礦區4號勘測線獲得主要元素統計Cu，Zn，As，Pb，Sr，每種元素的樣品個數為41個，分別測量出各元素的最小值、最大值，計算出平均值和標準差。該礦區9號勘測線獲得主要元素Cu，Zn，As，Pb，Sr，每種元素的樣品個數為48個，分別測量出各元素的最小值、最大值，計算出平均值和標準差[4-7]。

2.2 伽瑪能譜測量

伽瑪能譜測量主要是運用伽瑪能譜測量儀對巖石或者地層及其他放射元素進行伽馬射線測量。常用的射線主要包括2148b3bi的1.76×10-6電子伏，23290TH的2.62×10-6電子伏4019k的1.46×10-6電子伏伽馬射線。利用該探測器首先記錄該探測樣品中的伽馬射線能譜測量，測量出樣品中核素含量的變化，從而針對被測區域的異常分布帶進行區分。通過該地區通過檢測獲得了該地區鈾、釷、鉀三種元素的分布情況。得到測量后得到該地區的鈾含量達到19.8×10-6，屬于該地區成礦的主要礦源。而分析該礦區的鈾礦礦床特征，鈾元素相比于釷具有高度富集的特點，而且在豐度值方面超出正常值的幾個數量級。其次，鈾元素相比于鉀也有高度富集的特點，這對于鈾礦而言U/Th以及U/K是我們在該礦區尋找鈾礦的重要基本參數。通過絕對的峰值增長情況以及與釷和鉀元素的比值情況，能夠充分顯示出該礦帶的鈾礦賦存情況。通常情況下U/Th值為0.2～0.4，而若得到的比值高于此值，則可以證實該礦區存在鈾礦化現象存在。

2.3 地氣測量

對該礦區土壤進行X熒光分析異常測線19號和4號礦區開展定期測量，其地氣測量的分析方法與X熒光分析方法相同，通過對各元素進行統計得到該礦區剖面區域的背景值和異常下限。反映出該礦區的異常區域，對礦區元素進行歸一化累加得到勘測結果。在該礦區進行地氣測量時通過對Cu，Zn，As，Pb等4個元素進行歸一化累加，并運用Grapher軟件繪制元素含量圖，發現在該礦區的Cu，Zn，As，Pb，Sr累加相關性較好，結合該結果繪制出4號勘測線和19號勘測線的后面圖。最終顯示Cu，Zn，As，Pb，Sr都屬于這兩條勘測線上異常明顯的元素分布。分析發現行4號勘測線Cu，Zn，As，Pb，Sr元素在該礦區對于隱伏鈾礦的找礦具有非常重要的指示作用，而在19號勘測線上，富集的礦體上方表現出Cu，Zn，As異常突出。最終直到我們在進行4號勘測線和19號勘測線尋找鈾礦石應充分基于Cu，Zn，As，Pb，Sr綜合考慮，進行異常性質評價。

最后將地氣與放射性測量勘查模式進行綜合應用得到該礦區19號勘測線共畫出3個異常區，在其中2個異常區已經鉆出了礦化體，與X熒光分析結果具有一致性。地氣元素歸一化之后得到19號勘測線出現3個異常區，分別分布在35號點左右、45號點左右、55號點左右。通過后期驗證采用放射方法和輕便電法能夠快速圈定該礦區的異常找礦區域，而地氣法在找礦過程中通過準確快速的確定找礦靶位有重要的應用效果，因此在對與該礦區相同性質地區進行找礦石可采用放射性法和輕便電法快速圈定異常區域，然后通過地氣法快速獲得找礦靶位，將地氣法與物化探結合形成快速到隱伏金屬礦模式。