江西相山礦田樂家測區地電提取異常特征及找礦預測

歐陽菲 羅先熔 同銳靈 韓淑朋 楊笑笑 王葆華

(1.桂林理工大學地球科學學院,廣西 桂林 541004;2.廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室,廣西 桂林 541004;3.廣西區域地質調查研究院,廣西 桂林 541003;4.廣西壯族自治區三一〇核地質大隊,廣西 桂林 541000)

相山是我國特大型鈾礦田,為充實我國鈾礦資源 儲備發揮了重要作用[1-3]。隨著經濟的發展,先后在北部、西部發現了大量不同規模的礦床;中部地區尚未取得明顯找礦突破,但具備良好的成礦條件。其中,杏樹下地區已經開展了“中國鈾礦3 000 m科學深鉆(CUSD2-1)”的研究工作,發現了4處鈾礦化段和5處鉛鋅金銅等多金屬礦化[3-4]。斷裂構造與晚期巖脈復合定位式和斷裂構造與火山層間離張構造(基底界面)復合部位是相山深部第二找礦空間[5]。相山鈾礦田現有已知礦床埋深均在600～1 200 m[6-9],主要分布在基底界面附近。中部地區為火山盆地中心,預計其基底深度均超過1 000 m[9];最深處在相山—杏樹下之間,深達2 500 m標高以下[10]。因此,相山中部地區的基底深度大,礦體也具有很大埋藏深度,大多數的地球化學勘查手段效果欠佳。構建2 000～3 000 m深度的鈾礦深部探測技術體系是“十三五”國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”專項的研究目標之一。本研究以相山礦田中部地區作為試驗區,探討地電提取法的深部探測應用效果。

作為穿透性地球化學勘查技術之一[11],地電提取法尋找隱伏鈾礦工作已在多個礦區開展并取得了明顯效果。鄂爾多斯盆地東勝地區的已知礦體上方測得 U、Th、Ti、Mo、Pb、Zn、Cu、Ag 等元素異常[12]。 澳大利亞Four Mile East礦區的已知礦體上方測得U、Mo、Ag、Cu、Co 等元素異常[13]。 浙江江山地區開展找礦預測工作,測得 U、Th、Ti、Mo、Pb、Zn、Cu、Ag 等元素異常[14]。在江西盛源盆地的已知礦體上方測得U、Mo元素異常[15]。相山礦田居隆庵礦床64#線剖面已知礦體上方測得 U、Th、Mo、Pb、Zn、Cu、Ag 等元素異常[16]。以上研究實例中礦體的埋藏深度均在300～400 m,最深的是相山礦田居隆庵礦床,深度達700 m。因此,相山中部地區的找礦預測工作所要求的深度明顯超過了以往工作,這不僅對研究區的找礦突破具有重要意義,而且對于推進地電提取法的技術發展也具有十分重要的意義。

本研究在相山中部地區的樂家一帶開展了地電提取找礦預測研究,通過分析各元素(組合)的異常特征和空間分布規律,進一步分析了其地質意義和深部找礦效果。

1 相山礦田地質背景

相山礦田[9]位于揚子準地臺與華夏褶皺系的過渡部位,為贛杭火山巖成礦帶和大王山—于山花崗巖成礦帶的交匯部位。受NE向遂川—撫州深斷裂與NNE向宜黃—安遠深斷裂控制,在中生代出現大規模的中酸性火山巖噴發和巖漿淺成侵入活動,形成一個大型火山坍塌盆地(相山盆地)。

相山火山盆地巖性(圖1)以火山巖為主,其次為次火山巖,還包括少量的中基性巖脈;巖漿巖均為隱伏,或分布在外圍。盆地由基底、蓋層一起組成雙層結構:基底主要為中元古界淺變質巖系,部分地段發育下石炭統、上三疊統地層;基底之上為盆地內部的火山巖蓋層,包括打鼓頂組(K1d)和鵝湖嶺組(K1e),火山盆地北西側被白堊系紅層覆蓋。次火山巖分布于盆地的北部、東部和南部,圍繞盆地邊緣侵入、充填于斷裂和火山塌陷構造中;巖性為次花崗斑巖、次花崗閃長斑巖和次斑狀花崗巖,它們與鈾成礦關系密切。地表中基性巖脈分布較少,主要隱伏于地下,與礦體關系密切,巖性有煌斑巖、輝綠巖、英安斑巖等。

圖1 相山地質簡圖及地電化學測區位置[9]Fig.1 Xiangshan geological sketch and location of geo-electrochemistry survey area

相山地區構造活動具明顯的多期性,經歷了擠 壓、左旋走滑、伸展拉張、壓扭等階段,分別發育NW、EW、NE、NS向斷裂。

基底構造主要由EW、NE及NS向3組構造組成,也存在NW向構造。EW向褶皺構造及斷裂構造發育且規模較大,為主要基底褶皺方向。NE向斷裂及其配套的NW向斷裂是基底主要斷裂方向。NE向遂川深斷裂在礦田北西側通過,控制了本區NE、NW、SN向斷裂的形成。該斷裂形成于加里東期并長期活動,是贛杭構造帶的主要組成部分。

蓋層構造以斷裂構造和火山構造為主。斷裂以NE向為主,是導礦、控礦構造;NW向斷裂與前者一起形成菱形構造系統,對鈾礦床具有重要的控制作用;EW、SN向構造也是在NW向構造的基礎上演化而成。蓋層構造的形成受基底構造控制,在其基礎上活化、遷就、改造、發展而成?；鹕綐嬙彀ɑ鹕娇凇惹殖龉艿?、環狀構造、斷塊塌陷構造、爆發角礫巖筒等。主火山口位于相山主峰附近;環狀構造遍布火山盆地(特別是東部),控制了次火山巖的分布;側侵出管道在主火山口東側,形成了云際礦床;斷塊塌陷構造在西部特別發育,形成了階梯式塌陷,使得火山巖系地層產生褶曲并發育密集的裂隙群,控制了相山西部礦體形態,形成了居隆庵、鄒家山礦床;爆發角礫巖筒主要出現在盆地北緣,形成了巴泉礦床。

礦石礦物主要有瀝青鈾礦、鈦鈾礦、鈾石、鈾釷石等,礦石類型一般分為鈾—赤鐵礦型、鈾—綠泥石型、鈾—螢石型和鈾—硫化物型等4個類型。相山礦田鈾多金屬元素組合類型[7]主要有U-Th-Mo、U-Pb-Zn-Ag、Pb-Zn-Ag、Au-Cu 等。

2 取樣分析

樂家一帶地電提取測量的測區范圍如圖1所示。采用500 m線距、100 m點距的取樣網度,共取樣341件。工作條件為:提取時間24 h、工作電壓9 V、兩電極距離1 m、提取液為15%濃度硝酸1 000mL。地電提取樣品送有色金屬桂林礦產地質測試中心分析,采用ICP-MS和 ICP-AES分析方法,共分析了 U、Th、Mo、Pb、Zn、Cu、V、Ti、Co、Ni、As、Sb 等 12 種元素,分析數據的單位均為(×10-6)。

3 測試結果分析

3.1 統計分布特征

本研究地電提取元素的含量參數取值見表1。

表1 地電提取元素含量參數統計Table 1 Statistics of the element content parameters of geo-electric extraction

分析表1可知:12種元素均存在較大離散性,各元素極大值與均值(或中值、眾數)都相差較大。從變異系數來看,U、Pb達到了15%以上,其次為V、Co、Zn、As,這些元素為異常劃分的主要依據,其他元素作為次要參考。所有元素均不服從正態分布,均為正偏、高峰度,因此對數轉換后的箱狀圖能更加客觀地反映元素的統計分布特征[17]。經過對數轉換之后,大多數元素符合正態分布(圖2),中位數位于箱子最中間,呈上下對稱特征,但Cu、Zn仍具有較明顯的正偏特征。箱狀圖(圖2)中絕大多數元素都存在離群數據,其中U、Pb、V、Co、As等元素離群值較多。

圖2 元素含量對數轉換后的箱狀圖Fig.2 Box diagram of element content after logarithm ic conversion

對原始數據進行Z標準化,再進行聚類分析。首先,進行標準化計算Z得分,然后使用平方Euclidean距離作為度量標準,采用組間連接方法,進行聚類分析,結果如圖3所示。

圖3 聚類分析樹狀圖Fig.3 Cluster analysis dendrogram

由圖3可知:距離值為15時,12種元素可以分為 3 組:U、Th、Mo、V、Ti、Co、Ni、Cu,Pb、As、Sb,Zn;距離值為5時,U、Th、Ti、Mo為1組,清晰地反映了鈾成礦作用的特點。相關研究顯示[8-9,18-20]:相山北部和西部多為復雜元素型礦床,礦石沉淀順序為磷灰石—鈾、釷、鈦的氧化物—鈾(釷)硅酸鹽,U、Th、Mo、Ti在礦石中是伴生的。地電提取的聚類分析結果與以上規律相吻合。同時,由于Mo與U在熱液成礦過程有許多相似性,可以貫穿熱液活動從早期到晚期的整個過程,相山礦田中鈾、鉬礦化在空間分布上基本一致[8]。Mo礦化一般與斑巖無明確關系,是獨立的構造熱液活動產物[21]。 Cu、V、Ti、Co、Ni等元素可能反映了U元素的物質來源于深部地幔流體,或者與變質基底、基性巖脈等有關,同時也可能與礦田中的紅化(赤鐵礦化)現象有關。Pb、As、Sb代表了多金屬硫化物沉淀階段,或者與酸性巖漿和熱液作用有關。

利用因子分析的主成分分析方法對地電提取的12種元素的原始含量數據進行降維處理。表2中的Pearson相關系數顯示,絕大多數元素相關性較強,只有Zn與其他元素聯系稍弱。因此,本研究對除了Zn以外的11種元素進行因子分析。當選擇3個因子時,其累積總方差貢獻達到87%。用最大方差法對因子載荷矩陣進行旋轉變換(表3和圖4),選0.7載荷作為標準來區分各因子的代表性元素。最終確定F1因子代表U-Th-Mo-V-Ti-Cu組合,方差貢獻率為56%,指示了主要成礦作用;F2因子代表Pb-As-Sb組合,方差貢獻率為16%,可能與多金屬硫化物沉淀或者酸性巖漿、熱液作用有關;F3因子代表Co-Ni組合,方差貢獻率為8%,可能代表了煌斑巖脈的分布。

表2 因子分析的變量相關系數矩陣Table 2 Variable correlation coefficient matrix of factor analysis

圖4 因子分析的旋轉成分Fig.4 Rotation component of factor analysis

表3 因子分析的旋轉成分矩陣Table 3 Rotation component matrix of factor analysis

根據以上地電提取的12種元素的統計分布特征,分析認為:U、Th、Mo、V、Ti、Co、Ni、Cu 等 8 種元素彼此相關性強,而Pb、As、Sb等3種元素彼此相關性強;U、V、Co、Pb、As元素離群高值較多,異常分帶明顯,可以作為劃分異常的主要依據;Th、Mo、Ti、Ni、Sb、Cu作為前面5種元素的補充,Zn元素一般情況下不做考慮。根據礦區成礦規律和地質特征初步推測:U、Th、Mo、Ti等元素可能反映了主要成礦作用的結果(尤其是堿交代成礦);Pb、As、Sb等元素可能與多金屬硫化物沉淀或者酸性巖漿、熱液作用有關;Cu、V、Ti等元素受成礦作用和基性巖脈雙重影響;Co、Ni等元素主要反映了基性巖脈,或者來自盆地基地;Zn元素意義不明。

3.2 單元素平面特征

單元素含量的平面特征包含了背景值和異常特征兩方面:①背景值的變化反映了礦區各類地質體的綜合影響;②元素異常主要反映了微量元素富集情況和成礦作用的影響(包括隱伏礦體和控礦構造)。樂家測區地電提取的12種元素中,以U、Th元素含量變化為主要找礦指標,其平面特征較為相似;除了Zn以外的其他元素均有一定的參考意義。

3.2.1 U、Th元素

U、Th兩元素的空間分布高度相關,不但背景值變化趨勢相近,異常的分布位置也類似,差別在于異常的強度。

U元素(圖5)有兩處明顯異常,分別位于杏樹下北側35#線中部、上家嶺北東側。其中,杏樹下異常范圍寬(約300 m)、強度大,并且伴隨著NW向高背景帶。上家嶺異常強度更大,但其范圍小,且相應的高背景區面積也小。在30#線西端出現異常高背景區和單點異常。Th元素特征與U類似(圖6):在28#線出現明顯的高背景帶,其兩側為NW向低背景;在29#～30#線東南端出現明顯的低背景帶,在30#線西端出現異常;在杏樹下北東側盡管無異常,但存在高背景區。

圖5 地電化學U元素異常平面Fig.5 Anomalous plane of U element in geo-electrochemistry

圖6 地電化學Th元素異常平面Fig.6 Anomalous plane of Th element in geo-electrochemistry

由圖6可知:U元素分布總體以NW向延伸為主,其含量變化與AMT推測的基底深度結果較為吻合,呈現出“NW向高背景帶對應AMT大深度區、NW向低背景帶對應AMT相對小深度區”的特點。為了更加清晰地表達該特征,計算了U、Th兩元素的含量比值,如圖7所示。

圖7 樂家測區w(U)/w(Th)平面分布Fig.7 Plan distribution of w(U)/w(Th)in Lejia survey area

圖7 AMT推測深度顯示,測區東側的腦似上—杏樹下之間存在一條NW向深度在1 450 m以下的大深度帶,與其對應的地電提取特征為“U元素(高異常+高背景帶)+高w(U)/w(Th)”組合,主要包括32#線主體和部分 31#線、33#線、34#線樣品。 在該大深度帶東側出現大面積的地電低背景區和低w(U)/w(Th)值,包括34#線、35#線東南端,其對應 AMT深度為1 450～1 000 m的相對小深度帶。在下泥漿—樂家區域,AMT存在一條深度約1 000m的NW向相對大深度帶,在其兩側為深度850～1 000m的NW向相對小深度帶;與AMT對應的地電元素U背景區也呈NW向,28#線主體為高背景帶,兩側的26#～27#線和29#～30#線為低背景區,w(U)/w(Th)也呈中間高兩側低的特征。以上結果表明:地電 U含量、w(U)/w(Th)受基底深度控制,具有明顯的正相關關系。由圖7可知:w(U)/w(Th)一般在2以下,在U、Th異常周圍,w(U)/w(Th)則上升至5。

盡管U、Th元素總體變化趨勢相似,但測區東、西部分別存在差異(以NS向的下泥漿斷裂為界),如表4所示。

表4 測區東、西部U、Th統計參數對比Table 4 Comparison of the statistical parameters of U and Th between the east and the west of survey area

由表4可知:東部Th元素的均值和中值均低于西部,U元素則相反(東部略大于西部),原因是東部火山巖厚度明顯大于西部,杏樹下—相山主峰一帶為火山噴發中心。95百分位數一般可以作為初步的化探異常下限值,可以看出東部Th異常下限低,而U異常下限高。異常下限值的明顯差異可能反映出東、西部存在不同的成礦條件。從各元素異常圖(圖5)來看,東部U元素異常規模大,異常明顯;西部異常不明顯,存在多個單點弱異常;東部Th元素盡管無異常,卻存在高背景值;西部則反之,Th異常明顯、強度高、規模大。該結論與相山礦田現有的研究成果一致,例如李子穎[9]將相山礦田的鈾礦化分為簡單的鈾礦化和復雜的鈾釷鉬磷型,或者按元素分為單鈾型、鈾釷型、鈾磷型、鈾釷鉬型,說明 U、Th、Ti、Mo 的礦化在空間上存在明顯的差異性;李延河等[22]也認為在礦田北部、東部以單鈾礦種為主,西部為鈾釷共生。

3.2.2 其他元素

V元素的空間分布特征(圖8)與U元素類似,共有3處明顯異常。在杏樹下出現了明顯異常和NW向高背景帶,在上家嶺也為強異常。樂家北東側1 km處異常明顯,由3處單點異常和明顯的高背景區組成。

圖8 地電化學V元素異常平面Fig.8 Anomalous plane of V element in geo-electrochemistry

Ti元素的空間分布特征(圖9)更接近Th元素,共有3處異常,分別位于杏樹下、樂家北東側和上家嶺。Ti在杏樹下為單點異常,但周圍有明顯的NW向高背景帶,其他兩處位于斷裂交匯處。

圖9 地電化學Ti元素異常平面Fig.9 Anomalous plane of Ti element in geo-electrochemistry

Co、Ni元素總體與U相似(圖10、圖11),但存在一定的差異。在出現3處U異常的區域,同時也出現了Co、Ni異常。杏樹下異常也呈NW向,異常明顯,有高背景帶。與U元素的不同之處為:①在杏樹下異常附近分別出現了NE向高背景帶和不連續異常;② 在樂家周邊Co、Ni異常中心位置與U略有偏差,呈明顯的NNE向,與附近的斷裂平行。

圖10 地電化學Co元素異常平面Fig.10 Anomalous plane of Co element in geo-electrochemistry

圖11 地電化學Ni元素異常平面Fig.11 Anomalous plane of Ni element in geo-electrochemistry

Cu、Zn元素總體彼此相似(圖12、圖13),與U、Th、Mo等有明顯差異,與Co、Ni有一定相似性。在U元素異常的3個位置,Cu、Zn元素也有單點異常和高背景出現,但異常形態和規模完全不同;同時,Cu、Zn元素異常呈現明顯的NE向延伸特點。

圖12 地電化學Cu元素異常平面Fig.12 Anomalous plane of Cu element in geo-electrochemistry

圖13 地電化學Zn元素異常平面Fig.13 Anomalous plane of Zn element in geo-electrochemistry

Pb、As、Sb元素總體彼此相似(圖14至圖16),與其他元素不同。在U元素出現異常的3個位置也出現了Pb、As、Sb異常。此外,3個元素的高背景區呈一定的SN、NE向延伸特點。

圖14 地電化學Pb元素異常平面Fig.14 Anomalous plane of Pb element in geo-electrochemistry

圖15 地電化學As元素異常平面Fig.15 Anomalous plane of As element in geo-electrochemistry

圖16 地電化學Sb元素異常平面Fig.16 Anomalous plane of Sb element in geo-electrochemistry

Mo元素的空間分布(圖17)與U元素也較為類似,但異常位置一般出現在U、Th異常的外圍。在測區中間出現明顯的弧形低背景區,由北段的SN向變為南段的NW向。在28#線也出現了NW向高背景帶,其兩側為低背景區。異常主要有4處,分別在樂家北東側1 km處、樂家北側1 km處、杏樹下北東側、上家嶺北側。杏樹下異常呈弧形分布于U異常外圍,其他3處異常均位于斷層交匯處。

圖17 地電化學Mo元素異常平面Fig.17 Anomalous plane of Mo element in geo-electrochemistry

3.3 多元素組合特征

根據前文聚類分析、因子分析結果,將除了Zn元素以外的11種元素分為3組,分別是F1因子(以U、Th、Mo、V、Ti、Cu 為代表),F2因子(以 Pb、As、Sb 為代表),F3因子(以Co、Ni為代表)。將因子綜合得分繪制成平面圖,為了方便對比,將因子綜合得分為0～0.6的稱為正得分帶,得分為0.6～1.0的稱為高得分帶,得分為1～2的稱為異常帶,大于2的稱為特高異常帶,如圖18至圖20所示。

圖18 F1因子得分平面Fig.18 Plan of F1factor score

圖19 F2因子得分平面Fig.19 Plan of F2factor score

圖20 F3因子得分平面Fig.20 Plan of F3factor score

F1因子(圖18)反映了主要成礦作用發生的位置,是 U、Th、Mo、V、Ti、Cu 等 6 種元素的綜合體現。在杏樹下出現了高得分帶,并在周邊地區伴隨著NW—NNW向正得分帶。F1因子存在一定的線狀分布特征:從上家嶺—杏樹下—羅家出現不連續的線狀分布,總體呈NNE向,由正得分帶、高得分帶、特高異常帶等組成。最高值位于上家嶺,得分高達16,但屬于單點異常。

F2因子(圖19)是Pb、As、Sb等3種元素的綜合體現。最高值位于樂家北東側1 km處,有3條斷裂交匯于此,得分高達16。在杏樹下呈半環形分布于F1因子周圍,為正得分帶+高得分帶組合。在下泥漿呈NE向分布,為正得分帶+高得分帶組合。

F3因子(圖20)是 Co、Ni等2種元素的綜合體現,最高值為7,出現在下泥漿東側的28#線。該因子元素少,因此得分超過1的異常帶很常見。在杏樹下附近為NNE向線狀分布,由正得分帶、高得分帶、特高異常帶等組成。在樂家附近呈NE向分布,也由正得分帶、高得分帶、特高異常帶等組成。

4 討 論

本研究地電提取的異常解譯工作是在礦田地質特征、礦化作用和構造特征綜合分析的基礎上進行的。以主成礦U元素為主要依據,結合聚類分析、因子分析結果,對地電測區內的元素平面特征和異常進行了分析,進而探討其地質成因。測區內地質情況簡單(圖1、圖7),除了鵝湖嶺組(K1e)火山巖地層外,最主要的是多組斷裂分布,出現極少量花崗斑巖脈(γπK1),NE向、SN向斷裂是最主要的構造。

4.1 地電提取金屬元素與礦區地質背景的關系

地電提取異常受相山地區成礦作用和地質過程的控制,其金屬元素來源于地下礦體和相關成礦地質體,通過地電提取溶解產生活化,然后經過漫長時間和過程遷移,最后到達地表并沉淀。相對而言,土壤地球化學異常由地表原巖在原地風化而成;地電提取異常則與之不同,其來源深度更大。在地下較大深度(可達數百米、甚至更大)的區域,原巖可以在有水的條件下產生變化。這種變化以電化學反應為主,所形成的化學物質一般粒度較細,可以達到納米級。經過各種物理、化學過程(包括地下水、上升氣流等多種途徑)遷移至地表,最終在土壤中沉淀并形成地電提取異常。地電提取所獲得的金屬元素主要受地下水和氣體影響,以較為活性的賦存形態為主,受土壤中納—微米級顆粒影響最大,并不能提取出土壤中的全部金屬。

地電提取異常顯然離不開測區的地質背景和礦床特征。相山礦田內成礦和蝕變作用盡管很復雜,但仍然有一些規律。從時間順序來看:相山礦田的礦化早期為堿交代鈾成礦,形成以U、Th、Mo、Ti等元素為主的氧化物沉淀;中期還發生了多金屬硫化物成礦,形成了Pb、Zn、Au、Ag等元素富集;晚期為酸交代鈾(螢石-水云母型)成礦,形成以U硅酸鹽為主的沉淀。從空間分布來看,東部、北部以堿交代為主,西部的酸交代作用幾乎完全覆蓋了堿交代范圍。大多數礦體產于酸堿交代疊加部位。成礦前多期次的巖漿作用和演化為鈾成礦奠定了物質基礎[9],中生代深部熱點活動引起地幔熱流物質上涌并與硅鋁殼混溶。同時,酸性火山巖及侵入巖導致的熱液蝕變也會形成Cu、Pb、Zn等元素的富集,這與U成礦過程中所形成的元素異常相互疊加?？傮w來說,U成礦既與V、Ti、Co、Ni、Cu等鐵族元素密切相關,又與熱液過程中發生的沉淀相關。同時,與U關系最為密切的還是放射性元素Th。相山盆地的成礦熱液與紅盤密切相關[22],來自紅盆的高鹽、高氧逸度的鹵水經后期巖漿活動加熱,并萃取火山巖和變質基底巖石中的U元素,形成富鈾成礦溶液。由此可見,U及伴生元素的來源可能還與震旦系基底地層有關。西部的居隆庵、鄒家山礦床屬于U-Th-REE-Mo-P型元素組合,北部的云際礦床為UP型,沙洲礦床為U-Pb-Zn-Ag型[7]。

相山盆地以SN向羅陂—上南斷裂為界,被分為東、西兩部分,其蝕變、礦化作用和構造特征均具有明顯差異[23]。地電提取元素也存在類似特征。根據圖1和圖7,測區東部靠近相山主峰,其地質特征表現為基底深度較大(AMT推測深度超過1 000 m),為主火山口的巖漿通道,不整合面產狀相對較陡,火山巖厚度大,變質巖基底埋藏深。其周邊地區斷裂以NE向、SN向為主,斷裂分布相對較稀。地電測區西部靠近鄒家山礦床,其基底相對較淺(700～1 000 m),變質巖基底與火山巖之間的不整合面產狀平緩,構造以NW向和NE向組成的菱形斷塊為特征(尤其是鄒石斷裂以西[10]),同時存在其他方向的斷裂,斷裂分布較密集。相山礦田東、西部的構造差異[7,24-26]以SN向斷裂(圖7中的腦似上—下泥漿斷裂,分布在徜坑—羅陂—下泥漿—油溪—游家山等地)為分界。地電測區西部地質特征與相山盆地剖面圖(圖21)的左側部分相近,地電測區東部與剖面圖的中間部分(相山主峰)相近。結合前文U、Th元素在東西部差異的分析,本研究認為:測區東部的成礦特點可能與盆地北側沙洲礦床類似,以斷裂控礦為主,礦體主要賦存在控礦斷裂中,以富礦為主,礦化以單鈾為主,其他元素的富集程度較低;西部可能與鄒家山、居隆庵等類似,即礦體賦存在NE向斷裂與次級斷裂的交匯部位(或附近密集裂隙群中),礦化以鈾釷型為主,各種金屬元素的富集程度均高于東部。

圖21 相山盆地剖面[22]Fig.21 Profile of Xiangshan Basin

4.2 地電提取多元素綜合異常特征

對地電提取元素的平面分布特征進行了對比、分析和總結,劃分了3處綜合異常,即杏樹下異常、上家嶺異常、樂家北東側異常(分別對應于圖22中LJ1、LJ2、LJ3異常),其中杏樹下異常(LJ1異常)為最主要的異常,所有異常或高背景區均與斷裂有關。

圖22 地電提取綜合異常劃分Fig.22 Division of the comprehensive anomaly of geo-electric extraction

4.2.1 地電提取異常與斷裂的關系

U、Th元素的空間分布呈NW向帶狀延伸特點,可能意味著NW向斷裂在局部控制了火山巖厚度分布和元素的分布規律。胡寶群等[26]發現在相山等華東南的鈾礦田中,常見先形成“X”形節理,后在力偶作用下沿“X”形節理的一枝發生平行滑動,形成間斷、側列、菱形的張性小斷塊。“X”形節理可能控制了第一期打鼓頂組(K1d)的分布和火山盆地的基底形態。由于U、Th元素與火山巖的厚度基本保持一致,所以總體上以NE向為主的斷裂周邊出現異常,但在遠離斷裂的位置出現NW向分布的帶狀高、低背景區。

測區內幾乎所有元素的異常都受斷裂控制(圖5至圖17)。大多數異常分布在已知NNE向斷裂北西側或者SN向斷層東側,杏樹下、樂家北東側等兩處主要異常位于NE、SN向斷裂的交匯位置,斷層經過的區域,大多數元素都出現低背景帶。只有Co、Ni元素不受NW向斷裂的影響,在樂家周邊呈NNE向帶狀分布,并跨越了NW向斷層。同時,還有不少元素的背景呈NE、SN向帶狀分布,但它們不在任何已知的斷裂附近,推測存在隱伏斷裂或者中基性巖脈。Cu、Zn元素異常的NNE向帶狀分布特征十分明顯,Cu在樂家—腦似上—鄒家大隊一帶最明顯,Zn在上家嶺—杏樹下—圳上—羅家一帶最明顯。

因子分析結果也呈現類似規律,即F1因子(圖18)出現明顯的NE向分布特點,杏樹下、上家嶺等兩處的主要高值區都與斷裂有明顯關系;F2因子(圖19)在樂家北東側的異常為3條斷裂交匯處,而在下泥漿—杏樹下一帶呈NNE向分布;F3因子(圖20)異常存在NE向和NNE向兩個延伸方向。

南嶺地區鈾礦受區域斷裂控制,鈾礦床在鈾礦田內往往受1條或數條二、三級的主干斷裂及與其直交或斜交的次級斷裂控制[27],鈾礦體受局部性低級別的斷裂和裂隙控制。相山礦田不同級別的斷裂對礦體的控制極為重要,基性巖脈的分布也與斷裂、成礦密切相關。以往在相山地區的研究成果也顯示了明顯受斷裂控制的帶狀分布特征[16]。

4.2.2 杏樹下異常

杏樹下異常(圖22中LJ1異常)中,所有元素在杏樹下周邊都出現了異常。最典型的是U、Th元素:U異常規模大、異常明顯;Th盡管無異常,但出現了高背景區,相對周圍的低背景區來說,Th元素的富集趨勢還是存在的。w(U)/w(Th)的異常分布最明顯。V、Ti兩種元素的平面特征較接近,盡管V的異常強度高、范圍大,但是如果將周邊的高背景區考慮進來,則兩者的分布范圍幾乎相同。Co、Ni的異常特征相似,異常范圍接近,但Co的異常強度比Ni高。Pb、As、Sb的異常特征相似,只有Sb為單點異常。Cu、Zn在杏樹下北側也存在異常,但綜合分析認為他們主要與斷裂有關。

F1、F2、F3因子均在杏樹下附近出現了異常,區別在于F2因子圍繞在F1的南側外圍。這可能暗示了成礦作用的順序或者范圍不同:U的沉淀范圍更小,多金屬成礦范圍要大些;或者早期在異常中心發生了鈾礦化,而晚期熱液上升向南遷移了。F1因子在杏樹下為“單點異常+高得分帶”組合;F2因子以異常帶分布在F1因子外圍,也是“單點異常+高得分帶”組合;F3因子為明顯異常帶。

杏樹下位于主火山口的巖漿通道中,既是AMT異常顯示的深基底中,也是布格重力異常邊緣。其東側不遠處存在SN向斷裂,并且該斷裂發育一條NE向次級斷裂。以上地質特征表明,杏樹下的成礦潛力巨大。地電異常中主要元素U在此處的異常最明顯,同時其他元素均顯示了或強或弱的異常。所以,杏樹下異常為本次工作最佳的找礦靶區。

4.2.3 上家嶺異常

上家嶺異常(圖22中的LJ2異常)中,所有元素在上家嶺都出現了強異常,但以單點異常為主,只有Mo、As為多點異常。異常都位于35#線上,34#線并無異常,35#線為測區最邊緣的一條線,其異常形態未完全控制。

盡管存在上述不利因素,但是上家嶺異常找礦潛力仍然較好。上家嶺異常位于SN向斷裂東側,附近也有規模明顯的NW向斷裂,屬于斷裂交匯的附近區域。綜合考慮認為,上家嶺的找礦潛力比杏樹下要小,但優于樂家北東側。林子榆等[10]研究表明,該處存在一個重、磁反演的基底小凸起(代表火山巖底界面起伏),可能是小的斑巖體或巖脈。

4.2.4 樂家北東側異常

樂家北東側異常(圖22中的LJ3異常)位于樂家北東側約1 km處,該異常為3條斷裂交匯處。U元素出現弱異常,其他元素也出現了或強或弱的異常。U元素為3個單點異常+高背景區組合;Th、Mo、Ti、V、Cu、Ni、Pb、As、Sb 均出現強異常;Co 在該處為高背景,但在附近出現NNE向強異常帶;Zn只有單點弱異常,且位置有偏移。F2因子在此處呈現強烈異常,即該處可能是熱液活動較強的位置。F1因子得分為0左右,表明各元素的異常位置并不吻合,彼此有一定偏移。F3因子在該處有異常,但有偏移。

盡管樂家北東側異常中分布有3條規模明顯的斷層,但從地電提取的指標來看并不理想,尤其是U元素只有弱異常。

4.2.5 上家嶺—羅家推測斷層Fx

在上家嶺—杏樹下—圳上—下泥漿—羅家一帶存在一條NNE向的F1高得分帶(圖18至圖20中的“Fx”),以正值為主,同時也經過杏樹下異常和上家嶺異常。F2因子也有顯示,不過長度要短,從羅家—杏樹下北西側就終止了,且位置略向西偏移。F3因子也呈明顯的帶狀分布,但在28#線上向羅家東側偏移。

各單元素在該帶周邊出現不同的帶狀分布特點(圖5至圖 17)。 V、Ti、Cu、Ni在該帶上呈現中間低值、兩側高值的NNE向分布。Co的NNE向特征不明顯,但局部呈NE向分布特征。值得一提的是,Zn在此帶上特征最為明顯。U、Th、Mo等元素不明顯,但圖7中的w(U)/w(Th)值呈現斷續的帶狀分布特征。據此推測,Fx可能為一條發育在火山巖中的NNE向斷裂。

本研究推測的上家嶺—羅家NNE向構造體(Fx)與鄒家山、牛腦上、樂家、杏樹下等4條斷裂呈近似等間距排列(圖1)。后3條斷裂也呈NNE向,在相山地區規模明顯、延伸遠。林子榆等[10]研究表明:王泥坑—上家嶺—杏樹下—羅家一帶存在NNE向構造,與高精度磁測[8]所推測的NE向斷裂(游坊—上家嶺—陽家山)位置相吻合。竇小平等[28]研究中提及了該斷層的存在。

4.3 地電提取結果對深部找礦的指示意義

(1)地電提取 U、Th元素的空間分布特征和w(U)/w(Th)值較好地反應了相山盆地的基底深部或火山巖厚度,這說明地電提取測量結果能夠反映較大深部特定地質體的存在,其有效深部可達1 000 m以上;相對于背景區來說,具有更高強度的異常區可能是深部礦體造成的。

(2)不同的地電提取元素組合能夠反映和區分特定的地質體和地質作用,據此可以在一定程度上判斷成礦作用的范圍和特點、地質體的成因聯系,甚至物質來源。在進行成礦預測時,通過分析不同元素組合所代表的地質含義,來篩選合適的元素,判斷異常是否具有找礦意義。

(3)相山礦田的地電提取異常與斷裂有明顯關系,各元素在空間的分布特征受成礦斷裂控制。相山礦田中的鈾礦體圍巖有火山熔巖、次火山巖和隱爆角礫巖,甚至變質巖,無明顯的巖性專屬性;鈾礦化都嚴格受斷裂所控制,一旦離開斷裂及兩側的強蝕變巖,就基本不含鈾礦[7]。一方面斷裂控制了礦體的賦存,導致元素異常往往出現在斷裂附近;另一方面,斷裂破壞了原有巖石中元素的空間分布特點,導致元素背景區被斷裂切割并在斷裂周圍出現低值區。

5 結 論

(1)樂家測區地電提取測量結果可以為找礦預測提供有效參考,其中U異常為最重要的找礦依據,Th、Mo異常作為輔助找礦指標,其他元素異常均具有一定的指示意義。

(2)U、Th、Mo、Ti、Cu、V 等元素是造成樂家測區空間分布的主因子F1,可能代表了主要的鈾成礦作用,其中 U、Th、Mo 等與成礦最為密切;Pb、As、Sb 等元素為F2因子,一般分布于F1因子的外圍,可能反映了酸性巖漿和熱液作用的結果;Co、Ni等元素為F3因子。

(3)w(U)/w(Th)值是相山地區重要的找礦指標,其異常特征與AMT推測結果的吻合度高。