安徽省某地區(qū)放射性水化學(xué)特征及地質(zhì)找礦預(yù)測

摘要：研究區(qū)位于北淮陽構(gòu)造帶北側(cè)的霍山—毛坦廠與南側(cè)的磨子潭—曉天兩大火山巖盆地所夾持的隆起部位，經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)作用，形成了有利的鈾成礦地質(zhì)條件。本文通過地質(zhì)、放射性水化學(xué)調(diào)查等工作，分析了研究區(qū)成礦地質(zhì)特征、水化學(xué)特征等，對異常成因進(jìn)行了淺析，圈定1處鈾水文地質(zhì)成礦遠(yuǎn)景區(qū)段，認(rèn)為該異常區(qū)主要受斷裂構(gòu)造及地層雙重控制。

關(guān)鍵詞：放射性水化學(xué)特征；找礦預(yù)測；斷裂構(gòu)造

1.區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)區(qū)域上位于秦嶺—大別山造山帶（II）之北淮陽構(gòu)造帶（II1）東段，金（寨）—霍（山）復(fù)向斜內(nèi)。

區(qū)域地層隸屬于秦嶺—大別山地層區(qū)北淮陽地層分區(qū)，區(qū)域基底由新元古代廬鎮(zhèn)關(guān)巖群、早古生代佛子嶺巖群和石炭系等一套變質(zhì)巖系組成，上覆侏羅系三尖鋪組和鳳凰臺組砂巖、砂礫巖，以及侏羅白堊系毛坦廠組中偏堿性火山巖、白堊系響洪甸組堿性火山巖、黑石渡組凝灰質(zhì)碎屑巖等組成響洪甸、霍山等上疊式火山巖盆地。

自加里東運動以來，由于桐柏—大別造山帶的隆起和太平洋板塊向歐亞板塊的持續(xù)俯沖，特別是華北和揚(yáng)子兩板塊在泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)第二次斂合作用，在不同的構(gòu)造背景和漫長復(fù)雜的地球動力作用下，形成了北淮陽地區(qū)以北西西向—近東西向構(gòu)造為骨架的構(gòu)造體系。發(fā)育3條北西西—近東西向大型韌性剪切帶，分別由六安—明港、金寨—舒城斷裂、桐柏—桐城3條主干斷裂帶及其次級剪切帶組成，剪切帶發(fā)育構(gòu)造混雜巖和蛇綠混雜巖。

北淮陽地區(qū)以佛子嶺巖群綠片巖系為主體，斷裂、褶皺極其發(fā)育。總體構(gòu)造線方位為北西西—近東西向。

1.1研究區(qū)地層

研究區(qū)地層屬秦嶺—大別山地層區(qū)北淮陽地層分區(qū)，出露有新元古代小溪河巖組、仙人沖巖組，古生代泥盆—震旦系祥云寨巖組、黃龍崗巖組及第四系等（圖1）。小溪河巖組（Pt3x）主要巖性為絹云母片巖、絹云母石英片巖、白云母石英片巖等，普遍遭受順層韌性剪切作用，形成廣泛分布的糜棱巖帶，發(fā)育各類糜棱巖。仙人沖巖組（Pt3xn）主要巖性為白云石英片巖和白云質(zhì)大理巖等，該巖組早期同樣經(jīng)歷了強(qiáng)烈的韌性剪切作用，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的塑性流變特征。與下伏小溪河巖組呈韌性剪切帶接觸。祥云寨巖組（ZDxy）下部為灰黃、灰白色薄層石英巖夾少量灰黃色白云石英片巖；上部為土黃色薄—中江層含云母石英巖與薄層白云石英片巖互層夾白云片巖。黃龍崗巖組（ZDh）巖性穩(wěn)定，變化不大，主要巖性下部為灰綠、綠色白云石英片巖與白云片巖互層夾灰黃色含云母斜長石英巖及少量石英巖；上部為灰綠色斑點狀云母片巖、斜長綠泥白云片巖。研究區(qū)第四系（Q4）主要為豐樂鎮(zhèn)組（Qhf），分布于研究區(qū)河床、河漫灘、田園等山谷凹地中，一般組成Ⅰ、Ⅱ級沖積階地及河漫灘。

1.2研究區(qū)構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于北淮陽構(gòu)造帶內(nèi)，南緣以磨子潭—曉天斷裂與北大別雜巖帶相鄰，北緣以舒城—信陽斷裂與合肥盆地為界，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。磨子潭—曉天深斷裂，該斷裂橫亙于大別山北麓，是造山帶內(nèi)部北淮陽構(gòu)造帶與大別構(gòu)造帶之間重要構(gòu)造邊界，區(qū)域上稱桐柏—桐城斷裂帶。地球物理場顯示為重力、磁梯變帶及莫霍面變異帶，衛(wèi)星相片上的線性特征明顯。主斷面自豫、皖交界的九峰尖北，向東經(jīng)金寨縣青山、霍山縣磨子潭、曉天至桐城縣被池—太斷裂所截，向東延伸可能與周王斷裂相連。霍山斷裂，該斷裂是磨子潭深斷裂的次級斷裂。位于霍山縣一帶，西起落兒嶺，經(jīng)霍山至毛坦廠。其與金寨—舒城斷裂性質(zhì)類似，控制著燕山期火山—沉積盆地發(fā)生、發(fā)展，是盆地邊緣斷裂，多表現(xiàn)為張扭性正斷層。

1.3研究區(qū)侵入巖

研究區(qū)侵入巖廣為發(fā)育，出露主要有陶家灣片麻巖（Pt3Tj）和鄭家沖片麻巖（Pt3Zj）。

其中陶家灣片麻巖（Pt3Tj）巖石類型主要為角閃二長片麻巖、黑云二長片麻巖。巖石呈淺灰紅，淺肉紅色。柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，花崗變晶結(jié)構(gòu)，弱片麻狀—片麻狀構(gòu)造。鄭家沖片麻巖（Pt3Zj）主要分布于真龍地以南一帶，呈巖基產(chǎn)出，與陶家灣巖體脈動侵入接觸。主要巖石類型有角閃鉀長片麻巖、白云鉀長片麻巖、鉀長片麻巖，少部分為角閃黑云鉀長片麻巖。原巖相當(dāng)于鉀長花崗巖。巖石呈肉紅色，鱗片、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)、普遍糜棱結(jié)構(gòu)、疊加碎裂結(jié)構(gòu)，弱片麻狀—片麻狀構(gòu)造、流狀構(gòu)造。

1.4研究區(qū)蝕變與礦產(chǎn)概況

研究區(qū)處于構(gòu)造、巖漿強(qiáng)活動帶，區(qū)內(nèi)巖漿巖均具不同程度破碎、碎裂特征，在斷層破碎帶中及其附近地段，由于強(qiáng)烈的動力變質(zhì)作用，巖石中常形成一定寬度的構(gòu)造蝕變巖帶或糜棱巖帶，地表出露巖石均受到不同程度的風(fēng)化剝蝕。在巖體和圍巖中晚期巖脈發(fā)育。可見綠泥石化、絹云母化、高嶺土化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化，局部見有碳酸鹽化、鉀化等。受斷裂構(gòu)造、火山噴溢巖漿活動及含礦熱液作用的影響，與鈾礦化有關(guān)的蝕變主要有紅化、螢石化、黃鐵礦化、硅化等。

研究區(qū)內(nèi)及外圍礦產(chǎn)主要有鈾、鉬、銅、鐵、螢石、大理巖和建筑石料等。其中鈾主要礦化類型為火山巖型。

2.研究區(qū)地下水特征

研究區(qū)出露地層主要有廬鎮(zhèn)關(guān)巖群、佛子嶺巖群變質(zhì)巖、第四系及鄭家沖鉀長片麻巖、侵入巖、脈巖等，其各地質(zhì)體水文地質(zhì)特征如下：

第四系孔隙含水巖組：以粘性土、砂礫石組成的孔隙含水巖組在山間盆地和谷地中，位于一級階地，具二元結(jié)構(gòu)，厚度4m～7m，地下水主要賦存于河床相砂礫石層中，水位埋深1m～2m左右，水質(zhì)類型大多數(shù)屬于HCO3-Ca型水，礦化度0.02g/m3～0.988g/m3。

廬鎮(zhèn)關(guān)巖群和佛子嶺巖群變質(zhì)巖裂隙含水巖組：主要巖性為絹云母片巖、絹云母石英片巖、白云母石英片巖、白云石英片巖、黑云石英片巖等，各巖組富水性較好，為主要含水層位。水質(zhì)為HCO3-Ca或HCO3-Na·Ca型水，礦化度< 0.3g/m3，水溫8℃～20℃。

鄭家沖鉀長片麻巖裂隙含水巖組：巖性為角閃鉀長片麻巖、白云鉀長片麻巖、鉀長片麻巖及少量大理巖脈。節(jié)理裂隙和片麻理較發(fā)育，富水性較弱。水質(zhì)為HCO3·SO4-Ca或HCO3-Na·Ca型水，礦化度< 0.5g/m3。pH值為7.5左右。

侵入巖裂隙含水巖組：巖性主要有鉀長花崗巖、石英正長斑巖、石英二長巖、堿性巖等。節(jié)理裂隙較發(fā)育，富水性較弱。水質(zhì)為HCO3-Na·Ca型水，礦化度< 0.5g/m3。巖脈含水巖組：主要有正長巖脈、酸性巖脈、粗面斑巖脈等，主要受區(qū)域構(gòu)造、巖石節(jié)理和巖層接觸界線控制，巖脈出露處巖石較破碎，富水性較好。

3.研究區(qū)水文地球化學(xué)特征

根據(jù)實地的取樣統(tǒng)計研究區(qū)水質(zhì)類型主要為HCO3-Ca，次為SO4-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca質(zhì)水等。礦化度介于0.01g/m3～0.5g/m3之間，為低礦化度淡水類型。地下水的pH值介于弱酸性至弱堿性之間，pH值7.01～8.0之間，研究區(qū)鈾礦化地段地下水pH有變小的趨勢。

地下水的總硬度絕大部分< 15，屬于軟水類型，最小值為0.087mmol/l，最大值有3.813mmol/l（表1）。

地下水的溶解氧含量所作分析較少，只有水質(zhì)全分析的溶解氧數(shù)據(jù)，其最小值是0.61mg/L，最大值是0.97mg/L，表明地下水處于氧化環(huán)境，分析中高錳酸鹽含量最高5.35mg/L，含量最低0.87mg/L，是氧化—還原環(huán)境的反映，有利于鈾隨水遷移，而出露放射性水異常。

4.研究區(qū)放射性水化學(xué)特征

4.1放射性水異常參數(shù)值的確定

水中鈾含量參數(shù)值統(tǒng)計采用正態(tài)分布計算法進(jìn)行，首先將鈾含量值取對數(shù)算出其對數(shù)平均值-X和標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，再反算出水中鈾含量算術(shù)平均值-X和標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，以鈾含量算術(shù)平均值作為研究區(qū)水中鈾含量背景值。

水中氡含量參數(shù)值統(tǒng)計采用算術(shù)正態(tài)分布計算法進(jìn)行，直接計算出水中氡含量算術(shù)平均值-X和標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，以算術(shù)平均值作為研究區(qū)水中氡含量背景值。

依據(jù)統(tǒng)計得出地下水中鈾、氡含量異常下限值，通過對查區(qū)水樣點進(jìn)行分析統(tǒng)計，共發(fā)現(xiàn)各類型異常水點共23個，其中鈾異常水點12個，氡異常水點9個，按放射性水異常類型可分為單鈾型（12個）、單氡型（9個）及鈾—氡復(fù)合型（2個）。

4.2放射性水異常分布與特征

根據(jù)水異常點的統(tǒng)計結(jié)果結(jié)合地質(zhì)背景及物化探異常特征，圈定了3處水異常暈。其中2處鈾水異常暈和1處鈾氡復(fù)合水異常暈（圖2）。

4.2.1號鈾水異常暈：主要由4個鈾水異常點和1個氡水異常點組成，水自溝谷源頭的坡積物中滲出，水中鈾含量0.18g/L～1.17g/L×10^-6，氡濃度2.3Bq/L～113.8Bq/L。鈾水異常系數(shù)K鈾=2.9～18.87，氡水異常系數(shù)較低，最高值為K氡=19.86。

4.2.2號鈾水異常暈：由4個鈾水異常點組成，2個井水點和2個泉水點，4個水點分布位置相隔較遠(yuǎn)，無直接接觸關(guān)系。推測井水鈾異常來源主要是受井底深部巖石影響及水長期的無人使用富集形成異常，水中鈾含量0.10g/L～0.81g/L×10^-6。鈾水異常系數(shù)K鈾=1.6～13.06。

4.2.3號鈾、氡水異常暈：該異常暈沿北西向構(gòu)造展布，由7個水異常點組成，其中有3個是復(fù)合型水異常點；水中鈾含量0.44g/L～186g/L×10^-6，氡濃度達(dá)23.7Bq/L～771Bq/L，異常系數(shù)K鈾=6.45～3000，K氡=4.1～134.5。

5.找礦預(yù)測

5.1研究區(qū)地處北淮陽構(gòu)造帶北側(cè)的霍山—毛坦廠與南側(cè)的磨子潭—曉天兩大火山巖盆地所夾持的隆起部位，磨子潭—曉天斷裂與金寨—舒城斷裂從其附近穿過，巖漿熱液活動較頻繁，變質(zhì)作用強(qiáng)烈，蝕變現(xiàn)象明顯，斷裂構(gòu)造較發(fā)育。根據(jù)以往的地質(zhì)、物化探成果，結(jié)合本次放射性水化學(xué)調(diào)查，圈定一處（Ⅰ類）鈾水文地質(zhì)成礦遠(yuǎn)景區(qū)段，面積約15km2。通過本次勘查確認(rèn)放射性水化學(xué)找礦效果較好，后期可以結(jié)合其它找礦方法，從而縮小靶區(qū)，提高找礦效率。

5.2研究區(qū)的水異常最高值主要由1976年的一個（銅礦）涌水孔中發(fā)現(xiàn)，水中放射性鈾含量常年達(dá)45g/L～186g/L×10^-6，氡濃度達(dá)300Bq/L～800Bq/L，水異常最高值產(chǎn)于新元古代仙人沖巖組硅化大理巖單斜承壓（自流）水盆地的1個涌水孔中（涌水量6m3/h），推測是深部含鈾層位原生鈾受深循環(huán)地下水的淋濾向減壓區(qū)排泄的結(jié)果，深部成礦的最大可能處于巖體與硅化大理巖或硅化大理巖與黑云母鉀長片麻巖的接觸帶或不整合面上。

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