宋振濤， 賀海揚(yáng)， 沈正新， 孟凡興， 邱崇濤， 管少斌

(1.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，石家莊 050002； 2.鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050002)

綜合物探方法在江西馬嶺地區(qū)花崗巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

宋振濤1,2， 賀海揚(yáng)1,2， 沈正新1， 孟凡興1， 邱崇濤1,2， 管少斌1

(1.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，石家莊 050002； 2.鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050002)

介紹了音頻大地電磁測(cè)深和土壤氡測(cè)量?jī)煞N物探方法，在馬嶺地區(qū)花崗巖型鈾礦勘查中的效果，通過本次物探工作，大致查明了區(qū)內(nèi)控礦斷裂特征和花崗巖體與下伏地層接觸關(guān)系。實(shí)踐表明：音頻大地電磁測(cè)深具有較好的垂向分辨力，能夠較準(zhǔn)確地探測(cè)巖體的厚度、斷裂構(gòu)造規(guī)模及深部延伸情況、確定破碎帶和裂隙帶空間展布特征等；土壤氡測(cè)量可查明隱伏斷層大體位置及深部鈾礦化信息。通過鉆孔揭露，發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)鈾礦化體。認(rèn)為綜合運(yùn)用兩種物探方法可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為花崗巖型鈾礦攻深找盲、外圍擴(kuò)大找礦提供有效技術(shù)手段。

AMT測(cè)量； 土壤氡測(cè)量； 花崗巖型鈾礦； 馬嶺地區(qū)； 野山坑—大坑斷裂

華南花崗巖型鈾礦是我國重要的鈾礦類型，前人[1-3]在華南諸廣山、貴東、大富足、桃山、摩天嶺產(chǎn)鈾巖體通過大量的找礦地質(zhì)工作，發(fā)現(xiàn)了一大批鈾礦床(點(diǎn))，經(jīng)過近幾十年的開采，目前礦田可采資源儲(chǔ)備已瀕臨枯竭，急需尋找接替資源量。新一輪找礦重點(diǎn)是在鈾礦基地的外圍進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)礦區(qū)深部第二富集帶進(jìn)行攻深找盲，由于深部勘查具有“隱、深、難”的特點(diǎn)，因此，為降低勘查資金的投入風(fēng)險(xiǎn)，加快找礦工作進(jìn)程，鈾礦勘查找礦中離不開物探技術(shù)方法的合理應(yīng)用。

馬嶺地區(qū)具備較好的找礦前景，上世紀(jì)50年代，前人在馬嶺巖體南西角發(fā)現(xiàn)牛嶺礦床之后，相繼發(fā)現(xiàn)了一批鈾礦床、異常點(diǎn)、帶，但周邊具備找礦潛力的地區(qū)，僅開展過少量的地表揭露工程，對(duì)鈾礦床外圍及深部“第二成礦空間”的探索存在明顯不足。筆者應(yīng)用AMT和土壤氡氣測(cè)量在馬嶺花崗巖體找礦靶區(qū)的應(yīng)用，基本查明了研究區(qū)內(nèi)控礦斷裂(F1)的位置、產(chǎn)狀及切割深度，大體查清了燕山早期花崗巖體與中生代地層的空間關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，探索了深部鈾成礦有利地段。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，揭露數(shù)個(gè)隱伏鈾礦體，實(shí)現(xiàn)了深、邊部找礦突破。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)概況

馬嶺花崗巖體位于江西省贛縣、于都和安遠(yuǎn)三縣交界處，屬于桃山—諸廣花崗巖型鈾成礦帶中段大埠巖體的一部分[3-5]，大埠巖體小坌—馬嶺—里仁NE向斷裂以東為馬嶺花崗巖體，面積約為120 km2。

巖體南部出露地層主要為震旦—寒武系；北、東部出露有下寒武統(tǒng)；中、上泥盆統(tǒng)分布于巖體南、東部；石炭紀(jì)、二疊紀(jì)及早、中侏羅世地層主要出露于巖體西側(cè)；白堊系在巖體南西角外圍零星出露。巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為燕山期大規(guī)模花崗巖貫入，早期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，持續(xù)時(shí)間長，不同階段的黑云母花崗巖、二云母花崗巖及中粗?；◢弾r構(gòu)成酸性花崗巖巖基；晚期巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為花崗斑巖、煌斑巖侵入，形成小型巖體或巖脈。

1.2 鈾礦化特征

牛嶺礦床鈾礦化，主要賦存于燕山早期花崗巖外接觸帶上泥盆統(tǒng)三門灘組中細(xì)粒長石石英砂巖中，受層間破碎帶控制；在平面上礦床(點(diǎn))相對(duì)集中分布于野坑山—嵊背—大坑斷裂與次級(jí)斷裂構(gòu)造夾持部位，礦體產(chǎn)狀常與破碎帶構(gòu)造基本一致[3]。因此，巖體與圍巖的接觸帶和斷裂構(gòu)造是該區(qū)鈾礦化的主要控礦因素。

1.3 電阻率特征

不同巖石或構(gòu)造與圍巖間的電性差異，是電磁法定性、定量解釋的基礎(chǔ)。對(duì)研究區(qū)主要出露巖性：燕山早期中粗粒黑云母(二云母)花崗巖和上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖進(jìn)行了電阻率參數(shù)測(cè)定，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

由于采用測(cè)量方法不同，同巖性電阻率值差別很大，但反映出的趨勢(shì)是一致的。中粗?；◢弾r電阻率最低泥盆系三門灘組石英砂巖電阻率較高；中粗?；◢弾r在此地區(qū)出現(xiàn)低電阻率的原因主要是由于花崗巖自變質(zhì)作用、構(gòu)造作用及表生作用，導(dǎo)致巖石極度破碎蝕變；而泥盆系三門灘組石英砂巖高電阻率主要是受花崗巖體影響，巖石普遍發(fā)生硅化和石英重結(jié)晶現(xiàn)象[6-7]。

圖1 馬嶺花崗巖體地質(zhì)圖[3]Fig.1 Geological map of Maling region

巖 性電阻率/Ω·m小四極測(cè)量鉆孔測(cè)井(ZK17-4)組數(shù)范 圍常見值組數(shù)范 圍常見值中粗粒花崗巖36946～20962593628142～458291三門灘組砂巖326648～671542185226652～56311626

2 測(cè)量方法及測(cè)線部署

音頻大地電磁法(Audio magneto-telluric)簡(jiǎn)稱AMT法測(cè)量，是大地電磁(MT)法的一個(gè)分支，是利用天然大地電磁場(chǎng)為場(chǎng)源，測(cè)定地下地質(zhì)體電性參數(shù)，并通過研究地電斷面的變化探測(cè)地質(zhì)情況[8-12]。

野外數(shù)據(jù)采集采用EH-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀，該系統(tǒng)屬于可控源與天然源相結(jié)合的一種大地電磁測(cè)深系統(tǒng)。采用單點(diǎn)張量觀測(cè)方式，測(cè)量?jī)蓚€(gè)相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，采集大地電磁信號(hào)的頻率范圍為10 Hz～100 kHz。數(shù)據(jù)預(yù)處理是對(duì)測(cè)區(qū)天然電磁場(chǎng)信號(hào)與噪聲特征進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，在時(shí)間域序列進(jìn)行觀測(cè)信號(hào)的選擇與識(shí)別，剔除噪聲干擾，選擇有用信號(hào)；反演處理采用了一維Bostick直接反演法，該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是基本保持了資料的原始面貌，能最大限度地確保反演擬合的真實(shí)結(jié)果。

由于氡(Rn)的半衰期較長且易溶于水，因此地層深處產(chǎn)生的氡(Rn)射氣有足夠長的時(shí)間通過斷裂破碎帶及地下水流等向上運(yùn)移，在斷裂構(gòu)造及其破碎帶上，由于巖石破碎，滲透性加大，導(dǎo)致斷裂附近巖石的射氣性能增強(qiáng)[13]。不同性質(zhì)的斷層形成的氡異常曲線形態(tài)也有差異，張性斷層較壓性斷層在覆蓋層中造成異常寬度要大，新的、活動(dòng)性強(qiáng)的斷層較老的、活動(dòng)性弱的斷層造成的異常強(qiáng)度大。因此通過測(cè)量地表土壤中氡(Rn)射氣的濃度，可以有效查明隱伏斷裂構(gòu)造的位置和產(chǎn)狀[14-18]。

本次研究共完成音頻大地電磁測(cè)量、土壤氡測(cè)量測(cè)線各5條，兩種測(cè)量方法點(diǎn)位完全重合，具體測(cè)線位置見圖2。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)圖及測(cè)線位置Fig.2 Geology and survey lines layout map in research area

3 應(yīng)用效果分析

3.1 ML01線地質(zhì)推斷解釋

ML01線方向110°，測(cè)線長1 000 m。由西至東，出露的巖體及地層依次為燕山早期中粗粒黑云母花崗巖和上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖。

圖3為ML01線反演電阻率斷面和氡濃度剖面圖，根據(jù)實(shí)測(cè)巖石電阻率特征，斷面圖兩端海拔-100 m以上區(qū)域，呈現(xiàn)中低阻電性特征，推測(cè)為燕山早期中粗粒黑云母花崗巖，表層花崗巖受強(qiáng)風(fēng)化作用，巖石破碎強(qiáng)烈，交代蝕變作用發(fā)育；深部花崗巖相對(duì)完整，呈現(xiàn)出平緩狀中阻特征。圖3中呈現(xiàn)中高、高阻電性特征，推斷為上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖，巖石相對(duì)較為完整。從圖3中還可看出，黑云母花崗巖“超覆”與古生界地層之上，接觸面產(chǎn)狀平緩、形態(tài)較為簡(jiǎn)單，花崗巖體由東向西方向有逐漸加厚趨勢(shì)。

圖3 馬嶺地區(qū)ML01線物探測(cè)量綜合成果圖Fig.3 Section of comprehensive results using geophysical exploration in ML01 of Maling Region

在平距725 m、850 m附近，圖3中呈現(xiàn)的等值線密集帶，同時(shí)此處存有2處規(guī)模較大氡異常，分別為68 Bq/L和52 Bq/L，推測(cè)為F1和F1-1斷裂，其中F1斷裂規(guī)模較大，傾向西，傾角約80°，上盤巖石破碎強(qiáng)烈。F1斷裂與已知的野坑山-嵊背-大坑斷裂在位置、規(guī)模上基本一致，認(rèn)為是同一條斷裂，控制著三門灘組石英砂巖與燕山早期黑云母花崗巖的空間展布，與鈾礦化關(guān)系密切，是一條控巖控礦斷裂。

在平距60 m、260 m處，圖3中呈現(xiàn)的向下延伸低阻帶，氡濃度剖面上出現(xiàn)小的異常峰，分別推測(cè)為F1-3和F1-2斷裂，斷裂規(guī)模不大，產(chǎn)狀較陡，斷裂兩側(cè)，尤其是上盤，巖石破碎強(qiáng)烈。

3.2 ML03線物探反演與地質(zhì)推斷解釋

ML03線方向90°，測(cè)線長1 000 m。由西至東，出露的巖體及地層依次為上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖、燕山早期中粗粒黑云母花崗巖和上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖。圖4為ML03線反演電阻率斷和氡濃度剖面圖，根據(jù)實(shí)測(cè)巖石電阻率特征，圖4中平距350 m～875 m段淺部海拔50 m以上低阻區(qū)域，推斷為燕山早期中粗粒黑云母花崗巖，巖體較薄，較為破碎；其余呈現(xiàn)中高阻特征區(qū)域，推斷為上泥盆統(tǒng)三門灘組石英砂巖。黑云母花崗巖侵入體上覆于三門灘組石英砂巖，接觸面呈舒緩波浪狀起伏，受斷裂控制明顯。

圖4 馬嶺地區(qū)ML03線物探測(cè)量綜合成果圖Fig.4 Section of comprehensive results using geophysical exploration in ML03 of Maling region

在平距875 m處，圖4中呈現(xiàn)的等值線梯度密集帶，并存有規(guī)模較大氡異常，濃度高達(dá)64 Bq/L，推測(cè)為F1斷裂(野坑山-大坑斷裂)，深部特征與ML01線相似，規(guī)模較大，產(chǎn)狀較陡，上盤巖石破碎強(qiáng)烈。

在平距100 m、325 m處，圖4中電阻率等值線呈現(xiàn)低阻帶，氡濃度亦出現(xiàn)小的異常，分別推測(cè)為F3-1、F2-1斷裂，斷裂規(guī)模不大，產(chǎn)狀較陡，兩側(cè)巖石破碎強(qiáng)烈。平距625 m處的氡異常，幅值相對(duì)較小，認(rèn)為是因水系、溝谷中的氡氣積聚所致。

4 鈾成礦有利地段預(yù)測(cè)

馬嶺地區(qū)鈾礦化受巖體與古生代地層的接觸帶控制，已發(fā)現(xiàn)的礦床均與巖體接觸帶和斷裂構(gòu)造有關(guān)。由于構(gòu)造的逆沖作用和長期頻繁活動(dòng)，花崗巖大幅度破碎和蝕變，使砂巖中產(chǎn)生與接觸帶近于平行的層間構(gòu)造帶，為后期含礦熱液聚集提供了容礦空間，地電斷面圖上往往變現(xiàn)為低電阻率特征。

通過地電斷面圖分析解釋，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征，依據(jù)區(qū)內(nèi)鈾礦控礦因素綜合分析，在區(qū)內(nèi)推測(cè)鈾成礦有利地段2處：① ML01線東段；②ML03線東段，兩個(gè)區(qū)段具有以下成礦有利條件：

1)位于區(qū)內(nèi)主干斷裂F1的北西側(cè)，且次級(jí)斷裂發(fā)育，具有有利的構(gòu)造位置。

2)該兩個(gè)區(qū)段反演電阻率較低，反映花崗巖體相對(duì)較為破碎，裂隙十分發(fā)育，為成礦提供了有利條件和賦存空間。

5 鉆探驗(yàn)證

為驗(yàn)證物探推斷解釋的準(zhǔn)確性，在研究區(qū)進(jìn)行了鉆探揭露工作，ML01線施工了ZK1-1、ZK1-3和ZK1-5孔，ML03線施工了ZK33-1孔。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)鉆探揭露地質(zhì)體界面、斷裂、巖體接觸帶等與物探推斷解釋結(jié)果基本一致，鉆探結(jié)果見圖5和圖6。

兩條物探測(cè)線在不同位置均較好地反映出斷裂異常，F(xiàn)1斷裂為規(guī)模較大的硅化破碎帶，發(fā)育于花崗巖體中，屬控巖、控礦斷裂。由于第四系殘、坡積物覆蓋，在地表上斷裂跡象并不明顯，通過AMT和土壤氡測(cè)量，大致確定了斷裂帶位置、產(chǎn)狀、規(guī)模等深部展布特征。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在ML01線海拔20 m～150 m范圍陡傾的硅化破碎帶及其兩側(cè)裂隙密集帶揭露4處鈾礦化；在ML03線海拔200 m硅化破碎帶與煌斑巖交匯處上發(fā)現(xiàn)一處鈾礦化。

圖5 鉆孔ZK1-1、1-3、1-5地質(zhì)剖面圖Fig.5 Geological profile of ZK1-1、1-3、1-5

圖6 鉆孔ZK33-1地質(zhì)剖面圖Fig.6 Geological profile of ZK33-1

6 結(jié)論

通過方法應(yīng)用成果分析，得出如下結(jié)論：

1)野坑山-嵊背-大坑斷裂(F1)，規(guī)模較大，走向北北東，傾向西，傾角約80°，上盤巖石破碎蝕變強(qiáng)烈，控制著三門灘組石英砂巖與燕山早期黑云母花崗巖地空間展布，是區(qū)內(nèi)重要的控巖、控礦斷裂。

2)馬嶺巖體，之前主要以尋找?guī)r體外帶上泥盆統(tǒng)三門灘組層間破碎帶為主，經(jīng)過新階段研究發(fā)現(xiàn)，在陡傾的硅化破碎帶及兩側(cè)裂隙密集帶和硅化破碎帶與煌斑巖交匯處揭見了工業(yè)鈾礦體[4]，新的勘查成果擴(kuò)大了礦床規(guī)模，而且對(duì)礦床成礦特征和控礦因素有了新認(rèn)識(shí)。

3)音頻大地電磁法和土壤氡測(cè)量在花崗巖型鈾礦勘查中取得較好的勘查效果，鉆孔揭露數(shù)個(gè)鈾礦(化)體，因此在加強(qiáng)地質(zhì)研究基礎(chǔ)上，積極開展綜合物探方法找礦，各種方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能有效地指導(dǎo)鉆探工程地布置。

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The application of comprehensive geophysical method to granite type uranium exploration in MaLing region

SONG Zhentao1,2, HE Haiyang1,2, SHEN Zhengxin1, MENG Fanxing1, QIU Chongtao1,2, GUAN Shaobin1

(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry, Shijiazhuang 050002, China; 2.CNNC Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resource,Shijiazhuang 050002,China)

The exploration effects of granite type uranium deposit in MaLing region by both methods of audio magnetotelluric (AMT) and soil radon measurement are introduced in this paper. The features of controlled-ore fault, the contact relations of granite body and underlying layer are ascertained roughly. Through geophysical work, it shows that AMT has the better vertical resolution than that in lateral direction. This can detect the thickness of rock body, scope and depth through-going characteristics of the fault, the distribution feature of fractured zone or crevasse zone, etc. And soil radon measurement can ascertain rough position of the fault and depth uranium mineralization. Drilling results show that several uranium mineralized bodies were found. The using of both geophysical methods could achieve complementary advantages, which can act as an effect way to search granite type uranium deposit in depth or surrounding.

audio magnetotelluric (AMT); soil radon measurement; granite type uranium deposit; Maling region; Yeshankeng-Dakeng Fault

2016-05-05 改回日期：2016-05-31

中國核工業(yè)地質(zhì)局基礎(chǔ)地質(zhì)專項(xiàng)(200953，201019)

宋振濤(1985- )，男，碩士，工程師，長期從事固體礦產(chǎn)勘查和地球物理勘探工作，E-mail：511210112@qq.com。

1001-1749(2017)02-0204-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.02.08