朱宏偉朱衛(wèi)平徐璐平米耀輝張迪碩李海鏹

1)中國自然資源航空物探遙感中心,北京,100083; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京,100083

內(nèi)容提要:為探索和改進(jìn)綜合航空物探深部找礦模式,在南秦嶺研究區(qū)最新航空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,結(jié)合巖性、構(gòu)造及周邊礦化點(diǎn)等特征,按一定條件優(yōu)選出上高家莊磁、放綜合異常進(jìn)行重點(diǎn)研究。 所選異常位于陜西省安康市石泉縣北,經(jīng)地面磁力、γ 能譜、巖(礦)石物性等剖面測量及基礎(chǔ)地質(zhì)工作,知異常東北側(cè)主要巖性為變質(zhì)砂巖,西南側(cè)多為云母石英片巖。 鈾元素放射性含量在兩類巖性交界面的變質(zhì)砂巖一側(cè)最高,地表測得的最高含量超過70×10-6eU。 推測鈾異常主要為變質(zhì)砂巖造成,磁異常由一定埋深的區(qū)域變質(zhì)片巖(原巖為火山巖)引起。 以樣品鑒定的礦化跡象為佐證,此處具有形成鐵、銅、鈾等礦產(chǎn)的前景。 由空中數(shù)據(jù)優(yōu)選異常,進(jìn)而有效聚焦至地面重點(diǎn)區(qū)域,通過數(shù)據(jù)分析、實(shí)地測量、采樣等驗(yàn)證手段,探究異常成因,是一種研究隱伏礦體,圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)的高效工作模式。

自古以來,人類對(duì)地表礦的勘探和開采一直是礦產(chǎn)開發(fā)的主要形式。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí),對(duì)礦產(chǎn)資源的需求更為迫切,但產(chǎn)于平坦地形或淺部的礦產(chǎn)已基本勘探殆盡,故針對(duì)探尋隱伏礦床的理論研究及找礦預(yù)測方法是當(dāng)前的重點(diǎn)。目前的研究重心必然要轉(zhuǎn)向中西部地區(qū)、復(fù)雜地形的中高山區(qū)以及礦體埋深較大的地區(qū)。 20 世紀(jì)80年代開始,我國逐步對(duì)隱伏礦床的成礦預(yù)測進(jìn)行理論方法研究,并在找礦實(shí)踐中不斷總結(jié)和發(fā)展。 歐美國家主要從地質(zhì)條件和成礦規(guī)律出發(fā),結(jié)合新思路、新技術(shù)、新方法對(duì)隱伏礦床進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)測。 目前的成礦預(yù)測主要是進(jìn)行相似類比、尋找地質(zhì)異常、構(gòu)建礦床模式和成礦模型、總結(jié)成礦系統(tǒng)和成礦系列,以及利用綜合信息進(jìn)行成礦預(yù)測等。 在隱伏礦產(chǎn)成礦預(yù)測過程中,地質(zhì)學(xué)方法和地球物理及非常規(guī)方法相結(jié)合很有必要。 今后還應(yīng)在理論與方法間加強(qiáng)銜接和轉(zhuǎn)化,豐富成礦預(yù)測理論和勘查技術(shù)方法,提高多源信息數(shù)據(jù)集成(程紅軍等,2017)。

南秦嶺地區(qū)位于一復(fù)合型、多次旋回的大陸造山帶中,長期受到地學(xué)界關(guān)注(張國偉等,1987,1995)。 現(xiàn)普遍認(rèn)為其是揚(yáng)子板塊與華北板塊在多期造山運(yùn)動(dòng)及構(gòu)造熱事件的共同作用結(jié)果,引起區(qū)域內(nèi)發(fā)生了一系列成礦作用(Zhang Wei et al.,2019)。 航空物探方法具有效率高、單位成本低、受地貌條件限制小、大面積工作精確度比較均一等優(yōu)勢,適合在地形條件較困難的地區(qū)快速完成工作,在尋找多金屬礦及放射性鈾礦等勘探過程中有著廣泛應(yīng)用( Asfahani et al., 2008; Asfahani, 2018; Golynsky et al., 2013; Elkhadragy et al., 2017; Maacha et al.,2017; Dantas de Araújo et al., 2019)。

結(jié)合構(gòu)造巖漿活動(dòng)背景、已知礦床(點(diǎn))地質(zhì)特征及其航空磁放異常特征、成礦環(huán)境等成礦條件的綜合分析,采用航空磁、放與成礦地質(zhì)環(huán)境、地球化學(xué)背景等多源信息相結(jié)合的綜合類比定性分析方法,可以進(jìn)行鐵、銅、金、鈾、鉛鋅等金屬礦產(chǎn)資源找礦預(yù)測區(qū)的分析和圈定。

本文以2018 年開展直升機(jī)磁、放測量工作的陜西省南秦嶺洋縣、寧陜縣及周邊為主要研究區(qū),以測量所得的1 ∶5 萬高精度綜合航空物探數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),經(jīng)數(shù)據(jù)處理、信息提取等工作,獲得了豐富的航磁ΔT異常和航放異常等信息。 在與已知礦點(diǎn)和異常的數(shù)據(jù)對(duì)比后,證實(shí)綜合航空物探所反映的異常定位準(zhǔn)確,信息可靠。 綜合航空磁、放數(shù)據(jù)顯示的諸異常特點(diǎn),結(jié)合構(gòu)造特征、成礦地質(zhì)條件等因素,再由野外踏勘、巖礦石物性實(shí)測,按給定原則對(duì)初步圈定出的異常進(jìn)行優(yōu)選。 再對(duì)選定的上高家莊重點(diǎn)異常進(jìn)行物探、化探、綜合地質(zhì)等剖面測量,探明異常成因,對(duì)航空磁、放異常反映的巖性、構(gòu)造和局部異常與礦產(chǎn)之間關(guān)系等問題進(jìn)行了綜合研究,取得了新認(rèn)識(shí)。本研究成果可為找礦遠(yuǎn)景區(qū)的圈定提供新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于安康市石泉縣北,地處陜西省東南,川、陜、鄂、渝四省市交界附近,南鄰大巴山北麓,北靠秦嶺主脈,漢江自西向東貫穿河谷盆地,地貌大致為“兩山夾一川”(研究區(qū)范圍及周邊地質(zhì)構(gòu)造綱要如圖1)。 本地屬亞熱帶氣候區(qū),雨量充沛,林木茂盛,物種多樣,礦產(chǎn)、水力、生物、旅游資源豐富,還是國家“南水北調(diào)”中線工程主要水源地。 區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,屬秦嶺板塊和揚(yáng)子板塊的交匯地帶,成礦條件優(yōu)越,礦產(chǎn)資源種類多種多樣,已發(fā)現(xiàn)金屬、非金屬礦產(chǎn)多達(dá)65 種,初步查明資源儲(chǔ)量的礦產(chǎn)32種,礦產(chǎn)地700 余處,礦點(diǎn)以上規(guī)模的礦產(chǎn)地300 余處。 其中金、汞、銻、鉛、鋅、重晶石、瓦板巖等存在大型礦床,在陜西省和全國位居前列的有汞礦、毒重石、瓦板巖、重晶石、銻礦、鋅礦、珍稀礦泉水等(安康市國土資源局?,2003;高衛(wèi)華,2007;張俊良等,2013)。 在構(gòu)造劃分上,研究區(qū)屬于北西西走向的秦嶺微板塊,即南秦嶺構(gòu)造帶,夾峙于天水—丹鳳—商南縫合帶和文縣—瑪曲—勉縣—略陽縫合帶之間,是秦嶺造山帶的重要組成部分。 其內(nèi)部斷裂發(fā)育,南北分別被華北板塊和揚(yáng)子板塊所夾,構(gòu)造演化經(jīng)歷原特提斯洋和古特提斯洋打開和閉合的過程(陳虹等,2014)。 該區(qū)域在早古生代之前屬揚(yáng)子地塊的北部陸緣區(qū),但在晚古生代因勉略局限洋盆的打開,使其與揚(yáng)子地塊分離,故有別于其兩側(cè)的板塊而獨(dú)具特色。 其突出特點(diǎn)是存在眾多古老基底抬升的穹形構(gòu)造,控制了內(nèi)部的沉積古地理環(huán)境和構(gòu)造變形。 如以臨潭—宕縣—鳳鎮(zhèn)—山陽區(qū)域性深斷裂為界,還可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元:南秦嶺北部晚古生代裂陷帶和南秦嶺南部晚古生代隆升帶(王夢(mèng)璽等,2012;吳勘等,2015;王東升等,2016;田輝等,2017)。 在成礦區(qū)帶和成礦背景方面,研究區(qū)處于秦嶺—大別造山帶成礦省南秦嶺成礦帶和揚(yáng)子成礦省北揚(yáng)子成礦帶北緣交匯處附近,分別由東西走向的秦嶺構(gòu)造帶和北西走向的大巴山構(gòu)造帶復(fù)合交接組成,存在重要的鐵、釩、鉛—鋅、金、汞、銻等多金屬含礦巖系,非金屬礦產(chǎn)也較普遍。 它是重要的多金屬成礦區(qū),有鐵多金屬及鈾等放射性礦產(chǎn)成礦的地質(zhì)條件和找礦潛力(任四清,2008;代軍治等,2015,2016;高雅寧等,2016;王強(qiáng)等,2018;朱鵬飛等,2018;趙東紅等,2019)。 與其他成礦帶的成礦模式相比,有其自身特點(diǎn)(周濤發(fā)等,2017)。

圖1 南秦嶺地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖(根據(jù)1 ∶500 萬國際亞洲地質(zhì)圖修改,任紀(jì)舜等, 2013, 圖幅號(hào):IGMA5000, 編號(hào):42502020120183870659, 地質(zhì)云, 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所)Fig. 1 Geological structure sketch map of southern Qinling Mountains (Modified from 1 ∶5 million International geological map of Asia, Ren Jishun etc. 2013, Sheet number: IGMA5000, No.: 42502020120183870659, GeoCloud, Institute of Geology CAGS )

所優(yōu)選的異常處于南秦嶺造山帶島弧構(gòu)造環(huán)境中,具有鐵、金、銅、銀、鈾、錳、石墨等成礦條件,構(gòu)造方向以近北西和北東向?yàn)橹?其中北西、近東西向斷裂構(gòu)造發(fā)育,規(guī)模大,延伸遠(yuǎn),磁放區(qū)域場特征明顯,構(gòu)成其附近區(qū)域的主體構(gòu)造格架。 其次為北東向斷裂構(gòu)造,規(guī)模一般,往往錯(cuò)動(dòng)近北西走向斷裂,為較晚期形成的斷裂構(gòu)造。 鐵、銅礦化與這兩組斷裂關(guān)系密切,它們基本上控制了成礦作用的范圍,成為區(qū)域控礦的主要構(gòu)造地質(zhì)條件。 區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床、礦點(diǎn)分布表明,基本具有沿北西、近東西和北東走向斷裂構(gòu)造帶狀展布的規(guī)律。 上高家莊磁、放異常正處于上述兩個(gè)不同走向斷裂構(gòu)造帶的交匯部位,礦化現(xiàn)象更趨顯著,對(duì)于尋找隱伏金屬礦具有更好的前景。

2 異常優(yōu)選

本次研究異常優(yōu)選的原則:在詳細(xì)分析航空物探綜合測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要進(jìn)行必要的處理,結(jié)合異常特征、成礦條件、以往工作程度等條件,從而初步篩選出有助于地質(zhì)成因解釋和有利于成礦的異常進(jìn)行地質(zhì)踏勘,這樣可大大縮小關(guān)注范圍。再綜合踏勘結(jié)果,優(yōu)選出重點(diǎn)異常,開展詳細(xì)成因研究,可更好地有的放矢,提高工作效率。

初步篩選踏勘異常時(shí)重點(diǎn)留意了以下幾種情況:① 與研究區(qū)及周邊已知典型礦床及礦點(diǎn)對(duì)比,具有相同或相似成礦地質(zhì)環(huán)境和找礦標(biāo)志,及在航空磁、放異常圖上的形態(tài)、幅值、梯度及所處的地質(zhì)構(gòu)造特征類似的磁、放異常; ② 處于斷裂構(gòu)造發(fā)育、巖性出露相對(duì)較好及巖體分布區(qū)域的航空磁、放異常; ③ 負(fù)磁背景場中的局部正磁異常,或孤立高值鈾異常; ④ 航空磁、放異常等值線平面圖上為獨(dú)立磁、放異常,異常剖面平面圖上多條測線上均有顯示,且峰值尖銳、梯度較陡;⑤ 化探元素異常區(qū),一般具有Fe、Ti、V、Ni、U、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo 等元素異常顯示的異常。

地質(zhì)研究表明,礦床的形成和分布,總是與地殼運(yùn)動(dòng)的發(fā)生、發(fā)展和演化密切相關(guān),與一定地質(zhì)背景包括大地構(gòu)造背景、沉積建造、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造活動(dòng)及變質(zhì)作用等相聯(lián)系(代軍治等,2016;高雅寧等,2016;程紅軍等,2017;趙東紅等,2019)。 最新航空磁、放測量所反映的構(gòu)造特征表明:研究區(qū)內(nèi)兩個(gè)主要方向上的深大斷裂兩側(cè)還發(fā)育有與之近乎平行的次級(jí)斷裂,它們與深大斷裂一起構(gòu)成了北西、近東西和北東向的斷裂帶,它們是區(qū)內(nèi)構(gòu)造最為復(fù)雜的地區(qū),也是礦產(chǎn)資源分布最集中的地帶。 鐵、銅礦化與這兩組斷裂關(guān)系密切,它們基本上控制了成礦作用的范圍,成為控礦的主要構(gòu)造地質(zhì)條件。 礦床、礦點(diǎn)分布表明,礦化基本沿北西、近東西和北東走向斷裂構(gòu)造呈帶狀展布,不同走向斷裂構(gòu)造交匯部位,礦化更趨于強(qiáng)烈。 根據(jù)本次航放測量數(shù)據(jù)及處理結(jié)果,并對(duì)比地質(zhì)資料,在研究區(qū)西鄉(xiāng)縣—洋縣—石泉縣范圍內(nèi),貫穿東西的近北西向,呈“S”形彎曲的條帶狀寒武系、奧陶系、志留系巖層,較廣泛地分布有γ能譜異常,尤其是U、K 含量(此含量指該放射性核素在所測量處自然體中的質(zhì)量占總質(zhì)量的相對(duì)份額)本底較高。 據(jù)前人化探資料,本區(qū)帶內(nèi)的放射性核素含量遠(yuǎn)超周圍的背景值(任四清,2008)。 本文所優(yōu)選的重點(diǎn)研究異常應(yīng)聚焦在北西向和北東向兩大主構(gòu)造交接處。

結(jié)合野外巖礦石物性測量和物性特征分析等工作,實(shí)地驗(yàn)證了該區(qū)域U、K 含量偏高的點(diǎn)位。 對(duì)研究區(qū)及周邊的主要放射性異常分布特征及成因預(yù)先進(jìn)行了定性分析,如在上高家莊至東南向延伸的紅衛(wèi)鄉(xiāng)及大河鎮(zhèn)一線廣泛分布的鈾異常基本對(duì)應(yīng)下古生界寒武系—志留系砂巖、片巖及石墨大理巖等,屬于有找礦意義的礦化帶。 再經(jīng)地面踏勘,按優(yōu)選條件確定對(duì)上高家莊磁、放綜合異常(陜U-2018-51與陜C-2018-201 接近重合)開展剖面測量和基礎(chǔ)地質(zhì)工作。 該異常地處陜西省安康市石泉縣北,兩河鎮(zhèn)東部上高家莊村,距兩河鎮(zhèn)約3.5 km,中心位置:E108°07′17″,N33°17′23″。 由最新航磁數(shù)據(jù)推斷的構(gòu)造展布情況分析,其位于北北西向展布的大型斷裂帶腹地,緊鄰與近東西向斷裂的交匯地帶(如圖2所示)。

圖2 陜西石泉縣上高家莊綜合異常區(qū)的遙感圖像及構(gòu)造推斷圖Fig. 2 Remote sensing map and structure inference graph at comprehensive anomaly and its surroundings, Shanggaojia Village, Shiquan County, Shaanxi

3 異常分析

由布格重力資料(地質(zhì)礦產(chǎn)部第二綜合物探大隊(duì)?),該磁、放綜合異常位于近東西向展布的重力梯度帶南部邊緣,所在地等值線較平直且梯度不大,梯度帶走向近東西,北側(cè)為明顯的布格重力低值區(qū),對(duì)應(yīng)秦嶺高山區(qū)。 異常西南側(cè)緊鄰一布格重力的高值區(qū),呈卵圓形,長軸方向近南北,長度大于20 km,極大值高于北側(cè)背景值,達(dá)400×10-6～500×10-6m/s2。

在航磁△T原始剖面上表現(xiàn)為靠近一負(fù)背景場上突起的高值單峰,曲線規(guī)整光滑,梯度適中,兩翼近對(duì)稱,且多條相鄰線均有類似特征。 經(jīng)化磁極處理的航磁△T等值線平面圖上,異常走向呈近NW向,所圍成的形態(tài)似“橢圓”狀,受其產(chǎn)生于較低區(qū)域性負(fù)磁背景場的影響,磁異常的極大值顯得并不是很高,為261.6 nT。 在能譜U 含量方面,可見其位于較大面積、較高強(qiáng)度正背景場中,周圍還分布有其他大大小小若干正異常,但幅度均不及本異常。U 含量剖面曲線隆起明顯,異常峰值附近曲線梯度很大,光滑無尖刺,兩翼對(duì)稱;從等值線圖可知,異常呈卵圓形,大致走向近南北,峰值約12.4 Ur(由每秒計(jì)數(shù)率s-1轉(zhuǎn)換的放射性含量單位),主體規(guī)模約1.6 km×1.0 km。 現(xiàn)場采集的巖礦石標(biāo)本中,發(fā)現(xiàn)多金屬(銅、鐵)礦化,且存在鈾礦富集的巖性條件(圖3)。

圖3 陜西石泉縣上高家莊地區(qū)磁放綜合異常對(duì)比圖:(a) 航磁△T化磁極等值線平面圖;(b) 航空γ 能譜U 含量等值線平面圖;(c) 地質(zhì)圖;(d) 手標(biāo)本照片F(xiàn)ig. 3 Comparison charts of aero magnetic and radioactive comprehensive anomaly in Shanggaojia village area, Shiquan County,Shaanxi: (a) contour map of aeromagnetic △Tafter reduction to the pole; (b) contour map of airborne gamma spectrum on uranium content; (c) geological map; (d) rock sample

?

在遙感影像上觀察此綜合異常所在位置具備的地形特征,其位于高地形影像帶,周邊溝壑縱橫,并有一定的圍繞異常放射狀分布的規(guī)律,說明核心部分相對(duì)抗風(fēng)化。 其南側(cè)緊鄰一條河流,流向自西向東,且在異常東南側(cè)轉(zhuǎn)向南流,疑似附近構(gòu)造活動(dòng)、斷裂存在的反映。 因異常區(qū)分布有鈾化探異常,當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)隊(duì)于兩年前在靠近山頂?shù)奈恢猛诰虻奶讲廴?清晰可見(圖2)。 參考1 ∶20 萬及1 ∶5 萬地質(zhì)圖,結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)考察結(jié)果,在該異常附近,地表出露有寒武系大寨溝組砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁巖等,以及奧陶系的云母石英片巖,周邊還廣泛分布有志留系的云母石英片巖、碳質(zhì)片巖及變質(zhì)砂巖等(圖3)。

綜合異常的航空磁力、γ 能譜特征以及地質(zhì)圖如圖3 所示,圖中黑色實(shí)線標(biāo)出了地面兩條測線NS、EW 的布設(shè)位置。 在異常附近采集的手標(biāo)本上,可見變質(zhì)砂巖中明顯黃鐵礦化和黃銅礦化。

據(jù)研究區(qū)的踏勘結(jié)果,異常附近所測得的巖礦石磁化率最低為9×10-5SI,最高297×10-5SI,平均42.19×10-5SI,與研究區(qū)內(nèi)周邊區(qū)域出露的同時(shí)代、同類型巖石所測結(jié)果相若,異常地表所測到的巖石磁性并不突出。 地面γ 能譜在異常附近測得的總道平均值:26.5(×10-6Ueq),K 含量均值:3. 5(% K),U 含量均值:5.9(×10-6eU),Th 含量均值:16.7(×10-6eTh),相較周邊而言也不算高(其中,Ueq、eU、eTh 和%K 分別代表轉(zhuǎn)化的鈾當(dāng)量含量、鈾含量、釷含量和放射性鉀含量)。 周邊磁化率及放射性背景值統(tǒng)計(jì)詳見表1。

結(jié)合航磁異常相對(duì)寬緩而非尖銳的形態(tài),推斷應(yīng)由隱伏或半隱伏的具較高磁性的地質(zhì)體造成。 能譜方面,可初步推測航空U 異?？赡転橛幸欢裆?或出露范圍小的砂巖、變質(zhì)石英巖引起。

為進(jìn)一步查明綜合異常成因和多金屬礦產(chǎn),尤其是鈾的形成層位和找礦潛力,部署以陜U-2018-51異常為中心,東西向(EW)和南北向(NS)兩條物探測量剖面,并開展基礎(chǔ)地質(zhì)工作(朱衛(wèi)平等?)。 本次測量使用2 臺(tái)GSM-19T 質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀、1 臺(tái)GS512iγ 能譜儀、1 臺(tái)ZH-1 磁化率儀,以及3 臺(tái)GPS手持機(jī)等設(shè)備,并進(jìn)行巖礦石、土壤等采樣。

物探剖面如圖4、圖5 中的(a)、(b)兩幅圖所示。 磁力測量結(jié)果表明,EW 測線中部可見明顯“雙峰”,形態(tài)完整,幅值差異不大,最高均在500 nT 左右。 NS 測線同樣存在兩個(gè)高值,其中南側(cè)的更強(qiáng),超過600 nT,對(duì)應(yīng)主異常稍偏北位置,北端的相對(duì)較小,約400 nT 左右,對(duì)應(yīng)另一磁異常,中部有明顯負(fù)異常伴生。 經(jīng)對(duì)比,可見地面磁剖面形態(tài)特征與航磁數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)程度高,且呈現(xiàn)出更多細(xì)節(jié)信息。 地面磁力與出露巖石所測磁化率幾乎無相關(guān)關(guān)系,經(jīng)計(jì)算兩參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)在兩條剖面上分別為-0.084 和0.018,結(jié)合當(dāng)?shù)芈额^巖性復(fù)雜、成分不均一等特征,推測磁力異常主要由隱伏巖礦石引起。由γ 能譜U 含量曲線,可見EW 測線上,900 m 處有一處明顯高值,達(dá)50×10-6eU,附近還有一處超過30×10-6eU 左右的次高值;NS 測線上,中部附近存在兩處高值,最高可超過70×10-6eU。 而K 含量及Th 含量在剖面上的特征不突出,趨勢不如U 明顯。以上剖面曲線特征與航空γ 能譜測量結(jié)果符合程度高。

圖5 陜西石泉縣上高家莊地區(qū)NS 測線物探、地質(zhì)綜合剖面圖: (a) 磁力和磁化率曲線; (b) 放射性總道、K、U、Th含量曲線; (c) 根據(jù)磁性及放射性數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)地考查結(jié)果推斷的地質(zhì)剖面圖Fig. 5 Geophysical and geological profile, NS survey line in Shanggaojia village area, Shiquan County, Shaanxi: (a) curves of magnetic and susceptibility; (b) curves of content of total channel, K, U and Th; (c) geological section based on the magnetic and radioactive data and the results of field investigation

根據(jù)地面查證,現(xiàn)場巖性識(shí)別及部分巖石樣品鑒定結(jié)果,異常處多為變質(zhì)砂巖、云母石英片巖等所組成,地層大體傾向北東東,至少有三處酸性巖體出露,均為白云母偉晶花崗巖,山上植被茂密,坡陡,第四系沉積物分布較廣,但厚度多數(shù)不大。 發(fā)現(xiàn)多處斷層,異常中心附近存在的一高角度正斷層相對(duì)最為明顯,擦痕、階步清晰,傾向近北東,傾角介于70°～80°,除此以外,斷距、深度均不大。 地質(zhì)剖面如圖4、5 中的(c)圖所示。

圖4 陜西石泉縣上高家莊地區(qū)EW 測線物探、地質(zhì)綜合剖面圖: (a) 磁力和磁化率曲線;(b) 放射性總道、K、U、Th 含量曲線;(c) 根據(jù)磁性及放射性數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)地考查結(jié)果推斷的地質(zhì)剖面圖Fig. 4 Geophysical and geological profile, EW survey line in Shanggaojia village area, Shiquan County, Shaanxi: (a) curves of magnetic and susceptibility; (b) curves of content of total channel, K, U and Th; (c): geological section based on the magnetic and radioactive data and the results of field investigation

4 討論

根據(jù)最新航空磁、放解釋成果,并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,研究區(qū)及周邊斷裂發(fā)育,巖漿活動(dòng)頻繁,侵入巖主要有基性—超基性侵入巖和中—酸性侵入巖。前者形成時(shí)代主要為古元古代,后者形成時(shí)代從古元古代—中生代經(jīng)歷多個(gè)時(shí)期。 其中,中生代中酸性巖體主要巖性為細(xì)—中?；◢弾r、黑云母花崗巖、花崗斑巖及偉晶花崗巖等,主要分布在南秦嶺造山帶漢陰北部牛山巖體、石泉兩河鎮(zhèn)附近(覆蓋本異常)以及洋縣北部。 由之形成的直接或間接的找礦異常豐富,它們能為區(qū)內(nèi)尋找Fe、Cu、Au、U 等金屬礦產(chǎn)提供了重要信息(朱衛(wèi)平等?)。

由地面查證,異常東北部分巖性主要為變質(zhì)砂巖,西南部分多為云母石英片巖,能譜測量結(jié)果顯示,U 元素含量在變質(zhì)砂巖一側(cè)明顯偏高,最高值出現(xiàn)在兩類巖性交界處的變質(zhì)砂巖一側(cè)。 巖層基本呈北東傾,傾角多介于45°～75°,地層中未見明顯不整合接觸關(guān)系。 山體中發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)小規(guī)模侵入巖體出露,應(yīng)為巖株,基本為白云母偉晶花崗巖。 受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造,此處斷層發(fā)育,區(qū)域變質(zhì)作用程度較深,疊加局部動(dòng)力變質(zhì)作用影響,異常及周邊巖石的重結(jié)晶作用顯著,片理構(gòu)造普遍,巖石重結(jié)晶成礦條件較為有利。

分析研究區(qū)的巖性及形成歷史,其具備海相沉積型鈾礦的生成條件。 推測為沉積—熱液疊加或沉積—熱液—淋積疊加類型,一般賦礦層位主要為碳硅質(zhì)泥巖型建造,如硅巖類、炭板巖類、硅灰?guī)r類、片巖類,含礦構(gòu)造主要為破碎帶、斷層角礫巖帶、碎裂巖帶等。 因U 以吸附形式為主,如在蛋白石、水鋁英石、褐鐵礦、炭質(zhì)及黏土等膠結(jié)物中,有時(shí)可見少量次生鈾礦物,在南秦嶺構(gòu)造帶的黑色巖系中已發(fā)現(xiàn)有分布(張國偉等,1987,1995;任四清,2008)。本異常剖面上發(fā)現(xiàn)有相似的巖性出露,其由細(xì)?！獦O細(xì)粒一組沉積巖系列組成(黑色泥質(zhì)巖—黑色硅質(zhì)砂巖—黑色碳酸鹽巖),由于組成物質(zhì)顆粒細(xì)微、成分復(fù)雜、有機(jī)質(zhì)發(fā)育,具有多種類型和成因多樣化的特點(diǎn),地層時(shí)代主要為寒武系—志留系。 因同類砂巖通常不僅有可能是生油、生氣的母巖,還可有效存儲(chǔ)U 元素,另外金屬資源也已確定25 種與之有密切的成因關(guān)系,如金、銀、錫、銻、錳、銅、鉛、鋅、鈾、釩、鎳、鋁、硒、磅、銘、鍺、磷、重晶石、毒重石等(彭云彪等,2018)。 上述黑色巖系的廣泛分布區(qū)在航放U 道含量上表現(xiàn)高值特征,包括本綜合異常在內(nèi)的西北走向放射性核素U 異常高值帶是尋找U 及其他多金屬礦產(chǎn)的重要位置,尋找隱伏礦的潛力大。在石泉縣兩河鎮(zhèn)上高家莊及周邊發(fā)現(xiàn)了較明顯的鐵、銅等多金屬礦化蝕變跡象,主要發(fā)育于奧陶系(O)地層中,巖性為變質(zhì)砂巖,其中多見黃鐵礦、磁黃鐵礦、石墨、黃銅礦、褐鐵礦等礦物。

異常中心附近所采巖礦石標(biāo)本產(chǎn)于奧陶系地層(O),送專業(yè)巖礦石鑒定,在反射光顯微鏡下觀察。光片鑒定結(jié)果顯示:巖石含多種金屬礦物,主要有黃鐵礦5%、磁黃鐵礦2%、石墨1%、黃銅礦<1%、褐鐵礦1%等,存在它形晶結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、立方體結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu),浸染狀構(gòu)造,為灰白色石墨礦物化蝕變巖(圖6a)。 另有采自異常附近巖體的標(biāo)本,其光片結(jié)果表明:其金屬礦物含鈦鐵礦5%,黃鐵礦2%,閃鋅礦1%,黃銅礦1%,褐鐵礦1%,存在它形晶結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、立方體結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu),浸染狀構(gòu)造,為灰色鈦鐵礦化混染閃長巖(圖6b)。

5 結(jié)論

(1)上高家莊綜合異常之U 異常經(jīng)地面測量,顯示其與變質(zhì)砂巖存在明顯的相關(guān)關(guān)系,推測U 異常主要為變質(zhì)砂巖引起。 地面磁力與出露巖石所測磁化率幾乎無相關(guān)關(guān)系,推測磁異常由與變質(zhì)砂巖接觸的,有一定埋深的區(qū)域變質(zhì)片巖(云母石英片巖,原巖為火成巖)產(chǎn)生。

(2)區(qū)內(nèi)分布有造山帶中的山間盆地,具備生成砂巖型鈾礦的條件。 本異常的γ 能譜U 含量是研究區(qū)內(nèi)一條近北西向能譜高值帶上的兩大極值之一,產(chǎn)于近東西走向寒武系—志留系出露巖層中。本套地層是區(qū)內(nèi)放射性礦物礦化的主要存在基礎(chǔ),其間分布的其他若干較弱異常反映了與本異常在地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造相似的特征,多產(chǎn)于變質(zhì)砂巖,少量為石英片巖及大理巖。 U 異常與此時(shí)代中砂巖、變質(zhì)砂巖的對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯,尤以在臨近不同走向大斷裂、深大斷裂的交合處、巖性交界面附近位置的高值異常最值得關(guān)注。

(3)綜合異常及附近的環(huán)境大多是構(gòu)造薄弱地區(qū),構(gòu)造—巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈,多期次的構(gòu)造疊加和巖漿活動(dòng)為成礦流體的形成、集中、運(yùn)移、賦存提供了良好的地質(zhì)條件,與區(qū)域成礦關(guān)系密切。 異常所屬的南秦嶺造山帶島弧構(gòu)造環(huán)境的特殊性決定了此類異常成礦類型的專屬性,具有Fe、Au、Cu、U、石墨等找礦潛力。 綜合異常上所見的云母偉晶花崗巖一般認(rèn)為產(chǎn)于中生代,其與圍巖接觸的蝕變巖中有明顯礦化現(xiàn)象,經(jīng)鑒定有:黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、石墨等。

計(jì)劃下一步在航空磁、放局部異常解釋結(jié)果的基礎(chǔ)上,細(xì)化該地區(qū)的控礦因素,結(jié)合已知礦床(點(diǎn))分布、成礦地質(zhì)環(huán)境、化探異常范圍等信息,合理劃分找礦預(yù)測區(qū)的范圍及邊界,并找到確立其邊界的依據(jù)。

致謝:在研究過程中,核工業(yè)203 研究所楊福新研究員、中國地質(zhì)調(diào)局西安地質(zhì)調(diào)查中心楊忠堂研究員等專家給予了耐心地指導(dǎo);野外踏勘和異常測量期間,陜西地礦第二綜合物探大隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員們鼎力相助;另外,還得到中國自然資源航空物探遙感中心各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及同事郭華、韓松,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士研究生鄭強(qiáng)的大力支持。 在此一并表示衷心地感謝。

注釋/Notes

(The literature whose publishing year followed by a “＆” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

? 安康市國土資源局. 2003. 安康市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2001 ～2010).

? 地質(zhì)礦產(chǎn)部第二綜合物探大隊(duì). 1993. 1 ∶20 萬重力數(shù)據(jù). 網(wǎng)格間距: 2 km, 搜索半徑: 5 km. 北京:全國地質(zhì)資料館.

? 朱衛(wèi)平, 徐璐平, 朱宏偉. 2019. 陜西洋縣—寧陜地區(qū)1 ∶5 萬航空物探(磁、放)解釋成果報(bào)告. 北京: 中國自然資源航空物探遙感中心.

? Ankang Land and Resources Bureau. 2003#. General Planning of Mineral Resources in Ankang City (2001～2010).

? No. 2 Shaanxi Geological and Mining comprehensive Geophysical Exploration Group. 1993#. 1 ∶ 200000 gravity data. Grid spacing: 2 km, Search radius: 5 km. Beijing: National Geological Data Center.

? Zhu Weiping, Xu Luping, Zhu Hongwei. 2019#. The interpretation report of aero geophysical survey (magnetic and radioactive) in 1 ∶50000 scale in Yang County and Ningshan County, Shaanxi Province. Beijing: China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Natural Resources.