保善東，曾 彪，白宗海，黃青華，苑永濤，祁 文，熊壽加

青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海西寧 810012

0 引言

鋰、鈹?shù)认∮薪饘偈侵匾膽?zhàn)略資源［1］，也是不可再生資源［2］，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用日益廣泛［3］.在南祁連地塊和全吉地塊相接的宗務(wù)隆山構(gòu)造帶東段茶卡北山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了鋰輝石偉晶巖脈群［4］，該類堿性花崗巖脈追索難度較大.2017年實(shí)施的青海省察汗諾-茶卡北山地區(qū)1∶2.5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量和2018年青海省天峻縣茶卡北山地區(qū)鋰稀有稀土礦預(yù)查項(xiàng)目，提出了礦石中238U、232Th、40K三種元素含量組合與巖石的含礦性有一定相關(guān)性的設(shè)想［5］.結(jié)合鋰鈹稀土礦各類型礦石礦物組合中普遍存在的鋰輝石、鋰云母、綠柱石、鈉長(zhǎng)石化白云母花崗偉晶巖脈中的實(shí)際情況，為提高找礦效果，實(shí)施了更為有效的地球物理勘探方法——地面伽瑪能譜和磁法測(cè)量［6］.通過(guò)物化探異常與地質(zhì)礦產(chǎn)成果綜合應(yīng)用研究，新發(fā)現(xiàn)了多處礦化有利地段［7］，對(duì)研究區(qū)鋰鈹稀土礦資源勘查起到一定的促進(jìn)作用［8］.

1 地質(zhì)背景

茶卡北山地處柴達(dá)木盆地東北緣，位于歐龍布魯克-烏蘭成礦帶東段.該成礦帶是青海省稀有、稀土成礦有利地區(qū)，石乃亥偉晶巖型鈮鉭銣礦床、沙柳泉銣鈮鉭多金屬偉晶巖型礦產(chǎn)于帶中.

研究區(qū)內(nèi)地層及巖漿巖的展布方向受北西向斷裂控制（圖1）.出露的主要地層為石炭—二疊系土爾根大坂組，巖性以石英砂巖夾千枚狀黑云片巖為主.南部小面積出露果可山組地層，巖性有灰白色白云巖等.北部、中部分布兩條中淺部構(gòu)造韌性剪切帶，呈北西向展布，沿?cái)嗔鸭捌浯渭?jí)裂隙構(gòu)造發(fā)育地段為偉晶巖脈密集分布地段.南部二疊紀(jì)中酸性中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖沿區(qū)域性斷裂產(chǎn)出，呈北西向長(zhǎng)條帶狀展布.區(qū)內(nèi)的脈巖主要為花崗偉晶巖，脈體走向與構(gòu)造線方向基本一致.

圖1 茶卡北山地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological sketch map of Chakabeishan area

圈定出的1∶20萬(wàn)水系異常中，Li元素異常較為突出，其峰值為46.93×10-6，表明茶卡北山地區(qū)具有較好的稀有多金屬礦找礦前景.圈定1∶5萬(wàn)水系異常6處，異常主元素為Rb、Y、W等，但對(duì)具有成礦意義的Li、Be等元素未作分析.

對(duì)花崗偉晶巖脈集中區(qū)進(jìn)行了地表踏勘及撿塊樣分析，發(fā)現(xiàn)9條花崗偉晶巖脈，基本沿土爾根大坂組上段地層中斷裂及次級(jí)節(jié)理、裂隙侵入.脈體規(guī)模不等，脈寬一般10～20 m，最寬達(dá)40 m，長(zhǎng)50～400 m，呈透鏡狀、巢狀、囊狀、條帶狀等形態(tài)展布，多呈北西向，部分呈東西、北東向.鋰主要賦存于鋰輝石、鋰云母花崗偉晶巖脈中；鈹賦存于綠柱石花崗偉晶巖脈中；銣、鈮鉭賦存在鈉長(zhǎng)石化白云母花崗偉晶巖脈中，礦化與鈉長(zhǎng)石化、白云母化等關(guān)系密切.

2 工作技術(shù)方法

2.1 技術(shù)方法選擇

依據(jù)研究區(qū)基巖裸露較好、第四系覆蓋較薄等地貌，確定開展大比例尺高精度磁法和地面伽瑪能譜測(cè)量.采用高精度磁法測(cè)量了解研究區(qū)各地質(zhì)體和花崗偉晶巖等目標(biāo)地質(zhì)體的磁性特征和分布情況［9］，地面伽瑪能譜測(cè)量可直接對(duì)放射性異常進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，確定其放射性核素鈾、釷、鉀含量分布規(guī)律和鈾異常位置［10］，大致查明異常和構(gòu)造性質(zhì)，以較小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)有效地對(duì)研究區(qū)稀有稀土礦異常作出快速評(píng)價(jià).

2.2 儀器參數(shù)及測(cè)量網(wǎng)度

磁法測(cè)量采用ENVI Pro型質(zhì)子磁力儀，磁場(chǎng)測(cè)量精度為±1 nT，分辨率為0.1 nT［11］.伽瑪能譜測(cè)量采用ARD型多道伽瑪能譜儀，分辨率7.5%，能量范圍40 ke V～3 MeV［12］.開工前后對(duì)磁力儀進(jìn)行探頭、主機(jī)及單多臺(tái)一致性和噪聲水平測(cè)定，對(duì)能譜儀進(jìn)行儀器、短期穩(wěn)定性及一致性測(cè)定等，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求［13］.測(cè)線方位35°，網(wǎng)度100 m×20 m，面積41.4 km2，實(shí)測(cè)物理點(diǎn)均為20 724個(gè).

3 物性特征

3.1 磁性特征

測(cè)定磁物性標(biāo)本306塊，采用ENVI Pro質(zhì)子磁力儀，選用高斯第二位置，測(cè)定參數(shù)為磁化率k、剩余磁化強(qiáng)度Jr.研究區(qū)巖（礦）石磁性特征（表1）如下.

表1 茶卡北山地區(qū)巖（礦）石磁物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表Table 1 Magnetic and physical properties of rocks（ores）in Chakabeishan area

（1）果可山組和土爾根大阪組中大理巖、二云石英片巖、糜棱巖顯示弱磁性，磁化率均值分別為85.9、81.8、58.2（10-6×4πSI），地磁圖上皆顯示弱磁或無(wú)磁異常.而花崗質(zhì)片麻巖略顯強(qiáng)磁性，磁化率均值為929.4（10-6×4πSI）.

（2）中酸性侵入巖石英閃長(zhǎng)巖和花崗巖磁化率均值為77.2、112.3（10-6×4πSI），皆顯示弱磁性.

（3）糜棱巖化石英閃長(zhǎng)巖較石英閃長(zhǎng)巖磁性略高，磁化率均值為121.1（10-6×4πSI）.地磁圖上顯示大面積弱正磁異常，石英閃長(zhǎng)巖侵入二云石英片巖接觸部位顯示跳躍狀正負(fù)伴生強(qiáng)磁異常.

（4）含石榴子石、電氣石、綠柱石、白云母花崗偉晶巖，磁化率均值為74.7（10-6×4πSI），剩余磁化強(qiáng)度均值為28.7×10-3A/m，顯示無(wú)磁性，與圍巖強(qiáng)磁性形成反差［10］.

3.2 放射性特征

通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)各地質(zhì)體放射性背景值（表2），可見在花崗偉晶巖、二云石英片巖和糜棱巖中eU、eTh、eK的背景值較高，其次為石英閃長(zhǎng)巖體，再次為果可山組大理巖地層，說(shuō)明斷裂蝕變發(fā)育地帶，以及細(xì)晶巖脈、偉晶巖脈等脈體發(fā)育地段為放射性成礦的有利地段.U、Th、K三種元素的含量及總道計(jì)數(shù)率值與研究區(qū)出露的一套淺變質(zhì)巖、沉積巖、沖洪積物等存在顯著的差異，這形成了良好的地球物理勘探前提［14］，可較準(zhǔn)確地劃分出可能的含礦巖體，然后根據(jù)巖石中U、Th、K三種天然放射性元素含量值［15］，通過(guò)多參數(shù)組合進(jìn)行微弱信息增強(qiáng)和提?。?6］，可獲得豐富的地質(zhì)勘探信息，從而將堿性巖體中鋰鈹稀有礦的礦（化）體與圍巖區(qū)分開來(lái)［17］，為后期找礦工作提供依據(jù).

表2 各類地質(zhì)體放射性背景值統(tǒng)計(jì)表Table 2 Radioactive background values of various geological bodies

4 綜合分析

4.1 磁異常特征

根據(jù)磁異常特征，結(jié)合地質(zhì)背景，自北向南劃分為4個(gè)磁異常區(qū)（圖2），各分區(qū)特征如下.

我不知怎么竟然摸到了一根竹竿。這根竹竿是前幾天同屋里的一位同事從積木場(chǎng)上順回來(lái)晾曬他的內(nèi)衣內(nèi)褲的，那上邊還有花花答答的褲衩子。現(xiàn)在我要派上用場(chǎng)了。

圖2 △T磁異常等值線平面圖Fig.2 Plan of△T magnetic anomaly isoline

（1）北部面狀強(qiáng)正磁異常區(qū)：圈定C1磁異常，以面狀正磁異常為主，幅值30～100 nT，出露巖性主要為細(xì)粒黑云石英片巖，推測(cè)與深部隱伏中酸性巖體有關(guān).

（2）中部條帶狀弱正磁異常區(qū)：圈定C2、C3、C4磁異常，以橢圓狀正磁異常為主，局部負(fù)異常伴生，幅值20～60 nT，出露中粗粒含石榴子石二云石英片巖和石英閃長(zhǎng)巖.C3磁異常北西向展布，其中C3-2磁異常西北側(cè)地表出露石英閃長(zhǎng)巖.C2磁異常呈北東向橢圓狀或條帶狀展布，其中C2-2磁異常東南側(cè)出露石英閃長(zhǎng)巖.綜合分析，推測(cè)C2、C3和C4磁異?？赡芘c隱伏石英閃長(zhǎng)巖有關(guān).

（3）南部面狀弱負(fù)磁異常區(qū)：主要出露大理巖和長(zhǎng)石石英砂巖，為大面積平穩(wěn)負(fù)磁異常，東側(cè)呈現(xiàn)大面積面狀負(fù)磁異常，西側(cè)顯示帶狀負(fù)磁異常，圈定磁異常C5、C6，推測(cè)為無(wú)磁地層.

（4）東南部條帶狀強(qiáng)正負(fù)磁異常區(qū)：圈定C7、C8磁異常.C7磁異常為正負(fù)伴生磁異常，幅值-371～+360 nT，呈北西向橢圓狀展布，異常部位出露石英閃長(zhǎng)巖巖株，北側(cè)有大理巖分布.推測(cè)C7磁異常為中、酸性巖體侵入碳酸鹽巖接觸帶中磁性礦物富集引起［18］.

研究區(qū)推測(cè)斷裂構(gòu)造共11條.其中近南北向2條：F1、F2；北東向3條：F3、F4、F5；北西向6條：F6—F11.斷裂構(gòu)造有磁性分界面、磁異常錯(cuò)動(dòng)帶、串珠狀磁異常等分布特征，部分北西向斷裂與地質(zhì)解釋較吻合.近南北向、北東向?yàn)橥茰y(cè)的隱伏次級(jí)斷裂.

4.2 鈾釷鉀特征

4.2.1 平面分布特征

通過(guò)能譜鈾、釷、鉀含量參數(shù)統(tǒng)計(jì)（表3）看出，鈾含量介于0.2×10-6～7.3×10-6，均值3.0×10-6，變異系數(shù)（30%）變化較大；釷含量介于3.8×10-6～42.4×10-6，均值14.8×10-6，變異系數(shù)（21%）變化較大；鉀含量介于0.1×10-6～4.6×10-2，均值1.9×10-2，變異系數(shù)（50%）變化大.Th/U均值（5.6）大于地殼地層和巖體均值（4.7）.U/K均值為1.6，Th/K均值為7.9，反映了在去鉀元素背景下鈾、釷元素的相對(duì)富集情況.U/K比值較低，說(shuō)明鈾元素的遷移富集不是很充足.綜上所述，說(shuō)明茶卡北山地區(qū)釷含量的差異大，變異系數(shù)變化大，偏度負(fù)偏，峰度大，釷元素發(fā)生了局部富集；相對(duì)而言，鈾元素亦發(fā)生局部富集，但富集程度相對(duì)較低；鉀變化范圍大，變異系數(shù)偏大，研究區(qū)斷裂鉀化蝕變發(fā)育，為蝕變巖脈提供了局部容礦空間［19］.

表3 茶卡北山地區(qū)鈾、釷、鉀含量參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Content parameters of U，Th and K in Chakabeishan area

4.2.2 異常區(qū)、帶、點(diǎn)劃分

采用迭代法確定6種地質(zhì)體的背景值（X）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S），最后選擇2倍系數(shù)，即X+2S作為各類地質(zhì)體的標(biāo)準(zhǔn)方差，確定研究區(qū)各地質(zhì)體背景值及異常劃分原則.放射性含量整體呈現(xiàn)北高南低特征，釷、鉀富集特征相關(guān)性極好，異常形態(tài)極為相似.共劃分出3個(gè)放射性異常分區(qū)，圈出U異常帶3條、異常點(diǎn)22個(gè)（圖3）；Th異常帶3條、異常點(diǎn)20個(gè)（圖4）；圈出K異常帶3條，異常點(diǎn)18個(gè).鉀與鈾、釷異常相關(guān)性較好，鉀、釷相關(guān)性更強(qiáng).重點(diǎn)將研究區(qū)中、南部鈾釷異常區(qū)、帶、點(diǎn)特征（表4、5）總結(jié)如下.

表4 茶卡北山地區(qū)鈾異常帶統(tǒng)計(jì)表Table 4 Characteristics of U anomaly belts in Chakabeishan area

圖3 U含量等值線平面圖Fig.3 Plan of U content isoline

（1）中部條帶狀中高值異常區(qū)以條帶狀異常為主，受控因素為有限的局部侵入巖體、細(xì)晶巖脈體、花崗偉晶巖脈體等，多為鈾釷混合異常，一般鉀化程度不高，局部鉀化強(qiáng)度較高.鈾、釷、鉀總量的相關(guān)性較好，總體呈現(xiàn)為中等偏高的含量分區(qū)，鈾含量介于0.4×10-6～4.9×10-6，均值2.8×10-6；釷介于4.9×10-6～23.1×10-6，均值15.4×10-6；鉀介于0.6×10-6～3.4×10-2，均值2.1×10-2.多地段存在北西向串珠狀高值異常帶，部分異常帶與含稀有稀土礦偉晶巖脈帶位置較吻合.

該異常分區(qū)圈定2條北西向鈾（釷、鉀）異常帶，分別為U1（TH1、K1）和U2（TH2、K2），其中U2異常帶內(nèi)u14—u20異常點(diǎn)部位均發(fā)現(xiàn)含稀有稀土礦花崗偉晶巖脈，而U1異常帶內(nèi)u9—u13異常點(diǎn)部位尋找稀有稀土礦的潛力較大.

（2）南部條帶狀低值背景區(qū)為大面積地質(zhì)背景，僅西側(cè)有北西向鈾釷混合型異常，鉀化程度較高，鈾、釷、鉀呈現(xiàn)低含量.部分地段第四系覆蓋，出露巖性主要為大理巖及石英片巖.該異常分區(qū)內(nèi)劃分出U3（TH3、K3）異常帶，圈定u21、u22異常點(diǎn)，其中u21異常點(diǎn)發(fā)現(xiàn)花崗偉晶巖脈，與異常點(diǎn)u22展布特征極為相似.推測(cè)南部為淺變質(zhì)地層背景，鈾釷混合型異常受控因素為局部侵入石英閃長(zhǎng)巖脈和花崗偉晶巖脈等.

4.2.3 鈾、釷、鉀相關(guān)性特征

從鈾、釷、鉀相關(guān)性統(tǒng)計(jì)特征（表6）看出，整體鈾、釷、鉀相關(guān)性較好，在北側(cè)第二層二云石英片巖部位，鈾、釷、鉀相關(guān)性略有差異，中部及南部斷裂構(gòu)造部位、石英閃長(zhǎng)巖和糜棱巖化石英閃長(zhǎng)巖位置，鈾、釷、鉀相關(guān)性和同向性很高，再次說(shuō)明北西走向斷裂構(gòu)造蝕變帶和北西走向地層與中酸性侵入巖的接觸夾持部位及其周緣，成礦潛力相對(duì)較大［20］.

表6 茶卡北山地區(qū)鈾、釷、鉀相關(guān)性統(tǒng)計(jì)表Table 6 Correlation characteristics of U，Th and K in Chakabeishan area

4.2.4 異常篩選、評(píng)價(jià)

地面伽瑪能譜測(cè)量Th/U比值是地球化學(xué)特征的重要參數(shù)，可以判斷巖石中鈾元素的活化遷移規(guī)律.通過(guò)古鈾系數(shù)（Th/U）特征分析，Th/U比值小于3為純鈾型，Th/U比值在3～5之間為偏鈾型或鈾釷混合型，Th/U比值在5～7之間為釷鈾混合型，Th/U比值大于7為純釷型.由此總結(jié)出重要異常點(diǎn)含鈾性及異常類型（表7）.

表5 茶卡北山地區(qū)釷異常帶統(tǒng)計(jì)表Table 5 Characteristics of Th anomaly belts in Chakabeishan area

表7 茶卡北山地區(qū)異常點(diǎn)類型劃分表Table 7 Division of anomaly types in Chakabeishan area

通過(guò)U/K和Th/K的比值，在花崗巖型礦化中反映了鈾釷元素和鉀元素的地化作用性狀，即較高的U/K和Th/K比值清楚地反映了在鈉交代過(guò)程中鈾釷相對(duì)富集而去鉀的特征.整體規(guī)律為礦化有利地段U/K比值一般較大，并且異常連續(xù)性較好，規(guī)模較大，地質(zhì)成礦要素有利，而Th/K比值范圍更大，異常更高.可見，Th/K比值（圖5）較高地段是尋找鈉交代型礦床的重要場(chǎng)所［21］.

圖5 Th/K含量比值平面等值線圖Fig.5 Plan of Th/K content ratio isoline

在放射性異常點(diǎn)、帶的類型劃分基礎(chǔ)上，結(jié)合U/K、Th/U、Th/K特征評(píng)價(jià)，對(duì)磁異常進(jìn)行窗口法場(chǎng)分離突出局部異常（圖6），綜合確定異常類型及異常分類，劃分出3處稀土礦成礦有利區(qū).

圖6 物探綜合解釋推斷成果圖Fig.6 Results of integrated geophysical interpretation and inference

4.3 驗(yàn)證

通過(guò)磁法和能譜測(cè)量工作取得了較好找礦效果，C3-3、C5、C6（即u18、u19、u20及Th18等異常點(diǎn)）異常部位揭露了9條含綠柱石、鋰輝石偉晶巖脈（Li2O平均品位在1.11%～3.13%，BeO平均品位0.06%）和13條含綠柱石偉晶巖（BeO平均品位0.044%～0.056%），顯示出巨大的找礦潛力.

5 結(jié)語(yǔ)

（1）研究區(qū)劃分磁異常分區(qū)4個(gè)，圈定磁異常8處，推測(cè)斷裂構(gòu)造11條.劃分了3個(gè)放射性異常分區(qū)，圈定3個(gè)混合異常帶、22個(gè)鈾異常點(diǎn)、20個(gè)釷異常點(diǎn)、18個(gè)鉀異常點(diǎn).圈定稀有稀土礦找礦有利異常區(qū)3個(gè)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)成礦有利區(qū)各1個(gè).

（2）北部鈾釷鉀偏高背景場(chǎng)主要受原巖為沉積巖的淺變質(zhì)巖控制，中、南部異常區(qū)內(nèi)磁異常套合鈾釷混合異常點(diǎn)部位兩組脈體的節(jié)點(diǎn)附近和接觸帶部位尋找稀有、稀土礦的潛力最大［22］.

（3）加強(qiáng)對(duì)高精度磁測(cè)C2、C7等磁異常的查證，建議對(duì)北西向條帶狀磁異常開展下步工作，對(duì)已發(fā)現(xiàn)含稀有、稀土礦的花崗偉晶巖脈開展工程揭露.建議加強(qiáng)U3（TH3、K3）、U1（Th1、K1）鈾釷異常帶的帶性分布特征查證，結(jié)合地質(zhì)情況，探究其深部存在稀有、稀土礦化的可能性.