周 乾,楊 彪,曹達(dá)旺,許強(qiáng)平,吳姿穎,陳光旭,付光明

(1.安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院,安徽 蕪湖 241000;2.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì),安徽 合肥 230011;3.東華理工大學(xué) 地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330013)

黃梅尖地區(qū)屬于沿江構(gòu)造巖漿巖帶控制的NE向長(zhǎng)江下游鈾成礦帶的一部分,黃梅尖巖體是安徽江北A型花崗巖帶的重要組成部分[1]。1950年,第二機(jī)械工業(yè)部華東608隊(duì)開展航空放射性和地面伽瑪總量測(cè)量時(shí),在黃梅尖地區(qū)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)鈾異常點(diǎn)[2]。1979—1985年,南京大學(xué)地質(zhì)系對(duì)黃梅尖巖體進(jìn)行研究,將其劃分為4個(gè)侵入階段,主要巖性分別為似斑狀黑云母正長(zhǎng)巖、黑云母石英正長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)斑巖、石英正長(zhǎng)巖及細(xì)粒似斑狀石英正長(zhǎng)巖[3]。1970—1991年、2000—2018年,安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院在該區(qū)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)、鈾礦化規(guī)律、成礦遠(yuǎn)景及鈾儲(chǔ)量計(jì)算等專項(xiàng)研究,通過地質(zhì)、物探及化探工作,在該區(qū)發(fā)現(xiàn)了2個(gè)中型鈾礦床(8411鈾礦床、8413鈾礦床)、6個(gè)鈾礦點(diǎn) (8412鈾礦點(diǎn)、白虎山鈾礦點(diǎn)、4360鈾礦點(diǎn)、黃龍橋鈾礦點(diǎn)、4340鈾礦點(diǎn)和周潭鈾礦點(diǎn))[4]。劉惠華[5]對(duì)黃梅尖地區(qū)地質(zhì)背景、鈾成礦規(guī)律開展研究,認(rèn)為礦床成因與燕山晚期石英正長(zhǎng)巖體、侏羅紀(jì)砂巖及構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。史春旺等[6]對(duì)黃梅尖巖體地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)親硫元素Cu、Pb、Zn可作為尋找鈾礦化的指示元素。楊彪等[7]通過分析黃梅尖地區(qū)基性巖脈年代學(xué)特征,認(rèn)為鈾成礦可能與輝綠玢巖具有成因聯(lián)系。此外,一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)黃梅尖地區(qū)鈾礦床(點(diǎn))主要受燕山晚期石英正長(zhǎng)巖體、NW向與近EW向斷裂多重影響,具有較好的成礦地質(zhì)條件,找礦潛力巨大[8-16]。然而,該區(qū)地球物理方面的研究成果較少,未能詳細(xì)闡述該區(qū)地球物理特征與鈾成礦的關(guān)系。本文運(yùn)用地面能譜、伽瑪總量、激發(fā)極化法等多種物探手段在黃梅尖地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,經(jīng)后期數(shù)據(jù)處理,結(jié)合鈾成礦地質(zhì)背景,系統(tǒng)總結(jié)了黃梅尖地區(qū)典型鈾礦床(點(diǎn))的地質(zhì)、地球物理特征,分析其與鈾成礦之間的關(guān)系,為該地區(qū)進(jìn)一步尋找與堿性巖有關(guān)的鈾礦床(點(diǎn))提供物探依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于廬樅火山盆地東南緣(圖1),地處揚(yáng)子板塊北緣,西鄰郯廬深斷裂,東接長(zhǎng)江斷裂帶,是安徽省沿江鈾成礦帶的重要組成部分。區(qū)內(nèi)出露的地層主要是早侏羅世磨山組和中侏羅世羅嶺組。中侏羅世羅嶺組分布較廣,出露于黃梅尖巖體南、北兩側(cè),巖性以中粗粒石英長(zhǎng)石砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主。早侏羅世磨山組出露于研究區(qū)東北部,巖性為硅化石英砂巖、含碳質(zhì)粉砂巖。

研究區(qū)巖漿侵入活動(dòng)頻繁,侵入巖為燕山晚期黃梅尖巖體,該巖體是廬樅盆地出露面積最大的巖體,是廬樅A型花崗巖帶的重要組成部分,分為2個(gè)侵入階段4次侵入活動(dòng):一階段一次侵入為黑云母(石英)正長(zhǎng)巖,二次侵入為石英正長(zhǎng)巖;二階段一次侵入為細(xì)粒石英正長(zhǎng)(斑)巖,二次侵入為花崗巖。

研究區(qū)主要發(fā)育NW向、EW向、SN向和NE向斷裂。NW向斷裂主要分布在黃梅尖巖體北緣和西部,切穿燕山晚期黃梅尖巖體,是區(qū)內(nèi)鈾礦的主要控礦、含礦構(gòu)造。EW向F1斷裂是8411鈾礦床的主要控礦構(gòu)造,分布于黃梅尖巖體北側(cè),活動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、規(guī)模大,走向延伸穩(wěn)定,是區(qū)內(nèi)重要的控巖和控礦斷裂。F86斷裂是8413鈾礦床的主要控礦構(gòu)造。

1.第四系;2.早白堊世磚橋組;3.早白堊世龍門院組;4.中侏羅世羅嶺組;5.早侏羅世磨山組;6.燕山晚期二階段二次侵入細(xì)?；◢弾r;7.燕山晚期二階段一次侵入正長(zhǎng)斑巖;8.燕山晚期二階段一次侵入細(xì)粒似斑狀石英正長(zhǎng)巖;9.燕山晚期一階段二次侵入石英正長(zhǎng)巖;10.燕山晚期一階段一次侵入黑云母石英正長(zhǎng)巖;11.隱爆角礫巖;12.輝石粗安玢巖;13.正長(zhǎng)巖脈;14.花崗巖脈;15.石英正長(zhǎng)巖脈;16.正長(zhǎng)斑巖脈;17.閃長(zhǎng)玢巖脈;18.輝綠玢巖脈;19.斷裂;20.激電剖面及編號(hào);21.鈾礦床(點(diǎn))圖1 安徽省黃梅尖地區(qū)地質(zhì)略圖[2]Fig. 1 Geological sketch map of Huangmeijian area in Anhui Province[2]

2 巖石物性特征

巖石物性參數(shù)是物探異常解釋的基礎(chǔ),黃梅尖地區(qū)主要地層(巖石)放射性參數(shù)見表1。由于研究區(qū)各地質(zhì)體的沉積環(huán)境、巖性以及火山噴發(fā)或巖漿侵入的熱液影響程度不同,導(dǎo)致地質(zhì)體中γ(伽瑪照射量率,是描述γ射線強(qiáng)弱的單位,表示單位時(shí)間內(nèi)的照射量)、U、Th含量有較大差別。羅嶺組、磨山組砂巖分布在黃梅尖石英正長(zhǎng)巖體邊緣,一般γ<6.00 nC/kg·h,U含量一般<6.0×10-6。燕山晚期黃梅尖巖體U、Th含量均較高,侵入期次由早到晚,U、Th含量逐漸升高,U含量一般>7.7×10-6,一般γ>13.19 nC/kg·h,全區(qū)最高,說明區(qū)內(nèi)燕山晚期石英正長(zhǎng)巖體是富鈾巖體,含有活動(dòng)鈾源,其標(biāo)準(zhǔn)均方差S、變異系數(shù)Cv均較大,U容易產(chǎn)生活化、分離。巖漿熱液作用使U進(jìn)一步活化遷移,在接觸帶及圍巖處富集,形成工業(yè)鈾礦化。

表1 黃梅尖地區(qū)主要地層(巖石)放射性參數(shù)

由黃梅尖地區(qū)主要地層(巖石)電性參數(shù)(表2)可知:區(qū)內(nèi)各類地質(zhì)體之間存在較大的電性差異,其中黑云母石英正長(zhǎng)巖電阻率最高(電阻率最高達(dá)15 643 Ω·m),平均值為7 236 Ω·m;石英正長(zhǎng)巖電阻率較高,平均值為4 870 Ω·m;構(gòu)造破碎帶電阻率較低,平均值為1 903 Ω·m;粉砂巖、泥巖視電阻率最低。石英砂巖、粉砂巖、泥巖的極化率偏低,最低值為0.37%,礦化破碎帶中巖石的極化率明顯高于圍巖的極化率,平均值為3.5%,此低阻高極化電性特征對(duì)后期含礦構(gòu)造破碎帶的圈定有較好的指示作用。

表2 黃梅尖地區(qū)主要地層(巖石)電性參數(shù)

3 工作方法

3.1 地面伽瑪能譜測(cè)量

地面伽瑪能譜測(cè)量在鈾礦勘查中被廣泛應(yīng)用,是最直接有效的放射性物探找礦手段。本次工作大致查明U、Th、K元素分布特征,研究放射性元素在不同地段巖層及巖體中的遷移富集規(guī)律,為鈾礦床(點(diǎn))評(píng)價(jià)成礦預(yù)測(cè)提供信息[17]。使用儀器為FD-3022四道能譜儀,比例尺為1∶50 000,布置地面伽瑪能譜測(cè)線70條,測(cè)線方向正南北向,線距500 m,點(diǎn)距100 m。

3.2 伽瑪總量測(cè)量

通過系統(tǒng)測(cè)定各地質(zhì)體巖石伽瑪照射量率,確定各地質(zhì)體巖石的放射性強(qiáng)度,大致查明地面放射性異常特征。分析伽瑪場(chǎng)分布特征并與能譜場(chǎng)特征進(jìn)行對(duì)比,找出與鈾礦化關(guān)系密切的異常,指導(dǎo)下一步找礦工作部署。使用儀器為FD-3013,比例尺為1∶25 000,布置地面伽瑪總量測(cè)線142條,測(cè)線方向正南北向,線距250 m,點(diǎn)距50 m。與激電剖面同線的伽瑪總量測(cè)線2條,比例尺為1∶10 000,點(diǎn)距40 m。

3.3 激發(fā)極化法

激發(fā)極化法是一種電法勘探方法,主要測(cè)量巖石的電阻率和極化率,分析對(duì)比各類地質(zhì)體的激電效應(yīng)差異,研究激電場(chǎng)的分布規(guī)律,從而進(jìn)行直接或者間接找礦[18-19]。本次電法工作選用對(duì)稱四極裝置開展剖面測(cè)量,供電極距、測(cè)量極距AB為220 m,MN為20 m,測(cè)量點(diǎn)距為20 m,使用電法儀器DWD-2A型微機(jī)電測(cè)儀。根據(jù)研究區(qū)礦床(點(diǎn))分布位置、放射性異常分布特征布置測(cè)線,總體沿垂直地表出露的巖體接觸界面布置,盡量向巖體內(nèi)側(cè)延伸,以期完整反映巖體接觸帶分布的電性曲線,在巖體南、北兩側(cè)外接觸帶附近共布設(shè)9條電測(cè)剖面,其中巖體南緣布設(shè)3條、北緣布設(shè)5條、東緣布設(shè)1條。

4 地球物理特征

4.1 能譜場(chǎng)特征

研究區(qū)能譜U元素場(chǎng)由偏高場(chǎng)((6～10)×10-6)、高場(chǎng)((10～15)×10-6)和異常場(chǎng)(>15×10-6)組成(圖2)。鈾礦床(點(diǎn))一般位于能譜U異常場(chǎng)—高場(chǎng)梯度帶上或U高場(chǎng)—偏高場(chǎng)梯度帶上。U異常場(chǎng)暈主要分布在黃梅尖巖體內(nèi)或外接觸帶附近。黃梅尖巖體內(nèi)U高場(chǎng)暈規(guī)模大,說明黃梅尖巖體是富鈾巖體,但梯度變化緩慢,對(duì)U礦化不利。巖體北部、南部?jī)?nèi)、外接觸帶與U高值場(chǎng)暈的梯度變化帶相吻合,呈陡梯度變化?？拷佑|帶外側(cè)砂巖中的異常暈大多以偏高場(chǎng)出現(xiàn),強(qiáng)度相對(duì)較弱,但梯度變化較快,U易于富集,有利于鈾礦化。

圖2 黃梅尖地區(qū)U等值線分布圖Fig. 2 Uranium isoline map of Huangmeijian area

8411礦床位于黃梅尖巖體西北部,處于U高場(chǎng)—異常場(chǎng)梯度帶上,U平均含量為120×10-6。8413礦床位于黃梅尖巖體東北部,處于U偏高場(chǎng),U平均含量為46.5×10-6。周潭礦點(diǎn)位于黃梅尖巖體南部,處于U偏高場(chǎng)—高場(chǎng)梯度帶上,異常整體呈團(tuán)塊狀展布,U平均含量為129.2×10-6。

4.2 伽瑪場(chǎng)特征

研究區(qū)伽瑪場(chǎng)由偏高場(chǎng)(7.5～11.9 nC/kg·h)、高場(chǎng)(11.9～16.3 nC/kg·h)以及異常場(chǎng)(>16.3 nC/kg·h)組成,伽瑪場(chǎng)暈與能譜U場(chǎng)暈的分布特征類似,總體上伽瑪場(chǎng)呈現(xiàn)北西高南東低的趨勢(shì)。偏高場(chǎng)主要集中分布于巖體內(nèi),反映黃梅尖巖體的基本輪廓,表明黃梅尖巖體是有利于鈾成礦的堿性巖體。偏高場(chǎng)在接觸帶附近零星分布,呈團(tuán)塊狀展布,主要分布在黃梅尖巖體北西部、西南部、北東部,受NW向、近EW向斷裂控制。在巖體接觸帶0～500 m內(nèi),靠近接觸帶內(nèi)側(cè)巖體內(nèi)的高場(chǎng)暈梯度較緩,推測(cè)伽瑪場(chǎng)受巖性和構(gòu)造雙重控制,與紅化蝕變呈正相關(guān),紅化蝕變顏色越紅,伽瑪總量越高?？拷佑|帶外側(cè)高場(chǎng)暈呈不規(guī)則帶狀,場(chǎng)級(jí)梯度變化明顯,主要分布在含礦蝕變斷裂部位。

礦床(點(diǎn))主要位于與黃梅尖巖體形態(tài)大致吻合的有利基礎(chǔ)場(chǎng)背景上,北部和西部出現(xiàn)較多的活躍復(fù)雜的伽瑪高場(chǎng)暈,它們嚴(yán)格受多組斷裂控制,形態(tài)復(fù)雜(圖3)。其中8411礦床位于伽瑪高場(chǎng)—異常場(chǎng)梯度帶上,該異常主要受EW向F1斷裂控制,熱液蝕變強(qiáng)烈,主要賦存于羅嶺組砂巖中。8413礦床位于伽瑪偏高場(chǎng)—高場(chǎng)梯度帶上,該異常處于EW向F86斷裂與巖體接觸帶夾持部位,主要賦存于磨山組砂巖中,硅化、紅化、碳酸鹽化、水云母化、鈉化等蝕變較發(fā)育。周潭礦點(diǎn)位于伽瑪偏高場(chǎng)—高場(chǎng)梯度帶上,該異常受NE向F132斷裂及SN向次級(jí)斷裂控制,主要賦存于羅嶺組砂巖中。

1.第四系;2.早白堊世磚橋組;3.早白堊世龍門院組;4.中侏羅世羅嶺組;5.早侏羅世磨山組;6.燕山晚期二階段二次侵入細(xì)?；◢弾r;7.燕山晚期二階段一次侵入正長(zhǎng)斑巖;8.燕山晚期二階段一次侵入細(xì)粒似斑狀石英正長(zhǎng)巖;9.燕山晚期一階段二次侵入石英正長(zhǎng)巖;10.燕山晚期一階段一次侵入黑云母石英正長(zhǎng)巖;11.花崗巖脈;12.正長(zhǎng)巖脈;13.石英正長(zhǎng)巖脈;14.正長(zhǎng)斑巖脈;15.閃長(zhǎng)玢巖脈;16.輝綠玢巖脈;17.隱爆角礫巖;18.遠(yuǎn)景區(qū);19.斷裂;20.鈾礦點(diǎn)圖3 黃梅尖地區(qū)伽瑪相對(duì)等值線圖Fig. 3 Gamma relative isoline map of Huangmeijian area

4.3 電性剖面特征

結(jié)合地質(zhì)和鉆探資料進(jìn)一步分析電性剖面異常曲線,推斷黃梅尖地區(qū)與堿性巖有關(guān)的典型鈾礦床(點(diǎn))的電性特征。通過對(duì)測(cè)線分布地段的地質(zhì)、物探異常特征進(jìn)行綜合推斷,認(rèn)為研究區(qū)相對(duì)低阻高極化的礦化蝕變帶或含礦構(gòu)造破碎帶是較好的找礦標(biāo)志。

通過分析8413礦床激電剖面電性特征(圖4(a)、(b)),將電性參數(shù)曲線與對(duì)應(yīng)地質(zhì)資料對(duì)比,發(fā)現(xiàn)石英正長(zhǎng)巖體表現(xiàn)為高阻中極化特征,沉積巖表現(xiàn)中阻低極化特征,褪色蝕變帶極化率明顯偏高。極化率曲線有2處峰值:一處峰值位于8—13點(diǎn)地段,表現(xiàn)為低阻高極化異常,極化率最高5.3%,對(duì)應(yīng)砂巖地層中的構(gòu)造破碎帶;另一處峰值位于30—41點(diǎn)地段,表現(xiàn)為低阻高極化異常,極化率最高5.1%,對(duì)應(yīng)巖體外接觸帶F86斷裂和8413礦點(diǎn)出露部位,該地段極化率高值異常與已發(fā)現(xiàn)的放射性礦化點(diǎn)帶較吻合,伽瑪總量最高值達(dá)18.6 nC/kg·h。根據(jù)礦化破碎帶相對(duì)低阻高極化的電性特征,推斷為含礦斷裂。

通過分析周潭礦點(diǎn)激電剖面電性特征(圖4(c)、(d)),發(fā)現(xiàn)黑云母石英正長(zhǎng)巖體表現(xiàn)為高阻中極化特征,沉積巖表現(xiàn)中阻低極化特征。極化率曲線有2處峰值:一處峰值位于5—7點(diǎn)地段,表現(xiàn)為低阻高極化異常,極化率最高3.4%,推斷為巖體與砂巖接觸帶部位破碎構(gòu)造,對(duì)應(yīng)NW向F132斷裂;另一處峰值位于20—23點(diǎn)地段,表現(xiàn)為低阻高極化異常,極化率最高3.7%,為巖體外帶砂巖地層中構(gòu)造破碎帶,與已發(fā)現(xiàn)放射性礦化點(diǎn)相對(duì)應(yīng),伽瑪總量最高值達(dá)10.8 nC/kg·h,推斷是含礦斷裂。

圖4 8413礦床(a,b)及周潭礦點(diǎn)(c,d)激電剖面電性特征圖Fig. 4 IP section electrical characteristics of 8413 deposit (a,b) and Zhoutan ore occurrence (c,d)

4.4 地質(zhì)、地球物理找礦標(biāo)志

將黃梅尖地區(qū)伽瑪總量、伽瑪能譜、激電剖面異常等地球物理特征與巖性、構(gòu)造、蝕變等鈾礦化信息相結(jié)合,歸納總結(jié)了黃梅尖地區(qū)鈾礦床(點(diǎn))地質(zhì)、地球物理找礦標(biāo)志 (表3)。

表3 黃梅尖地區(qū)與堿性巖有關(guān)鈾礦床(點(diǎn))地質(zhì)、地球物理特征

(1)地質(zhì)特征。黃梅尖地區(qū)鈾床(點(diǎn))在空間上主要圍繞黃梅尖巖體內(nèi)外接觸帶分布,石英正長(zhǎng)巖與侏羅紀(jì)砂巖均含礦,但礦化主要賦存在羅嶺組和磨山組;鈾床(點(diǎn))與構(gòu)造關(guān)系密切,大多賦存于SN向、NE向或NW向斷裂內(nèi)。

(2)地球物理特征。鈾礦床(點(diǎn))多分布在伽瑪偏高—高場(chǎng)梯度帶及能譜U高場(chǎng)—異常場(chǎng)梯度帶上,跟礦化有關(guān)的斷裂表現(xiàn)為低阻高極化的電性特征。

綜合分析地質(zhì)、地球物理特征與鈾成礦信息,推斷鈾成礦有利區(qū)域,劃分出2處成礦遠(yuǎn)景區(qū):一處是Ⅰ區(qū),位于黃梅尖巖體內(nèi)部,伽瑪偏高場(chǎng)處,推斷在巖體形成后遭受多次的構(gòu)造變動(dòng),在巖體內(nèi)斷裂處發(fā)生鈾元素富集;另一處是Ⅱ區(qū),位于8413礦床東側(cè),伽瑪高場(chǎng)、偏高場(chǎng)處,在巖體接觸帶的圍巖部位,推測(cè)巖石機(jī)械物理性能差異大,構(gòu)造和熱液蝕變均發(fā)育,可能導(dǎo)致活性鈾富集,形成鈾礦化。

5 結(jié)論

(1)黃梅尖地區(qū)與堿性巖有關(guān)的鈾礦床(點(diǎn))主要分布在能譜U高場(chǎng)—異常場(chǎng)梯度帶及伽瑪場(chǎng)偏高場(chǎng)—高場(chǎng)梯度帶上,含礦斷裂表現(xiàn)為低阻高極化異常。

(2)黃梅尖地區(qū)鈾礦床(點(diǎn))主要由堿性巖體提供鈾源,通過NW向和EW向斷裂活動(dòng),在侏羅紀(jì)砂巖有利層位富集。根據(jù)已知礦床(點(diǎn))的地質(zhì)、地球物理特征,劃分出黃梅尖巖體成礦遠(yuǎn)景區(qū)和8413礦床東側(cè)成礦遠(yuǎn)景區(qū),為進(jìn)一步研究與堿性巖有關(guān)鈾礦勘查工作指明方向。