李 濤,楊 明,王 偉,何佳軍

(1.核工業(yè)二〇三研究所,西安 710000;2.核工業(yè)航測遙感中心,石家莊 050002)

0 引言

隨著近幾年紅石泉鈾礦找礦工作的開展,前人總結(jié)出紅石泉鈾礦體的空間分布大多由斷裂及其次級斷裂控制,偉晶花崗巖(Pt1γρ)是紅石泉礦床的含礦主巖[1],分布于由龍首山復(fù)向斜北翼,由龍首山群地層組成的背斜軸部附近,呈一短軸狀巖體。查明偉晶狀花崗巖巖體的分布情況、主要控礦斷裂的展布以及與巖體的接觸關(guān)系是指引紅石泉地區(qū)深部找礦工作方向的關(guān)鍵地質(zhì)問題。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

紅石泉地區(qū)處于阿拉善地塊南緣龍首山斷隆帶的中段,南接河西走廊過渡帶大地構(gòu)造處在活動(dòng)大陸邊緣,在漫長的地質(zhì)構(gòu)造演化過程中,經(jīng)歷了裂解—閉合—再裂解—再閉合的多階段構(gòu)造演化[3]。該地區(qū)屬祁連—龍首山成礦帶,成礦條件優(yōu)越。工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,與成礦相關(guān)的構(gòu)造主要為東西向F1斷裂(見圖1)。

圖1 紅石泉地段地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Hongshiquan section1-第四系;2-下白堊統(tǒng)廟溝群砂礫巖;3-新元古界孩母山群下亞群千枚巖、含礫千枚巖;4-中元古界墩子溝群上亞群鈣質(zhì)千枚巖;5-中元古界墩子溝群中亞群硅質(zhì)條帶灰?guī)r;6-中元古界墩子溝群下亞群硅質(zhì)條帶灰?guī)r;7-古元古界龍首山群塌馬子溝組板巖、大理巖;8-古元古界龍首山白家咀子組混合巖;9-堿性雜巖;10-肉紅色中粗?；◢弾r;11-偉晶狀花崗巖;12-地層界線;13-不整合接觸界線;14-斷裂;15-熱液型鈾礦床;16-研究區(qū)

F1斷裂具有多期次活動(dòng)的特點(diǎn),多沿偉晶花崗巖與變質(zhì)巖的接觸面展布,是后期含礦熱液的主要運(yùn)移通道,斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀變化破碎部位是鈾礦富集沉淀的有利部位。試驗(yàn)區(qū)及其外圍出露的地層主要有古元古界龍首山群白家咀子組(Pt1b)、塌馬子溝組(Pt1t)、中元古界墩子溝群(Pt2dn)、新元古界孩母山群(Pt3hm)、古生界寒武系香山群(∈2xn)、下白堊統(tǒng)廟溝群組(K1mg)及新近系(N1)和第四系(Q),地層出露情況見圖1。

2 巖石電阻率和磁性特征

此次研究區(qū)巖石電阻率和磁性特征收集了前人測量數(shù)據(jù),并實(shí)測了主要巖石的電阻率和磁化率,結(jié)果見表1龍首山地區(qū)不同巖石電阻率參數(shù)統(tǒng)計(jì)表。

表1 龍首山地區(qū)不同巖石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical of parametric statistics of different physical properties in Longshoushan area

綜合分析,紅石泉地段元古宇(Pt)灰?guī)r、板巖表現(xiàn)為相對低阻、弱磁特征,混合巖表現(xiàn)為相對中高阻、中等磁特征,大理巖表現(xiàn)為相對高阻、弱磁特征。中粗?；◢弾r(O3γ)、偉晶狀花崗巖(Pt1γρ)表現(xiàn)為相對中阻體,弱磁特征;堿性雜巖表現(xiàn)為相對中阻體、強(qiáng)磁特征。

3 AMT與高精度磁測的應(yīng)用

如圖2所示,垂直于研究區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造線走向,共完成10條音頻大地電磁測量剖面(編號:AMT01～AMT10)和19條高精度磁法測量剖面(編號:M01～M19),部分測量剖面彼此重合,以期大致查明F1斷裂及其次級斷裂的位置、產(chǎn)狀和深部延伸情況,揭示偉晶花崗巖與中元古界變質(zhì)巖巖性接觸帶展布特征。由于篇幅所限,這里重點(diǎn)以AMT06線解釋研究為例進(jìn)行對比分析。

圖2 紅石泉地段地質(zhì)及測線布置圖Fig.2 Geology and survey line layout of Hongshiquan section1-第四系沖積物;2-下白堊統(tǒng)廟溝群砂礫巖;3-新元古界孩母山群下亞群千枚巖、含礫千枚巖;4-中元古界墩子溝群上亞群鈣質(zhì)千枚巖;5-中元古界墩子溝群中亞群硅質(zhì)條帶灰?guī)r;6-中元古界墩子溝群下亞群硅質(zhì)條帶灰?guī)r;7-古元古界龍首山群塌馬子溝組板巖、大理巖;8-古元古界龍首山白家咀子組混合巖;9-堿性雜巖;10-肉紅色中粗粒花崗巖;11-偉晶狀花崗巖;12-地層界線;13-不整合接觸界線;14-斷裂;15-熱液型鈾礦床;16 -音頻大地電磁測量測線及編號;17-地面高精度磁法測量測線及編號

3.1 AMT06線地質(zhì)剖面與反演電阻率斷面電、磁性特征研究

AMT06線位于AMT05線東側(cè)200 m,由南向北沿線出露的地質(zhì)體分別為加里東期堿性雜巖(S1ξ)、加里東期中粗粒花崗巖(O3γ)、偉晶狀花崗巖(Pt1γρ)、中元古界墩子溝群(Pt2dn)灰?guī)r、板巖,測線方向0°,長度為1 700 m。

圖3為收集的區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘探剖面圖。由圖可見,鉆孔揭露到偉晶狀花崗巖與反演電阻率斷面平距750 m～1 040 m,標(biāo)高2 100 m～2 380 m的團(tuán)塊狀中高阻體,基本相對應(yīng),該巖體向北傾伏、受F1和Fc斷裂所控制。

圖3 龍首山成礦帶紅石泉地段8號勘探線鈾礦地質(zhì)剖面圖Fig.3 Geological profile of uranium uine on exploration line 8 in Hongshiquan Section of Longshoushan uetallogenic belt1—第四系浮土、殘坡積物;2—中元古界墩子溝群灰?guī)r;3—中元古界墩子溝群變質(zhì)砂巖;4 —中元古界墩子溝群變質(zhì)礫巖;5—新元古界龍首山群石英巖;6—新元古界龍首山群黑云母斜長片巖;7—晚奧陶世花崗巖;8—古元古代偉晶花崗巖;9—古元古代斜長花崗巖;10—煌斑巖脈;11—構(gòu)造破碎帶;12—斷層;13—綠泥石化;14—赤鐵礦化;15—工業(yè)礦體;16—礦化體;17—異常體;18—鉆孔

將反演電阻率剖面[6]和磁測剖面與圖切地質(zhì)剖面進(jìn)行比對(圖4),可以看出:

圖4 AMT06線反演電阻率斷面與圖切地質(zhì)剖面對比圖Fig.4 Comparison between inversion resistivity section of AMT06 line and geological section of tucut1-中元古界墩子溝群灰?guī)r、板巖;2-肉紅色堿性雜巖;3-肉紅色中粗?；◢弾r;4-偉晶狀花崗巖;5-推斷解釋斷裂;6-鉆孔及編號;7-推斷地質(zhì)界線

偉晶花崗巖(Pt1γρ)由于受加里東期巖漿的侵入,主要以殘留體及相對中阻體的形式分布于F1與Fc斷裂夾持區(qū)的中上部,標(biāo)高在2 150 m以上,F1為偉晶花崗巖與中元古界地層的接觸帶界線;Fc斷裂為偉晶花崗巖與肉紅色中粗?；◢弾r接觸界線。標(biāo)高1 900 m～2 200 m之間,鉆孔揭露到中粗?；◢弾r(O3γ),反演電阻率斷面上表現(xiàn)為小于300 Ω·m、向深部延伸的低阻體,推測中粗?；◢弾r(O3γ)受斷裂構(gòu)造影響,巖石較為破碎。

1)平距0 m～200 m,根據(jù)實(shí)地巖性觀察,為加里東期堿性雜巖(S1ξ),反演電阻率介于200 Ω·m ～400 Ω·m,呈中低阻體,ΔT反映為明顯的正磁異常,幅值200 nT以上。

2)平距200 m～700 m,為加里東期中粗?；◢弾r(O3γ),反演電阻率介于400 Ω·m ～1 000 Ω·m,呈中高阻體,ΔT反映為明顯的負(fù)磁異常,場值-200 nT～ -60 nT。

3)平距700 m～1 100 m,為偉晶狀花崗巖(Pt1γρ),反演電阻率介于300 Ω·m ～500 Ω·m,呈中阻體,ΔT反映為明顯的正、負(fù)磁異常。

4)平距1 100 m～1 350 m,為中元古界墩子溝群灰?guī)r(Pt2dn2)反演電阻率大于700 Ω·m,呈高阻體,ΔT反映為平緩變化的負(fù)磁異常,幅值-20 nT左右。

5)平距1 350 m～1 700 m,為中元古界墩子溝群(Pt2dn2)板巖,反演電阻率小于120 Ω·m,呈低阻體,ΔT反映為平緩變化的負(fù)磁異常。

3.2 實(shí)驗(yàn)區(qū)地質(zhì)體及斷裂解釋依據(jù)

根據(jù)工作區(qū)內(nèi)典型綜合剖面、斷面特征及地質(zhì)體磁場特征[7]分析,結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料、巖石電阻率及磁性參數(shù)與實(shí)地觀測結(jié)果,構(gòu)建了區(qū)內(nèi)物探資料地質(zhì)推斷解釋依據(jù)(表2)。斷裂構(gòu)造的解釋依據(jù)主要根據(jù)斷裂構(gòu)造在反演電阻率斷面圖上兩種表現(xiàn)特征:①構(gòu)造破碎帶常引起電阻率明顯降低,因此斷裂構(gòu)造在反演電阻率斷面圖上多表現(xiàn)為舌狀低阻帶,如Fc。②反演電阻率等值線面貌突變、高低阻等值線梯度帶、密集帶指示著斷裂構(gòu)造的位置,如Fb、F1、Fd。

表2 反演電阻率斷面圖推斷解釋依據(jù)一覽表Tab.2 List of inference and interpretation basis of inversion resistivity profile

由表及以上分析可見,偉晶花崗巖(Pt1γρ)主要受F1與Fc斷裂控制,區(qū)內(nèi)以殘留體及相對中阻或中高阻體的形式分布于兩斷裂夾持區(qū)的中上部,其ΔT磁場主要以正負(fù)弱磁異常為特征。

3.3 AMT06線斷裂推斷解釋

根據(jù)斷裂解釋標(biāo)志,該斷面推斷解釋斷裂構(gòu)造5條,其地表位置及深部延伸特征如圖5所示。

圖5 F1斷裂和偉晶花崗巖展布特征Fig.5 Distribution characteristics of F1 fault and pegmatite granite1—推斷解釋斷裂及編號;2—偉晶花崗巖分布范圍

1)平距100 m處,反演電阻率等值線出現(xiàn)密集帶、高阻與低阻分界線,ΔT反映為不同磁異常分界,推測為F2斷裂通過處。該斷裂傾向東,傾角約75°,切割深度超過600 m。

2)平距400 m處,反演電阻率等值線出現(xiàn)密集帶、高阻與低阻分界線,ΔT反映為正負(fù)磁異常分界,推測為Fb斷裂通過處。該斷裂傾向東,傾角約75°,切割深度超過600 m。

3)平距750 m處,反演電阻率等值線出現(xiàn)密集帶、高阻與低阻分界線,ΔT反映為平緩的負(fù)磁異常,推測為Fc斷裂通過處。該斷裂傾向北,傾角約75°,切割深度超過600 m。

4)平距1 100 m處,反演電阻率等值線出現(xiàn)密集帶、高阻與低阻分界線,ΔT反映為平緩的負(fù)磁異常,推測為黃F1斷裂通過處。該斷裂傾向北,淺部在表高2 200 m以上約80°向,向下近乎直立,切割深度超過800 m。

5)平距1 250 m處,反演電阻率等值線出現(xiàn)密集帶、高阻與低阻分界線,ΔT反映為平緩的負(fù)磁異常,推測為Fd斷裂通過處。該斷裂傾向北,傾角約80°,切割深度超過800 m。

3.4 F1斷裂及接觸帶的展布特征

以AMT06線為例對其他各線進(jìn)行推斷解釋可以看出:F1斷裂位于工作區(qū)中部,為已知主要控礦斷裂,工作區(qū)內(nèi)控制長度3.6 km,貫穿AMT01～AMT10線,在AMT03～AMT04線之間被次級斷裂Fe錯(cuò)斷。反演電阻率反映為等值線梯度變化帶,北部為向深部延伸的長條狀高阻帶,南部反映為中低阻體,ΔT西段反映為線性梯度帶。F1斷裂EW走向,傾向N,傾角超過70°,斷裂寬幾米到幾十米,切割深度超過700 m。F1斷裂在標(biāo)高2 000 m以上控制了偉晶花崗巖(Pt1γρ)與中元古界墩子溝群(Pt2dn2)展布,標(biāo)高2 000 m以下,控制了偉晶花崗巖(Pt1γρ)與加里東期中粗?；◢弾r(O3γ)展布。

偉晶狀花崗巖體(Pt1rρ)北部與中元古界墩子溝群灰?guī)r(Pt2dn2)呈斷層接觸,主要受到F1控制,EW走向,沿走向長約1 600 m,傾向N。南側(cè)與晚奧陶世中粗?；◢弾r呈侵入接觸(O3γ),主要受到Fc斷裂控制,偉晶狀花崗巖體(Pt1rρ)以殘留體形式存在,位于標(biāo)高2 000 m以上F1斷裂西段控制了加里東期堿性雜巖(S1ξ)和中元古界墩子溝群灰?guī)r(Pt2dn)的接觸界線,東段控制了偉晶花崗巖與中元古界墩子溝群展布。該斷裂為EW走向,傾向N,淺部傾角較緩,往深部逐步變陡,傾角超過80°,切割深度超過900 m。偉晶狀花崗巖體受加里東期中粗?；◢弾r(O3γ)混合巖化作用,以殘留體形式存在,受F1、Fc和Fe斷裂控制,偉晶狀花崗巖體位于Fe斷裂以東,標(biāo)高2 000 m以上,呈透鏡狀,自西向逐漸變寬,在AMT06線處寬約400 m,向東逐漸收窄直至尖滅(圖5)。

4 結(jié)論

筆者旨在通過結(jié)合音頻大地電磁法和地面高精度磁法這兩種物探方法的優(yōu)勢[8-10],在對斷裂的查明及巖體接觸關(guān)系的分析方面進(jìn)行了實(shí)地應(yīng)用,通過對比前人資料和實(shí)際測量反演結(jié)果,得出以下結(jié)論:

1)大致查明了F1作為主要控礦斷裂在AMT03～AMT04線之間被次級斷裂Fe錯(cuò)斷,F1斷裂西段控制了加里東期堿性雜巖(S1ξ)和中元古界墩子溝群灰?guī)r(Pt2dn)的接觸界線,東段控制了偉晶花崗巖與中元古界墩子溝群展布。該斷裂為EW走向,傾向N,淺部傾角較緩,往深部逐步變陡,傾角超過80°,切割深度超過900 m,為下一步鉆孔布設(shè)提供了一定依據(jù)。

2)偉晶狀花崗巖體是紅石泉主要成礦巖體,研究發(fā)現(xiàn)此巖體受F1和其他次級斷裂控制,其展布情況為:偉晶狀花崗巖體位于Fe斷裂以東,標(biāo)高2 000 m以上,呈透鏡狀,自西向逐漸變寬,在AMT06線處寬約400 m,向東逐漸收窄直至尖滅,大致確定了礦體延伸情況。

3)紅石泉地段,F1斷裂沿線兩側(cè)巖性電性差異明顯,AMT探測對其反映較為明顯,但由于F1斷裂兩側(cè)偉晶花崗巖與中元古界墩子溝群巖石都呈弱磁性特征,故地面高精度磁測對F1斷裂反映不明顯。

4)針對紅石泉地區(qū)的電性和磁性調(diào)查研究表明,音頻大地電磁測深法(AMT)和地面高精度磁法對斷裂的探測和巖性接觸帶展布的研究是一種比較有效的物理方法[11]。