湘赣交界鹿井地区铀矿地球物理特征及成矿前景

丁长河, 姜启明

(1.湖南省核地质 302大队,湖南郴州 423000,2.甘肃工业职业技术学院,甘肃天水 741025)

湘赣交界鹿井地区铀矿地球物理特征及成矿前景

丁长河1, 姜启明2

(1.湖南省核地质 302大队,湖南郴州 423000,2.甘肃工业职业技术学院,甘肃天水 741025)

湘赣交界鹿井地区属闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西印支坳陷刚柔地块的结合部。鹿井铀矿田受印支期诸广山复式花岗岩体及常德-安仁断裂构造的联合控制,矿田现由 7个铀矿床(点)组成,为花岗岩接触带型铀矿床。通过对矿区地质背景、地球物理特征等问题的研究,提出利用地球物理测量结果寻找铀矿是可行的,矿田西部朱家地段具有寻找铀矿的潜力。矿田NW20 km有找到矽卡岩型铁矿的前景。

铀矿;地球物理特征;成矿前景;朱家地段;矽卡岩型铁矿

1 地质背景

湘赣交界鹿井地区大地构造位置属闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西印支坳陷地块的结合部。该区域受 SN向万洋-诸广山隆起带和NE向万长山隆起带的双重控制。鹿井铀矿田夹持于诸广山南岩体与诸广山北岩体之间,位于NE向的遂川-热水断裂和NW向的常德-安仁断裂的交汇部位。矿田南部的九曲岭铀矿床受汝城-惠来断裂和遂川-热水断裂的联合控制(图1)。

1.1 区域结晶基底

该区域自震旦—志留纪时期形成加里东褶皱基底。出露地层主要有震旦系和下古生界,为一套浅变质岩系。近年来发现震旦系之下的秀岭组可能与位于湘中和湘西北的上元古界青白口系板溪群时代相当。在震旦系 (Z)冰碛砾岩中发现花岗岩和辉绿岩的砾石,砾石中锆石年龄为 10～27亿年,说明这些砾石属下元古界 (Pt1)产物。进一步说明这些浅变质岩之下可能存在变质程度更深的结晶基底。

1.2 主要地层

该区域可分为 2个区块,一个是鹿井区块,另一个是“九曲岭、九龙径和九峰”,称为“三九”区块。

图1 湘赣边界鹿井地区区域地质图Fig.1 hunan-jiangxi border area lujing regi onal geol ogy map

鹿井区块主要出露寒武系中下统 (∈1～∈2)地层,出露面积较小。“三九”区块出露震旦系 (Z)上部和寒武系下统 (∈1),出露面积较大。这套地层属浅海相的碎屑夹少量化学沉积岩,主要岩性为炭质板岩、硅质板岩夹灰岩、泥灰岩透镜体与长石石英砂岩互层等。地层的平均铀含量达 20×10-6～25×10-6,是郝立波等 (2004)克拉克值(1.7×10-6)的 12～15倍,表明该地区的铀资源处于高背景区,是形成铀矿床的天然有利条件。在鹿井区块的寒武系香楠组 (∈1x)的炭质板岩和煤系地层中平均铀含量更高达 100×10-6,这是由于炭质和有机质吸附形成的局部高背景值,但它可为铀矿床的形成提供矿源。

1.3 主要构造

本区经历了挤压造山期和陆壳伸展期两大构造活动期,因而形成行迹复杂的构造。特别是断裂构造不仅规模大,而且具有继承性活动的特点。褶皱构造不发育,有小规模的褶曲。

1.3.1 鹿井区块断裂构造

该区块主要发育 NE向断裂带。规模大的有QFⅠ,QFⅡ和QFⅤ,长度大于 20 km,宽 5～20 m。与之相对应的还有 3条规模略小的断裂带 QFⅥ、QFⅢ和 QFⅣ。断裂带产物主要是白色块状石英脉、构造角砾岩和糜棱岩等。断裂带产状在浅部较陡而深部较缓。相邻断裂带倾向相反,在剖面图上表现为地堑或地垒现象 (图 2)。在 QFⅠ与 QFⅥ(即牛尾岭-鹿井)之间,由于走滑、剪切、拉伸形成了丰州盆地。并伴有高侵位小岩体及中基性岩浆岩脉侵入。这些断裂带是重要的控矿构造 (图 2)。丰州盆地地堑被白垩系-下第三系紫红色砂岩、紫红色泥岩覆盖。

图2 鹿井铀矿田剖面示意图Fig.2 Lujing uranium field profiles schemes

1.3.2 “三九”区块断裂构造

NWW-NW向断裂带。由多条相互平行的断裂组成,单条长 200～1 000 m,连续长度数千米。主要产物为构造角砾岩和糜棱岩。

NE向断裂。在九曲岭、秀才洞-九龙径地段的老地层中发育。断裂长 2～5 km,宽 1～3 m;充填物为角砾岩、碎裂岩和少量硅质脉,并与铀矿化关系密切。

1.4 岩浆岩特征

鹿井区块处于诸广山 SN向复式岩基的中段,海西-印支期寒口-鹿井-百顺岩浆岩的亚玲部位;以印支期花岗岩为主。“三九”区块位于诸广山岩体走向近 EW的印支-燕山期九峰-城口-长江岩浆岩带中段之北侧,以燕山期花岗岩为主。

岩浆岩种类繁多,主要有细中粒黑云母花岗岩、石英二长闪长岩、粗中粒似斑状黑云母二长花岗岩等。花岗岩平均铀含量为 15.7×10-6(其中燕山晚期花岗岩平均铀含量 19.8×10-6),是维诺格拉多夫全球花岗岩平均值(3.5×10-6)(阮天键等,1985)的 4.5倍。这些富铀岩体的存在对铀矿床的形成十分有利。

图 3 湘赣交界鹿井地区航磁异常△T异常等值线图(单位 nT)Fig.3 Border lujing PROM district aerom agnetic anomalies enables delta T abnormal isoline(unit nT)

这些花岗岩体侵入的地层是震旦-寒武系地层,在侵入岩外接触带形成宽度数百米至 1 km的热变质带。在岩体的内、外接触带产有牛尾岭、鹿井、黄峰岭等多个铀矿床。这些特征与甘肃省礼县中川复式花岗岩体附近的中川铀矿 (谭洪波,2009)、范家坝铀矿 (鲁挑建等,2010a)非常相似。所不同的的是,中川岩体外接触带不仅产有铀矿床,还产有李坝、金山 (姜启明等,2010)、马泉(鲁挑建等,2010b)等金矿床;而鹿井地区尚未发现金矿床。

1.5 铀矿化基本特征

铀矿化的产出除与花岗岩体及寒武系地层侵入接触界面关系密切以外,与晚期小岩体的侵入也具有密切的关系。如鹿井矿田各矿床中都有部分矿体赋存于侵入接触面附近。

矿石热液蚀变强烈,主要蚀变有赤铁矿化 (红化)、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、萤石化及碱性长石化,多种蚀变叠加往往形成较富的铀矿体。在鹿井地区,岩石的红化、碎裂、碱交代作用等都是蚀变花岗岩型铀矿化的显著找矿标志。

主要铀矿物为沥青铀矿,其次为铀黑和硅钙铀矿、铜铀云母等次生铀矿物。矿石的自然类型有铀-萤石型、铀-黄铁矿-微晶石英型、铀-粘土型等;其中铀-萤石型矿化较富,主要产在岩体的外接触带。

2 区域地球物理场特征

2.1 区域磁场特征

2.1.1 磁性参数

根据舒孝敬等人测试①转引自湖南省 地质三O二大队《湖南省鹿井地区应用物化探方法寻找富大铀矿特征的研究》报告.,正常沉积岩,其磁化率及剩余磁化强度都很弱,可视为无磁性。在变质岩中,区域变质岩和动力变质岩的磁性也很弱,但热接触变质岩具有中等磁性;如矽卡岩磁化率为7 700×4π×106SI,天然剩磁为 1 500×10-3A/m。该地区地层磁性特征符合一般沉积岩和变质岩磁性的共同特征,也与湘赣粤广大地区基底磁性层不明显的特征(钱桂兰等,2007)相符。地层磁性总趋势是地层越老,磁性越强。

岩浆岩磁性比沉积岩和变质岩磁性都大,从酸性→中性→基性→超基性岩,其磁性逐渐增强。浅源重熔型花岗岩磁性微弱,而深源同熔型花岗闪长岩、基性、中基性岩具有中等磁性,这些特征与岩浆岩中铁磁性成份的多少有关,符合岩浆岩磁性的一般规律(钱桂兰等,2007)。

2.1.2 区域磁场特征分析

该区域航空磁测△T等值图见图 3。由图 3可见,航磁△T异常形态复杂,但能够反映NE向的遂川热水断裂带和常德-安仁断裂带的走向及形态。鹿井铀矿田和九曲岭铀矿床都处于低缓的正磁异常范围内。高磁异常的正异常和负异常与铀矿床位置都不重叠,但都位于花岗岩体的接触带上,反映了接触带的热变质相带的存在,特别是矽卡岩化带的存在。

鹿井矿田NW部约 20km处为△T的 0值线,沿常德-安仁断裂方向南侧图切一条磁测剖面,则该剖面磁测曲线与垂直磁化球体△T(is=0°)的曲线 (谭承泽等,1984)很相似 (图 4)。由图 3可见,这里正好是诸广山北岩体的南接触带;根据标本磁性测定结果,黄铁矿化、赤铁矿化和硅化等蚀变岩石都不具有磁性,而黄铁矿、赤铁矿、石英等矿物都是无磁性矿物 (长春地质学院“矿产地质基础”编写组,1979),可见标本测定结果与矿物的物理性质理论是相符的。本地区具有强磁性的岩石只有矽卡岩,所以笔者推断这里很可能存在矽卡岩型铁矿。根据图 4还可推断,该铁矿很可能为三向等长的球形矿体,矿体的埋深可能在地下 2 km左右(切线法计算结果)。

图4 鹿井地区航磁图切剖面与磁化球体正演理论曲线对比图Fig.4 Lujing area aeromagnetic map cut section w ith magnetized attributions spheres theoretical curves contrast diagram

2.2 区域磁场特征

2.2.1 岩石密度

据测试,该地区矽卡岩的密度最大为3.27 g/cm3,砂岩、花岗岩、花岗斑岩三种岩石的密度最小,均为 2.60 g/cm3。沉积岩的密度以灰岩最大为2.70 g/cm3,砂岩密度最小。变质岩密度以矽卡岩最大,板岩最小为 2.64 g/cm3。岩浆岩的密度以辉绿岩最大为 2.75 g/cm3,花岗斑岩密度最小。各种岩石密度的变化范围也很小,如灰岩密度变化仅为 ±0.02 g/cm3,而页岩和砂岩密度变化为 0.06～0.10 g/cm3。铀矿体与围岩没有明显的密度差。2.2.2 区域重力场特征

(1)区域重力场只能反应结晶基底的起伏。布格重力负异常与岩体位置重叠性很好,这是因为花岗岩的密度小于结晶基底和其它围岩所致,所以布格重力负异常能够反应岩体的存在,而且负异常范围越大,数值越小,则岩体越大。如图 3的诸广山南北岩体,彭公庙岩体等均能在图上清晰的反映出来。由于结晶基底密度较大,而地表第三系砂砾岩的密度较小,如果结晶基底坳陷,则地表盖层(大部分为下第三系砂砾岩)较厚,则表现为布格重力的负异常;结晶基底埋藏较浅,则距地表较近,故表现为布格重力的正异常。结晶基底的斜坡带正好反应为布格重力梯度带,反应隆起与坳陷的过渡带,故布格重力正异常能反应基底隆起的存在。

(2)布格重力异常等值线急陡转弯处,是深大断裂交汇点的地方,也是铀矿产出的有利部位。

2.3 围岩和矿体的电性特征

(1)无矿石英脉或硅化带与有矿石英脉或硅化带的电性差异。经现场多条剖面的实际测量,矿与非矿石英脉的电阻率没有明显差别,而视极化率差异显著。其中代表性剖面为Ⅱ6线剖面 (图 5),如图 5左图所示,无矿硅化带能够通过视电阻率明显反映出来,而视极化率无异常。右图中视电阻率清晰的反映了石英脉和硅化带高阻体,并且能够区分两条高阻体;而两条高阻体之间的铀矿体被视极化率反映出来。这表明,使用视电阻率与视极化率能够发现铀矿体,其特征是高阻体中的低阻异常和高极化率。引起高极化率的原因是,铀矿体往往伴随有赤铁矿化、黄铁矿化和萤石化等蚀变,特别是硫化物和氟化物都能引起极化率异常,而硅化也是铀矿化的重要蚀变,故可以使用电阻率法发现石英硅化带,而使用激发极化法可以有效发现硫化物蚀变异常,为综合电法找铀矿提供了条件。

(2)无矿碱交代岩与有矿碱交代岩的电性差异。经鹿井矿田多条勘探线综合电法测量,无矿碱交代岩与有矿碱交代岩的电性差异明显。其中有代表性的Ⅰ4号勘探线试验结果见图 6。

由图 6中的左图可见,无矿的碱交代岩视电阻率只比没有经过碱交代的花岗岩略低,而视极化率在交代岩与非交代岩之间无差异。由图 6中的右图可见,有矿的碱交代岩视电阻率可由 1 000～2 000Ω·m降低为 210～500Ω·m,视电阻率显著降低;视极化率在碱交代岩矿体上方由不足 1%明显上升为 3%以上。可见,使用视电阻率与视极化率联合测量也能够发现碱交代岩中的矿化现象。

(3)γ射线照射量率与激电异常之间的关系。经鹿井铀矿田浅井QJ-720中γ射线照射量率与激电异常对比研究(图 7),γ射线照射量率与激电异常对应良好。

由图 7可见,在浅井 1.1 m,3.3 m和 4 m处,γ射线照射量率与激电异常 (ηs)吻合,3处见有产于花岗岩中的铀矿体。在 5 m处的红化 (赤铁矿化)花岗岩中,有γ射线照射量率异常,而没有激电异常;在 6 m处角砾岩带上盘见黄铁矿化而出现激电异常,而没有γ射线照射量率异常,而这 2处都没有矿化显示。可见,γ射线照射量率异常必须与激电异常同时具备才有铀矿化显示。

图 5 鹿井地区石英脉或硅化带视电阻率与视极化率对比研究试验曲线Fig.5 Lujing area quartz vein or GuiHua with apparent resistivity and apparent polarizability contrast research test curve

图 6 鹿井地区花岗岩中的碱交代岩视电阻率与视极化率对比研究试验曲线Fig.6 Lujing region alkali in granite rock resistivity accountw ith visualpolarizability contrast research test curve

图7 鹿井铀矿田QJ-720视极化率与γ射线照射量率对比曲线Fig.7 Lujing uranium tian QJ-w ith visual chargeability 720 gamma em inence contrast curve

3 成矿前景预测

可控音频大地电磁法(CSAMT)是近些年应用很广的一种物探方法。CSAMT法是利用人工供电向地下供入音频电磁场,再根据地下感应电磁场的回波信号来探测地质体的电性特征。该方法可以通过加大供电电极距的方法来扩大探测深度,它兼有测深和剖面测量双重功能,垂向和横向分辨率都很高,甚至可以进行立体测图,因而得到广泛的应用 (李舟波等,2004)。在鹿井地区朱家地段也应用了CSAMT法测量,根据它所得到的卡尼亚视电阻率推断的地质剖面见图 8。

由图 8可见,朱家地段剖面地表大部分地段被高阻体覆盖,但高阻体下面视电阻率迅速下降,在标高约 200 m处视电阻率降为 200～500Ω·m,结合地表观察的破碎带及产状推断这一层应该是由蚀变较强的破碎带引起,结合石英脉硅化带视电阻率与铀矿的关系分析,此标高很可能蕴藏铀矿体。在标高约为 100 m左右视电阻率再降为 50～80Ω·m,表明这一标高附近黄铁矿化等矿化蚀变很强,也可能存在铀矿体。在标高为 0 m以下,视电阻率又迅速升高,推断为隐伏花岗岩。按视电阻率测深的命名方法,这里的视电阻率属于典型的 H型测深曲线 (傅良魁,1983),这种视电阻率曲线的形成反应地下 200 m深处为低阻异常,符合“高阻体中的低阻异常就有铀矿”的规律。

图 8 鹿井地区朱家地段推断地质剖面与可控音频大地电磁法测量综合成果图Fig.8 Lujing regi on area w ith geological sections zhujiajian inferred the electrom agnetic m easurement controlled audio comprehensive achievements figure

从朱家地段所处的构造环境而言(图 1),这里是NE向区域构造通过的地方,处于诸广山北岩体的南外接触带,是铀矿赋存的有利场所。这里还是高精度磁测△T零值通过的地段、布格重力异常低值区,属于区域地球物理的突变带。地表已经发现有大量的γ异常晕、210Po异常和水化异常,故找到铀矿的可能性极大。

4 结论和建议

1)利用航磁资料在低缓磁异常与高磁异常的过渡带寻找铀矿是可能的。

2)利用重力布格剩余异常研究基底起伏变化,寻找起伏变化的过渡地带预测铀矿是可行的。

3)利用电法勘探中的电阻率法和激发极化法配合寻找铀矿完全可行,在以后的找矿过程中注意寻找高阻体中的低阻体和高极化体就有可能找到铀矿。

4)鹿井铀矿田西部朱家地段具有找到富大铀矿体的可能,建议在该地段开展详细的地质勘查。

5)鹿井铀矿田 310°方向 20 km处很可能存在矽卡岩型铁矿,下一步工作中应注意综合找矿。

长春地质学院“矿产地质基础”编写组.1979.矿产地质基础(上册)[M].北京:地质出版社:88-90.

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Border Luji ng Uranium PROM and Geophysical Characteristics of the Study Area Metallogenic Prospects

D ING Chang-he1, J I ANGQi-ming2
(1.Nuclear Geological 302 Brigade of Hunan Province,Chenzhou,HN 423000,China;2.Gansu Industrial Vocational and Technical College,Tianshui,GS 741025,China)

border region is lujing PROM Gary east fujian province XiangGui north upliftwith a soft,downwarped haixi seal on the fringe.Lujing uranium by printing a period the field wide mountain double entry granite rock mass and the fracture AnRen changde-joint control,ore fields now by seven uranium deposits(point)composition,for granite contact belt type uranium deposits.Through the mine geological background,geophysical characteristics of the study,puts forward the problems such as using geophysicalmeasurement results for uranium is feasible,mineral fieldwith looking for uranium in western area of zhujiajian potential.Ore fieldsNW20km find skarn type iron ore prospect.

uranium;geophysical characteristics;metallogenic prospects;Zhujiajian location;skarn type iron ore

P619.14

A

1674-3504(2011)02-147-08

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.02.008

2011-04-15

湖南省矿产资源补偿费项目“湖南省鹿井地区应用物化探方法寻找富大铀矿征的研究”

丁长河 (1966—),男,工程师,主要从事铀矿地质勘查工作。