音频大地电磁测深法与高精度磁法在相山铀矿田西部铀成矿有利远景预测中的应用

程纪星，谢国发，乔宝强

（1.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.江西省核工业地质局261大队，江西 鹰潭 335001）

音频大地电磁测深法与高精度磁法在相山铀矿田西部铀成矿有利远景预测中的应用

程纪星1，谢国发2，乔宝强1

（1.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.江西省核工业地质局261大队，江西 鹰潭 335001）

通过对相山地区多年地球物理勘探成果的总结，从地球物理方法角度提出相山地区铀成矿有利远景预测模式，并通过预测模式的应用圈定了多处铀成矿有利远景地段，部分远景地段已被后续的钻探工作证实，并发现高品位工业矿体。

地球物理方法；相山地区；预测模式

相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿基地，近几年随着热液型铀矿勘探工作的恢复和扩大，相山铀矿田已经作为我国铀矿勘探和生产的大基地之一。但是，相山矿田已探明的铀资源储量并不能满足矿山产能扩大的需求，因此，区内成矿地质环境和远景预测评价的研究越来越重要，以便能为下一步找矿工作指明方向，实现相山铀矿田资源量的突破，确保矿山产能扩大的需求。在总结相山地区多年地球物理勘探成果的基础上，从地球物理勘探方法的角度提出铀成矿有利远景预测的方法，希望能为相山大基地工作提供有益的借鉴。

1 相山矿田地质概况

1.1 岩性特征

相山火山盆地基底主要为新元古代震旦纪（Z）变质岩系，部分为下石炭统华山岭组（C1h）砂岩、上三叠统安源组（T3a）煤系。盆地盖层主要是上侏罗统的火山岩系，由火山熔岩、火山碎屑岩及少量正常沉积夹层构成。其中，出露最多的是碎斑熔岩，为相山主体岩性。上侏罗统又分为打鼓顶组（J3d）和鹅湖岭组（J3e），岩性主要包括砂岩、流纹英安岩和碎斑熔岩。此外，盆地北、东、南部还出露有次火山岩，岩性为次花岗斑岩、次花岗闪长斑岩和次斑状花岗岩。在火山盆地西侧有白垩统红层出露［1］。

1.2 相山矿田西部铀成矿规律

相山铀矿田西部的矿床主要为火山熔岩亚型，已发现的矿床有：邹家山、李家岭、书塘、居隆庵、牛头山、河元背、湖港和船坑等，该类型矿床主要赋矿围岩为碎斑熔岩和流纹英安岩。归纳总结相山矿田西部铀成矿规律是：矿床受断裂构造控制明显，矿体多赋存在断裂构造破碎带内。特别是区内的邹家山—石硐断裂、河元背—小陂断裂、芜头—小陂断裂等对相山矿田西部的成矿和控矿起到了特别重要的作用。另外，矿田内的“三界面”——组间界面、基底界面和侵入界面是重要的控矿因素，而火山塌陷构造的复合部位是重要的成矿部位。

总体上看，相山矿田西部矿体富集部位主要是在：①主干断裂破碎带或是主断裂旁侧的次级断裂裂隙密集带中；②火山塌陷构造变陡部位两侧，尤其是在变陡部位出现褶曲处；③各期次构造运动频繁活动复合叠加，各种破裂面比较集中发育的地段；④各期热液活动发育，各种矿化蚀变叠加的地段，特别是交代作用形成的圈闭构造地段；⑤各种岩层岩性界面附近，包括火山岩层界面、不整合面、沉积间断面和次火山岩侵入界面发育地段；⑥断陷地区相对隆起断块的边坡部位。

2 地球物理方法

多年来，在相山地区开展了大量的地球物理方法试验工作，并为生产单位的勘探生产解决了很多实际地质问题，取得了较好的实际应用效果。特别是在对成矿远景地段的预测上，地球物理方法的应用取得了非常好的找矿效果。其中，对成矿预测最为有效的地球物理方法包括高精度磁法和音频大地电磁测深法。

2.1 磁 法

磁法勘探是以岩（矿）石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然地磁场及人工磁场的变化规律，查明地质构造和寻找矿产（藏）的一种物探方法［2］。地壳中各种岩石和矿物的磁性是不同的，可以产生各不相同的磁场，这就使得地球磁场在局部地区发生变化形成磁异常。通过测定这些磁异常，就可以根据磁异常特征做出关于地质情况及矿产分布的预测。

一般应用磁法开展工作均是采用点测方式，这种工作方式在火山岩地区经常发生异常突变的现象。为此提出了高精度磁法连续测量和梯度测量方法，经大量生产实践检验应用效果非常好。因为采用连续测量工作方式后，以往的 “单点”异常不再是单个测点，而是由几十个甚至上百个连续变化的数据演化而来，两点之间不会再有突然近百纳特（nT）的磁场强度变化。另外，由于梯度测量不受时间、高度和纬度等变化的影响，所以与传统的测量方法相比更具有优势。而且，通过梯度异常与磁场总强度异常的一致性对比可以相互验证异常的真伪，从而避免大量的异常检查测量工作。

2.2 音频大地电磁测深法

电法勘探是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法［3］。地壳由不同的岩石组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断矿体或地质构造的赋存状态（包括形状、大小、位置、产状和埋藏深度）和物性参数等，从而达到勘探的目的。

音频大地电磁测深法作为电法勘探的一个分支方法，属于以交变电磁场为基础的天然源类的测深方法。其原理与大地电磁测深法相同，两者的差异主要在于测量频率范围的不同。一般大地电磁测深法的测量频率范围是0.001～400 Hz，而音频大地电磁测深法的测量频率范围一般是1～20 000 Hz。目前国内开展音频大地电磁测深法主要使用的仪器为加拿大Phoenix公司生产的V8系列多功能电法仪和美国 Geometrics公司生产的EH4连续电导率仪，此外还使用美国Zonge公司生产的GDP32系列多功能电法仪和德国Getronix公司生产的GMS-07系列多功能电法仪，从总体上看以进口仪器为主。但这些仪器在应用过程中均遇到了一个问题，那就是受到高压输电线路的干扰。众所周知，一般在高压线附近工作时很难获得高质量的原始数据，大多采用避让的方法克服。通过多年的试验研究，抗高压线干扰技术的提出较好地解决了这一问题，将高压输电线路对音频大地电磁测深法的影响降低到了最小。

3 成矿远景预测模式

多年来，通过不断总结在相山地区开展的音频大地电磁测深法和高精度磁法的生产应用成果，以及与地质资料和钻孔剖面的对比分析发现，相山地区的铀矿产出部位与电性异常有很好的对应关系，铀矿体主要赋存在电性变异部位。而有些特殊成因的铀矿体具有明显的磁异常，这些特殊的磁异常也可作为预测铀成矿有利远景地段的依据。具体预测模式如下所述。

3.1 电阻率变化明显部位是铀成矿有利地段

在已知铀矿床中，有些矿体就位于断裂构造所形成的破碎带内，即电阻率断面图中表现出的低阻异常区内。但在居隆庵工作区A勘探线音频大地电磁测量结果与钻探剖面对比分析时发现（图1），已知铀矿体主要赋存在电阻率明显变化地段，不一定只在低阻异常区内成矿，在高阻异常区内也可能成矿。这些电阻率变化明显地段可能位于不同岩性界面附近，也可能位于断裂构造旁侧的次级构造内。例如，A勘探线上已知的铀矿体主要有两个，一个在剖面1 100～1 200 m、深600～1 000m处；另一个位于剖面2 300～2 400m、深度约840～1 000m处。前一个矿体在电阻率特征上对应于两个相对低阻异常所夹持的高阻体内，西侧紧邻F7构造；后一个矿体位于上、下两个高阻体夹持的低阻异常内，附近有F17构造。所以从电性特征上说，铀成矿有利地段一种是位于断裂构造破碎带所对应的低阻异常区内（相应位置附近还可能对应有高氡浓度异常）；另一种是在断裂构造附近的电阻率变化明显部位，该部位可以是高阻异常，也可以是低阻异常。

3.2 磁性异常变化特别剧烈的地段是铀成矿有利部位

在对比河元背工作区物探成果与钻探剖面时发现，一些低磁异常与已知铀矿体有很好的对应关系，且与磁异常相对应的位置上也存在电性异常。值得指出的是，此处的低磁异常幅值特别大，磁场强度异常幅值变化大于300 nT，磁场梯度异常幅值变化大于200 nT/m，而且表现出单点异常特点。所以，尽管野外采用的是连续测量工作方式，但还是对该异常进行了检查，结果证实异常确实存在，且异常变化特别大。经对钻孔资料分析认为，此处的铀矿体主要与破碎带有关，矿体集中在破碎带内，而破碎带外无矿。破碎带可以产生电性异常，也可以引起磁性的变化，但破碎带一般不会产生如此强的磁性异常，因此该处磁异常的成因尚需进一步研究。此处的磁异常与铀矿体具有很好的对应关系，具有特殊意义，可以作为寻找此类特殊成因铀矿的标志。

4 铀成矿远景地段预测及验证

根据相山矿田西部多年来工作成果，以及已总结出的铀成矿有利远景地段预测模式，在相山矿田西部预测了多处铀成矿有利远景地段，有些已被后续施工的钻孔所证实，获得了高品位的工业矿体。

4.1 成矿远景预测

4.1.1 居隆庵地区

根据区内音频大地电磁测量结果，结合铀成矿有利远景地段预测模式（主要是电阻率变化明显部位预测模式）及区内断裂构造发育情况，认为居隆庵地区的铀成矿有利地段主要位于芜头—小陂断裂和济河口—书塘断裂之间的碎斑熔岩与流纹英安岩岩性界面起伏变化较大的部位，且受两条断裂构造的次级构造控制。具体来说位于A勘探线1 250～2 350m范围、深度约800～1 200m处（图2），依据电阻率变化特点又可分为两部分，一处是位于两个高阻体所夹持的低阻异常内（剖面1 250～1 450 m），在低阻异常里有可能连续发育其西侧高阻体内的铀矿体；另一处位于两个高阻体所夹持的低阻异常内（1 750～2 350m），与已发现矿体有着相似的电性分布规律，而以往钻孔未能在该地段揭露矿体的原因是钻探深度不够。

4.1.2 河元背地区

在综合分析了区内电阻率分布特点及磁异常特征规律基础上，根据铀成矿有利远景地段预测模式，预测与断裂构造密切相关并存在特殊磁异常特征的铀成矿有利地段位于B剖面的300 m处和C剖面的400 m处（图3），成矿深度小于500 m，矿体主要赋存在断裂构造破碎带内。该成矿有利远景地段的预测主要是以特殊的磁异常为特征，兼顾电阻率异常及断裂构造分布。

此外，预测在B剖面0～800 m、深度400～900m范围，C剖面深度500～900m范围内可能存在铀矿体（图3）。预测依据主要是成矿有利远景地段位于断裂构造附近，并且远景地段内电阻率纵向上存在一个数量级的变化，横向上也有陡变现象。纵向上的较大差异说明可能存在不同岩性界面，横向上的陡变说明岩体厚度发生明显变化，因此根据区内铀成矿特点有可能在岩性界面处形成铀矿体的富集。

4.2 结果验证情况

几年来，根据对相山西部地区的铀成矿有利远景地段的预测成果及生产单位勘探进展，在课题组预测的铀成矿有利远景地段内施工了7个钻孔，其中居隆庵工作区A勘探线施工了6个钻孔，河元背工作区C剖面施工了1个钻孔，这里仅以居隆庵A勘探线为例说明预测成果的验证情况。

根据对A勘探剖面的预测成果，生产单位在剖面上1 200～2 500m范围内施工了6个钻孔。其中，在1 250～1 450m范围预测的低阻异常内施工了4个钻孔，在1 750～2 350m范围预测的两个高阻体所夹持的低阻异常内施工了2个钻孔，预测前、后两次钻探剖面结果见图4。

由图4可见，在1 250～1 450 m范围预测的低阻异常内果然见到了很好的工业铀矿体，而且与预测的一样，是其西侧高阻体内已知矿体的延伸。而在1 750～2 350 m预测范围内施工的2个钻孔也见到了工业矿体，虽然矿体厚度不是非常大，但钻孔中矿体有多处不连续出现，所以，该地段内的铀资源量也不容忽视。

5 结 论

通过近两年来的钻探生产验证，根据地球物理勘探方法总结归纳出的铀成矿远景预测模式经实践检验效果非常好，预测的成矿有利地段内均见到了较好的工业矿体。因此，在目前相山铀矿田勘探深度已达千米的情况下，音频大地电磁测深法和高精度磁法作为攻深找盲的有效技术手段应进一步大力推广和应用，为今后的钻探生产提供科学依据。

［1］张金带，戴民主，邵 飞，等.华东铀矿地质志［M］.北京：中国核工业地质局，2005.

［2］董焕成.重磁勘探教程［M］.北京：地质出版社，1993.

［3］李金铭.地电场与电法勘探［M］.北京：地质出版社，2007.

The app lication of prospective prognosis for uranium deposits by audio frequency magnetotelluric sounding and high resolution magnetic survey in western Xiangshan uranium ore-field

CHENG Ji-xing1，XIEGuo-fa2，QIAO Bao-qiang1
（1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China；2.Geologic Part No.261，Jiangxi Province Nuclear Geological Bureau，Yingtan，Jiangxi 335001，China）

Based on the summary of survey achievements from geophysical methods applied in Xiangshan region，forecastingmodels for prospecting uranium depositswere produced with geophysical methods，and some target areas for prospecting uranium deposits were concluded by the forecasting models.As a result，some uranium ore bodieswere found by drilling in a part of target areas.

geophysicalmethods；Xiangshan region；predictingmodel

P631.2

A

1672-0636（2013）02-0103-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.02.007

2013-03-06

程纪星（1972—），男，湖南双峰人，高级工程师（研究员级），主要从事地球物理研究工作。E-mail:Chengjixing@briug.cn