本溪县金家堡子地区氡浓度异常分布特征及其地质找矿意义

李 茂，高 翔，王泽霞，刘 波，谢名宏，宋振涛



本溪县金家堡子地区氡浓度异常分布特征及其地质找矿意义

李 茂1，高 翔2，王泽霞1，刘 波1，谢名宏1，宋振涛1

金家堡子地区土壤氡测量结果表明，该地区氡浓度异常峰值高、连续性好，总体呈北西走向，主要沿岩体接触带走向分布，其分布形态、规模明显受岩体接触带控制。氡浓度异常，尤其是沿岩体接触带分布的异常均为矿致异常，与深部含矿岩性密切相关，对本区找铀矿具有较好的指示作用。

金家堡子地区；氡浓度异常；岩体接触带

金家堡子地区位于我国18个铀成矿带之一的辽东弓长岭-八河川成矿带[1]，其西界距连山关铀矿床仅300 m，相关区域曾先后提交中型铀矿床1个、小型铀矿床2个，为内生铀矿床的有利成矿区。因此，在该区开展深部找矿，具有明显的区位优势。然而，区内植被发育，地表第四系覆盖厚，地层及岩体出露少，尤其是控矿构造——岩体接触带深部延伸分布形态复杂，增大了找矿工作难度。

为加快矿区外围找深部铀矿的工作，笔者根据区内地质条件，选择了适合覆盖条件下的土壤氡测量方法，目的是圈定区内氡浓度异常的分布范围，分析异常形成的地质原因，指示深部找矿信息，为区内铀矿勘查提供依据。

1 地质概况及铀矿化特征

1.1 地质概况

研究区位于连山关岩体接触带南翼的中段，该接触带走向NW，其南部被古元古代辽河群沉积变质岩系覆盖。岩体的核部为新太古代连山关岩体(图1)。

连山关岩体，主体由红色钾质混合花岗岩(Mγ2)组成，其间有少量早期钠质花岗片麻岩残留体，并大量分布太古宙鞍山群残留体，边部分布有在韧性剪切背景下发生的动态部分熔融作用形成的白色重熔混合岩(Mγ2b)。白色重熔混合岩分布在红色混合花岗岩与辽河群浪子山组之间[2]。

区内地层主要由辽河群(Pt)老地层组成，为一套浅海相、碎屑黏土以及火山岩相、碳酸盐相沉积，自上而下分为4个组，即大石桥组(Pt1d)、高家峪组(Pt1g)、里尔峪组(Pt1lr)、浪子山组(Pt1l)。其中浪子山组直接与岩体呈不整合接触。

区内断裂构造以东西、北西向为主，北东向其次，多为密集压性、压扭性构造及层间构造，地层倾角较缓，局部地段较陡，个别地段具倒转现象。

1.2 铀矿化特征

区内铀矿化主要赋存在接触带附近的白色混合花岗岩、石英岩或片岩中(以下简称含矿岩石)，受连山关杂岩体与辽河群浪子山组接触带、北东向次级褶皱以及北东向、北北东向断裂3种构造控制，铀主要充填在北东东向的挤压破碎带和北东东向压扭性断裂构造所产生的低次序断裂构造中[3]。矿化产状与地层产状基本一致，呈NWW-SEE走向，向南倾，倾角30°～60°。围岩蚀变有钠长石化、绢云母化、绢英岩化、硅化、碳酸盐化和绿泥石化等。

2 测线布置

根据研究区铀成矿特征，为圈定控矿接触带的氡浓度异常分布范围，垂直其走向，布置测量剖面20条，线距为300 m，点距为20 m，测线方向为NE40°(图1)。

图1 金家堡子地区地质及测线布置图[2]Fig.1 Geology and survey line layout map in Jingjiapuzi area

3 测量方法及数据处理

3.1 测量方法

研究区土壤氡测量采用瞬时测氡方法，使用的仪器为核工业航测遥感中心生产的HDC-120401型高灵敏度环境测氡仪，采样与测量时间为2 min。

测量步骤：(1)在测点上用钢钎打一个深约0.8 m的孔；(2)插入取样器，放入探测片，排尽取样器中的空气，抽取地下气样，使取样器中压力达到0.15 MPa时开始采样；(3)采样结束后将探测片取出，放入探测室中测量，测量结束后记录测量结果。

野外实际工作中，每次出工前及收工后采用标准面源对仪器稳定性进行了早晚测试，测量中天气条件、取样深度、取样方式基本保持了一致，施工中严格按氡及其子体测量规范进行操作，确保了获得数据的质量。

3.2 原始数据特征

为确定区内氡浓度观测值的背景值及异常下限，对研究区的原始数据分布特征进行了统计分析，统计结果见图2。由图2可见，区内原始数据基本符合放射性元素涨落统计规律。

图2 金家堡子地区氡浓度原始数据统计分布图Fig.2 Histogram of origional radon concentration in Jinjiapuzi area

3.3 氡浓度背景值、异常晕及异常点下限的确定

为了对研究区氡浓度资料进行地质解释，根据异常与平均值及标准偏差之间的关系，进行了数据统计。为避免氡浓度特高值对背景值及异常晕下限的影响，采用平均值加(减)3倍标准方差的方法对数据进行剔除，直至无氡浓度特高值存在为止，求出最终的平均值和标准方差，以平均值作为研究区的背景值，平均值加3倍标准方差作为异常晕的下限，平均值的5倍作为异常点的下限[4]。研究区氡浓度异常晕、异常点的下限见表1。

表1 金家堡子地区氡浓度异常晕、异常点下限值

注： 当氡浓度达到异常点标准，并连续受两条线控制，地质控制因素较为明显时，定为氡浓度异常带。

4 氡浓度异常分布特征及地质解释

4.1 氡浓度典型剖面分析[5]

研究区各剖面氡浓度曲线形态及异常分布特征基本一致，下面以L01剖面为例来进行概述。

图3为L01线地质物探综合剖面，该剖面位于研究区内的北西侧，离连山关铀矿床最近，由南西向北东方向依次穿过辽河群浪子山组2至4段、浪子山组1段石英岩、混合花岗岩；构造有断层及岩体接触带，剖面长度为900 m，剖面方向为NE40°。

由图3可见，L01线氡浓度主要表现以背景值分布为主，混合花岗岩岩体的反映更低，而浪子山组片岩的氡浓度值整体较高，局部地段出现了异常值。

图3 L01线地质物探综合剖面；Fig.3 Geophysical profile and geological section along exploration in line L01

图4 金家堡子地区综合成果图[2]Fig.4 Comprehensive exploration results in Jinjiapuzi area

氡浓度异常主要分布在剖面平距120 m处以及180～260 m、380～460 m段。其中，平距380～460 m的异常段最为醒目，峰值达133.12 Bq/L，异常宽度大、峰值高。

该剖面接触带附近前人钻探发现多个铀工业孔(图4)，铀矿化主要赋存在接触带附近的白色混合花岗岩或石英岩、片岩中。因此，分析认为，平距380～460 m段的异常主要由接触带深部含矿岩性及断层F1-2引起；平距120 m处的氡浓度异常峰值达49.68 Bq/L，主要由F2-1断裂引起；平距180～260 m段的氡浓度异常段峰值为55.98 Bq/L，异常宽度达80 m，主要与浪子山组片岩中局部铀含量偏高及F2-1断裂有关。

由以上分析可见，辽河群浪子山组片岩与岩体的氡浓度大致以背景值分布为主，片岩中局部地段由于铀含量增高出现高值或异常显示，而岩体接触带、断裂构造部位则表现为明显的异常特征，特别是接触带附近。

4.2 氡浓度异常分布特征及地质解释

研究区第四系覆盖范围广而厚，其氡浓度异常分布特征信息，不仅为圈定断裂构造提供了依据，同时也为分析评价深部找矿远景地段提供了重要参考信息。

从金家堡子地区氡浓度异常晕、点、带分布图[5](图4)可见，区内氡浓度异常晕主要分布于测线L01～L09，L12～L20之间。虽然混合花岗岩、片岩中局部地段也见分布，但主要沿岩体接触带附近两侧展布，异常晕面积大、连续性好，走向NW，严格受岩体接触带控制。

根据氡浓度异常点、带划分原则，圈定异常点8个，编号分别为D-1～D-8；圈定异常带3条，编号分别为P-1、P-2、P-3。

4.2.1 氡浓度异常点地质解释

由图4可见，研究区圈定的8个氡浓度异常点，分别位于L01、L03、L09、L12、L13、L17、L20线中。

(1)D-1号异常点 位于L01线20～24号点异常段，宽达80 m，为椭圆状，异常醒目，峰值为133.12 Bq/L。

异常点产出于断层及接触带一侧的片岩中，明显受接触带与F1-2断层控制。该异常点附近的异常晕中前人钻探发现多个铀工业孔，说明异常形成与断层及深部含矿岩性密切相关。

(2) D-2号异常点 位于L03线21～24号点异常段，宽达60 m，呈椭圆状，异常醒目，峰值达122.38 Bq/L。

异常点产出于接触带两侧的片岩与混合花岗岩中，明显受接触带与F1-2断层控制。前人钻探施工发现的3个铀工业孔(ZK6-14、ZK8-10、ZK8-12)均位于该异常点及异常晕中，说明异常形成与F1-2断层和深部存在含矿岩性密切相关。

(3) D-3号异常点 位于L03线44～46号点异常段，宽达40 m，为近似圆形，异常醒目，峰值为127.74 Bq/L。

异常点产于接触带一侧的岩体中，明显受F1-1断层控制，其中403号铀矿点分布于该异常点附近的异常晕中，说明异常形成与F1-1断层及岩体中铀含量局部富集有关。

(4) D-4号异常点 位于L09线33～36号点异常段，宽达60 m，呈椭圆状，异常醒目，峰值为132.24 Bq/L。

异常点受两条已知北东向断层夹持，产于接触带两侧的片岩与混合花岗岩中，主要受接触带与北东向断层控制，异常形成可能与深部含矿岩性有关。

(5) D-5号异常点 位于L12线10～15号点异常段，宽达100 m，呈椭圆状，异常醒目，峰值为116.15 Bq/L。

异常点产于接触带一侧的片岩中，离接触带320 m，主要受片岩与北西向F1-4断层控制，异常形成与断层或片岩中铀含量局部富集有关。

(6) D-6号异常点 位于L13线39～41号点异常段，宽达40 m，呈椭圆状，异常醒目，峰值为83.23 Bq/L。

异常点产于接触带一侧的岩体中，离接触带120 m，受岩体与北西向F1-5断层控制，其形成与断层或岩体中铀含量局部富集存在相关性。

(7) D-7号异常点 位于L17线12～18号点异常段，宽达120 m，呈椭圆状，异常醒目，峰值为61.60 Bq/L。

异常点产于接触带两侧的片岩与岩体中，主要受接触带与北西向F1-4断层控制，异常形成与深部存在含矿岩性有关。

(8) D-8号异常点 位于L20线24～27号点异常段，宽达60 m，为圆状，异常醒目，峰值为114.59 Bq/L。

异常点产于接触带一侧的岩体中，主要受F1-5断层控制，其中257铀矿点就分布于该异常点附近的异常高晕中，说明异常形成与F1-5断层及岩体中铀含量局部富集有关。

4.2.2 氡浓度异常带地质解释

在研究区圈定氡浓度异常带3条(P-1、P-2、P-3)，均呈北西走向，分布于接触带两侧或一侧的岩体中。

(1)P-1号氡浓度异常带 位于区内黄沟北西侧L05～L07线之间，呈半环状展布，长轴方向与接触带走向一致，异常峰值高、清晰度以及连续性好，长达900 m，宽为40～80 m。

异常带产出于岩体接触带两侧辽河群浪子山组及混合花岗岩中，其展布方向与接触带走向一致，分布范围明显受接触带及F1-2断层控制。2013年6月，核工业240研究所在该异常带中部署ZKN7-3钻孔开展查证并发现了工业铀矿体，同时256号铀矿点也分布于该带附近的异常晕中。因此，异常带的形成与F1-2断层及接触带深部含矿岩性密切相关。

(2)P-2号氡浓度异常带 位于测区黄岭子沟的东南侧L17至L18之间，呈北西向长条状展布，异常峰值高、连续性较好，长达500 m，宽为100～180 m。

异常带产出于岩体中，离接触带380 m，其展布方向主要受北西向F1-5断层控制。区内258铀矿点就位于该异常带内，同时地表见前人施工浅探槽。因此，异常带的形成与F1-5断层及该地区混合岩化过程中岩体内部铀含量局部富集有关。

(3)P-3号氡浓度异常带 位于测区东南侧L19～L20线之间，呈不规则状，展布方向为北西向，异常峰值高、连续性较好，长达500 m，宽为80～240 m。

异常带产于接触带两侧的片岩和岩体中，其长轴展布方向与接触带走向一致，分布范围明显受该构造控制。异常带内地表见前人施工探槽，说明异常带的形成与该处接触带深部含矿岩性有关。

5 氡异常的地质找矿意义

连山关岩体与地层接触带为热液成矿有利的构造空间场及物化变异场，区域上几乎所有的铀矿床、矿点均沿接触带分布[3]。研究区土壤氡测量结果表明，区内氡浓度异常连续性好、峰值高，总体呈北西走向，主要沿岩体接触带走向分布，其分布形态与规模明显受岩体接触带控制。其原因为岩体接触带为区内铀成矿聚集区，氡气源充足；其次是岩体接触带次级断裂发育，为氡气的运移提供了良好通道，从而形成了沿接触带分布十分醒目的氡浓度异常[6]。

从图4可见，前人发现的铀矿点、铀工业孔及异常孔主要位于岩体接触带附近的氡浓度异常晕、异常点、带中，其中4个铀工业孔ZK6-14、ZK8-12、ZK8-10、ZK12-8均分布于D-1号异常点的异常晕中，3个铀工业孔ZKw3-6、ZKN0-2、ZKN1-4均分布于D-2号异常点及其异常晕中，403号铀矿点分布于D-3号异常点的异常晕中，256铀矿点分布于P-1异常带中，257、258铀矿点均分布于P-2异常带及其异常晕中。

2013年6月，核工业240研究所在圈定的P-1号氡浓度异常带及异常晕中分别布置了ZKN7-3、ZKNC1-0钻孔查证，两个钻孔均在深部白色混合花岗岩中发现了2段工业铀矿体和铀异常。

上述分析说明，区内氡浓度异常均与深部含矿岩性密切相关。因此，研究区氡浓度异常，尤其是沿接触带分布的异常均为矿致异常，对本区铀矿找矿具有较好的指示作用，为确定远景片或有勘查前景的地段提供了重要参考信息。其次，土壤氡测量作为一种低成本、快速、经济、有效的找矿方法应在该地区及其外围加以推广应用。

[1] 黄净白，黄世杰，张金带.中国铀成矿带概论[R].北京：中国核工业地质局，2005.

[2] 庄廷新.辽宁省本溪县黄沟地区铀矿普查报告[R].沈阳：核工业240研究所，2010.

[3] 徐国庆.3075铀矿床成矿作用研究[R].北京：核工业北京地质研究院，1990.

[4] EJ/T605—91，氡及其子体测量规范[S].

[5] 李 茂.辽宁省本溪县金家堡子地区物探测量报告[R].石家庄：核工业航测遥感中心，2013.

[6] 李 茂，山科社.连山关-祁家堡子地区AMT与土壤氡测量物探异常特征[J].铀矿地质，2014，30(2)：100-107.

(1.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002；2.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025)

The Radon Concentration Anomaliy Distribution Characteristics and Its Geological Prospecting Significance in Jinjiapuzi Area of Benxi，Liaoning

LI Mao1，GAO Xiang2，WANG Ze-xia1，LIU Bo1， XIE Ming-Hong1，SONG Zhen-tao1

(1.AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry，Shijiazhuang，Hebei050002，China; 2.GansuIndustryPolytechnicCollege，Tianshui，Gansu741025，China)

The results of soil radon survey of Jinjiapuzi area shew that the radon concentration anomalies are with high peaks and good continuity.The anomaly is northwest in overall strike and mainly along the strike of rock contact zone，its distribution and scale are significantly controlled by rock contact zone.The radon concentration anomalies，especially that distributed along the rock contact zone is closely relate to deep buried rocks ，which have good indicative effect to the uranium prospecting in the area.

Jinjiapuzi area; radon concentration anomaly; rock contact zone

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.007

2014-01-09 [改回日期]2015-06-12

李 茂(1963—)，男，高级工程师(研究员级)，长期从事野外物探工作。E-mail：lm703@126.com

1000-0658(2015)05-0524-07

P631

A