摩天岭岩体北部俾门断裂带深部电性特征及其与铀成矿关系

孙栋华， 汪 冰， 朱 琳， 宁媛丽， 段晨宇， 牛家骥

(1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.中核集团铀资源地球物理勘查技术中心(重点实验室)，石家庄 050002)



摩天岭岩体北部俾门断裂带深部电性特征及其与铀成矿关系

孙栋华1,2， 汪 冰1,2， 朱 琳1,2， 宁媛丽1,2， 段晨宇1,2， 牛家骥1,2

(1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.中核集团铀资源地球物理勘查技术中心(重点实验室)，石家庄 050002)

研究区位于摩天岭岩体北部，属于雪峰山-摩天岭铀成矿带的摩天岭成矿亚带。为了探测含矿俾门断裂带在深部的延伸情况，在研究区开展了音频大地电磁(AMT)测量。测量结果显示，俾门断裂带切割深、规模大，总体产状倾向南西，倾角为50°～80°，走向为320°～330°，沿走向和倾向膨胀收缩、扭动弯曲明显，在地表的宽度为190 m～300 m，深部的宽度为200 m～400 m。断裂带内的热液活动具有南弱北强的特点。根据区域铀成矿规律，预测了两处铀成矿有利地段，为下一步铀矿勘查工作提供了重要依据。

音频大地电磁(AMT)测量； 俾门断裂带； 铀矿化； 摩天岭岩体

0 前言

摩天岭岩体位于黔南桂北交界之处，长期以来，通过铀矿勘查工作者的不懈努力，在岩体内已发现2个铀矿床、数十个铀矿点和铀矿化点。前人对岩体的形成时代、成因机制和与矿产成矿关系等也进行了大量研究[1-5]，认为：摩天岭岩体由雪峰期四堡群经重熔作用而形成，四堡群平均铀含量和铀浸出率都较高，分别为4.3×10-6和46.24%，是岩体内铀矿化的首要条件。加里东期岩体遭受区域变质作用，广泛发育片麻状构造变斑晶，铀发生活化迁移，局部富集形成绿泥石型铀矿，第一期铀成矿作用发生，岩体西南部铀矿床形成(图1)。燕山期岩体内形成一组北东向和北西向展布的断裂构造，以Fg、Fw和Fz三条北北东向压扭性断裂带为骨干，与其配套的NW向张扭性断裂带构成“多”字型，决定着岩体的基本构造格局(图1)，骨干断裂膨缩明显，产状多变，旁侧低级别、低序次断裂发育。喜山期时，岩体沿燕山期形成的骨干断裂，发生强烈的热液活动，充填多期多次的各种热液硅质岩，第二期铀成矿作用发生，如岩体中部铀矿床形成(图1)。喜山期后岩体出露地表，在风化和淋滤作用下提供铀源。

图1 摩天岭岩体地质简图

研究区位于摩天岭岩体北部，属于雪峰山-摩天岭铀成矿带的摩天岭成矿亚带[6]。前人通过放射性物化探方法发现了一批异常和远景区，表明研究区铀成矿条件良好。随着新一轮铀矿勘查工作的进行，在北西向的俾门断裂带中发现铀矿化，尤其是在其与北东向断裂的交汇部位发现铀矿体，矿体长约50 m，沿倾向延伸约15 m，矿体厚为2 m～3 m，最大厚度为12.5 m，矿化平均品位为0.21%，最高品位为1.04%。因此通过音频大地电磁(AMT)测量法研究俾门断裂带，尤其是俾门断裂带与北东向断裂交汇部位的深部延伸情况，充分发挥“物探先行”的作用，对于开展下一步铀矿勘查工作具有重要意义。

1 研究区地质概况与岩石电阻率特征

1.1 研究区地质概况

研究区出露雪峰期花岗岩，岩性主要有中粗粒黑云母花岗岩和中细粒黑云母花岗岩。前者为过渡相带内岩石，由石英、长石、黑云母及少量电气石等组成；后者为边缘相带岩石，由石英、长石、云母类及粘土矿物组成，沿岩体边缘分布，一般呈条带状展布，或呈小岩体、岩脉存在于中粗粒黑云母花岗岩中，两者呈渐变关系。

俾门断裂带走向320°～330°，倾向南西，倾角为54°～80°，局部直立。断裂带沿走向、倾向有收缩膨胀、分支复合现象，充填物主要为白色块状硅质岩，绿泥石硅质岩，其次有白色玉髓，细脉状星散状黄铁矿、黄铜矿及铀的次生矿物。经地表观察，俾门断裂带由若干条北西向的断裂组成(图2)，其各自铀矿化特征为：

1)F1-1断裂。追索到两段铀矿化，矿化主要见于构造上盘裂隙发育地段，矿化岩性为褐红色硅质胶结的角砾岩，角砾岩呈棱角状、次棱角状；蚀变主要有硅化、赤铁矿化、褐铁矿化，强赤铁矿化和褐铁矿化与铀矿化关系密切。

2)F1断裂。在其中段断续追索到约200 m长的铀矿化段，从南东到北西，铀矿化规模变大变富，矿化产于断裂上盘，矿石构造为角砾状；主要蚀变有赤铁矿化、钾长石化、硅化、高岭土化等，其中赤铁矿化、钾长石化、硅化与铀矿化关系密切。

3)F5断裂。研究区内最大的铀矿体产于F5断裂和北东向构造的交汇部位，矿体长约50 m，沿倾向延伸约15 m，矿体厚为2 m～3 m，最大厚度为12.5 m，矿化平均品位为0.21%，最高品位为1.04%，矿化主要处于断裂下盘密集节理裂隙中，在矿化集中地段，多发育杂乱的火焰状、树枝状红色玉髓细脉、硅质细脉。

图2 研究区地质及测线布置简图

1.2 岩石电阻率特征

收集到研究区区域上的岩石电阻率参数见表1。由表1可以看出，①中粒黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩电阻率差异不大，难以区分，当花岗岩遭受热液活动，发生蚀变时，电阻率降低，仅为正常花岗岩的1/3甚至更小(硅化和强硅化除外)；②当花岗岩经构造破碎后，其物质成分、结构和构造发生较大变化，孔隙度变大，含水量增加，又加上热液活动影响，其电阻率急剧降低，平均值为242.01 Ω·m，最小仅为几十欧姆米；③构造岩和花岗岩经硅化后，电阻率值有所增加，增加幅度与硅化程度呈正相关，当硅化程度很高时，其电阻率值可达上万欧姆米。总之，构造岩和围岩之间存在电阻率差异，能通过开展电磁法测量来研究断裂在深部的延伸情况，间接解决找矿问题。

表1 岩石电阻率参数统计表

2 AMT测量方法介绍

AMT测量使用的仪器为美国产的EH-4连续电导率剖面仪，其性能和使用效果已得到多家单位和许多专家的认可[8-16]。

2.1 野外工作简介

AMT测量完成测线7条，测线方向55°，线距为200 m，点距为20 m，每条测线长为800 m。具体测线布置见图2。AMT测量野外工作流程包括：平行试验—数据采集—平行试验—数据采集—平行试验。开工前、施工中和结束后对仪器进行平行试验，其目的是为了检查仪器在野外工作过程中X、Y两个方向的电道和磁道接收信号的一致性及仪器的稳定性，做到适时监测仪器的工作状态，发现问题及时解决，从而保证了原始数据的质量。在试验过程中，两个磁棒相隔2 m～3 m，平行放在地面，两个方向的电偶极子也要平行，与磁棒垂直布设。要求仪器各次试验X和Y两个方向的电阻率及相位差曲线形态基本一致，重合性好。

数据采集采用张量测量方式、“十字型装置”来进行，接收偶极为20 m～50 m，根据地形和干扰情况适时调整。采集时，先采集低频段数据(10 Hz～1 kHz)，再采集高频场(750 Hz～100 000 Hz)，为了提高数据质量，测量时采用多次叠加的方法，每个频段叠加不少于16次。根据EJ/T1196-2005《地浸砂岩型铀矿音频大地电磁测量规范》要求，其原始数据质量评价，应由计算原始测量和检查测量的视电阻率和相位的均方相对误差来衡量。

2.2 数据处理

AMT测量数据处理，主要包括野外现场实时处理和室内处理两部分。实时处理由仪器自动完成；室内处理包括预处理和反演处理，预处理就是原始时间序列中剔除干扰，重新生成谱文件，得到新的张量阻抗元素，为反演处理做准备 。这里反演处理选用仪器自带的软件，一维BOSTICK反演方法。在反演时，最主要的参数是光滑系数，光滑系数较小时，反演电阻率断面图(以下简称“断面图”)中低阻异常(断裂)近于直立，且条带状明显，但对断裂出露位置的指示相当准确，而光滑系数较大时，对层状地质体反映较为明显，但却“过滤”掉了过多有用信息。在实际解释时，需要考虑不同光滑系数的断面图所能反映的各种“优势”地质信息。在一条已知地质剖面上开展AMT测量后，分析了不同光滑系数的反演结果与已知地质剖面的对比情况，认为光滑系数为0.6时，断面图中低阻异常的倾向和位置都与已知情况较为一致(图3)，故本次光滑系数选为0.6。

3 AMT测量结果

3.1 解释依据的建立

如图3所示，钻孔揭露的断裂皆位于断面图低阻区域，且断裂通过的部位往往是电阻率变化的梯度带或是错断高阻的舌状低阻体。低阻体总体产状与断裂一致，倾向南东，倾角30°～45°。

通过对表1岩石电阻率参数的总结，结合地质资料和AMT测量与已知地质勘探线的对比(图3)分析认为：①断裂呈低阻特征，反演电阻率一般小于1 500 Ω·m，电阻率等值线表现为舌状、密集带、串珠状和梯度带等；②断面图上呈大片片状、块状和条带状舌状等形态向深部延伸、且反演电阻率一般小于1 000 Ω·m的地段是岩体内构造和岩浆活动剧烈地段；③断面图中出现醒目的条带状高阻体，可解释为强硅化体。

另外从图3中还可以看出，当断裂之间排列紧密时，AMT测量难以一一区分。

3.2 资料解释

纵观7条断面图(图4)，发现大致以L04线为界，以南的L01线-L03线断面图中电阻率变化趋势十分相似，都呈现两边高阻中间低阻的电阻率特征；以北的L05线-L07线断面图总体可分为两个部分，左半部分为中低阻特征，并叠加条带状中、高阻体；右半部分为醒目的条带状、片状高阻体。分别选取L01线和L06线，进行资料的详细解释(图5、图6)。

1)L01线地质解释(图5)。在地表距离约100 m处，出现向下延伸的舌状低阻体，推测为F4断裂的反映，该断裂倾向北东，产状较陡，规模不大，延伸深度约300 m；从距离约200 m处向下，沿切割两个中高阻体的低阻向下延伸，推测有F3断裂通过，该断裂产状和规模与F4断裂基本一致。F2、F1断裂以明显的中、低阻分界线为特征，分别从地表距离约360 m、650 m向下延伸，倾向南西，产状较陡，规模较大，切穿整个断面图。推断以F2、F1断裂为边界的低阻带是俾门断裂带的反映。在低阻带中出现的中阻体，推测为此断裂带内局部强烈硅化区，岩石以硅质岩或强硅化构造角砾岩为主。

在L01线中显示俾门断裂带向下延伸膨胀收缩、扭动弯曲明显。断裂带在浅部宽约300 m，向深部慢慢收缩为约200 m，且产状变缓，后期局部地段有硅质热液活动。

2)L06线地质解释(图6)。L06线的电性差异十分明显，左半部分以条带状中、低阻相间排列为特征；右半部分为一醒目的高阻体。在地表距离约80 m处，出现向下延伸的舌状低阻体，推测为F5断裂的反映，该断裂倾向北东，产状较陡，延伸深度约400 m。该断裂可能是由L01线中的F3和F4断裂向北西延伸合并而成。在海拔约850 m、距离约200 m处，出现一低阻圆形，反演电阻率小于500 Ω·m，推测有一条断裂在此位置与F5断裂相交汇；在海拔约1 000 m、距离约250 m处，可明显看到倾向北东的条带状中阻体被“切割”，推测有断裂通过。根据上述两点特征，推测F2断裂的存在。F2断裂从地表距离约300 m处向下延伸，倾向南西。F1断裂以明显的电阻率梯度带为特征，从地表距离约560 m向下延伸，倾向南西，产状较陡，规模较大，切穿整个断面图。分别从地表距离约200 m和300 m处出现的两条倾向北东的条带状中阻体，推测为局部强烈硅化区，岩石以硅质岩或强硅化构造角砾岩为主。

图3 某勘探线地质和AMT测量剖面对比图

图5 L01线反演电阻率断面及地质解释断面图

图6 L06线反演电阻率断面及地质解释断面图

L06线推断的俾门断裂带，整体产状倾向南西，倾角50°～70°。断裂带浅部宽约260 m，向下延伸规模越大，在海拔约700 m处宽约400 m。

结合已知地质资料，在L06线该地段存在北东向的断裂，两组断裂的交汇部位不但岩石破碎、电阻率降低，而且也是含矿的热液的富集提供了场所。因此相比与L05线和L07线，L06线的左半部分电阻率明显偏低，且在地表已发现有矿体。L06线俾门断裂带下盘出现醒目的高阻体，与L01线-L04线俾门断裂带下盘由花岗岩引起的等值线稀疏、变化平缓的片状、团块状高阻体正好相反，结合实测岩石电阻率参数，推测其为强硅化的花岗岩体。因此进一步推断在L05线-L07线地段内后期的硅质热液活动十分强烈。

3.3 综合分析

研究区7条断面图的解释结果见图4。由图4可知，俾门断裂带总体产状倾向南西，倾角为50°～80°，走向320°～330°。断裂带规模较大、切割较深，沿走向和倾向膨胀收缩、扭动弯曲明显。其在地表的宽度为190 m～300 m，在L01线和L06线上最宽、L02线上最窄。其向下延伸，在L01线和L04线上表现为逐渐收缩；在L02线、L06线和L07线上逐渐膨胀，最宽可达400 m；在L03线上先收缩后膨胀；在L05线上则基本保持不变。

沿断裂带发生的热液活动强弱不一，在L01线-L03线上，热液活动相对较弱，只在断裂带内或上盘局部地段形成小规模的透镜状强硅化体；而在L04线-L07线上，不论是断裂带内还是两侧都形成了一定规模的强硅化体，可见热液活动十分强烈。也正是这个原因导致了俾门断裂带在L01线-L03线上表现为十分醒目的低阻带，而在L04线-L07线上明显的电性特征则比较“混乱”，低阻、中阻和高阻都有。

在L06线通过地段，有北东向断裂与北西俾门断裂带相交汇。因而，该地段岩石破碎、裂隙发育，为含矿热液的富集创造了空间条件。

4 铀成矿有利地段预测

摩天岭岩体已知的矿床和矿(化)点基本产在两组断裂的交汇部位，断裂交汇部位往往岩石破碎、裂隙发育地段，是后期含矿热液的容矿空间，断面图上则表现为电阻率低阻区域。

研究区内L06线上俾门断裂带通过地段反演电阻率值较低，证实有北东向断裂在此交汇，该地段地表已发现铀矿体。据前人[17]研究指出，铀矿体与低阻对应较好，因此预测在其深部仍具有较好铀成矿前景。

根据俾门断裂带在L02线和L03线上的电性特征，推测该地段内岩石破碎、裂隙发育，而且断裂带内严重富水。如图2所示，俾门断裂带的边界断裂F1、F2断裂正好位于两条水系周围，能为沿着断裂破碎带运动的地下水(构造裂隙水)提供源源不断的水源。喜山期后岩体出露地表，大气降水浸取岩体中活化铀，通过俾门断裂带聚集、传导、运输，与深部的热源相交，然后在合适的地方形成铀矿化。因此，在L02线和L03线上俾门断裂带中也具有铀成矿的可能。

5 结论与讨论

1)由图3可知，AMT测量在解决断裂(低阻异常)产状和延伸情况等问题方面具有一定的优势，但也存在一定的局限性，对排列较密的断裂的识别能力较差，但当断裂带足够宽时，可以根据两侧的边界断裂来判断断裂带的宽度(图5和图6)。

2)研究区内俾门断裂带切割深、规模大，总体产状倾向南西，倾角为50°～80°，走向320°～330°，沿走向和倾向膨胀收缩、扭动弯曲明显，在地表的宽度为190 m～300 m，深部的宽度为200 m～400 m。断裂带内的热液活动具有南弱北强的特点。

3)根据区域铀成矿规律，认为L06线以及L02和L03线上俾门断裂带通过部位具有铀成矿前景，应成为下一步工作的重点。

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Deep resistivity characteristics of Bi-Meng fault zone and its relationship touranium mineralization in the north of Motianling pluton

SUN Dong-hua1,2, WANG Bing1,2， ZHU Lin1,2， NING Yuan-li1,2， DUAN Chen-yu1,2， NIU Jia-ji1,2

(1. Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry, Shijiazhuang 050002, China;2. Key Laboratory of Uranium Resources Geophysical Exploration Technology,China Nuclear Industry Group Company, Shijiazhuang 050002,China)

The study area is located in the Motianling inferior uranium metallogenic belt, which belongs to the Motianling-Xuefengshan uranium metallogenic belt. In order to detect the deep extension of Bi-Meng fault zone, the audio frequency magnetotelluric (AMT) measurement has been carried out. The measurement results show that the Bi-Meng fault zone extends to great space in horizontal and vertical direction, the width is 190m～300m in surface and 200m～400m in deep. It incline towards southwest, which has dip angle of 50 degrees to 80 degrees and strike angle of 320 degrees to 330 degrees. Along the strike and dip direction, there is wide variety in scale and shape. It also reveal that the strong hydrothermal activity in the northwestward and weak in southeastward. According to regional metallogenic regularity of uranium, two favorable uranium mineralization area have been predicted, which propitious to explore uranium deposit for the next step.

audio frequency magnetelluric soundinig(AMT); Bi-Meng fault; uranium deposit; Motianling pluton

2014-10-13改回日期：2015-01-05

中国核工业地质局基础地质项目(200947)

孙栋华(1982-)，男，工程师，主要从事地面物化探生产研究工作，E-mail：sdh703@126.com。

1001-1749(2015)05-0584-08

P 631.3

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.05.07