沽源盆地西湾地区地面伽玛能谱异常特征及控制因素研究

卢辉雄，张景训，李名松，汪 冰，张 恩，董双发

（核工业航测遥感中心，石家庄 050002）

沽源盆地西湾地区地面伽玛能谱异常特征及控制因素研究

卢辉雄，张景训，李名松，汪 冰，张 恩，董双发

（核工业航测遥感中心，石家庄 050002）

沽源盆地是张家口北部铀钼重要成矿区，近年来在该区发现了较多地面伽玛能谱异常显示，但异常的控制因素各有差异。这里通过对沽源盆地西湾地区地面伽玛能谱测量资料进行数理统计，运用3¯X、¯X＋3Sd、¯X＋2Sd、¯X＋Sd值划分了伽玛能谱异常等级，并详细阐述了异常特征。在此基础上，研究了异常的控制因素，指出研究区内异常主要受北东向断裂构造、潜火山岩体的复合控制，同时与深部含铀火山热液活动密切相关。

西湾地区；地面伽玛能谱异常；铀成矿

0 引言

沽源火山岩盆地铀钼多金属矿产资源丰富，在该区先后发现460、543铀钼矿床及一系列铀钼矿（化）点，已发现的铀钼矿床及矿（化）点均分布有地面伽玛能谱异常［1－8］，可见伽玛能谱异常对铀矿找矿具有重要的指导意义。

西湾地区位于沽源火山岩盆地中部，作者运用数理统计的方法对研究区伽玛能谱测量数据进行了统计，并对其异常进行了圈定，结合该区的构造、岩体、蚀变条件，对异常控制因素进行了系统研究，为该区开展铀矿调查评价工作提供有利参考信息。

1 研究区地质概况

研究区位于华北地台北缘沽源中生代火山岩盆地中部，处在北东向西湾—郝家营断裂（F7）带上。

研究区内大面积分布上侏罗统张家口组二段（J3z2）粗面岩和张家口组三段的第一层（J3z3－1）流纹质晶屑凝灰岩、下白垩统西瓜园组（K1x）凝灰质砂岩、砾岩、花吉营组（K1h）凝灰质砂岩、砾岩夹安山岩（图1）。区内晚侏罗潜火山岩体发育，主要为潜流纹斑岩（），局部为流纹质角砾熔岩。岩体与张家口组岩层呈比较明显的侵入接触关系。

区内发育北东向和北西向两组断裂构造（图1）。北东向组为区域性F7断裂带的次级断裂，是张家口期火山活动后再次继承活动形成的；北西向断裂略晚于北东向生成，主要以张性活动为主，兼有扭性活动。

2 数据来源及特征

研究区地面伽玛能谱测量数据为作者2012年从事的“河北省沽源县小厂地区铀—多金属资源调查评价”项目实测数据。采集数据区面积为12 km2，使用仪器为美国生产的RS－230，测网为100 m×40m，共计采集数据3 450组，其中质量检查点数据455个，通过质量检查数据统计分析，区内铀含量的绝对误差平均为0．21，相对误差平均为1．68%；钍含量的绝对误差平均为0．36，相对误差平均为2．01%；钾含量的绝对误差平均为0．21，相对误差平均为2．62%，研究区检查测量点合格率为98．6%。

图1 研究区地质图Fig．1 Geology map of the study area

3 研究区地面伽玛能谱特征

3．1 岩石伽玛能谱特征

通过对研究区地面伽玛能谱测量数据统计［3］，研究区K、U、Th含量数据均符合正态分布。研究区内K含量平均值为3．2%，U含量平均值为3．31 ×10－6，Th含量平均值为14．0×10－6，研究区内各地质单元岩石伽玛能谱参数特征见表1。

研究区主要分布晚侏罗世潜流纹斑岩、张家口组二段粗面岩和三段第一层凝灰岩，次为下白垩统砂砾岩、安山岩和第四系砂土。根据区域及研究区内岩石伽玛能谱资料，研究区内岩石具以下几方面伽玛能谱特征：

1）与区域各层岩石相比较，研究区内铀、钍、钾的平均含量（¯X）不具高值背景。其中以冲积、坡积为主的第四系岩石，铀、钍、钾含量略高于区域第四系平均值。

表1 研究区岩石伽玛能谱参数特征表Tab．1 The study area rock gamma energy spectrum parameters table

2）铀、钍在张家口组粗面岩、凝灰岩以及晚侏罗世潜流纹斑岩中平均含量值明显高于其它岩层，在含有安山岩的花吉营组铀、钍平均含量值最低。这反映了酸性流纹质岩石和碱性粗面岩铀、钍含量比中性安山岩较高的特征。而钾除在碱性粗面岩中含量较高外，在其他岩石中含量基本相近。

3）研究区粗面岩和潜流纹斑岩的铀、钍平均含量相对较高，而且其标准方差（Sd）和变异系数（Cv）也明显高于层位岩石，并均高于全区平均值。说明该两岩层铀、钍元素的分布不均匀，局部存在贫化富集现象，具有找矿意义。

3．2 研究区伽玛能谱异常特征

研究区铀、钍、钾的分布明显不均匀，高值集中分布于区内中部，即火神庙堆东南一带。铀高值区呈等轴状，不具带状分布特征。钍和钾的高值区分布与铀基本一致。通过对研究区内铀、钍、钾异常点、异常晕、高晕和偏高晕的下限值进行计算（表2），圈定形成铀异常晕分布图（图2）。

研究区在火神庙堆东南存在铀异常点、铀异常晕及其高晕和偏高晕，伴有钍、钾高晕，并与铀高晕基本重叠。最高铀异常处在火神庙堆南东侧F4－1断裂下盘的粗面岩中，异常具北东展布特点，异常长约65m。该异常铀最高含量为127．5×10－6，钍最高含量为34．2×10－6，异常区钍铀比值为0．78，属单铀型异常。

表2 研究区伽玛能谱异常等级表Tab．2 The study area gamma spectrum anomaly classification

研究区内规模最大的铀异常晕较为集中地分布在北东向F4－9断裂的上盘和F4－1断裂的下盘，处在潜流纹斑岩岩体及其外接触带的粗面岩区，在两断裂夹持的中间地段铀含量较低。该地段铀异常晕、铀高晕和偏高晕分布面积逐级增大，大致呈环带状展布。铀异常晕及高晕区钍含量也相应较高，其含量一般在22×10－6～30×10－6之间，具有钍的高晕和偏高晕。异常晕区钍铀比值的平均值约为3．5，属铀钍混合型异常晕。

4 异常控制因素研究

4．1 构造因素

图2 研究区铀异常及异常晕分布图Fig．2 The study area uranium anomaly and anomaly distribution map

西湾地区位于北东向西湾－郝家营断裂（F7）带上，F7断裂带主干断裂及其次级断裂具有多期及继承性活动特征，控制沿线晚侏罗世潜火山活动和早白垩世中性火山岩浆喷发活动，多期次的岩浆热液活动，为铀富集提供了流体源条件，同时F7断裂带本身为含矿热液运移、含矿物质富集提供了空间，是区内重要的控矿、容矿构造。

区内北东向组F4－1、F4－2、F4－9等断裂均为F7断裂带的次级断裂，是张家口期火山活动后再次继承活动形成的，均为张性正断层，其中F4－1及F4－14断裂具有多期活动的迹象，断裂上盘多形成规模更小的次级断裂及裂隙，并沿断裂热液活动强烈。

研究区存在的地面伽玛能谱铀异常、异常晕及高晕均位于F7断裂带的次级北东向断裂上，异常与构造走向较为一致，同时在断裂构造深部揭露到放射性铀异常，显示异常空间分布受构造控制，并具有向深部延伸特征。

4．2 岩体因素

研究区内存在两种潜火山岩体，①潜流纹岩；②潜粗安岩。

潜流纹岩体位于研究区中部，呈近等轴状，长轴呈北东向，岩体产出受北东向断裂构造控制，岩体中心位置处于F4－1及F4－19断裂夹持部位。岩体沿北东向断裂侵位，主要侵入于张家口组三段及张家口组二段层间破碎带，岩体侵入后又被具多期活动特征的北东向断裂所错切。岩体南部与F4－9和F4－1断层接触部位发育硅化及赤铁矿化，存在放射性铀异常。

潜粗安岩未出露地表，见于ZKW1－1、ZKW2 －1及ZKW9－1孔，隐伏潜粗安岩侵位于张家口组二段粗面岩及晚侏罗世潜流纹岩中，产状及厚度不稳定，多呈岩枝沿断裂侵入。在ZKW1－1孔，潜粗安岩沿F4－1断裂上盘侵入，分布于F4－1断裂上盘粗面岩中；ZKW2－1孔，潜粗安岩沿F4－14断裂下盘次级裂隙侵入，分布于F4－14断裂下盘粗面岩及潜流纹岩中；ZKW9–1孔，潜粗安岩沿F4－14断裂下盘次级裂隙侵入，分布于F4－14断裂下盘粗面岩中。

研究区内地面伽玛能谱铀异常、异常晕及高晕多位于潜火山岩体区。潜火山岩体沿区域性F7断裂带侵入，受断裂后期活动作用，深部与火山岩浆相关的含矿热液向上迁移，沿规模较大的（宽约15m，延伸长约2km）次级断裂构造形成铀异常、异常晕及高晕。

4．3 蚀变因素

研究区内围岩蚀变发育，主要有高岭土化、水云母化、绿泥石化、硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、软锰矿化、黄铁矿化及萤石化等。蚀变可分为四期：①矿前期表现为水云母化、高岭土化呈面型浸染状广泛发育，水云母、高岭石交代长石斑晶和长石基质，同时伴有弱硅化、绿泥石化等蚀变；②浸染状蚀变发育期，硅化、赤铁矿等蚀变多呈浸染状，交代长石斑晶、基质及早期形成的水云母、高岭石等蚀变矿物；③脉状蚀变发育期，硅化、赤铁矿化等蚀变多呈细脉状或网脉状发育，强烈时交代长石斑晶、基质及早期形成的水云母、高岭石；④蚀变表现为萤石化（浅绿色）、高岭土化、绿泥石化等蚀变多呈大脉状或团块状充填于张性裂隙中，褐铁矿化、软锰矿化多呈薄膜状附着于岩石表面及裂隙面。

蚀变对地面伽玛能谱异常的影响主要表现为：在北东向F4－9断裂和F4－1断裂东段沿线蚀变强烈地段铀含量明显增大，局部形成铀异常晕、铀偏高晕，且存在较多的Pb、Zn、Mo、Au、Hg等多金属土壤次生晕异常［3］。

研究区内异常严格受构造控制，多处于潜火山岩体内外接触带，赋存于北东向主干断裂及上下盘次级破碎带中，异常伴生多期蚀变，与成矿期（浸染状及脉状蚀变发育期）赤铁矿化、硅化、萤石化等蚀变关系密切。同时异常与深部含矿火山热液铀矿化有关，晚侏罗世末期及早白垩世，潜火山岩体沿区域性F7断裂带侵入，受断裂后期活动作用，深部与火山岩浆相关的含矿热液向上迁移，沿规模较大的次级断裂构造形成铀异常，并伴生Pb、Zn、Mo等多金属异常。铀异常受潜火山岩体、北东向断裂构造和蚀变的多因素控制。

5 结论

基于对西湾地区地面伽玛能谱资料统计，并对其异常、异常晕、偏高晕特征进行分析，客观合理阐述了各类级别异常特征。同时通过研究异常的控制因素，指出研究区内异常受潜火山岩体与北东向断裂构造的复合控制，同时与深部含铀火山热液活动密切相关，深部可能存在隐伏铀矿化，在今后的找矿工作中，应对该区深部进行进一步的工作。

［1］沈光银．沽源火山盆地铀钼多金属成矿地质条件分析及找矿方向［J］．矿产与地质，2008，22（6）：510－516．

SHEN G Y．Geological conditions for ore－forming process and prospecting direction of the U－Mo polymetallic deposits in Guyuan volcanic basin［J］．Mineral resources and geology，2008，22（6）：510－516．（In Chinese）

［2］李耀菘．460铀矿床主要矿化期的同位素年龄［J］．铀矿地质，1989，5（4）：203－208．

LI Y S．Isotope age of principal mineralization period in uranium deposit No．460［J］．Uranium Geology，1989，5（4）：203－208．（In Chinese）

［3］张恩．航测资料在沽源盆地铀矿远景预测中的应用［J］．现代矿业，2012，512（9）：48－51．

ZHANG EN．The application of airborne survey data in study to the metallogenetic prognosis for uranium in Guyuan basin［J］．Morden Mining，2012，512（9）：48 －51．（In Chinese）

［4］陈东欢，范洪海，王凤岚，等．沽源－红山子地区火山岩型铀矿床蚀变特征［J］．铀矿地质，2011，27（2）：89 －93．

CHEN D H，FAN H H，WANG F L，et al．The alteration characteristics of uranium deposits in Guyuan－Hongshanzi area［J］．Uranium Geology，2011，27（2）：89－93．（In Chinese）

［5］芮国桢．460大型铀－钼矿床成矿地质特征及成因探讨［J］．世界核地质科学，2010，27（3）：149－154．

RUI G ZH．Discussion on metallogenic characteristics and genesis of large U－Mo deposit No．460［J］．World Nuclear Geoscience．2010，27（3）：149－154．（In Chinese）

［6］桑吉盛，王振斌，于年福．543铀矿床成矿地质特征及成因探讨［J］．铀矿地质，1992，8（5）：71－76．

SANG J SH，WANG ZH B，YU N F．A study geological characteristics and metalogenetic condition of uranium deposit No．543［J］．Uranium Geology，1992，8（5）：71－76．（In Chinese）

［7］沈光银．460铀钼矿床控矿因素及矿床成因探讨［J］．矿产与地质，2007，（5）：509－514．

SHEN G Y．Ore－control ling factors of the 460UMo deposit and its genesis discussion［J］．Mineral resources and geology，2007，（5）：509－514．（In Chinese）

［8］陈东欢，范洪海，王凤岚，等．沽源—红山子地区火山岩型铀矿床蚀变特征［J］．铀矿地质，2011，27（2）：89 －93．

CHEN D H，FAN H H，WANG F L，et al．The alteration characteristics of uranium deposits in Guyuan－Hongshanzi area［J］．Uranium Geology，2011，27（2）：89－93．（In Chinese）

The spectral anomaly characteristics and controlling factors of ground gamma Xiwan area of Guyuan basin

LU Hui-xiong，ZHANG Jing-xun，LI Ming-song，WANG Bing，ZHANG En，DONG Shuang-fa
（Aerial remote sensing center of nuclear industry，Shijiazhuang 050002，China）

The Guyuan basin is an important metallogenic zone in northern Zhangjiakou uranium molybdenum，more ground gamma spectrometry anomalies are found in the area recent years，but the control factors of abnormal variation is not clear．The use of 3¯X，¯X＋3Sd，¯X＋2Sd，¯X＋Sdvalue into the gamma energy spectrum of abnormal class，and elaborates on the anomaly characteristics are adopted through the ground gamma Xiwan area of Guyuan basin spectrum measurement data for mathematical statistics in this paper．Based on the above analysis，we found that the control factors for abnormal，points out that the study area was mainly controlled by the North anomaly east to the composite control faults，submarine volcano rock，but also is closely related with the uranium deep volcano hydrothermal activity．

Xiwan area；ground gamma ray spectrometric anomaly；uranium mineralization

P 631．6

A

10．3969／j．issn．1001-1749．2015．03．04

1001-1749（2015）03-0287-05

2014-08-23 改回日期：2014-11-26

中国核工业地质局勘查项目（201139）

卢辉雄（1988－），男，工程师，主要从事矿产资源调查评价、遥感地质找矿工作，E-mail：1551310706＠qq．com。