龙首山铀成矿带西岔地段磁异常特征及地质解释

宋振涛，张伟，山亚，李霄，牛禹，陈江源

（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；3.河北地质大学，石家庄 050031）

龙首山铀成矿带西岔地段磁异常特征及地质解释

宋振涛1,2，张伟1，山亚1，李霄3，牛禹1，陈江源1

（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；3.河北地质大学，石家庄 050031）

应用地面高精度磁法，对甘肃省龙首山铀成矿带西岔地段进行了研究，成果显示该地段磁异常场呈北西向展布，中部为醒目的正异常和南北两侧平缓的正负异常特征。中部醒目的正磁场区，由磁性较强的斑状花岗岩、闪长岩引起，北部、南部平缓变化正负磁场区为弱磁性的花岗岩、大理岩、板岩等引起。马路沟断裂（F101）带受挤压应力作用，岩石破碎，热液活动及蚀变作用造成岩石磁性减弱或消失，从而使蚀变岩石磁性降低，其磁异常特征出现明显差异，南部断裂表现为北西向磁异常线性梯度带，而北部断裂表现为明显的线性负磁异常带。

磁异常特征；马路沟断裂；钠交代型；西岔地段；龙首山铀成矿带

甘肃省龙首山是我国西北地区一个重要的铀成矿带，属祁连-秦岭铀成矿省的一部分[1-3]。前人在此做了大量的区域地质、构造方面的研究，但未开展过系统的地面物探调查工作。马路沟断裂为龙首山成矿带芨岭岩体内一条重要的控矿构造[1-4]，为一高角度逆冲断裂，由3～5 条次级断裂组成，本区广泛发育的铀矿化主要受该断裂控制[4]。其次，区内主要矿床及矿点附近均有大面积的闪长岩体出露，矿化多沿肉红色斑状花岗岩与闪长岩的接触带分布。因此，准确查明马路沟断裂位置，圈定闪长岩体及斑状花岗岩体的边界对加快区内铀矿勘查意义重大。

构造运动及岩浆侵入等地质过程均会导致岩石磁性变化，研究磁异常分布特征可以有效划分断裂位置、圈定岩体范围[5]。因此，磁力勘探可作为一种间接方法研究与铀成矿相关的地质环境问题。笔者在龙首山铀成矿带西岔地段，进行了1/1万地面高精度磁法测量，研究了马路沟断裂的磁异常特征，为解决该区基础地质问题和寻找钠交代型铀矿提供重要参考依据。

1 地质概况

研究区位于阿拉善地块南缘的龙首山拱断带中段，南接河西走廊过渡带，北邻潮水盆地[6-9]。区内地质构造复杂，岩浆活动强烈，区域上分布有芨岭矿床（701）、新水井矿床（706）以及马路沟、墩子沟、玉石沟等一大批的矿（化）点带[2]，铀矿床成矿类型为热液钠交代型[10-13]。

1.1 地层与岩性

中元古界墩子沟群（Pt2dz），以角度不整合于龙首山群之上，主要分布在研究区南部，出露面积不大。墩子沟群下部由含炭硅质板岩和变长石石英砂岩组成，上部由硅质条带白云岩、纹层状白云岩、藻白云岩和含铁白云岩组成，厚度大于1 800m。

第四系（Q）：以砾岩、亚砂松散堆积物、冲积物为主，主要分布于山沟中。

1.2 岩浆岩

研究区岩浆活动强烈，主要为加里东期，以酸性岩为主，次为少量碱性岩。侵入作用受北西向构造控制，形成与构造带方向基本一致的岩浆岩带。

图1 龙首山西岔地区地质图①李茂，宋振涛.甘肃省龙首山成矿带新水井-火石岭地区物探测量报告.石家庄，核工业航测遥感中心，2014.Fig.1 Geologicalmap of the Xicha area in Longshoumountains

1.3 构造

研究区内断裂构造发育，总体构造形迹为一组北西向的压扭性断裂，其次为北东向次级断裂。北西向断裂是研究区的主体断裂构造，一般规模大、连续性好，对岩石地层、岩浆岩体以及铀矿化分布等具有明显的控制作用，其性质为压扭性断裂，具有多期次活动的特点。

马路沟断裂（F101）为区内最重要的NW向断裂，由两条断层组成，总体走向280～315°，为一高角度逆冲断裂，分支断裂达5条之多。沿该断裂带分布有芨岭矿床(701)、新水井矿床（706）和240 、白芨芨、小白芨芨沟等一系列矿点、矿化点[2]。

1.4 铀矿化特征及控制因素分析

钠交代型铀矿化在龙首山地区较为发育，含矿主岩原岩有花岗岩、变质砾岩、片岩、片麻岩等，但均受到钠交代蚀变作用，形成含矿钠交代岩。矿体严格分布于钠交代岩中，其形态和产状受构造控制，产于区域性断裂和与之呈锐角相交或近于平行的次级断裂带中；铀的存在形式主要为铀矿物，其次呈类质同象和分散吸附形式。

区内主要矿床及矿点附近均有大面积的闪长岩体出露，具有沿肉红色斑状花岗岩与闪长岩的接触带分布的规律①李茂，宋振涛.甘肃省龙首山成矿带新水井-火石岭地区物探测量报告.石家庄，核工业航测遥感中心，2014.②王会波.甘肃省龙首山小青羊-白芨芨地区物探测量.石家庄，核工业航测遥感中心，2013.。其主要原因是，斑状花岗岩脆性相对较强，在应力作用下易产生裂隙，为含矿物质提供赋存空间；而闪长岩脆性相对较弱，且富含Fe2+、Mg2+等还原物质，促进了含铀热液的还原及沉淀作用。

表1 岩（矿）石磁性参数统计表①李茂，宋振涛.甘肃省龙首山成矿带新水井-火石岭地区物探测量报告.石家庄，核工业航测遥感中心，2014.②王会波.甘肃省龙首山小青羊-白芨芨地区物探测量.石家庄，核工业航测遥感中心，2013.③李晓禄.甘肃省龙首山地区及以北潮水盆地航磁测量.石家庄，核工业航测遥感中心，2005.Tab.1 Parameters of physical properties for the rocks

2 岩（矿）石磁性特征

研究区岩矿石磁化率参数统计见表1。

综合分析认为研究区岩石具有如下磁性特征：墩子沟群绿片岩、龙首山群板岩和大理岩磁性弱，厚度大，整体可作为相对稳定的弱磁性层；区内各期次侵入岩类磁化率变化范围较大，加里东晚期的斜长花岗岩、中细粒花岗岩一般磁性较弱；加里东晚期花岗闪长岩和钠交代岩磁性属于中等偏强；加里东早期闪长岩与加里东晚期肉红色中粗粒斑状花岗岩磁性最强，由于斑状花岗岩在区内分布广，故可形成稳定的偏高磁异常体。

另外，由于区域应力场的挤压作用，断裂构造带上的岩石一般较为破碎、结构松散，热液蚀变作用明显，常常导致岩石发生退磁现象，因此，低磁异常带、磁场分界线、线性（串珠状）磁异常带，常常指示了断裂构造的位置[13]。

3 技术与方法

3.1 使用仪器

本次地面高精度磁测所采用的仪器为加拿大GEM公司生产的GSM-19T质子磁力仪，其分辨率为0.01nT、精度0.2nT、测量范围20 000nT～120 000nT、工作温度-50～65℃。

3.2 工作方法及数据处理

根据区内岩体和构造的展布特征，布置高精度磁测剖面21条，由西向东依次编号为M1～M21，测线方向20°，每条测线长1km，线距100m，点距20m，控制面积2km2。在测区附近选取地形平坦、开阔、无电磁干扰，磁场平稳的区域设立磁日变站，日变观测采样间隔6秒，每个测点观测时探头高度均保持一致，仪器数据质量指示均显示“99”，观测次数不少于2次，当数据变化较大时，增加采集次数，直到数据稳定，误差不大于2 nT。

数据处理：日变改正采用线性插值法进行，运用GSM-19T仪器随机软件程序GEMLink4.0 自动完成；正常场改正采用国际地磁参考场IGRF（2012）模型给出的高斯系数计算；数据网格化采用Kriging插值方法[14，15]，网格间距为线距的1/2，即50m×50m；成图处理采用Geosoft软件，处理网格化图形采用Mapgis绘制。

4 磁异常特征及分析

图2为地面高精度磁测△T剖面平面图和平面等值线图，由图可见研究区磁场总体呈北西向展布，中部表现为升高的正磁场区，磁场强度强、梯度陡；北部表现为平缓变化的正负磁场区；南部表现为低缓变化的磁场区。

（1）中部醒目的正磁场区

该磁场区位于研究区中部，为区内最为醒目的正磁异常区，呈北西窄南东宽的北西向带状横穿研究区的中部，与北部和南部磁场区形成明显的反差，沿其走向两侧异常反映为明显的线性密集梯度带，表现为规模较大的断裂磁异常特征。由地质资料可知，该带状区域为控矿构造马路沟断裂带南部断裂及其次级断裂的夹持区。

该磁异常区地表出露岩性主要为龙首山群塌马子沟组大理岩、板岩，根据物性参数测量结果，大理岩磁化率约为（4.7～30.6）×10-5SI、板岩磁化率约为（22～77）×10-5SI，均呈弱磁性特征，而斑状花岗岩磁化率为（151～2350）×10-5SI，呈相对强磁特征。因此，在大理岩出露区出现的幅值50～600nT的磁异常，推测其为塌马子沟组大理岩下部后期侵入的斑状花岗岩体或闪长岩体。

图2 龙首山西岔地区高精度磁异常处理图（a-△T平面等值线图；b-△T剖面平面图）Fig.2 Processed high-precisionmagnetic anomalies in the Xicha area,Longshoumountains

（2）北部平缓变化的正负磁场区

该磁场区位于中部醒目正磁场区的北东侧，异常总体呈北西走向，由两类不同面貌磁场小区组成。一类是北西侧平缓变化的正磁场小区，异常幅值10～50nT，对应于加里东期中期中粗粒花岗岩；另一类是平缓变化的负磁场小区，异常幅值-25～-50 nT，对应龙首山群塌马子沟组及加里东晚期中粗粒花岗岩。

其次，该区域南部窄长线性负磁异常带，主要由断裂构造导致局部岩石磁性降低所致，反映为断裂磁异常特征，上述磁异常特征表明该断裂具挤压性质。根据地质资料，该断裂为马路沟断裂带北部断裂。

（3）南部低缓变化的磁场区

该磁场区位于中部升高正磁场区的南西侧，异常向南部逐渐降低，幅值-25～50nT，其范围对应于龙首山群塌马子沟组大理岩、板岩。剖面上该区域异常变化起伏不大，反映该套地层磁性弱、变化均匀，其正负磁异常的分界线反映为断裂构造特征，根据地质资料，推断该位置为马路沟断裂带的南部断裂位置。

（4）马路沟断裂带磁异常分析

马路沟断裂带在研究区分为南部次级断裂（F101 S）和北部次级断裂（F101 N），南部次级断裂磁场特征表现为窄长线性负磁异常带，北部次级断裂表现为正负突变特征，总体走向280～315°，反应该断裂为一高角度逆冲断裂。

5 结论

由地质及地面高精度磁测△T剖面平面图、等值线平面图可见，上述磁场面貌特征，与区内不同磁性体的分布范围以及断裂构造的展布延伸方向基本一致。地面高精度磁测资料对马路沟断裂带反映十分明显，其南部断裂表现为北西向磁异常线性梯度带，断裂北侧为负磁场区，而南侧为升高的正磁场区；马路沟北部断裂则表现为明显的窄长线性负磁异常带，主要由于该断裂具挤压性质，造成局部岩石破碎磁性降低所致。说明地面高精度磁测在该地区能够很好的划分断裂及圈定岩体，可为铀矿勘查工作提供地球物理资料。

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Magnetism anomaly characteristics and its interpretation of the Xicha area in Longshoushan uraniummetallogenic belt

SONG Zhen-tao1,2，ZHANG Wei1,2，SHAN Ya1,2，LI Xiao3，NIU Yu1,2，CHEN Jiang-yuan1,2
(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry,Shijiazhuang 050002 ,China; 2.CNNC Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resource, Shijiazhuang 050002 ,China;3.Hebei University of Geosciences，Shijiazhuang 050031 ,China)

Ground high-precisionmagneticmethod is used in the Xicha area of Longshoushan uraniummetallogenic belt.The results reveal that themagnetic anomaly field of this area is distributed in northwest direction with distinct positive anomalies in central and slight positive and negative anomalies on southern and northern sides.The distinct positivemagnetic field in the centre is caused by strongmagnetic porphyritic granite and diorite bodies,while the slight positive and negative anomalies are the results of weakmagnetic granite,marble,slate and others.Owing to the compression stress,rock crushing and hydrothermal alteration,the rockmagnetic ofmalu ditch fault(F101)weakened or disappeared leading to the loweredmagnetic of altered rocks,so that itsmagnetic anomalies are of significant difference,the southern fault represents as NW-trendingmagnetic anomaly linear gradient zones,while the northern fracture showed significant linear negative anomaly zones.

magnetism anomaly characteristic;Malu ditch fault;sodiummetasomatic type;Xicha area;Longshoushan uraniummetallogenic belt

P619.14

A

1672－4135（2016）04－0311-05

2016-09-07

中国核工业地质局基础地质专项“甘肃省龙首山新水井-火石岭地区物探测量（201426）”

宋振涛（1985-），男，工程师，核工业航测遥感中心，长期从事固体矿产勘查和地球物理勘探工作，Email：511210112 @qq.com。