相山西部河元背地区AMT数据应用及找矿方向探讨

黄海朋

(东华理工大学，江西 抚州 344000)



相山西部河元背地区AMT数据应用及找矿方向探讨

黄海朋

(东华理工大学，江西 抚州 344000)

摘要：在相山铀矿田西部河元背地区，应用音频大地电磁法测深数据(AMT)结合地质资料，成功划分了组间界面和基底界面，推断了断裂构造：在河元背地区，从东北到南西方向上A剖面到B剖面组间界面和基底界面整体下降了300 m左右。总结成矿规律，对河元背找矿方向进行了探讨，提出了在河元背西北部基底出露地表地区是寻找界面与构造复合型铀矿的有利部位。

关键词：河元背；界面；断裂构造；大地音频电磁法；找矿方向

1引言

相山火山盆地是我国最大的火山型铀矿田，已有近60年的铀矿勘查和研究历史，目前发现的铀矿床主要分布在盆地的北部和西部。以前地质资料表明，北部铀矿化主要与花岗斑岩有关，西部铀矿化与组间界面有关。近年来，通过对相山矿田开展进一步的地质研究和钻探工作表明，相山矿田西部河元背地区发现铀矿化不仅与组间界面有关，还与南北向断裂有关，所以河元背地区还存在很好的找矿前景。

段书新等人已在相山铀矿田乐家地区进行了音频大地电磁法(AMT)测深工作，根据相山地区不同岩性的电性差异和破碎带两侧的电性畸变特征，成功的划分了组间界面及识别深部构造[1]。乔宝强等人在河元背进行了试验研究得出了地质结构在电阻率剖面上呈现“低阻-高阻-低阻-高阻”四层电性结构特点，即“风化层-碎斑熔岩-流纹英安岩-变质岩”[2]。本文根据这些认识对河元背2条AMT剖面进行了解译，并结合地质和钻探资料对河元背找矿方向进行了探讨。

2地质概况

相山铀矿田地处扬子板块与华南加里东褶皱带的接合部位，同时位于北东向赣杭火山岩成矿带南西段与北北东向大王山-于山花岗岩成矿带、北东向遂川-抚州深断裂与北北东向宜黄-安远深断裂及北西向断裂带交汇部位[3]。河元背地区位于相山矿田西部东西向河元背凤岗断陷带与北东向芜头-小陂断裂的交汇部位,具有优越的区域铀成矿地质条件。

研究区内广泛发育的地层为盆地基底震旦系浅变质岩系、盆地盖层下白垩统打鼓顶组和鹅湖岭组中酸性-酸性火山岩系和燕山晚期的次火山岩—花岗斑岩组成。基底变质岩(片岩)主要在研究区的西北角出露于地表，与上覆地层呈角度不整合接触。打鼓顶组下段岩性为一套陆相沉积的紫红色砂岩、砂砾岩，呈条带状分布于工作区的北部，与基底震旦系变质岩呈角度不整合接触。打鼓顶组上段为流纹英安岩，广泛分布，工作区北部出露于地表，向南隐伏于深部，矿体主要赋存该组的流纹英安岩内，受组间界面控制明显。鹅湖岭组上段霏细状碎斑流纹岩和熔灰碎斑流纹岩在工作去广泛分布。花岗斑岩在北部主要沿基底变质岩与盖层火山岩界面侵入出露于地表，呈东西向展布，其次产于南北向苦命山-小陂断裂带深部。

工作区位于矿田西部北东向王龙-土塘、芜头-小陂与北西向河元背-小陂、西山-当前断裂所夹持的菱形断块内，由区域北东向断裂的左旋走滑作用，在区内产生了一系列近南北向、北东向的扭裂带及相配套的裂隙构造，扭裂带主要有北北西向河元背-小陂断裂，南北向苦命山-小陂断裂带等构造。其中北北西向河元背-小陂断裂控制牛头山、河元背、湖港矿床，并且目前有钻探揭示河元背-小陂断裂中也存在有矿化，所以河元背-小陂断裂也是容矿构造；南北向苦命山小陂断裂带控制深部南北向矿带的产出 (图1)。

3音频大地电磁测深法概述

音频大地电磁测深法是利用大地中广泛分布的天然变化电磁场进行深部地质构造研究的一种频率域电磁探测法[4]。天然变化的电磁场或人工发射的电磁场向地下穿透并在地下介质中感生出受地下电性结构控制的大地电磁场，依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过相关的数据处理和分析来获得大地由浅至深的电性结构，进而根据不同地质体或地质构造的电性差异达到解决地质问题的目的。音频大地电磁测探法主要运用的频率范围为1 Hz～104Hz，最小探测深度几米至最大探测深度2000 m，特别适合各种不同深度工程勘察和金属矿勘探。

音频大地电磁测探法其理论基础是电磁波传播理论和麦克斯韦方程。实际运用中考虑到环境因素引入探测深度的概念[5]，见公式(1)和(2)。

1—第四系残坡积物；2—鹅湖顶组上段霏细碎斑熔岩；3—鹅湖顶组上段熔灰状碎斑熔岩；4—打鼓顶组上段流纹英安岩；5—打鼓顶组下段紫红色砂岩、砾岩；6—震旦系变质岩；7—花岗斑岩；8—断裂构造；9—地质界线；10—物探测线；11—钻孔编号。

(1)

(2)

式中δ代表趋肤深度，D代表地表电阻率探测深度，ρ代表地表电阻率，w代表角频率，μ代表真空磁导率，σ代表电导率。

公式表明，当地层电阻率固定时，电磁波的传播深度(或探测深度)与频率成反比。高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深。可以通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。当某点观测到从高到底多个频率的地磁信息时，通过反演计算，即可得到该测点处从浅至深的电性分布。

4AMT数据解译

在河元背地区布设了A、B两条平行剖面(图1)，方位SE133°，点距50 m， A剖面长2200 m，B剖面1600 m。

为了更好的对AMT数据解译在A剖面附近选取了钻孔ZK9-6、ZK25-5，在剖面B附近选取了钻孔CUSD2。钻孔ZK9-6孔深627.92 m，组间界面在标高-205 m左右，标高75m左右构造破碎带(F4)，钻孔ZK25-5孔深800.68 m组间界面在-270 m左右，-90 m左右构造破碎带(F8-1)图2。钻孔CUSD2孔深-1535 m，组间界面在-740.50 m，基地界面-1239.49 m，-612 m构造破碎带(河元背-小陂断裂)图3。碎斑流纹岩(K1e)和基地变质岩(Z)的电阻率值一般大于103Ω·m，流纹英安岩(K1d)一般小于该值，基于上述物理基础结合钻孔资料进行解译。

A剖面反演结果，在垂向上呈高-低-偏高三层电性结构，第一层电阻率界面出现在剖面300 m，标高-200 m，并向下一直延伸到标高-500 m附近。界面上部为高阻，界面下部位低阻。第二层电阻率界面出现在标高-800 m附近，从剖面200-1300 m向下延伸至-1100 m附近，然后向上抬升到至-1000 m附近。界面上部为低阻，界面下部为中偏高阻(图2)。

根据反演成果中所反映出的电阻变化，并结合已知地质资料识别出4条断裂，同时根据电阻率范围的相对变化及电阻率的连续性，结合图切地质剖面图，以碎斑熔岩总体上表现为高电阻率，变质岩表现为偏高电阻率，流纹英安岩表现为低电阻率的特点进行解译。推测第一层电阻率界面为鹅湖岭组与打鼓顶组界面；结合地质资料在剖面0～300 m处，地表出露基底变质岩，将剖面0～300 m解译为向上隆起出露地表的基底变质岩，并且与基底相连接形成一个凹槽，打鼓顶组充填在凹槽当中。因此，推测第二层电阻率界面为打鼓顶组与基底界面(图2)。

B剖面反演结果，在垂向上也存在高-低-偏高三层电性结构。根据反演成果中所反映出的电阻率变化，并结合已知地质资料识别出2条断裂。鹅湖岭组和打鼓顶组界面从-300m向下延伸，在剖面1100 m附近达到最低-740 m左右，然后向上延伸至-700 m左右。打鼓顶组与基底界面从-700 m左右一直向下延伸至-1300 m左右(如图3)。

1—碎斑流纹岩；2—流纹英安岩；3—变质岩；4—地质界限；5—断层

1—碎斑流纹岩；2—流纹英安岩；3—变质岩；4—地质界限；5—断层

在河元背地区，从东北到南西方向上A剖面到B剖面组间界面和基底界面整体下降了300 m左右。

5矿方向探讨

目前，河元背地区已揭露的铀矿化特征在空间上受河元背-小陂和F8-1断裂构造控制，其中河元背-小陂断裂带控制湖港矿床、河元背矿床和牛头山矿床的空间分布，F8-1控制河元背第8号矿带的空间分布。铀矿体主要赋存在次级构造及裂隙带中，集中分布于火山岩组间界面附近(图4)。

1—第四系残坡积物；2—鹅湖岭组上段碎斑流纹岩；3—打鼓顶组上段流纹英安岩；4—打鼓顶组下段紫红色砂岩；5—断裂构造；6—铀矿化；7—已施工钻孔编号

林锦荣等人认为相山矿田断裂构造是其关键的控矿因素，提出断裂构造与组间界面(变异部位)及基底界面复合式深部找矿标志[6]。绍飞等人认为相山西部赋矿空间为构造面，岩性组间界面，基底界面，并且认为相山矿田深入找矿方向西部应抓住“界面”、SN向构造、隐伏花岗斑岩等含矿地质体[7]。龙期华等人认为认为相山盆地基底形态间的差异，是造成区内铀矿化分布不均匀的主要原因，基底隆起区边缘附近或基底形态变异部位是铀矿化的有利部位，这对指导相山的攻深找盲工作有重要意义[8]。

从A剖面可以看出0～300 m(河元背西北部)基底上隆并且部分出露地表，与打鼓顶组和鹅湖岭组不准合接触；组间界面较浅，在标高-200 m附近；并且河元背-小陂断裂在基底隆起地带附近，是寻找界面与构造复合型铀矿的有利部位。

参考文献：

[1]段书新，刘祜. AMT方法在相山矿田乐家地区深部地质结构探测中的应用[J]. 世界核地质科学，2014，31(3): 531～535.

[2]乔宝强，程纪星，刘祜. 音频大地电磁测深法与高精度磁法在江西河元背地区试验研究及效果[J]. 铀矿地质，2013，29(2): 104～111.

[3]张金带，戴民主，朱立庠，等. 华东铀矿地质志[R]. 北京：中国核工业地质局. 2005.

[4]李金铭. 地电场与电法勘探[M]. 北京：地质出版社，2007.

[5]杨生.大地电磁测深法环境噪声抑制研究及其应用[D].长沙：中南大学，2004.

[6]林锦荣，胡志华，谢国发，等. 相山铀矿田深部找矿标志及找矿方向[J]. 铀矿地质, 2013, 29(6):321～327.

[7]胡茂梅，邵飞，张鸿，等. 相山西部河元背地区构造特征及深部找矿方向探讨[J]. 东华理工大学学报:自然科学版，2010， 33(1):36～42.

[8]龙期华，刘庆成.相山盆地基底形态及其与铀矿化的关系探讨[J].华东地质学院学报，2002，25(3):228～232.

收稿日期：2016-05-03

作者简介：黄海朋(1991—)，男，助理工程师，主要从事工作铀矿地质与地学信息方面的研究工作。

中图分类号：P612

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)12-0221-03

Discussionon Application of Audio Magnetotelluric Method Data and the Prospect Direction of Heyuanbei in the West part of Xiangshan

Huang Haipeng

(EastChinaInstituteofTechnology，Fuzhou344000，China)

Abstract:Application of audio magnetotelluric method data wascombined with geological data inHeyuanbei which is located in the west part of Xiangshanuranium ore-field. With the method we successfully discerned the interface of different rock formation and the basementand deducedfaults in the deep.From the northeast to the southwest on the A section to B section the group interface and basement interface overall declined about 300m. We also summarized the metallogenic regularity and discussed the prospect direction of Heyuanbei. We believed that the northern part ofHeyuanbei which the basement exposed surface areawas the search for the interface and the structure of the complex type uranium deposit.

Key words:Heyuanbei; boundary; fault; AMT; prospecting direction