综合物探方法在江西马岭地区花岗岩型铀矿勘查中的应用

宋振涛， 贺海扬， 沈正新， 孟凡兴， 邱崇涛， 管少斌

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

综合物探方法在江西马岭地区花岗岩型铀矿勘查中的应用

宋振涛1,2， 贺海扬1,2， 沈正新1， 孟凡兴1， 邱崇涛1,2， 管少斌1

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

介绍了音频大地电磁测深和土壤氡测量两种物探方法，在马岭地区花岗岩型铀矿勘查中的效果，通过本次物探工作，大致查明了区内控矿断裂特征和花岗岩体与下伏地层接触关系。实践表明：音频大地电磁测深具有较好的垂向分辨力，能够较准确地探测岩体的厚度、断裂构造规模及深部延伸情况、确定破碎带和裂隙带空间展布特征等；土壤氡测量可查明隐伏断层大体位置及深部铀矿化信息。通过钻孔揭露，发现数个铀矿化体。认为综合运用两种物探方法可以实现优势互补，为花岗岩型铀矿攻深找盲、外围扩大找矿提供有效技术手段。

AMT测量； 土壤氡测量； 花岗岩型铀矿； 马岭地区； 野山坑—大坑断裂

华南花岗岩型铀矿是我国重要的铀矿类型，前人[1-3]在华南诸广山、贵东、大富足、桃山、摩天岭产铀岩体通过大量的找矿地质工作，发现了一大批铀矿床(点)，经过近几十年的开采，目前矿田可采资源储备已濒临枯竭，急需寻找接替资源量。新一轮找矿重点是在铀矿基地的外围进行扩大生产，同时对矿区深部第二富集带进行攻深找盲，由于深部勘查具有“隐、深、难”的特点，因此，为降低勘查资金的投入风险，加快找矿工作进程，铀矿勘查找矿中离不开物探技术方法的合理应用。

马岭地区具备较好的找矿前景，上世纪50年代，前人在马岭岩体南西角发现牛岭矿床之后，相继发现了一批铀矿床、异常点、带，但周边具备找矿潜力的地区，仅开展过少量的地表揭露工程，对铀矿床外围及深部“第二成矿空间”的探索存在明显不足。笔者应用AMT和土壤氡气测量在马岭花岗岩体找矿靶区的应用，基本查明了研究区内控矿断裂(F1)的位置、产状及切割深度，大体查清了燕山早期花岗岩体与中生代地层的空间关系。在此基础上，探索了深部铀成矿有利地段。经钻探验证，揭露数个隐伏铀矿体，实现了深、边部找矿突破。

1 研究区概况

1.1 地质概况

马岭花岗岩体位于江西省赣县、于都和安远三县交界处，属于桃山—诸广花岗岩型铀成矿带中段大埠岩体的一部分[3-5]，大埠岩体小坌—马岭—里仁NE向断裂以东为马岭花岗岩体，面积约为120 km2。

岩体南部出露地层主要为震旦—寒武系；北、东部出露有下寒武统；中、上泥盆统分布于岩体南、东部；石炭纪、二叠纪及早、中侏罗世地层主要出露于岩体西侧；白垩系在岩体南西角外围零星出露。岩浆活动表现为燕山期大规模花岗岩贯入，早期岩浆活动强烈，持续时间长，不同阶段的黑云母花岗岩、二云母花岗岩及中粗粒花岗岩构成酸性花岗岩岩基；晚期岩浆活动表现为花岗斑岩、煌斑岩侵入，形成小型岩体或岩脉。

1.2 铀矿化特征

牛岭矿床铀矿化，主要赋存于燕山早期花岗岩外接触带上泥盆统三门滩组中细粒长石石英砂岩中，受层间破碎带控制；在平面上矿床(点)相对集中分布于野坑山—嵊背—大坑断裂与次级断裂构造夹持部位，矿体产状常与破碎带构造基本一致[3]。因此，岩体与围岩的接触带和断裂构造是该区铀矿化的主要控矿因素。

1.3 电阻率特征

不同岩石或构造与围岩间的电性差异，是电磁法定性、定量解释的基础。对研究区主要出露岩性：燕山早期中粗粒黑云母(二云母)花岗岩和上泥盆统三门滩组石英砂岩进行了电阻率参数测定，统计结果如表1所示。

由于采用测量方法不同，同岩性电阻率值差别很大，但反映出的趋势是一致的。中粗粒花岗岩电阻率最低泥盆系三门滩组石英砂岩电阻率较高；中粗粒花岗岩在此地区出现低电阻率的原因主要是由于花岗岩自变质作用、构造作用及表生作用，导致岩石极度破碎蚀变；而泥盆系三门滩组石英砂岩高电阻率主要是受花岗岩体影响，岩石普遍发生硅化和石英重结晶现象[6-7]。

图1 马岭花岗岩体地质图[3]Fig.1 Geological map of Maling region

岩 性电阻率/Ω·m小四极测量钻孔测井(ZK17-4)组数范 围常见值组数范 围常见值中粗粒花岗岩36946～20962593628142～458291三门滩组砂岩326648～671542185226652～56311626

2 测量方法及测线部署

音频大地电磁法(Audio magneto-telluric)简称AMT法测量，是大地电磁(MT)法的一个分支，是利用天然大地电磁场为场源，测定地下地质体电性参数，并通过研究地电断面的变化探测地质情况[8-12]。

野外数据采集采用EH-4连续电导率剖面仪，该系统属于可控源与天然源相结合的一种大地电磁测深系统。采用单点张量观测方式，测量两个相互正交的电场和磁场分量，采集大地电磁信号的频率范围为10 Hz～100 kHz。数据预处理是对测区天然电磁场信号与噪声特征进行深入分析的基础上，在时间域序列进行观测信号的选择与识别，剔除噪声干扰，选择有用信号；反演处理采用了一维Bostick直接反演法，该方法的最大优点是基本保持了资料的原始面貌，能最大限度地确保反演拟合的真实结果。

由于氡(Rn)的半衰期较长且易溶于水，因此地层深处产生的氡(Rn)射气有足够长的时间通过断裂破碎带及地下水流等向上运移，在断裂构造及其破碎带上，由于岩石破碎，渗透性加大，导致断裂附近岩石的射气性能增强[13]。不同性质的断层形成的氡异常曲线形态也有差异，张性断层较压性断层在覆盖层中造成异常宽度要大，新的、活动性强的断层较老的、活动性弱的断层造成的异常强度大。因此通过测量地表土壤中氡(Rn)射气的浓度，可以有效查明隐伏断裂构造的位置和产状[14-18]。

本次研究共完成音频大地电磁测量、土壤氡测量测线各5条，两种测量方法点位完全重合，具体测线位置见图2。

图2 研究区地质图及测线位置Fig.2 Geology and survey lines layout map in research area

3 应用效果分析

3.1 ML01线地质推断解释

ML01线方向110°，测线长1 000 m。由西至东，出露的岩体及地层依次为燕山早期中粗粒黑云母花岗岩和上泥盆统三门滩组石英砂岩。

图3为ML01线反演电阻率断面和氡浓度剖面图，根据实测岩石电阻率特征，断面图两端海拔-100 m以上区域，呈现中低阻电性特征，推测为燕山早期中粗粒黑云母花岗岩，表层花岗岩受强风化作用，岩石破碎强烈，交代蚀变作用发育；深部花岗岩相对完整，呈现出平缓状中阻特征。图3中呈现中高、高阻电性特征，推断为上泥盆统三门滩组石英砂岩，岩石相对较为完整。从图3中还可看出，黑云母花岗岩“超覆”与古生界地层之上，接触面产状平缓、形态较为简单，花岗岩体由东向西方向有逐渐加厚趋势。

图3 马岭地区ML01线物探测量综合成果图Fig.3 Section of comprehensive results using geophysical exploration in ML01 of Maling Region

在平距725 m、850 m附近，图3中呈现的等值线密集带，同时此处存有2处规模较大氡异常，分别为68 Bq/L和52 Bq/L，推测为F1和F1-1断裂，其中F1断裂规模较大，倾向西，倾角约80°，上盘岩石破碎强烈。F1断裂与已知的野坑山-嵊背-大坑断裂在位置、规模上基本一致，认为是同一条断裂，控制着三门滩组石英砂岩与燕山早期黑云母花岗岩的空间展布，与铀矿化关系密切，是一条控岩控矿断裂。

在平距60 m、260 m处，图3中呈现的向下延伸低阻带，氡浓度剖面上出现小的异常峰，分别推测为F1-3和F1-2断裂，断裂规模不大，产状较陡，断裂两侧，尤其是上盘，岩石破碎强烈。

3.2 ML03线物探反演与地质推断解释

ML03线方向90°，测线长1 000 m。由西至东，出露的岩体及地层依次为上泥盆统三门滩组石英砂岩、燕山早期中粗粒黑云母花岗岩和上泥盆统三门滩组石英砂岩。图4为ML03线反演电阻率断和氡浓度剖面图，根据实测岩石电阻率特征，图4中平距350 m～875 m段浅部海拔50 m以上低阻区域，推断为燕山早期中粗粒黑云母花岗岩，岩体较薄，较为破碎；其余呈现中高阻特征区域，推断为上泥盆统三门滩组石英砂岩。黑云母花岗岩侵入体上覆于三门滩组石英砂岩，接触面呈舒缓波浪状起伏，受断裂控制明显。

图4 马岭地区ML03线物探测量综合成果图Fig.4 Section of comprehensive results using geophysical exploration in ML03 of Maling region

在平距875 m处，图4中呈现的等值线梯度密集带，并存有规模较大氡异常，浓度高达64 Bq/L，推测为F1断裂(野坑山-大坑断裂)，深部特征与ML01线相似，规模较大，产状较陡，上盘岩石破碎强烈。

在平距100 m、325 m处，图4中电阻率等值线呈现低阻带，氡浓度亦出现小的异常，分别推测为F3-1、F2-1断裂，断裂规模不大，产状较陡，两侧岩石破碎强烈。平距625 m处的氡异常，幅值相对较小，认为是因水系、沟谷中的氡气积聚所致。

4 铀成矿有利地段预测

马岭地区铀矿化受岩体与古生代地层的接触带控制，已发现的矿床均与岩体接触带和断裂构造有关。由于构造的逆冲作用和长期频繁活动，花岗岩大幅度破碎和蚀变，使砂岩中产生与接触带近于平行的层间构造带，为后期含矿热液聚集提供了容矿空间，地电断面图上往往变现为低电阻率特征。

通过地电断面图分析解释，结合区内地质构造特征，依据区内铀矿控矿因素综合分析，在区内推测铀成矿有利地段2处：① ML01线东段；②ML03线东段，两个区段具有以下成矿有利条件：

1)位于区内主干断裂F1的北西侧，且次级断裂发育，具有有利的构造位置。

2)该两个区段反演电阻率较低，反映花岗岩体相对较为破碎，裂隙十分发育，为成矿提供了有利条件和赋存空间。

5 钻探验证

为验证物探推断解释的准确性，在研究区进行了钻探揭露工作，ML01线施工了ZK1-1、ZK1-3和ZK1-5孔，ML03线施工了ZK33-1孔。对比后发现钻探揭露地质体界面、断裂、岩体接触带等与物探推断解释结果基本一致，钻探结果见图5和图6。

两条物探测线在不同位置均较好地反映出断裂异常，F1断裂为规模较大的硅化破碎带，发育于花岗岩体中，属控岩、控矿断裂。由于第四系残、坡积物覆盖，在地表上断裂迹象并不明显，通过AMT和土壤氡测量，大致确定了断裂带位置、产状、规模等深部展布特征。经钻孔验证，在ML01线海拔20 m～150 m范围陡倾的硅化破碎带及其两侧裂隙密集带揭露4处铀矿化；在ML03线海拔200 m硅化破碎带与煌斑岩交汇处上发现一处铀矿化。

图5 钻孔ZK1-1、1-3、1-5地质剖面图Fig.5 Geological profile of ZK1-1、1-3、1-5

图6 钻孔ZK33-1地质剖面图Fig.6 Geological profile of ZK33-1

6 结论

通过方法应用成果分析，得出如下结论：

1)野坑山-嵊背-大坑断裂(F1)，规模较大，走向北北东，倾向西，倾角约80°，上盘岩石破碎蚀变强烈，控制着三门滩组石英砂岩与燕山早期黑云母花岗岩地空间展布，是区内重要的控岩、控矿断裂。

2)马岭岩体，之前主要以寻找岩体外带上泥盆统三门滩组层间破碎带为主，经过新阶段研究发现，在陡倾的硅化破碎带及两侧裂隙密集带和硅化破碎带与煌斑岩交汇处揭见了工业铀矿体[4]，新的勘查成果扩大了矿床规模，而且对矿床成矿特征和控矿因素有了新认识。

3)音频大地电磁法和土壤氡测量在花岗岩型铀矿勘查中取得较好的勘查效果，钻孔揭露数个铀矿(化)体，因此在加强地质研究基础上，积极开展综合物探方法找矿，各种方法优势互补，能有效地指导钻探工程地布置。

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The application of comprehensive geophysical method to granite type uranium exploration in MaLing region

SONG Zhentao1,2, HE Haiyang1,2, SHEN Zhengxin1, MENG Fanxing1, QIU Chongtao1,2, GUAN Shaobin1

(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)

The exploration effects of granite type uranium deposit in MaLing region by both methods of audio magnetotelluric (AMT) and soil radon measurement are introduced in this paper. The features of controlled-ore fault, the contact relations of granite body and underlying layer are ascertained roughly. Through geophysical work, it shows that AMT has the better vertical resolution than that in lateral direction. This can detect the thickness of rock body, scope and depth through-going characteristics of the fault, the distribution feature of fractured zone or crevasse zone, etc. And soil radon measurement can ascertain rough position of the fault and depth uranium mineralization. Drilling results show that several uranium mineralized bodies were found. The using of both geophysical methods could achieve complementary advantages, which can act as an effect way to search granite type uranium deposit in depth or surrounding.

audio magnetotelluric (AMT); soil radon measurement; granite type uranium deposit; Maling region; Yeshankeng-Dakeng Fault

2016-05-05 改回日期：2016-05-31

中国核工业地质局基础地质专项(200953，201019)

宋振涛(1985- )，男，硕士，工程师，长期从事固体矿产勘查和地球物理勘探工作，E-mail：511210112@qq.com。

1001-1749(2017)02-0204-07

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.02.08