综合物探方法在黄沙地区铀矿找矿中的应用

孙煜哲

（广东省核工业地质局二九一大队，广东广州510800）

黄沙地区地处百顺矿田西南部，本项目总体目标任务是运用百顺矿田已知成矿规律，研究黄沙地区铀成矿地质环境和成矿条件，总结区内铀矿化控制因素和找矿标志，以牛澜断裂为重点，采用钻探工程，结合地质调查、物探测量，初步查明区内地质构造特征、矿化蚀变和成矿作用特征，大致控制矿体的规模、形态、连续性，进行矿床开采可行性评价概略研究。区内铀矿的形成和赋存与地质构造关系非常密切，构造是成矿流体运移的重要通道，为铀元素的沉淀定位提供了场所。因此，在黄沙地区开展可控源音频大地电磁测深、氡气测量、地面γ能谱测量联合解释，综合分析判别断裂构造及其含矿部位，并用钻探工程进行验证，取得较好成果。

1 地质及地球物理特征

1.1 地质特征

黄沙地区地处诸广岩体南部，在大地构造位置上位于闽赣后加里东隆起西南边缘与湘、桂、粤北海西—印支坳陷的接触部位，处在九峰—大余东西向隆起、万洋—诸广南北向隆起和北东向万长山隆起的复合部位。岩体的形成、展布以及铀成矿作用与这种刚柔地块结合部，又是几组区域性构造交汇区的区域地质构造背景息息相关。

北东向的牛澜断裂，是区内主要构造，为区域性大余—南城深大断裂的组成部分，是区内规模最大的区域性构造。区内控制长4.4km，宽一般为20～30m，局部可达50m左右，倾向北西，倾角74°～87°。该断裂平面上呈舒缓波状，膨胀收缩明显，膨胀部位宽约10m，收缩部位宽1～2m，主要由灰白色热液石英岩、硅质胶结花岗角砾岩和局部赤铁矿化热液石英岩组成，上下盘碎裂带为硅化花岗碎裂岩、碎裂岩等。局部蚀变分带较明显。构造性质为压扭性，挤压现象较明显，硅质岩中间常夹挤压碎裂岩和透镜体，局部可见构造扭动痕迹。地貌上往往形成陡坎、悬崖，甚至隆起整个山脊。是主要的控矿、导矿构造。

1.2 地球物理特征

工作区内岩矿石物性参数统计见表1。

表1 物性参数统计表

构造与围岩之间存在较大电性差异，矿体周围硫化物富集也会使电阻率降低。主要控矿构造的上方会形成氡气异常，异常的高低取决于运移通道即构造的大小，以及深部铀矿品位。伽马能谱测能直接找到浅部铀、钍异常，通过铀钍钾之间的比值能反映岩石交代程度、铀迁移情况。综合3种方法，能较好地确定深部相对明显的低阻异常带。

2 方法技术

2.1 伽马能谱测量

伽马能谱测量方法是利用地质体中天然放射性核素（主要是铀、钍、钾）衰变释放出不同射线（主要是γ射线），来确定铀矿位置的方法。由于不同地质条件及不同物质来源所形成的地质体铀、钍、钾的含量存在变化，因而放射性强度不同。根据此原理可以通过测量不同岩性的铀、钍、钾的含量及其比值特征，对铀成矿条件进行研究。

2.2 氡气测量

氡气测量方法是一种直接找矿方法，其原理是基于铀的衰变子体——气态氡的迁移、扩散和地气理论。222Rn是铀系的唯一气态元素，直接母体是镭(226Ra)。母体元素的含量在一定程度上决定了岩石、土壤中氡浓度的高低。氡的物理性质十分活泼，表现出很强的迁移能力，较容易从地下经过数米到数百米的岩石进入地表土壤中[1-2]，而断裂构造是氡气运移的通道。通过它深部铀矿化信息可传递至地表，在铀富集地段，或地质构造破碎带上都可能形成氡的富集，而在其附近地段，氡含量明显减少，根据氡异常的高低，可以寻找铀矿体和构造破碎带。这种方法的探测灵敏度很高，对找深部盲矿体非常有效。氡气测量用于找隐伏盲矿和隐伏断裂构造(断层、节理、劈理等)[3]效果良好。但该方法干扰因素较多，比如在地表屏蔽、盐碱地、岩石强烈风化及高本底岩性、断裂构造都可能引起非矿化假异常，需要在实际应用中探索一些突出深部矿化微弱信息、剔除地表干扰的手段[4]。

2.3 可控源音频大地电磁法(CSAMT)

可控源音频大地电磁法(CSAMT)是一种频率域的电磁勘探方法，它具有勘探深度大、分辨能力强、观测效率高等特点，是研究深部地质构造和寻找隐伏矿的有效手段[5]。使用美国EMI公司和Geometrics公司联合研制的EH4连续电导率剖面仪。EH4连续电导率剖面仪用反馈式高灵敏度低噪声磁棒和特制的电极，分别接收x、y两个方向的磁场和电场，并记录2个正交方向上的电场和磁场的变化，用这些记录来计算一个测点的表面阻抗，再用表面阻抗来换算视电阻率。通过发射和接受地面电磁波来达到电阻率或电导率的测深，连续的测深点阵组成地下二维电阻率剖面。而当基底为高阻，且基底与盖层之间有明显电性差异时，能准确而清晰地探测出基底的埋深和起伏;同时也可探测隐伏含矿构造的形态、规模，对铀矿控矿主断裂两侧次级断裂的深部变化情况、次级断裂与主断裂的关系等也可发挥明显作用[6-8]。

3 方法应用实例及分析

CSAMT剖面布设在黄沙地区设计钻孔附近，即19线、32线，线路总长1500m，测点距为20m，电极距为20m，共计78个测点。伽马能谱测量与氡气测量同步进行，线路总长1500m，测点距为20m。

3.1 异常特征

氡气测量氡浓度曲线与伽马能谱测量铀含量曲线形态基本相似，从电阻率剖面图可以看出碎裂岩、破碎带近地表主体为线状相对高阻，向下过渡至相对低阻，但电阻率值仍不低。有利部位的线状相对低阻电阻率带状异常，或顶部有射气异常的相对低阻电阻率异常，列为AMT异常。

3.2 解释推断

（1）32线剖面均为高阻，推测其中高阻（特高阻）为黑云母花岗岩，二长花岗岩相对于黑云母花岗岩电阻率偏低，牛澜断裂刚好位于二者之间。AMT推断结果与地质平面图一致。

（2）AMT-32-1号异常。根据牛澜断裂地表的碎裂岩带及与钻孔×××-3对比，可圈出AMT-32-1号异常。异常位于360～640号测点、标高-100～580m，上部为线状高阻，向下过渡为线状相对低阻，延深约500多米。推测AMT-32-1号异常是与主断裂配套的“入”字型的张剪力学性质的断裂破碎带所致，对成矿有利。

×××-3孔550m标高处的小硅化破碎带，与另一条未编号相对线状低阻异常对应良好，异常性质与AMT-32-1号异常一样。

（3）210～510号测点之间、标高-400～420m，有一陡南东倾的线状低阻，推测为向南东倾的硅化破碎带。该破碎带切穿AMT-32-1异常，于300～440号测点、标高度100～200m二者交汇处，异常明显变宽，对成矿有利。

在黄沙地区，AMT法认为牛澜断裂位于二长花岗岩与黑云母花岗岩之间，地表所见的含铀硅化破碎带以及×××-3钻孔揭露的铀矿体，是与主断裂配套的“入”字型的张剪力学性质的断裂破碎带，成矿有利，应继续用钻探向深部探索找矿。圈定的AMT异常。推测有与剖面交角小的隐伏含铀断裂破碎带，与射气异常位置吻合，有找矿的潜力。另外，在剖面的西段都发现陡南倾的另一组断裂破碎带。

3.3 钻孔验证

×××-3、×××-7位于32号勘探线上，用于验证综合物探方法所取得的解释成果。对×××-3γ测井岩性的γ强度进行分析（图1）。

从图1中可以看出，细粒少斑黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩应为同一岩性，粗中粒少斑黑云母花岗岩和中粒少斑黑云母花岗岩亦应为同一岩性。遭受风化的花岗岩比新鲜的花岗γ强度要低些，无矿构造其岩性γ强度最低。

图1 ×××-3γ测井的岩性γ强度分布图

从图2可以看出，辉绿岩的γ照射量率最低，一般在1～3nC/（kg·h）之间，其次为无矿的硅化碎裂岩，一般在2.5～6nC/（kg·h）之间，中粒少斑状黑云母花岗岩γ照射量率一般在8～10nC/（kg·h）之间，中粒斑状二云母花岗岩γ照射量率一般在9～12nC/（kg·h）之间。γ测井数据可大致划分岩性和构造等。测井异常位于主构造上盘的次级构造中，岩性为花岗碎裂岩，岩石破碎，没有明显的脉体穿插和硅质填充，热液活动不明显，属热液活动期后的干构造。其异常集中分布于岩石的全风化段，且厚度薄品位低，异常两侧也未见明显的与铀矿化关系密切的蚀变，因此推测该异常可能由粘土的吸附作用所形成。

图2 ×××-7钻孔γ测井曲线图

4 结论

（1）3种方法的综合应用在黄沙地区铀矿找矿中取得了较好的效果。电磁测深初步圈定构造破碎带范围推断矿化富集部位，大致查明了构造带空间分布形态。氡气测量和伽马能谱测量所测得的高值异常是构造带及富矿部位在地表的响应。3种方法同时进行、综合分析，更好地指导工程设计，提高了工程见矿率。

（2）氡气测量异常主要反映构造在地表的投影位置，伽马能谱测量主要是面上工作，探索地表各个地层中的铀钍钾富集情况，2种方法异常共存现象则反映了矿体在地表的位置，深部则可以利用AMT法寻找隐伏构造，氡气测量和伽马能谱测量的共存异常可用以寻找铀矿体在地表的投影位置。

（3）音频大地电磁测深虽不能直接用于寻找铀矿床，但其对断裂、岩性的分辨能力十分高，而断裂及岩性接触面是铀矿的主要储存部位。本次工作的推断解释与实际地质情况基本吻合，其推断的断裂及岩性分界面可信度较高。因此，开展音频大地电磁测深工作来查明区内构造的性质及寻找隐伏构造可行，对铀矿找矿有积极意义。

（4）3种方法可互相取长补短，可以降低成本、提高效率，所以综合物探方法在寻找深部隐伏铀矿床、扩大铀矿床范围的工作中值得借鉴。我们可以根据不同的条件，选取不同的方法进行搭配。

[1] 贾文懿,方方,周蓉生,等.氡及其子体运移规律与机理研究[J].核技术,2000,23(3):169-175.

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[3] 刘欢.铀矿找矿中的物化探方法[J].地质装备,2011,12(5):22-24.

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[5] 何继善.可控源音频大地电磁法[M].长沙:中南工业大学出版社,1999.

[6] 刘祜,程纪星.电、磁综合方法在南方硬岩型铀矿勘查中的应用[J].物探与化探,2011,6(35):739-746.

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