激发极化法在下庄铀矿田的应用研究——以竹山下铀矿床为例

胡鹏，林坤，郭新文，梁园园，张峰

（核工业二九〇研究所，广东韶关 512029）

激发极化法因受地形影响小、抗干扰能力强、多解性少、能有效预测深部找矿靶区，在地形复杂的金属矿产勘查中取得良好找矿效果［1-4］。但在铀资源勘查中仍十分少见［5-7］，特别是在南方花岗岩型铀矿勘查中，仅见少量报告及应用研究［8］。下庄矿田是我国花岗岩型铀矿资源的重要产地，大部分铀矿床矿物组合类型为“梳状石英-黄铁矿-沥青铀矿”和“红色微晶石英-赤铁矿-沥青铀矿”。黄铁矿多呈浸染状赋存于沥青铀矿中，黄铁矿等高极化矿物的出现为激发极化法寻找深部铀矿体奠定物性基础。因而可以通过激电测深，探测深部与铀矿物密切相关的金属硫化物所形成的二维断面电性异常特征，推断、圈定铀矿化赋存的有利部位。

2 地质概况

2.1 区域地质概况

下庄矿田位于贵东复式花岗岩体东部，其大地构造位置处于华夏古陆西缘及闽赣后加里东隆起西南缘与湘、桂、粤北海西-印支坳陷的结合部［9］。独特大地构造格局，促进了岩浆的多期次活动及含矿热液运移、沉淀与富集成矿。

区内地层主要由寒武-奥陶系板岩、浅变质页岩，泥盆-石炭系砂岩、粉砂岩、砂砾岩及碳酸盐岩，白垩系砂岩、泥岩组成［10-11］。区域资料显示，矿田基底岩石为陆源碎屑夹海底喷发经过中-深变质作用和混合岩化而成，且存在古老富铀层（段），局部铀含量可达36×10-6，是区内铀成矿最为重要的原始铀源层。区内岩浆活动频繁，显示多期多阶段特点，并以燕山早期岩浆活动最为强烈，出露岩性主要有黑云母花岗岩、白云母花岗岩、石英正长岩、辉绿岩等见图1。

矿田内断裂构造活动十分强烈，成岩晚期及成岩后断裂构造均非常发育，表现为多期、多阶段、多方向、成群、成组出现，并具有规模大、性质复杂、活动频繁及等间距分布的特点；以北西西向中基性岩脉、北东东向及北北东向硅化断裂带三组断裂构造相互交织、切割（图1-a），形成了棋盘格子状的构造格局［12-13］。

2.2 矿床地质特征

竹山下矿床位于下庄矿田北部，出露岩性以黑云母花岗岩为主，细粒白云母花岗岩、石英正长岩次之（图1-b）。脉岩种类多，规模大，主要为辉绿岩、细粒白云母花岗岩脉、细晶岩脉、伟晶岩脉等，呈北北东、北西西展布。铀矿化严格受构造带控制，铀矿化的发育方向与断裂构造带的走向一致，普遍赋存于断裂构造带的“硅质骨架”内或两侧的蚀变花岗岩中。因而，断裂构造带及其两侧的蚀变花岗岩是区内首要找矿关键。此外，硅质骨架内红、黑色微晶石英也与铀矿化关系十分密切，黑色微晶石英越发育，铀矿化越好，伴生的浸染状黄铁矿含量越高，与红、黑色微晶石英相关的硅化带则是区内第二类铀矿找矿标志。

图1 下庄矿田铀矿地质简图

2.3 物性参数特征

岩矿石的物性特征是物探方法的应用前提，也是资料解释的重要依据，区内不同岩（矿）石电性参数测定结果见表1。

中粒黑云母花岗岩：视电阻率和视极化率数值变化大，正常岩石呈高电阻率约为6500 Ω·m，蚀变岩石呈现低电阻率约为2500 Ω·m，且视电阻率平均值与中位数相近；而极化率参数则相反，正常岩石视极化率呈低极化约为4%，蚀变岩石呈高极化约为8.5%，视极化率均值与中位数值也相近。二者均表明中粒黑云母花岗岩视电阻率及视极化率均符合正太分布规律，均值就能反映岩石物性的真实情况。

细粒黑云母花岗岩：电性参数变化最大，视电阻率为102Ω·m～106Ω·m，视极化率为0.7%～31.8%。其中，正常岩石呈现高阻特征约为n×105Ω·m，但视电阻率均值与中位数值相差较大，表明标本的视电阻率分布偏离正太分布，中位数视电阻率值较均值电阻率更能反映标本的电阻率特性；标本视极化率值相对较低约为4%，且视极化率中位数与均值接近，而蚀变岩性则普遍呈低电阻高极化特征。

辉绿岩：电参数特征与中粒黑云母花岗岩电参数特征相似。正常岩石显示高电阻率约为4500Ω·m、低极化率约为4.5%，蚀变岩石则显示相对低电阻率约为1500Ω·m、高极化率约为8.4%特征。

红、黑色微晶石英：电阻率变化范围514Ω·m～27317Ω·m，呈相对高阻约为11000Ω·m，仅次于细粒黑云母花岗岩电阻率值；极化率变化范围3.5%～17.2%，变化较大，极化率均值呈相对高阻约为6%，高极化率可能与零星发育的胶状黄铁矿有关且与区内铀矿化关系较为密切。

综上，正常岩石与蚀变（含矿）岩石间存在明显电性差异，正常岩石显示高电阻率、低极化率，蚀变（含矿）岩石显示低电阻率、高极化率（红、黑色微晶石英除外）。该矿区具有应用激发极化法寻找隐伏矿体的前提及找矿物性基础。

3 工作方法及数据处理

3.1 野外工作方法

试验剖面（L#1）布设于竹山下矿床已知矿体上方（图1-b），剖面长约200m，剖面方向为25°，测深点点距为20m。测量使用仪器SQ-3C双频激电仪，采用对称四极测量，AB最大极距为1000m，MN最大极距为40m。野外工作开始前进行发送机与接收机校正以保障仪器的稳定性、一致性，野外工作中每隔2小时进行一次自校，确保仪器工作正常。

3.2 数据处理

数据反演采用桂林理工大学激电测深程序带地形二维反演，在反演过程中边界上的数据进行了对称延拓，电阻率、极化率反演断面如图2、图3。

4 试验效果及解译

结合试验剖面的地质概况及反演剖面的电阻率特征，激电测深剖面可划分为3个较为明显的异常段（图2、图3）。

表1 竹山下矿床部分岩（矿）石物性参数统计表

图2 视电阻率反演断面图及其地质剖面图

图3 视极化率反演断面图及其地质剖面图

平距380m～460m和平距530m～610m高阻、中低极化率异常带：视电阻率为700～1800Ω·m，呈相对高阻体；视极化率为0.2%～1%，多呈中、低极化率特征。视电阻率高且呈团块状，表明岩石较为完整，而视极化率又相对较低。结合区域地质情况及物性参数特征推断为未遭受蚀变且较为完整的中粒黑云母花岗岩(γ51-22b)。

平距480m～530m低阻、相对高极化异常带：为宽约50m的低电阻率区，呈带状，倾向北北西，浅部陡，深部略微平缓，上窄下宽，反映构造蚀变带深部变宽、变大的趋势。而已知地质剖面显示已知断裂构造产状确为上陡下缓，且视电阻率低阻带与已知含矿断裂构造吻合好，侧面证实构造蚀变带（或蚀变岩石）低电阻率的结论。浅部主矿体恰好位于浅部低阻带中心位置，对应反演断面等值线图低阻中心，表明厚大矿体附近热液蚀变更为强烈，岩石更为破碎，导致视电阻率更低。平距480m～530m视极化率相对较复杂，浅表呈相对高极化，极化率为1.0%～1.6%，见较好的异常中心，大致对应浅部主矿体的出露位置，间接指示赋矿有利位置。野外调查发现，蚀变带呈高极化率为主矿体周围围岩蚀变带中发育的胶状黄铁矿所致。众所周知，铀元素化学性质活泼，氧化环境时U6+易活化迁移，还原环境时U4+沉淀富集。蚀变带中黄铁矿物的出现标志着地球化学环境转变为还原环境，还原环境利于铀富集成矿。

蚀变带深部变大、变缓预示深部成矿潜力更大更易于富铀热液沉淀成矿。为了进一步验证深部铀成矿潜力，对深部500m标高附近的低视电阻率中心、极化率梯度带进行钻孔验证（ZK-XX-1）。钻孔揭露资料显示，孔深150m～157m，厚约7m、0.159%的矿段，受硅化断裂带控制。

综上所述，“视电阻率参数对赋矿有利位置的指示要优于极化率参数，但极化率参数对指示目标靶区位置更具有针对性，利于指导工程布置，特别是对含矿品位高、埋深中等的原生矿体效果较为明显”。

5 找矿标志

方法有效性试验证实应用激发极化法在下庄地区寻找隐伏铀矿的方法是有效的。结合区内铀成矿规律、矿化蚀变特征及相应的物性参数特征，区内找矿标志总结如下：

（1）具备“断裂构造、复式岩体、热液蚀变”等必备成矿地质构造条件，只有具备地质成矿意义的地球物理异常才有找矿意义，其它异常应利用已有资料仔细甄别。

（2）工作区内热液蚀变主要为酸性蚀变，分布于构造带及其两侧的围岩中，普遍呈现低电阻率特征。因此，低电阻率、高极化的构造蚀变带是区内明显找矿标志。

（3）此外，高电阻率、相对高极化率的红、黑色微晶石英也是区内最为直接的铀矿找矿标志。

6 结论

（1）区内铀矿化主要赋存于构造（硅化）破碎带及其两侧蚀变花岗岩中，且与黄铁矿等金属硫化物关系密切。标本测试表明蚀变岩石普遍呈低阻、高极化，而正常岩石则呈高阻、低极化；蚀变与未蚀变岩石间存在显著物性差异，据此可利用激发极化法划分构造蚀变（破碎）带，间接指导铀矿勘查工作。

（2）方法有效性试验证实利用激发极化法寻找深部隐伏铀矿是有效的。视电阻率参数总体优于视极化率参数，但二者不能人为割裂，二者必须相互补充才能有效识别目标矿体。

（3）初步建立区内利用激发极化法寻找隐伏矿体的勘查模式，建立低阻、高极化率的构造蚀变带型找矿模式和高阻、相对高极化的红黑色微晶石英找矿模式。