桂北地区铲子坪矿床伽玛能谱特征研究

周 琪，葛义林，李玮俊，刘庆慧，杨远龙

（广西壮族自治区三一〇核地质大队，广西 桂林 541213）

铲子坪矿床于1956年进行地面伽玛普查找矿时发现，在矿床勘探过程中做了较为详细的研究工作。后来北京铀矿地质研究所对矿床物质成分和成因做了专题研究，对矿床构造特征作了专门研究，同时对矿床成因机制的同位素地质学作了深入剖析。2019年广西三一〇核地质大队在该矿区开展了1:5万地面伽玛能谱测量，收集了岩石（土壤）和矿石中铀、钍、钾含量数据，对测量数据统计分析，除了发现近地表铀异常外，还确定了主要地层岩性参数，基本查明矿区内铀、钍、钾三元素的分布特征，在研究铀元素的迁移、富集规律、评价矿床等方面显示了其特有的应用效果。

1 地质概况

铲子坪矿床大地构造位置处于扬子陆块桂北地块龙胜断褶带苗儿山—越城岭地穹新资（新宁—资源）洼凹。矿区出露地层由老至新有震旦系南沱组（Nhl）、陡山沱组（Zd）、灯影组老堡段（Zl），寒武系清溪组（Єq），泥盆系唐家湾组（D2t），上白垩统（K1Y）和第四系（Q）。区内整体构造形态为北段翘起，向南倾伏的不对称箕状向斜。向斜西翼岩层产状相对平缓，东翼产状变陡，反应出箕状向斜有向东侧伏之趋势。区内断裂构造十分发育，并明显切割矿床。区域性新资大断裂，使向斜东翼地层受到强烈破坏。一系列南北、NNE、NWW、NW和EW向的断裂以切层、陡倾产出为特征，形成矿区断块构造广布的格局，其中，SN向断裂对矿体有着最直接而重要的意义。

2 伽玛能谱测量方法及数据处理

地面伽玛能谱测量路线选在基岩出露，穿过地层、岩体多，且易通行处。测线左右偏离幅度小于线距的四分之一。测点选择有针对性，既能研究更多的地质体，又尽量均匀分布。在断层、蚀变带、不同岩性接触带上适当加密测点。每个测点都留下记号，并标明点号。野外发现异常后进行重测，并圈定异常范围。将异常最高值记录在表格中，备注中写明异常范围。数据收集做到全面、完整。

对矿区放射性测量值采用算数正态分布计算法进行统计，在剔除研究区明显高或低值测点后，计算出所有参与统计数据的算数平均值和标准差S，并以其算数平均值为矿区该项目的背景值，偏高晕为，高场晕为，异常晕为，异常点为（表1）。

表1 铲子坪矿区放射性异常等级统计表

3 各地层岩性参数特征及分布特征

地层中放射性元素铀、钍、钾含量的多少，是由含放射性元素的母岩经过长期的地质作用，不断分离和重新分布形成的，它与岩石的种类、沉积环境、搬迁过程、变质情况、风化程度等等因素有关。通过对测量数据统计，确定了主要地层岩性放射性元素参数（表2），基本查明研究区内铀、钍、钾三元素的分布特征，地层构造、岩浆岩情况和岩体内外接触带矿化分布特征及其控制因素。矿区内铀、钍、钾平均值均高于地壳中的丰度值，变异系数变化较大，且岩浆岩中的放射性元素浓度均低于沉积岩和变质岩的浓度。

3.1 eU、eTh、K含量分布特征

铲子坪矿区铀含量总体呈西南部和北部偏高，东南部偏低的特征。高值多位于新资断裂带上盘以及铀矿点附近。区内不同期次花岗岩铀含量普遍偏高，铀含量一般在7.52×10-6～13.67×10-6之间，平均为8.74×10-6。铀异常晕总体呈不规则状、团块状，呈NE向、NW向呈近圆形或椭圆形展布。工作区南部泥盆系中统信都组杂色砂岩地层铀含量一般在4.62×10-6～15.74×10-6之间，平均为13.92×10-6。其余地层铀含量普遍较低，未见明显铀异常。该区铀变异系数为35.35%，变异系数中等，铀元素离散较小，铀矿物分布相对均匀，铀活化迁移富集现象不是很明显。

钍离子具有不可溶性，因此更趋于保持与母岩相一致或以固体矿物颗粒的形式搬运相对较短的距离。区内钍含量高值区域主要位于工作区东南部，呈现花岗岩区域钍含量普遍偏高，地层区域偏低的特点。花岗岩区域钍含量一般在28.61×10-6～ 54.17×10-6，平均值为38.17×10-6，在地层钍含量普遍较低，未见异常。

钾几乎总是束缚在土壤矿物组分中，因此在地下水中以胶体形式搬运，然后沉积在泥质沉积物中。区内钾含量总体变化不大，钾高值点主要位于花岗岩区域，地层钾含量普遍较低，与钍元素分布特征一致。花岗岩区域钾含量一般在3.12%～6.44%，平均值为5.39%，高值点零星分布于矿区中部以及东南部，未见异常。

3.2 eTh/eU、eTh/K、U/K比值分布特征

铀的化学性质较活泼，易与氧结合，当地球化学环境改变后，易发生活化、迁移、沉淀和再分配。而钍不易氧化，在氧化带中较稳定。所以在浅层岩石（或氧化带）中，铀、钍往往产生了分离。eTh/eU比值的高低反映了在漫长、复杂的地质作用过程中，铀的活化、迁移、再分配的状况。区内eTh/eU比值的高值区域主要集中于矿区东南部，显示出该地区可能遭受化学风化和作为沉积矿床源区的区域。低值区主要集中陈家铀矿点、高滩平铀矿点以及三个宝铀矿点附近。结合铀元素和钍元素分布特征，eTh/eU比值的低值区可能反映了这些区域为铀活化迁移富集区，并且有经济价值重要铀矿床的特点是都具有较低的eTh/eU比值，能形成分散铀矿物的任何铀富集都会使eTh/eU比值显著降低。

eTh/K比值的大小，反应岩石活化作用的强弱。该矿区内钍钾比值一般在4.00～11.50之间，可见eTh/K比值高场区，可见明显的异常晕，高值区域主要集中于矿区东南部，通过与其它等值线图对比分析认为，矿区东南部零星分布异常可能指示钾的富集，不一定反映铀的活化。

eU/K比值的高低反映了以钠交代作用为主的另一种蚀变现象。高比值区显示岩石中钠交代明显，在此条件下，钠取代钾，从而使eU/K比值增高。中高比值区反映了以碱交代作用较为强烈的铀活化区，铀在有利条件下可富集成矿。区内eU/K比值高值区域主要集中于矿区南部以及陈家铀矿点和三个宝铀矿点附近，另外，矿区北部和东部也有部分高值区域，花岗岩和杂色砂岩eU/K比值相对较高，其中花岗岩平均值为1.60，杂色砂岩平均值为4.00，其余地层中eU/K比值普遍不高，反应了花岗岩区域以及花岗岩和杂色砂岩接触带铀成矿潜力较大。

4 异常解释推断

各岩体异常点（带）、异常晕以统计为基础，按照矿区内主要岩性结合区域地质特征进行划分，划分标准：异常点是铀、钍、钾元素含量大于或等于地质体背景平均值的三倍且受一定地层（岩性）或构造控制。异常带是异常分布受同一层位（岩性）或构造控制，其长度连续在20m以上，或总长度大于40m，长度变异系数在50%以上的断续异常。异常晕是铀、钍、钾含量高出地质体背景值三倍标准偏差，但未达到异常点标准的异常称异常晕（表3）。

表3 矿区内主要岩性异常点（带）和异常晕下限统计表

异常点的铀钍性质划分以矿区内地质体铀、钍含量的背景值、标准偏差为依据，参考已知铀、铀钍混合、钍矿床（点）上铀、钍元素分布特征的经验数据(表4)。

表4 异常点、异常晕铀钍性质划分原则

区内发现的伽玛能谱异常点为铀异常点，主要分布在黑江头—越城岭林场—阳鸟江地段新资断裂带上盘（图1），出露岩性一般为灰白色粗粒黑云母花岗岩和呈脉状的硅质岩。铀异常点范围最广为5m×6m、最窄为0.5m×2m。坤佛庵南部信都组地层26-90点位发现铀异常，岩性为含砾石英砂岩，表面附着一层铁质，产状310°∠42°，异常范围4m×3m，铀异常值为116.22×10-6。此点以南的邓家一带发现铀异常点最高值为403.28×10-6，也是位于泥盆系中统信都组地层中，异常岩性亦为含砾石英砂岩，且地层内皆有铀异常反应，其铀异常为泥盆系中统信都组地层所控制，坤佛庵南部到邓家一带所发现的铀异常点相对较多。

铀异常晕在陈家铀矿点、高滩、坪铀矿点附近集中分布，在矿区西部呈NE向分布。主要呈椭圆形、不规则形状，面积0.019km2～0.447km2，eU最高值403.28×10-6，岩性为粗粒黑云母花岗岩，部分出露硅质脉，蚀变以赤铁矿化为主。钍异常晕在矿区东南部集中分布，呈椭圆形或近椭圆形，面积0.017km2～0.144km2，eTh最高值174.67×10-6，岩性为灰白色粗粒黑云母花岗岩，未见构造出露，可能由地表钍异常引起的。钾异常变化区间不大，高值点零星出露，因此未圈定钾异常晕。

根据地面伽玛能谱测量成果和区内地质情况，区内地面伽玛能谱eU、eTh、K场晕有以下几个方面的特点：

图1 铲子坪矿区eU、eTh异常分布图

（1）区内不同期次岩石和地层的铀、钍、钾含量有所不同。一般来说，花岗岩的铀、钍、钾含量一般要高于沉积岩地层的铀、钍、钾含量，这与区内统计数据统计结果基本一致。

（2）区内发育有铲子坪铀矿床和少量铀矿点，这些铀矿床和铀矿点主要受断裂构造带控制，因此在该地区明显可见受成矿构造带控制的放射性元素富集，而这些地区地段最主要的特点就是铀元素含量明显增高，这也是该地区铀成矿预测的重要依据。

（3）同种岩体，山沟的铀、钍、钾含量要比山脊处高，这是由于地形条件影响导致元素迁移所致。

5 结论

（1）铲子坪矿区铀含量总体呈西南部和北部偏高，东南部偏低的特征，矿区铀元素平均含量为8.74×10-6，远高于地壳中铀元素平均含量3×10-6，但铀元素变异系数为35.35，为中等变异，铀元素离散一般，铀矿物分布相对均匀，铀活化迁移富集现象不是很明显。

（2）eTh/eU低值区主要集中陈家铀矿点、高滩平铀矿点以及三个宝铀矿点附近，而有经济价值的重要铀矿床的特点是都具有异常低的eTh/eU比值，能形成分散铀矿物的任何铀富集都会使eTh/eU明显降低。

（3）如果铀矿化伴随有钠质交代作用，则eU/K比值是特别灵敏的指示。但是，由于eU/K比值异常的数量较多，因此eU/K比值异常对铀矿勘探的实际意义较少，但eU/K比值对圈定许多似伟晶岩岩石是很有效的。

（4）矿区南部共有5个铀异常晕（U-2、U-3、U-12、U-13、U-14），分布有两处铀矿点（陈家铀矿点和高滩平铀矿点），具有铀含量较高，异常点分布较多，异常范围较广等特点，异常场受信都组含砾石英砂岩控制。信都组和花岗岩接触带附近裂隙发育，地表发现多处铀高值点，裂隙表面内多见铁锰物质附着，三级场晕完整，且连续性较好，晕圈轴向受构造控制明显，为成矿的有利区域。