综合物探测量在万合永盆地铀找矿靶区预测中的应用

张伟 ，张占彬 ，李英宾 ，焦智伟，祁程

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

0 引言

内蒙古克什克腾旗万合永地区处于沽源-红山子铀成矿带（张金带等，2012），该成矿带是我国重要的铀多金属成矿区之一，已发现460、470、471和713等矿床（张振强，2001；马国祥等，2009；吴仁贵等，2011；方锡衍等，2012）。近年来，核工业地质局和多个地质院校持续在该成矿带及其外围开展铀矿找矿和研究工作，已有成果表明其深部铀资源潜力巨大（陈东欢等，2011）。万合永中生代复式火山塌陷盆地与托河、红山两火山塌陷盆地同受一条北东向断裂带控制，其地质背景与红山子矿区、71矿点、56矿点类似，同属火山岩型铀钼矿化，成矿地质条件好（王正邦等，1993；罗毅等，1997；毛景文等，2006）。盆地内地表大面积分布有低温粘土化蚀变及其铀矿化，根据红山—五分地铀钼矿带垂直演化规律，深部很可能有钾交代型和钠交代型铀矿体，盆地侏罗系火山岩盖层及断裂构造有待进一步研究。

除放射性外，铀矿体在其他物理特性上与围岩无明显差异，但其常与其他多金属矿体相伴生形成特殊地球物理特征，为开展普通物探方法奠定基础，地球物理方法具有速度快、覆盖面大的特点（付良魁，1987；何继善，1997）。本文在研究区开展可控源音频大地电磁测量和高精度磁法等综合物探测量，结合已知矿床、矿化点（带）特征，对铀矿找矿靶区进行了预测。

1 地质概况

万合永火山塌陷盆地处于红山子—五分地复背斜北东段南翼，北邻近东西向西拉木伦河断裂带。万合永盆地受NEE与NNE向断裂带联合控制，基底为下二叠统海陆交互相泻湖亚相黑色炭质板岩、灰绿色砂岩、粉砂岩，部分夹活动大陆边缘喷溢的玄武岩（图1），盖层为中生界上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）、玛尼吐组（J3mn）、白音高老组（J3b）。盖层岩性组合有酸性—中性—酸性的演化规律，盆地内各喷发旋回呈SWW-NEE-N向转化特征。

图1 万合永盆地南部地质图（底图据祝洪涛等，2013①）

盆地内断裂构造发育，既有线性构造，又有火山构造，具有多期多次活动特点，他们相互作用造成岩石破碎及广泛的围岩蚀变，为铀成矿创造了有利条件。

断裂构造主要有SN、NNE、NEE、NWW向四组。南北向断裂是西拉沐伦河区域性构造的次级构造，规模较大，形成时间最早，北西西向断裂形成时间较晚。北北东向和北东向断裂是区域性新华夏系构造的组成部分，具平行等间距性，区内大部分矿化点、异常点均受其控制。

2 物性特征

为了解盆地内不同地层岩石的电、磁性参数特征，开展了野外岩石露头电阻率、磁化率测量工作，并对实测的电性、磁性参数进行了统计，统计结果见表1～2。

表1 岩石电性参数统计表

新近系玄武岩、上侏罗统满克头鄂博组流纹岩和砂岩、下二叠统于家北沟组粉砂岩均表现为相对低阻特征，主体介于150～800 Ω·m；于家北沟组灰黑色板岩电阻率相对较高，主体在1200～2000 Ω·m；大石寨组流纹质凝灰岩电阻率最高，介于1400～3300 Ω·m，表现为高阻电性特征。侏罗系火山岩整体为中低阻电性特征。

新近系的玄武岩磁性最强，且变化范围较大，主体介于147×10-5～846×10-5SI。玛尼吐组的玄武安山岩磁性较强，一般大于200×10-5SI，满克头鄂博组紫色流纹岩磁性较强，并且变化很大，主体在60×10-5～305×10-5SI，满克头鄂博组黄色流纹岩、砂岩，于家北沟组砂岩、板岩，大石寨组凝灰岩整体磁性较弱，差别不大，一般在10×10-5～30×10-5SI。

综上所述，二叠系于家北沟和大石寨组基底整体为中高阻、相对弱磁的物性特征；上侏罗统满克头鄂博组盖层整体为中低阻、中等磁性的物性特征，其中紫色流纹岩表现为低阻、强磁的特征；新近系玄武岩则为低阻、强磁特征。

3 物探资料解释

3.1 CSAMT测量资料解释

可控源音频大地电磁测量数据经过预处理、静态校正后，采用SCS2D二维平滑模拟进行反演（李茂等，2010），并结合已知地质资料进行地质推断解释。以L11、L12线为例进行推断解释简要介绍（图2）。

L11、L12线位于工作区东北部，测线方向NW45°，测线北西段大部分被第四系黄土覆盖，出露有上侏罗统满克头鄂博组砂岩、凝灰岩等，局部为玛尼吐组，中部沿沟谷出露新近系玄武岩夹砂岩，南东段大面积出露满克头鄂博组砂岩、凝灰岩、流纹岩等，L11线南东端被新近系地层覆盖，L12线出露下二叠统大石寨组熔结凝灰岩。

ΔT剖面图总体表现为北西高南东低的异常分布特征，ΔT幅值变化较大，最小为-1200 nT，最大达380 nT，尤其在L11线南东端，出现强负磁异常（图2）。测线北西段，整体为强正磁异常，L12线相比L11线异常幅值更大，且呈跳跃变化；南东段，两线均为平稳的负磁异常。正负磁异常特征明显地反映了不同岩性的分布范围（图2）。反演电阻率断面图总体表现为横向上北西低南东高，纵向上自上而下反演电阻率逐渐升高的电性特征。依据磁场、电阻率分布特征，共推断8条断裂分别通过测线，编号分别为F3、F4、F5、F8、F9、F10、F11、F14断裂。

图2 L11～L12线ΔT剖面、反演电阻率断面及地质推断解释断面图

按其电性特征，自上而下可分为三个电性层。

（1）低阻电性层：电阻率一般小于100 Ω·m，主要分布在断面图的上部，ΔT剖面图上表现为正负异常伴生、异常跳跃变化地段，推断为新近系汉诺坝组玄武岩的反映。

（2）中低阻电性层：电阻率一般介于300～1000 Ω·m，局部大于2000 Ω·m，在断面上自北西向南东均有分布，且往南东逐渐变浅、变薄，推断为满克头鄂博组地层的反映。该电性层中呈串珠状的局部高阻体，推断岩性主要为熔结凝灰岩、砂砾岩；F8断裂北西段，ΔT剖面图上强正磁异常地段，推断岩性主要为侏罗系的钾长流纹岩，南东段平稳的负磁异常地段，推断岩性主要以砂岩、粉砂岩为主。

（3）中高阻电性层：电阻率一般大于800 Ω·m，主要分布在断面图的下部，推断为下二叠统的综合反映，其岩性主要为大石寨组凝灰岩；L11线平距0～900 m之间，海拔200 m以深，整体电阻率相对较低，推断为下二叠统于家北沟板岩、砂岩的综合反映。

综上所述，受多条断裂影响，二叠系基底自北西向南东逐渐抬升，侏罗系火山岩盖层逐渐变薄。通过两条测线对比发现，侏罗系盖层向北厚度变大，由L11线的800m左右，向北延伸到L12线时，厚度已大于1000 m。

3.2 高精度磁测资料解释

纵观全区ΔT剖面及等值线平面图（图3），自北西向南东磁场总体面貌表现为由强到弱的分布特征，磁场值变化较大，ΔT一般介于-800～300 nT；自西向东表现为弱、强、弱的分布特征，局部地段出现条带状、环状异常。ΔT磁场等值线平面图可分为四个不同特征的磁场区：Ⅰ-北部平稳正磁场区，整体为北东向展布，局部伴生强负磁异常，ΔT异常值较高，一般大于100 nT。推断该区异常为上侏罗统满克头鄂博组钾长流纹岩引起，异常形态反映了流纹岩的分布形态，且厚度较大、蚀变不强烈；局部正负伴生异常推断为新近系玄武岩的反映。Ⅱ-中部跳跃正磁场区，局部伴生强负磁异常，ΔT异常值整体较低，一般介于0～50 nT，局部大于100 nT。推断该区北部的正负伴生磁异常为新近系汉诺坝组的玄武岩夹砂岩的反映；中部的跳跃变化正磁异常为上侏罗统流纹岩的反映；南部整体为正磁场特征，存在一北北东向条带状正磁异常，异常最高达330 nT，最低值80 nT，推断条带异常为下覆中基性岩脉的反映。Ⅲ-西南部正负跳跃磁场区，尤其在上马架子村东区域出现剧烈跳变的正负交替变化磁场特征，ΔT异常值变化范围较大，最高达500 nT，最低处为-1350 nT。推断异常由地表的侏罗系流纹岩、钾长流纹岩引起，磁场较强地段岩性主要为紫色钾长流纹岩，较弱地段为黄色流纹岩；东南部强磁异常推断为深部于家北沟组砂岩、板岩夹玄武岩的反映；上马架子东南部出现环状分布的剧烈磁场变化区，推断为火山机构的反映。Ⅳ-东南平稳负磁场区，ΔT异常值整体较低，其中南部分布北东向条带状正磁异常。以断裂F9为界，北西侧整体平稳的负磁异常，ΔT异常值一般介于-50～0 nT，南东侧呈强负磁异常，ΔT异常值最小可达-1400 nT，其中沿断裂F9分布条带状强正磁异常，异常值较高。推断负磁异常由地表的凝灰角砾岩、砂岩、凝灰岩引起；南部强负磁异常分布推断为盆地基底大石寨组流纹质凝灰岩、砂岩、板岩的反映。南部存在一条带状正磁异常，走向NE60°，约2000 m，异常最高达330 nT，推断由新近系玄武岩所引起。

图3 地面高精度磁测ΔT等值线平面分区及断裂推断解释图

4 物探成果分析

4.1 断裂构造及火山岩分布

共推断断裂14条（图4），分 为NNE、NE、NWW、SN向四组。NNE向断裂6条，编号为F1～F6（其中F1和F3为已知断裂，F2和F4为本次新推断断裂，并对已知断裂F5和F6进行延长修正），产状整体较陡，形成时期为华力西晚期，具有平行等距性，后期被NWW向断裂错断，为控矿断裂；NE向断裂4条，编号为F7～F10（其中F7和F8为已知断裂，对已知断裂F9和F10进行延长修正），产状整体较陡，具平行等距性，形成时间与NNE向断裂相近，构成万合永盆地基底断裂，燕山早期再次复活，控制了盆地内满克头鄂博组地层的展布，并构成盆地盖层构造，后期多次活动、改造；NWW断裂2条，编号为F11和F12，该组断裂形成时间较晚，连续性好，为已知断层，并对进行了修正。物探测量结果与地质资料吻合性较好。NS向断裂2条，分布于中部，编号为F13和F14，均为新推断断裂，规模大、形成时间早，属矿前期，为后期铀钼矿化提供了储矿空间。

图4 万合永盆地上侏罗统底板埋深等值线平面图

满克头鄂博期火山喷发活动最强，形成一套火山熔岩及火山碎屑岩，岩性主要为砂岩、熔结凝灰岩、流纹岩等。它们在物探资料上主要表现为中低阻、弱磁的特征，局部钾长流纹岩呈强磁特征（王镇疆和史占芳，1908；周俊法和吴江涛，1983；王振民等，2012）。满克头鄂博组火山岩盖层总体呈北北东向展布，与基底构造方向基本一致，底板埋深以和尚地—刘家营子为界，表现为南西浅，北东深的分布特征（图4）。南西侧，火山岩又呈中间厚、两端薄的展布特征；北东侧，火山岩由南东向北西逐渐变厚、底板埋深加大。

4.2 火山机构分布

地质资料显示，满克头鄂博组火山发育主要为中心式火山机构，其磁异常多呈环状及放射状负磁异常，形态以等轴状、似等轴状为主。根据本次高精度地面磁测资料，结合火山机构在磁场平面等值线图中的一般特征，推断火山机构一处（图5）。

图5 推断火山机构附近磁测ΔT等值线平面（a）及地质图（b）

火山机构位于工作区中部下马架子村以东，整体呈似圆形发育，直径约520 m，控制面积0.21 km2，为中心式火山机构。定位受NEE向F8、NNE向F3、SN向F13等多组断裂复合控制，断裂F3、F13复合贯穿其中。根据地质资料，该区域主要出露为满克头鄂博组地层，岩性为一段凝灰质粉砂岩、含砾砂岩玻屑晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩复成分砾岩和二段流纹岩，其中流纹岩为次火山岩相。该火山机构处于西南部正负跳跃磁场和中部跳跃正磁场交接部位，在ΔT平剖图上反映为梯度变化较大、正负异常交替的杂乱异常，ΔT等值线平面图上呈环带状的异常群，磁场强度变化较大，最大达300 nT，最小在-1000 nT以下。向西南延伸存在明显的条带状负磁异常，异常值一般小于-500 nT，反映了受基底断裂控制的裂隙喷发带。

5 铀找矿靶区预测

万合永盆地现已发现多个铀异常点带，开展工作最多的为马架子矿床，目前所揭露的矿化体明显受满克头鄂博组二段流纹岩侵出体与一段地层接触带断裂构造及附近平行断裂控制。含矿主岩为紫色钾长流纹岩、黄色流纹岩，其次为凝灰质砂岩、粉砂岩。

综合已知矿床、矿化点带的矿化和分布特征，结合综合物探测量资料，初步预测研究区内铀找矿靶区4处（图6）。

图6 万合永盆地物探测量成果图

5.1 A91-315异常点附近

该有利区位于工作区中部，上马架子村以东，区内控制面积0.68 km2，预测依据如下：

（1）该区段磁测推断火山机构1处。火山机构往往是聚矿中心，是各种热液活动的通道和成矿有利场所，为主要的控矿构造。

（2）物探成果显示，区内断裂构造发育，基底断裂F3、F8通过该区，它们既是控盆、控岩断裂，又为重要的导矿构造；与F13组断裂交汇，反演电阻率呈低阻特征，推断在构造应力作用下岩石破碎，从而提供了有利的热液通道和空间，是有利的成矿部位。

（3）有利区内及周边，反演电阻率整体呈低阻特征，分布满克头鄂博组黄色流纹岩、紫色钾长流纹岩等是主要的含矿围岩，为成矿提供了有利的岩性条件。

（4）有利区内现已发现A91-315铀异常点，受火山机构和断裂联合控制，具有深部矿化的信息。

（5）物探资料显示，有利区处于中等磁场及强弱磁场变异地段，高低阻变化梯度带及靠近低阻的区域，与已知铀异常点、带地球物理特征相似。

5.2 A91-308异常点附近

该有利区位于工作区北部，和尚地村以东，区内控制面积1.90 km2，预测依据如下：

（1）物探测量成果显示，区内断裂构造发育，不仅有控岩、导矿断裂F4、F8通过该区，并与多条断裂交汇、错断，形成断裂构造结，为成矿提供构造条件。

（2）南北向断裂F14通过有利区，其规模大、形成时间早，属矿前期，为后期铀钼矿化提供了储矿空间。

（3）构造结南部，反演电阻率呈低阻特征，主要出露岩性为满克头鄂博组黄色流纹岩、紫色钾长流纹岩、凝灰质粉砂岩等，是万合永地区主要的含矿围岩，为成矿提供了有利的岩性条件。

（4）物探资料显示，断裂交汇部位反演电阻率呈低阻带分布，推断岩石破碎，从而提供了有利的热液通道和空间，为后期铀钼矿化提供了有利的赋存空间。

（5）现已发现A91-308、A91-302等火山岩型及A91-301、A91-303、A91-304、A91-305、A91-306、A91-307等沉积岩型铀异常点，具有丰富的矿化信息。

（6）物探资料显示，有利区处于中等磁场及强弱磁场变异地段，高低阻变化梯度带及靠近低阻的区域，与已知铀异常点、带地球物理特征相似。

5.3 A91-312矿化点附近

该有利区位于工作区南西部，区内控制面积0.68 km2，预测依据如下：

（1）物探测量成果显示，断裂构造发育，控矿断裂F4、F9在区内交汇、错断，为成矿提供成矿构造条件。

（2）出露岩性主要为满克头鄂博组二段流纹岩，是主要的含矿围岩，且与一段地层接触带断裂构造发育。

（3）CSAMT测量资料显示，有利区内反演电阻率呈低阻，推断受断裂构造影响，岩石破碎，为后期铀钼矿化提供了有利的赋存空间。

（4）现已发现A91-311、A91-312、A91-313等多个铀异常点，其中312为矿化点，具有丰富的矿化信息。

（5）物探资料显示，有利区处于中等磁场及强弱磁场变异地段，高低阻变化梯度带及靠近低阻的区域，与已知铀异常点带地球物理特征相似。

5.4 A91-317异常点附近

该有利区位于工作区南东部，刘家营子村以北，区内控制面积1.88 km2，预测依据如下：

（1）物探资料推断北北东向断裂F5、F6平行展布于区内，为成矿提供断裂构造条件。

（2）有利区主要出露地层为满克头鄂博组流纹岩，为成矿提供了岩性条件。

（3）有利区沿环状层位滑动断裂侵入的黄色流纹岩及其外围接触带，蚀变规模大且较连续。CSAMT测量资料显示，断面中部低阻层状明显，推断其层间滑动断裂发育，对铀钼矿化规模起到一定控制作用。

（4）区内现已发现A91-317、A84-1019等异常点，具有丰富的矿化信息。

（5）区内多处地段地球物理特征，与有利区东部已知7-17矿化点相似。

6 结论

（1）在万合永盆地铀矿勘查中开展的综合物探测量结果表明，可控源音频大地电磁测量能有效地推断断裂构造以及火山岩盖层的空间展布特征，高精度磁法可以较好地圈定与铀矿有紧密联系的火山机构的分布范围。

（2）二叠系于家北沟和大石寨组基底整体为中高阻、相对弱磁的物性特征；上侏罗统满克头鄂博组盖层整体为中低阻、中等磁性的物性特征，其中紫色流纹岩表现为低阻、强磁的特征；新近系玄武岩则为低阻、强磁特征。

（3）依据L11和L12线的磁场ΔT剖面图和电阻率分布特征，共推断8条断裂分别通过测线，编号分别为F3、F4、F5、F8、F9、F10、F11、F14断裂；二叠系基底自北西向南东逐渐抬升，侏罗系火山岩盖层逐渐变薄。通过两条测线对比发现，侏罗系盖层向北厚度变大。

（4）综合已知矿床、矿化点（带）的矿化和分布特征，以及综合物探测量资料，预测研究区内铀找矿靶区4处。

注 释

①祝洪涛,赵博,等.2013.内蒙古克什克腾旗红山子铀矿床及外围普查报告[R].核工业二四三大队.