重力资料在碳硅泥岩型铀矿床预测中的应用——以修水—宁国地区为例

郭方晶 ， 刘 祜 ， 赵 丹

（1.中国地质大学 （北京）， 北京 100083；2.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

重力资料在碳硅泥岩型铀矿床预测中的应用
——以修水—宁国地区为例

郭方晶1，2， 刘 祜2， 赵 丹2

（1.中国地质大学 （北京）， 北京 100083；2.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

在介绍修水—宁国地区铀成矿地质背景的基础上，根据重力资料解译出了与铀成矿关系密切的不同规模的断裂构造、侵入岩体等地质要素，进而总结了铀成矿的重力异常找矿标志，为下一步的铀矿勘查和分析找矿前景提供有利依据。

重力异常；修水—宁国地区；碳硅泥岩型铀矿；断裂构造

碳硅泥岩型铀矿床是我国四大工业铀矿床类型之一，系指产于未变质或弱变质海相碳酸盐岩、硅质岩、泥岩及其过渡类型中的铀矿床［1］。碳硅泥岩厚度大，层位稳定，富含有机质、黄铁矿、泥质、硅质和磷质，能大量富集铀。因而，碳硅泥岩的铀背景值高，可在特定的地质条件下产生的良好铀源层。铀源层中的铀能进一步通过沉积成岩、淋积叠加或热液改造等方式富集成矿，从而形成具有工业开采价值的铀矿床。本文通过对修水—宁国碳硅泥岩型铀成矿区内重力资料的分析及解释，划分出了断裂构造，圈定了侵入岩体，为重力资料在我国碳硅泥岩型铀矿预测评价中发挥重要作用提供了思路。

1 研究区区域地质背景

修水—宁国研究区（图1）处于扬子陆块内，地跨幕阜山（鄂东）被动边缘盆地、江南古岛弧及下扬子（苏皖）前陆盆地3个次级构造单元，研究区南部江南古岛弧单元中发育九岭隆起带。九岭隆起带以北地区是该矿区重要的铀矿化发育地区（漆富城等，2009）。

区内地层发育齐全，从中元古界到新生界均有不同程度的发育分布，以修水地区为例，出露的地层由下到上分别为中元古界双桥山群（大区域上称板溪群），新元古界青白口系—震旦系，下古生界寒武系、奥陶系、志留系，上古生界，中生界下三叠统、中三叠统、侏罗系，新生界新近系、第四系。

2 研究区铀成矿地质背景

2.1 研究区地质概况

修水—宁国地区位于九岭隆起带北缘，有以下地质特征：（1）主要由硅铝壳组成；（2）新元古代以来，长期隆起出露地表遭受充分的侵蚀改造作用；（3）中生代以来隆起带断裂作用强烈，沿断裂发生广泛的岩浆侵入活动，使基底地层得以受到充分热改造。

研究区为弧后盆地沉积环境，发育两个盆地中心：一是修水地区；另一个是休宁地区。前者为EW向展布，后者为NE向。进入中生代断块运动强烈，受断块运动影响，隆起带边缘基底和盖层呈残留断块状。

2.2 含矿层岩性特征

图1 修水—宁国铀矿区地质图（据何中波等，2009）Fig.1 Geological map of Xiushui-Ningguo uranium properties （After He Zhongbo， et al.， 2009）

研究区碳硅泥岩型铀矿化主要位于上震旦统和下寒武统。含矿层上震旦统下部以白云质灰岩为主，上部以硅质岩为主。下寒武统下部以泥岩、页岩为主，含有较多的硅质岩；上部以泥岩或页岩为主，含炭、泥、硅、磷，或碳、硅、泥岩互为夹层，它们是该区域赋矿岩石的主要特征。因此，被称为是不同岩性和沉积相带过渡型沉积，属于弧后陆表浅海盆地或海沟等较封闭还原环境中的沉积层。碳硅泥岩型铀矿床主要见于修水地区，东段宁国一带，目前只发现一些铀矿点及异常点。

3 重力资料应用实例

3.1 研究区重力场特征分析

图2给出了研究区内1:20万布格重力场异常图，异常范围为-7.81～0.72 μm/s2。在研究区的东、西两端各存在一处面积较大的负值异常圈闭，中部地区则表现为正值异常。在区域重力异常图（图3）上表现为同样的特征。东、西两端的重力负值异常区对应于大面积出露的花岗岩体，中部近SN向的重力正值异常区大部分被第四系覆盖或有大面积老地层出露。西部负值异常区内有幕阜山、九岭和九宫山等岩体，东部负值异常区内有九华山、伏岭和绩溪等岩体。在剩余重力异常图（图4）上，重力正、负异常分布较复杂，呈条带状或团块状，说明浅部地层变化较复杂，但在布格重力异常和区域重力异常图上显示的重力负异常依然存在。根据区域重力异常展布特征和地壳均衡理论，推测东部和西部两处负值异常区为基底凹陷引起，而中部的正值异常区可能是由基底相对隆起引起。

3.2 断裂构造的划分

图2 修水—宁国地区布格重力异常图Fig.2 Bouguer gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

图3 修水—宁国地区区域重力异常图Fig.3 Regional gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

图4 修水—宁国地区剩余重力异常图Fig.4 Residual gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

图5 修水—宁国地区布格重力异常与断裂构造叠合图Fig.5 The superposition map of Bouguer gravity anomaly and faults of Xiushui-Ningguo area

断裂构造对碳硅泥岩型铀矿成矿具有重要的作用。无论是在布格重力异常图上，还是在经过数据处理转换后的各类重力异常图上，断裂构造均有不同程度的反映。断裂构造的划分主要以布格重力异常为基础资料，结合剩余重力异常和区域重力异常等其他重力资料进行综合分析研究。根据剩余重力异常可以更好地推断浅部或规模较小的断裂，区域重力异常则通常可反映深大断裂，其他重力数据处理后的成果也能提供与断裂构造解释相关的信息［2］。识别断裂构造的依据如下：（1）布格重力场水平方向导数呈串珠状、条带状异常的极值轴线；（2）不同重力场特征的分界线；（3）沿一定方向延伸的布格重力异常梯级带；（4）剩余重力异常的线性零值线；（5）重力异常突然错动的界线；（6）重力异常呈线性的同向弯曲、截断、局部膨大或收敛等［3］。根据布格重力异常、剩余重力异常等在修水—宁国地区推测出的断裂构造如图5所示。

根据重力资料推断的断裂共有64条，其中一般断裂30条，深大断裂34条。本区内大部分铀矿点分布在F2-5、F2-6、F2-36等深大断裂附近，或其他断裂交汇部位。这些断裂规模较大且控制了本区域的地质构造，对本区域的铀成矿有重要作用。由图5可见，本区断裂构造比较发育，断裂走向主要为NNE、NE、NW向。根据重力异常形态及重力异常梯度带的相互切穿关系分析，初步认为NNE向和NE向断裂形成时间较早，NW向断裂形成时间较晚。但也有局部的重力异常展布及切穿关系有异于上述论断，表明NNE向及NE向断裂晚期尚有活动。同时推测本区NNE向深大断裂、NNW向深大断裂及NEE向断裂为控岩、控盆断裂，其中断裂F1-3、F1-5、F2-7等断裂控制了西部的花岗岩体范围，F1-19、F2-32、F2-36等断裂控制了东部的花岗岩体范围；F2-11断裂控制了研究区西部重力负异常的东边界，为区域性深大断裂；F2-5、F2-10断裂位于幕阜山岩体、九宫山岩体、九岭岩体之间，在此断裂周围已发现多个矿床、矿点，它控制了岩体的产出位置；F1-4断裂为推测的隐伏断裂，在布格重力异常图和区域重力异常图上均有反映，应为区域性深大断裂，它控制了幕阜山岩体的东边界、九岭岩体和九宫山岩体的西边界。

已知的铀矿体（点）主要分布于深大断裂的附近，受深大断裂控制。这些深大断裂贯穿盖层和基底，为热液的上升提供了通道，切穿了铀源层，为铀活化、转移和沉淀创造了条件。

3.3 侵入岩体的圈定

由于地质特征、挤压环境与自身热液系统的差异，从地下不同深度上侵的岩浆侵入到地层中后其表现也有差异［4］。这些差异在重力场上表现为不同的重力场特征。研究区的围岩主要是双桥山群浅变质岩、硐门组砂岩和陡山沱组、灯影组下部，以及杨柳岗组碳硅泥岩和古近系红层堆积、砂砾岩及矿化蚀变岩、闪斜煌斑岩，而含矿岩性主要以花岗岩类及花岗闪长岩类为主，由于花岗岩密度相对围岩来说普遍较小，故在其岩体上方都会有明显的环形重力低值异常，所以利用布格及剩余重力异常可对岩体的侵位状态进行初步判定，这对评价矿区岩体的铀成矿有利度意义重大，因为花岗岩体外楔形断块区是形成碳硅泥岩型铀矿的有利部位［2］。一般情况下，剩余重力负异常的范围基本能够反映岩体的大致范围，负异常的变化同时也反映岩体厚度的变化，如果岩体厚度变化小且厚度不大，则剩余重力异常值变化较缓且异常值相对较高；如果岩体厚度变化大且厚度较大，则剩余重力异常值变化较快且较低。根据岩体上方出现的局部环形剩余重力负异常可大致圈定岩体的范围［5］。环形重力异常通常也能反映地表和地下一定深度内环形地质构造和作用。

根据布格及剩余重力异常，共圈定了15个酸性岩体及其大致边界（图6、7），其中较大的岩体有R6、R7、R5、R16等。推断的R6花岗岩体基本与幕阜山岩体一致，岩体周边分布有多个矿床矿点；推断的R7花岗岩体基本与已知的九岭花岗岩体一致，在岩体北部已发现多个矿床、矿点，其周边的断裂附近应是有利成矿地段；R5岩体与九宫山岩体基本一致，在岩体的南部分布有多个铀矿点；推断的R16花岗岩体基本与九华山岩体一致，在岩体的西南面有两个铀矿点；R17为根据重力场特征推测的隐伏岩体，在岩体的西部已发现多个矿床、矿点。

图6 修水—宁国地区布格重力异常与推断酸性岩体叠合图Fig.2 The superposition map of Bouguer gravity anomaly and inferred acidic rock body in Xiushui-Ningguo area

图7 修水—宁国地区重力推断地质成果图Fig.7 Gravity inferred geologic result of Xiushui-Ningguo area

铀矿床（点）基本上都产于环形重力低异常的边缘（图6），并且主要位于布格重力异常扭曲部位，而这种部位通常是深大断裂的交汇部位。铀矿化与此环形重力低异常的关系表明了以下几点:（1）产铀或与铀矿化有关的岩体规模较大；（2）铀矿化受深部地质作用控制明显，深部大规模的岩浆活动、深断裂作用是导致铀矿床形成的重要因素。

由已知铀矿点分布可知，花岗岩体周边深大断裂附近是铀成矿的有利空间，花岗岩体深部往往为岩浆侵入中心，可提供高温流体，有利于铀的活化、转移，同时花岗岩体本身也可能提供铀源，有利于成矿。

4 结 论

（1）区域性深大断裂带控制含铀沉积建造、岩浆活动的分布，它是深部热液上升的通道，对碳硅泥岩型铀矿成矿和铀矿床的产出有重要作用，一般断裂构造往往控制了矿体的位置，尤其是在断裂交汇部位，更是成矿有利位置。

（2）花岗岩体对成矿有重要影响，铀矿床（点）主要分布在环形重力低异常的边缘，即酸性岩体周围，并且主要位于重力异常等值线的扭曲部位。这些岩体可以提供铀源，在岩体侵入过程中，丰富的热液及热动力作用对铀的浸出、活化、迁移和富集有着重要作用。花岗岩体由于密度较小，在重力场上显示为低场特征。

总之，区域环形重力低值异常周围及异常错断部位、过渡部位都是碳硅泥岩型铀矿成矿的有利空间。由此可见，根据重力资料可以解译出与铀成矿关系密切的不同规模的断裂构造、侵入岩体等地质要素，尤其是在研究隐伏断裂和圈定岩体方面具有显著作用。因此在碳硅泥岩型铀矿预测评价中，应充分利用重力资料解释的成果。

［1］刘兴忠，张待时，罗长本，等.碳硅泥岩型铀矿找矿指南［C］//中国铀矿找矿指南.北京:中国核工业总公司地质总局，1997:209-255.

［2］舒孝敬.重力、航磁资料在花岗岩型铀矿成矿研究中的应用［J］.铀矿地质， 2004， 20（2）:99-109.

［3］黄世杰.碳硅泥岩型铀矿找矿的地质判据［C］//碳硅泥岩型铀矿床文集.北京:原子能出版社，1980.

［4］舒孝敬.环形地球物理异常及其找矿的意义［J］.国外铀金地质（现名：世界核地质科学），1992，3（2）:75-80.

［5］舒孝敬，管南生，李学训，等.根据重磁场研究讨论桂北地区的铀成矿特点［J］.铀矿地质，1995，11（3）:147-153.

Application of gravity data to the prognosis of carbonaceoussiliceous-pelitic rock uranium deposit—A case study of Xiushui-Ningguo area

GUO Fang-jing1，2， LIU Hu2， ZHAO Dan2
（1.China University of Geosciences（Beijing）， Beijing 100083， China；2.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

This article first introduced the geologic setting of Xiushui-Ningguo area，then used the gravity data to explain some geologic features at different scales such as faulted structure，intrusive massifs which have close relationship with uranium mineralization，and to infer the underlying fault and buried plutons， and finally summarized gravity anomaly symbol for prospecting uranium mineralization，which can provide the favorable criteria for uranium investigation of the next step.

gravity anomaly； Xiushui-Ningguo area； carbonaceous-siliceous-pelitic rock uranium deposit；faulted structure

P631.1；P619.14

A

1672-0636（2012）01-0035-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.01.006

2011-09-20；

2011-11-23

郭方晶（1985—），女，陕西西安人，硕士研究生，专业：矿产普查与勘探，主要从事固体矿产资源勘查与评价研究。

E-mail:gfj_007@163.com