相山盆地中部综合地球物理特征及深部找矿认识

2013-03-06吉高萍曹寿孙庞文静龚晓春

世界核地质科学 2013年2期

吉高萍，曹寿孙，庞文静，龚晓春

（江西省核工业地质局261大队，江西鹰潭 335001）

相山火山岩盆地产有著名的铀矿田，已成为我国重要的铀资源基地。多方预测相山铀矿田还有很大发展潜力，并认为铀资源储量主要赋存在深部。相山矿田经历了长期找矿勘探及地质科研，工作程度总体较高，相应的找矿难度也越来越大。试图在综合地球物理资料的基础上，对工作程度相对较低的相山盆地中部地质构造及成矿条件推断分析，为下一步找矿开辟新区、攻深找盲提供参考。

1 地质概况

相山火山岩盆地分为基底与盖层二元结构：基底地层岩性主要是中元古界浅变质云母石英片岩、千枚岩［3-4］；盆地盖层为上侏罗统火山杂岩，盆地中部主要出露为火山岩系主体岩性上侏罗统鹅湖岭组碎斑熔岩。

相山火山岩盆地是一个大型破火山口机构，即塌陷火山盆地。沿火盆边部发育环状火山构造，有弧型火山断陷，也有直线型火山断陷，以及火山层间离张构造等，盆地内部发育塌（断）陷块体。塌（断）陷构造发育一般具有继承性，往往复合基底构造；又由于各块体边界条件的差异，呈现不均一性，即呈现不等幅的陷落；塌陷构造造成构造形迹各样，有火山褶曲、火山挠曲和界面变形等，组间界面变陡并在两侧派生系列裂隙。火山塌（断）陷构造与基底构造复合有利于成矿。

相山铀矿田受相山火山岩盆地控制，矿床一般产在塌陷盆地稍边缘火山构造环带内，主要集中分布在盆地西部、北部，东部和南部仅发现个别矿床和一些矿点。

相山火山岩盆地中部处在边缘塌陷构造环的内部，地形高耸，海拔800～1 000 m左右；岩性单一，按相山火盆岩性岩相分布图示，中部大面积出露上侏罗统鹅湖岭组碎斑熔岩，中间为喷溢亚相和中心侵出亚相，产状巨厚；相对盆地边部地质构造与矿化信息均较微弱。似乎中部区域为一巨大完整块体。

相山火山岩盆地基底构造发育，有EW、SN、NE及NW向等多组构造存在，在盆地边部均有所出露；中部由于盖层巨厚，其处构造均为隐伏。据深部地球物理资料推断，盆地中部隐伏EW向基底断陷带与盆地中东部SN向基底断裂带，它们呈 “井”字交汇［1］，定位了相山主火山口，并有NE、NW向等基底构造发育，即盆地中部亦存在基底构造，深部火山颈或为构造控制。

遥感图像反映相山盆地中部有一条SN向的影像分界线：东半部呈暗色，西半部呈浅亮色。这不仅反映是一条近SN向的基底断裂带，而应是一条（或一组）规模较大的盆地基底断陷带，且规模较大，主要是因为其：（1）纵贯盆地，自北部罗陂—徜坑至南部上南，长18 km；（2）发育深度之大并形成了巨大的断陷：以这一带分界，盆地西半部有较大的陷落，以致东半部有相对较大的剥蚀程度，遥感影像之差别反映出两侧出露的层面不一样。

2 综合地球物理特征

下面分别简述相山盆地主要地球物理场，重点分析盆地中部重力、磁场和电场等地球物理场特征。

2.1 重力场特征

相山盆地主要地层岩性测定密度值见表 1［5］。

表1 相山盆地主要地层岩石测定密度一览表Table 1 Measured rock density of main strata in Xiangshan Basin

基底地层千枚岩、片岩密度值最大，盖层火山岩系岩石密度值相对较小，其主体岩性碎斑熔岩密度值最小，与基底岩性存在120 kg·m-3的密度差，基底与盖层间是本区主要的密度界面，这是本区重力深部勘查的有利条件。

相山盆地重力场（图1），主要表现为两大分布特征，即：EW向分带和环状分布。总体看相山盆地布伽重力场是南部、北部高，中部低，且等值线主要呈EW走向。尤其是当位场向上延拓后，EW走向更加突出，其他方向信息渐被湮没，反映了EW向基底构造为盆地基底的主构造线。根据重力异常及岩性密度特征正反演计算并以已知剖面验证，综合解释推断盆地中部发育一条EW向基底断陷带，断陷带南北宽约5 km左右，相对两侧基底陷幅达数百米至千米左右。这条构造带发育规模较大，西部延伸出相山盆地，结合区域重力资料推断，这一 “带”向W延至戴坊，总长约40 km。盆地EW向基底断陷带有利于成矿，在盆地西部控制了很多矿床，如：邹家山、居隆庵、书堂、李家岭和河元背等十来个矿床都落在这条带上，是一个矿集带。向东往盆地中部，由于火山塌陷作用影响，找矿深度增大，是今后深部找矿的发展方向。

在盆地的中东部——EW向基底断陷带东段，布伽重力场在EW向低值带基础上叠加有环状分布，其等值线呈系列封闭环状，重力值向环内部逐渐降低。重力场的环状分布反映了环状火山构造。仔细分析，此环状分布尚有 “外环”与 “内环”之分。 “外环”布伽重力值约为－22×10-5m·s-2，对应火山塌陷构造边部环带，在这个环带上地质找矿工作程度较高，塌陷构造已经勘查证实，并取得很多有关塌陷构造特征及其找矿的认识。“内环”布伽重力值约－26×10-5m·s-2，是一个梯级环带，向内重力场急剧变低，反映的或为火山管道，充填岩石为相对低密度的碎斑熔岩或斑状花岗岩柱状体。 “内环”重力场平面形态总体似NE向长轴椭圆形，但北部边界（梯级带）呈EW走向，西部边界（梯级带）呈SN走向。这个 “内环”或受多组构造的复合控制：岩浆的侵出或与NE向构造活动有关，而其北部边界又受到EW向基底断陷带的北界（河元背—邹家山—云际一带）控制，西部边界受到盆地中部SN向基底断裂构造（大致杏树下—管家垅一带）控制，也就是前述的盆地中部EW向基底断陷带与盆地中东部SN向基底断裂带 “井”字交汇定位了相山火口位置。这个 “内环”的复合边界条件，或为深部找矿的有利条件。

2.2 磁场特征

相山火山岩盆地是个弱磁区。基底变质岩磁性最弱，磁化率平均值约 50（4π×10-6SI）；盖层火山杂岩磁性相对稍强，磁化率一般 100～500（4π×10-6SI）。表 2 为主要地层岩性测定的磁化率一览表［2］。

表2 相山盆地主要地层岩石磁性参数一览表Table 2 Rock magnetic parameters of main strata in Xiangshan Basin

相山盆地地面高精度磁测结果总体上显示出杂乱的弱磁异常特征。剔除表层磁性不均的高频跳变及局部磁异常，根据区域场特征可以看出，磁异常亦具有EW向分带和环状分布特点（图2）。

区域磁场北低南高，以梯度带为界线，可分为三带：河元背—邹家山—云际以北为负异常带，这一带所处基底较浅，基底变质岩近于无磁性，上覆喷溢相碎斑熔岩盖层薄，磁性亦较低；以南至芙蓉山—马鞍山—河口排之间为正负异常带，这一带处在盆地中部EW向基底断陷带，火山岩盖层巨厚，其中又有磁性较强的中心相碎斑熔岩侵出和次火山岩潜伏，异常相对较强且显示相对平静或平缓，呈深源低频场特征；芙蓉山—马鞍山—河口排以南基本为正异常带，这一带次斑状花岗岩出露地表或埋藏很浅，磁性较强，分析这片异常是由该次斑状花岗岩体引起的。磁场的东西分带基本贯穿整个盆地，受基底EW向主构造线控制。

在区域场EW向分带背景上，磁场又有较明显的环状分布特征，可分为外环、内环和内环中心，环状分布显示出塌陷式火山机构。外环位于塌陷构造环外部，为异常杂乱环带，由于所处基底位置较高，相对薄层的火山杂岩覆盖在基本无磁性的变质岩之上，属于浅磁源特征，不均匀磁性明显，因而产生变化剧烈的磁场；内环位于塌陷构造环内，磁异常变化相对平静，此处基底塌陷变深，火山岩巨厚，大范围内不均匀磁性综合起来为相互消长，总体上反映出异常相对平缓；内环中心突出显示一片相对高磁异常，对应中心侵出相碎斑熔岩。对ΔT化极的垂直磁异常积分求得磁位［6］，亦即所谓磁源重力异常（图3），在内环中心显示出磁源重力高。磁源重力异常反映深度大，说明这是一个深源磁异常。此处磁源重力异常与真重力异常位置形态基本重合，反映重磁同源，即产生重力低异常的相对低密度体亦是产生高磁异常的磁体，推测同为火山颈相碎斑熔岩或斑状花岗岩。

内环中心磁异常边界清晰，或可能表明一些迹象：①此处剥蚀程度较高，已剥蚀到达一定深度层次；②边界或受构造控制；③构造活动或致断陷落差。

内环中心磁异常的西部边界受到盆地中部SN向构造控制，磁场分界线明显，东侧ΔT为正，西侧ΔT为负，平均相差几十纳特（nT），反映上伏熔岩磁场（磁性）不连续。如前所述盆地中部SN向基底构造或可能发生复合火山断陷，上盘（西盘）塌陷，致使剥蚀出露层面（磁性）不一样；在盆地中部SN向一带盖层中磁异常分布零散，似有 “破碎”，断陷作用可能在盖层中派生出一系列断裂裂隙，形成矿化活动通道和沉淀场所。

2.3 电磁场特征

2008年对管家垅构造进行了EH-4音频大地电磁测深。管家垅构造位于相山盆地中部偏南段，SN向构造，属盆地中部SN向断裂带系列。测深剖面为EW向，布置在管家垅—杏树下之间，剖面间距300 m，图4、5为测得的两剖面电性断面图。由两断面图可见，电性特征相似。对其特征分析如下：

（1）断面视电阻率变化较大，从n×102Ω·m 到 n×104Ω·m。

（2）主要是断面横向间电性变化大，解释为断裂构造影响，断裂裂隙密集或破碎含水形成低阻，纵向低阻带相间出现反映SN向断裂以一定间距发育，即形成断裂带。此断裂构造深部比浅部发育，产状陡向W倾。

（3）在探测深度2 000多米处，视电阻率垂向上未反映出明显分层界线，说明尚未探测到基底地层。根据其他地段探测结果，基底界线（电阻率差异）是明显的。

（4）剖面地表出露碎斑熔岩，有可能探测的结果反映的是碎斑熔岩，也可能深部会有火山岩系其他岩性，因为火山岩系的碎斑熔岩、斑状花岗岩、流纹英安岩等没有明显电性差异，难以区分。

（5）断裂构造发育深度至约－1 700 m标高，以下电性反映相对稳定，是否为其他岩性，或有斑状花岗岩体侵入。

3 找矿认识

相山矿田铀矿床、矿点受塌陷火山盆地控制，已发现的多数矿床（点）都分布在盆地稍边部火山塌陷构造环位置。此处盆地中心找矿，相对火山构造环来说属 “内环”找矿，即围绕火山管道附近的深部找矿，找矿认识如下：

相对盆地边部，尤其是西部、北部来说，盆地中部地表出露矿化信息较少，但也有所显示，原因也可能是火山岩盖层巨厚，地表构造不发育，矿液上不来，只要有构造裂隙，一般就会有矿化或蚀变显示，所以这里主要是找深部盲矿。

根据重、磁深部物理场研究分析，盆地中心火山管道受基底构造控制，尤其是西部边界明显受到盆地中部SN向基底断裂构造控制，北部边界受到盆地中部EW向基底断陷带北界控制，所谓 “内环”找矿，重点是对这些构造目标找矿。

已分析推断盆地中部SN向基底断裂带发育复合火山断陷，并在盖层中引张系列断裂裂隙，局部电磁测深剖面成果已映证，这一带主要寻找裂隙构造控制的群脉型矿。在管家垅北部Dy2-2电测剖面位置已施工2个钻孔查证（图6），2个钻孔都见工业矿段或矿化、异常段（表3），其中ZK2-1孔从143.65～356.95 m都有矿化蚀变，从247.15～260.85 m连续矿化蚀变，工业矿段、矿化段和异常段交替重复出现，厚度达13.70 m。矿化呈群脉型，垂幅大，但品位较低，说明矿化活动较强，容矿环境差，一旦具有利环境条件，矿化将会富集。孔深300多米，围岩全为碎斑熔岩，深部构造裂隙发育，深度不够，往深部直至下界面应予以探索。

北部边界即EW向基底断陷带的北界，这一带在盆地大致位置是经河元背—邹家山—云际。第1火山旋回的流纹英安岩认为可能是沿此带裂隙式喷溢，或受构造影响这一带流纹英安岩产状增厚或变陡，在布伽重力等值图上可以看出叠加重力场中隐含EW向展布的局部重力高。这条构造带成矿条件很好，西段控制了很多矿床，如：河元背、邹家山和如意亭矿床等。东段由于火山塌陷，隐伏构造较深。隐伏构造不仅有EW向基底构造，还可能有NE向构造与其交汇，以及有两火山旋回的组间界面等有利成矿条件。