广西福海山地区物探测量结果及其解释

梁永东，刘艳华，舒孝敬，邹明亮

（1.核工业230研究所，湖南 长沙 410011；2.湖南机电职业技术学院，湖南 长沙 410011）

福海山地区位于广西全州矿田西南缘，扬子准地台与华南活动带接壤部位，越城岭复背斜和凤凰田背斜之间的大西江－咸水坳陷西翼[1]。工作区大都为低山区，呈北东向分布，植被茂密，多为灌木、草丛。区内天然露头较少，属于厚覆盖区。一般海拔为200～600m，相对高差多在200～400m之间。

本次物探测量工作的目的是了解工作区内地层、岩石、断层等地质体的物探异常特征。根据地面物探测量成果的地质解释，圈定铀成矿有利部位，确定矿 （化）体的赋存位置及其走向和延伸，探测隐伏构造F0的分布特征，为成矿预测提供地球物理证据。

为达到本次工作的目的，选用了高精度磁测、210Po、EH－4电导率成像系统3种方法进行测量工作，取得了良好的效果。

1 工作区地质概况

区内地层由老到新 （图1）为：板溪上亚群 （Pt2）为一套滨海－浅海相砂、页岩；震旦系 （Z）为含砾泥质砂岩及砂岩夹板岩，灰白色粉砂岩、灰黑色含炭板岩，灰白色块状硅质岩、石英岩；寒武系 （ ）为硅质板岩夹炭质板岩、砂岩、变质砂岩和板岩；下奥陶统 （O1）为灰白色、灰黑色灰岩，灰绿、黄绿色含炭砂质板岩、砂质页岩夹中细粒砂岩；泥盆系 （D）为一套滨海－浅海相碎屑岩、碳酸盐；石炭系 （C）上部为碳酸盐岩，下部为碳酸盐岩及砂质页岩；第四系 （Q）由洪冲积物、坡残积层、卵石、砾石、砂、砂土、黏土等组成。

图1 工作区地质概况及工程布置示意图Fig.1 Schematic map of geology survey and engineering layout

泥盆系信都组和东岗岭组是本区的主要含铀地层。信都组 （D2x5）为灰绿色泥质粉砂岩、灰白色石英细砂岩及少量黏土岩。该层泥质成分高，厚度为1.7～31.6m，铀含量高，为 （8～28）×10－6；东岗岭组 （D2d）为中－厚层状灰黑色白云岩。厚度为90～354.8m，铀含量为3.54×10－6。

受加里东期、印支期、燕山期和喜山期构造活动的影响，区内褶皱、断裂发育。主要断裂构造有NE向的F1和F0断裂以及与其斜交的F9、F10、F11、F12断裂。在工作区内由于地表覆盖较厚没有发现F0断裂露头。

2 方法概述

2.1 高精度磁测

磁法勘探利用地壳内各种岩 （矿）石间的磁性差异所引起的磁异常寻找有用矿产或者查明地下地质构造。在矿产普查、地质填图、石油天然气勘查中发挥着巨大的作用，对圈定岩脉的走向也起到很好的作用[2]。

2.2 210Po法

210Po是222Rn经过3次α衰变和4次β衰变后形成的，其半衰期为138.4d，是氡的长寿命子体[3]。由于210Po的地球化学性质不活泼，它在土壤中不易流失，其量的变化能精确地反映其母体氡的平均值变化，氡是铀的衰变子体，因此可以通过测量210Po的含量来寻找铀矿。应用这种方法能有效地排除其它天然放射性元素对测量的干扰。

2.3 EH－4电导率成像系统

EH－4电导率成像系统以天然电磁场作为主要场源，辅以人工磁偶极子产生的高频电磁场来观测正交的两个电场分量 （Ex，Ey）和两个磁场分量 （Hx，Hy）。通过测量相互正交的电场和磁场分量，可确定介质的电阻率值[4]。其计算公式为：

式中：f为频率 （Hz）；ρ为电阻率 （Ω·m）；E为电场强度 （mV·km－1）；H为磁场强度（nT）。由于地下介质是不均匀的，因而计算的值为视电阻率值。探测深度理论上为一个趋肤深度 （δ），计算公式如下：

由式 （2）可知，趋肤深度 （δ）将随电阻率 （ρ）和频率 （f）变化。因测量是在和地下研究深度相对应的频带上进行的，一般来说，频率较高的数据反映浅部地层的电性特征，频率较低的数据反映较深地层的电性特征。因此，在一个宽频带上观测电场和磁场信息，并由此计算出视电阻率和相位，可确定出大地的地电特征和地下构造，这就是EH－4观测系统的简单方法原理。

3 已知矿床试验剖面分析

基于对工作区物探工作解释 “从已知到未知”的物探成果解释原则，在工作区以北某铀矿床75号勘探线上进行了高精度磁测和210Po法剖面试验 （图2）。剖面长400m，点距为20m，测点20个。对210Po测量数据进行了统计处理分析，把平均值＋1倍均方差（150cph）、平均值＋2倍均方差 （200cph）、平均值＋3倍均方差 （250cph）分别定为偏高、增高和异常晕。从图2中看出：

（1）矿体的正上方出现负磁异常，在没有矿体地段的上方地表出现正磁异常，且负磁异常的连续性较好。表明含矿构造带内去磁作用比较完全，基本上维持在一个较低、较均匀的无磁性物质环境。随着铀成矿过程的发生，磁黄铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿等磁性矿物被氧化去磁形成黄铁矿、赤铁矿之类的低磁性物质，与铀一起沉积下来，这也是实际中铀矿化与黄铁矿、赤铁矿等氧化矿物大量共生的原因； （2）在矿体的上方 （剖面上90～200m处）210Po异常较为清晰明显，呈现连续多峰异常，在剖面280m处出现一个单峰异常，且浅部异常增强，说明210Po有沿断裂构造向地表运移的趋势。这是由于氡及其子体在铀成矿以后沿构造向上运移形成地面210Po异常，且距构造越近异常晕越大； （3）负磁异常、210Po晕圈和铀矿体吻合较好，负磁异常的范围 （剖面上55～355m处）较210Po晕圈范围 （剖面上90～340m处）大。

4 工作区物探异常特征及推断结果

4.1 地面高精度磁测异常及分析

全区高精度磁测圈出ΔT负异常6个 （图3）。区内南部显示有呈NE向串珠状较高强度的负磁异常和中部的负磁异常，其余为正磁异常。全区磁场特征为西部磁异常梯度等值线平缓，形状不规则；东部磁异常梯度等值线密集，负磁异常呈北东向展布，似椭球状，形状较规则[5]。

高精度磁测数据经过日变改正、圆滑、延拓等处理，结合地质资料对部分重要异常进行解释推断。M1异常位于夏壁田西南，磁异常梯度等值线较密，ΔT极小值为－47.5nT，异常长轴呈北东向展布，整个异常区在泥盆系东岗岭组碳酸盐岩中，推断该异常深部可能发育铀矿化。M2异常位于测区中东部，桂北农场四分队东，磁异常梯度等值线很密，异常长轴呈北东向展布，形状规则，规模较小，异常强度较大，ΔT极小值为－50nT，整个异常在泥盆系东岗岭组碳酸盐岩中，推断该异常深部可能发育铀矿化。M3异常位于测区南部，磁异常梯度等值线很密，异常长轴呈北东向展布，形状比较规则，规模较小，异常强度较大，ΔT极小值为－42.5nT，异常地段被第四系覆盖，推断该异常深部可能发育铀矿化。3个异常M1、M2、M3整体呈北东向长轴状展布，异常强度相近，且展布方向与控矿构造F1一致，结合全区地质构造特征推断这3个磁异常由北东向的F0构造引起。M4和M6异常梯度等值线较平缓，形状不规则，异常强度较弱，推断为地下深部铀矿化所引起。M5异常梯度等值线较密，形状呈圆形，异常强度较大，ΔT极小值为－35nT，由于距构造F0较近，推断是受到F0的影响，反映F0深部可能发育铀矿化。

图2 某矿床75号勘探线物探测量成果剖面图Fig.2 Geophysical survey line and geologic section of exploration line 75in a deposit

图3 福海山地区磁异常平面等值线图Fig.3 Magnetic anomaly contour map of Fuhaishan region

4.2 210Po异常及成果分析

对210Po测量数据进行了统计处理分析，绘制了210Po相对异常图 （图4）。

从图4中可以看到：在EH－4A—B剖面的北东侧中泥盆统东岗岭组地层很少有异常分布，这是因为该区东岗岭组分布区地形较高，且多为黄土覆盖，常年累月的淋蚀作用使放射性元素被淋滤迁移。另外，成分单一的黄土对氡的吸附能力较差，致使210Po晕大大减弱。

大量异常晕圈主要分布在EH－4A—B剖面的南西侧F1断裂上盘东岗岭组出露部位或宽阔的山沟及稻田中 （第四系覆盖区），主要原因与有机质有关，土壤较细的腐植质土壤对氡有较高的吸附作用，加之氡易溶于水，从而导致第四系土壤中210Po晕圈十分发育。

第四系中210Po晕圈的分布也存在着明显差异，在测区东部主要呈现出局部的偏高晕，推测与F0断裂有关，可能指示着F0深部存在着隐伏铀矿化。而大片的异常晕圈分布在西南关口电站一带的水口位置 （从西部花岗岩体中流出的水），F1断裂上盘与F0断裂的夹持部位。这可能与该区内的铀源主要来自于西部花岗岩体，因此表明该区段为铀源的输入地区，是铀成矿的有利地区。从已知成矿区分布看，铀矿化通常分布在水系垭口前部及两侧，产在F1断裂 （中泥盆统东岗岭组和信都组之间层间破碎带）中。因此，尽管210Po晕圈主要反映为第四系冲积物异常，但对区内铀找矿仍有指导意义。

4.3 EH－4剖面成果分析

福海山地区EH－4测深工作是根据高精度磁测、210Po成果和地质条件布置的剖面。剖面长2km，点距为50m，方位135°，垂直F1断裂布置。剖面地形起伏较大，地表植被发育，覆盖层较厚。

图4 福海山地区210Po相对异常图Fig.4 Relatively 210Po anomaly map of Fuhaishan region

从EH－4剖面电磁测深反演视电阻率剖面图 （图5）上看，浅地表受岩石风化作用、植被覆盖等因素影响使得视电阻率值变化较大，规律性较差[6]。对于剖面200m标高以下，其电性变化规律性较好。剖面线左侧 （剖面西北方）0～100m表现为低阻特征，推测岩石含水分较高，主要为信都组泥质粉砂岩；剖面线100～400m表现为中高阻特征，推测主要为石英细砂岩、细晶白云岩及白云质灰岩的反映，由于岩石结构致密、含水程度较低形成高阻特征；剖面线400～500m表现为中低阻特征，而该段左侧为中高阻特征，右侧为高阻特征，推测该地段为断裂破碎带；剖面线500～1600m表现为高阻特征，推测主要为东岗岭组细晶白云岩、白云质灰岩，岩石致密坚硬，渗水性很差，岩石视电阻率较高；剖面线1600～1700m表现为中低阻特征，根据该段左右侧均为高阻体，推测该处为断裂破碎带；剖面线1700～2000m表现为中高阻特征，推测为白云质灰岩、生物灰岩的反映。根据视电阻率等值线横向的不连续（左右等值线直立、低阻凹陷带等特征），推测在地表剖面400m、1700m附近处为F1、F0断裂，F1断层倾向于东南，F0产状倾向于北西，且越往深部产状越陡。

4.4 综合物探成果分析

结合地质资料和EH－4电磁测深成果对高精度磁测异常、210Po异常的成因分析如下：

图5 EH－4剖面电磁测深反演视电阻率 （Ω·m）剖面图Fig.5 Electromagnetic sounding inversed resistively section with EH－4profiles

西南部大面积异常出现推测有以下几种原因：①受东西向断裂与F1断裂的交汇部位的控制，尽管前人没有将白沙河确定为近东西向断裂，不能排除这种可能。但根据路线地质调查，河两侧的地层存在一定的错位，且南岸山体相对抬升等可以作为近东西向断裂存在的佐证；②东岗岭组分为上、中、下3层，其中上、下均为细晶白云岩，中部为灰岩，而该区垭口前部出露灰岩，其下部很可能存在的东岗岭组地层就可看做该区的产铀层之一。下部铀含量较高的细晶白云岩，是该地区主要的含铀岩体之一；③白沙河的源头在花岗岩体内，花岗岩是本区的铀源体之一。另外，上游的寒武系地表分布较多异常点、带。说明寒武系也可能是重要的铀源层之一，它们可为下游的铀成矿提供较充足的铀源。

北东向异常很可能与F1断裂上盘一组与F1平行的断裂构造有关，在工作区外南部与F1平行的F0构造，在EH－4电磁测深曲线上有反映，说明覆盖层深部存在该隐伏构造F0。

5 结 语

在福海山地区采用高精度磁测和210Po法面积测量，可以有效地圈定地质体和断裂构造的大致范围，弥补了测区地形复杂，覆盖层较厚，地质露头较少，地质人员难以找到合适露头的缺陷。

本文综合利用多种物探方法对测区进行了测量和异常成果推断解释，克服了单一物探方法推断解释的多解性，并根据 “从已知到未知”的物探异常解释推断原则，将高精度磁测和210Po面积测量与试验剖面进行对比分析，对地下地质构造、铀矿化的大致分布做出定性评价，结合EH－4电磁测深对测区断裂带的分布范围进行了验证。说明了利用高精度磁测和210Po法可以有效地推测出测区构造、断裂带的分布范围，从而为矿区矿化地段深部普查找矿工作，提供有利的勘查区域范围，为下一步的普查工作提供了可靠的地球物理依据。

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