内蒙古巴升河地区航空伽马能谱异常特征及其铀成矿潜力分析

2020-02-27卢辉雄张恩冯博程旭魏本赞王少帅范芳

物探与化探 2020年1期

卢辉雄，张恩，冯博，程旭，魏本赞，王少帅，范芳

(1.核工业航测遥感中心，河北石家庄 050002； 2.东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013)

0 引言

伽马能谱数据包含钾、铀、钍3个天然放射性核素含量信息。在铀成矿作用过程中，因物理化学条件变化，钾、铀、钍元素产生再分配，形成规律性分布的扩散晕。理论上，成因类型及成矿物理—化学条件相似的矿床具有相似的表征成矿环境的放射性特征[1-7]。因此，利用钾、铀、钍元素之间的地球化学特征差异，构建航放参数模型来反映其重新分配特征[8-14]，压制干扰、提高信噪比，能更好地发掘航放数据中与铀矿化有关的放射性异常信息和成矿环境信息。在利用航空伽马能谱数据开展铀矿找矿研究方面，前人开展了相关研究工作，陈国胜等[15]开展了航空放射性特征参数提取方法及应用相关研究，认为空放射性测量是直接寻找铀矿和进行区域地质研究的一种行之有效的方法；汪远志等[16]开展了全国铀矿资源潜力评价航放数据处理与研究，总结了花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型等4大类型铀矿的航空放射性特征及预测要素组合模式，为区域性铀矿资源潜力评价提供了重要参考信息；柯丹等[10]开展了花岗岩型铀矿勘查中航放信息提取与综合研究，建立了花岗岩型铀矿的航放找矿标志,并运用成矿有利度法完成了铀成矿潜力评价；蔡文军等[17]开展了宁安盆地航空伽马特征及铀成矿远景预测研究工作，预测了多处铀成矿远景区段。利用航空伽马能谱数据，通过综合处理、分析、研究，能够在铀矿找矿工作中发挥重要作用。

巴升河位于大兴安岭铀成矿带柴河盆地，铀矿找矿研究程度较低，目前未发现铀矿化异常的相关报导，利用航空伽马能谱资料开展的铀成矿预测研究工作极少。本次依托“大兴安岭铀成矿带及周缘铀矿地质调查选区”项目，在对已知铀矿点航空伽马能谱异常特征总结的基础上，建立了区域火山岩型铀矿化航空伽马能谱异常标志，按照类比研究方法，对研究区航空伽马能谱异常进行了分析，对其成矿潜力进行了评价，以期为研究区进一步铀矿找矿工作提供参考。

1 研究区地质背景

研究区大地构造位置位于天山—兴蒙造山系大兴安岭弧盆系，处于古亚洲洋构造域与中生代滨太平洋构造域复合部位，是我国中生代火山岩最为发育的区域之一[18-19]。基底主要为古生界多宝山组、裸河组、塔尔巴格特组、红水泉组、林西组及华力西期花岗岩。盖层以上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩为主，其次为上侏罗统马尼吐组、塔木兰沟组中酸性火山岩(图1)。

研究区位于中生代柴河火山盆地北东部，处在NE向板房沟防火站—哈玛尔、NW向一二五公里—萨马街公社区域断裂交汇部位，区内次级断裂发育，主要以NE向、NW向为主，其次为近EW向断裂。

区内中生代发育4期火山喷发旋回(塔木兰沟期、满克头鄂博期、玛尼吐期、白音高老期)，为一套中性—酸性—中性、中酸性—酸性火山喷发建造，具有多旋回、多韵律性，多期次火山热液活动明显。燕山晚期花岗斑岩、流纹斑岩、石英二长斑岩、斜长花岗斑岩、正长斑岩、闪长岩等脉岩发育。

1—第四系砂砾土；2—红旗沟组；3—大黑沟组；4—白音高老组；5—玛尼吐组；6—满克头鄂博组；7—塔木兰沟组；8—红旗组；9—林西组；10—红水泉组；11—塔尔巴格特组；12—裸河组；13—多宝山组；14—早白垩世正长花岗岩；15—早白垩世闪长岩；16—晚侏罗世二长花岗岩；17—晚侏罗世石英二长闪长岩；18—晚三叠世中粒花岗岩；19—晚二叠世粗粒似斑状花岗岩；20—晚石炭世粗粒花岗岩；21—晚石炭世白岗质花岗岩；22—晚石炭世中粒黑云母二长花岗岩；23—晚石炭世中粒花岗闪长岩；24—白音高老期次流纹岩；25—石英脉；26—花岗斑岩脉；27—石英二长斑岩脉；28—斜长花岗斑岩；29—正长斑岩脉；30—闪长岩脉；31—实测断裂、推断断裂及放射性断裂；32—火山口；33—铁矿床；34—铜银矿床；35—钼矿床；36—钴矿床；37—明矾矿床；38—高岭土矿床；39—火山盆地边界；40—航放综合异常晕及编号；41—研究区

2 数据来源及处理

本次研究采用的数据为2009年核工业航测遥感中心实测的1∶5万高精度航空伽马能谱数据，数据质量可靠。

航空伽马能谱特征主要反映的是地表放射性核素的空间分布状态，不但直接反映地表及浅地表地质体天然放射性核素的空间分布，同时钾、铀、钍元素的局部变化往往与铀成矿关系密切[10]。为突出伽马能谱信息与铀成矿之间的关系，对航空伽马能谱数据进行了转换处理，得到了铀增量(ΔU)、活性铀含量(Hu)、F参数，计算公式如下：

(1)

Hu=(Thi/b)-Ui，

(2)

F=Ui×Ki/Thi，

(3)

3 典型铀矿点的航空伽马能谱异常特征

研究区所处大兴安岭铀成矿带，铀矿点、铀矿化异常点分布较多，本次选取了研究区北东部南木盆地的A1铀矿点，对其航空伽马能谱异常特征进行分析，为研究区建立铀矿化区航空伽马能谱异常标志提供参考。

A1铀矿点位于南木盆地，产于满克头鄂博期潜流纹斑岩与满克头鄂博组流纹质晶屑凝灰岩的接触带附近(图2a)，铀矿化沿NE向构造蚀变带分布，与断裂和潜流纹斑岩关系密切。富矿体产于潜流纹斑岩中，呈脉状、扁豆状、团块状产出。铀矿化异常带断续长220 m，宽3～20 m，矿化不均匀，化学分析铀品位平均0.05%，最高为0.104%。铀矿化主要与硅化、绿泥石化、绢云母化关系密切。

通过对航空伽马能谱数据分析，A1铀矿点铀含量为3.7×10-6，处于航放铀含量高场区(图2b)；铀增量(ΔU)值为0.9×10-6，处于航空铀增量高值晕区(图2c)；活性铀(Hu)含量值为-2.1×10-6，处于活性铀含量低值晕区(图2d)；F参数(U×K/Th)值为1.05×10-2，处于F参数含量值高值晕区(图2e)。据此，建立了区域火山岩型铀矿化的航空伽马能谱异常标志：航放铀含量高场+铀增量高值晕+活性铀含量低值晕+F参数含量值高值晕。

4 研究区航空伽马能谱异常特征

4.1 航空伽马能谱异常划分标准

通过对研究区航空伽马能谱数据处理，得到了研究区铀含量等值线平面图、铀增量等值线平面图、活性铀含量等值线平面图、U×K/Th含量等值线平面图。根据统计分析，确定了研究区铀含量高场、铀增量高值晕、活性铀低值晕、航放F参数高值晕划分标准(见表1)

表1 研究区航空伽马能谱异常参数划分标准

4.2 航空伽马能谱异常特征分析

由图3a可知，在研究区双桥子、巴升河—济沁顶、济沁顶东南、检查站一带，存在航空伽马能谱铀高场，其中双桥子铀高场呈NE向带状展布，长约7.2 km，宽1.8～2.1 km；巴升河—济沁顶铀高场呈NE向带状展布，长约22.3 km，宽3.5～4 km，规模较大；济沁顶东南铀高场呈NE向带状展布，南西段宽、北东段窄，长约20.5 km，宽2.2～4.3 km；检查站铀高场分为南北两片，北片呈不规则团块状，南片呈NE向不规则带状，规模均较大。图3b显示，铀增量高值晕与铀含量高场位置对应较好，主要分布在双桥子、巴升河—济沁顶、济沁顶东南、检查站一带，铀增量高值区与铀含量高场平面展布形态、规模较为一致。图3c、图3d显示，活性铀含量低值晕、航放F参数高值晕与铀增量高值晕、铀含量高场位置对应较好，但规模相对较小。

根据研究区铀含量高场、铀增量高值晕、活性铀低值晕、航放F参数高值晕空间分布与叠置关系，圈定5处航放综合异常晕，编号分别为H01、H02、H03、H04、H05(见图1)。

5 铀成矿潜力分析

针对圈定的5处航放综合异常晕，结合研究区地质、物化探资料，并对比区域典型铀矿点矿化特征资料，对其成矿潜力进行分析。

5.1 H01异常晕

H01航放综合异常晕处于柴河盆地北缘，位于双桥子南部，总体呈NE向带状展布，长约8.5 km，宽1.8～3.4 km，规模较大。其所处区域基底主要为古生界多宝山组、塔尔巴格特组、林西组及华力西期花岗岩，其中林西组铀含量较高，为区内铀源层位；华力西期花岗岩含铀量亦较高，为区内铀成矿作用提供了铀源基础。区内大面积分布上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩，中酸性火山岩铀含量较高，为区内铀成矿有利层位。区内线性构造发育，主要呈NE向、NW向，多交切复合形成构造结，为铀成矿提供了有利空间。遥感解译羟基、铁染异常发育，呈带状、团块状分布，多为热液蚀变反映。

H01异常晕与已知南木铀矿点地质特征较为相似，火山岩型铀成矿潜力较大。

5.2 H02异常晕

H02 航放综合异常晕处于柴河盆地西缘，位于巴升河至济沁顶一带，总体呈NE向带状展布，南西宽、北东窄，长约12.3 km，宽2.5～7.8 km，规模较大。

该综合异常晕所处区域大面积分布上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩，中酸性火山岩铀含量较高，为区内铀成矿有利层位；线性构造发育，NE向、NW向、EW向多组断裂多交切复合形成构造结，为铀成矿提供了有利空间。遥感解译羟基、铁染异常发育，呈带状、不规则团块状分布。该航放综合异常晕火山岩型铀成矿地质条件优越，成矿潜力较大。

5.3 H03异常晕

H03 航放综合异常晕位于检查站一带，总体呈近SN向不规则团块状，长约8.3 km，宽2.5～4.5 km，规模较大。

该综合异常晕所处区域大面积分布上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩，中酸性火山岩铀含量较高，为区内铀成矿有利层位。区内火山热液活动强烈，航磁解译分布有环形火山构造，分布多个火山口；线性构造发育，NE向、NW向、EW向多组断裂多交切复合形成构造结，为铀成矿提供了有利空间。遥感解译羟基、铁染异常发育，呈团块状、星点状分布。该航放综合异常晕火山岩型铀成矿地质条件优越，成矿潜力较大。