基于地面高精度磁测资料对芨岭矿床东高岭子井地段断裂构造探究

孟祥宝，李 茂

(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

龙首山成矿带为我国西部内陆一条重要的铀及多金属成矿带，前人发现了一批碱交代热液型、硅质热液脉型及晶状白岗岩型铀矿床、矿点和矿化点[1-3]。因此，在该地区开展深部铀矿找矿工作，具有明显的区位优势。

研究区位于龙首山成矿带芨岭矿床东部，区内发育控矿构造马路沟断层以及前人发现并提交的高岭子井铀矿点，成矿条件优越，为碱交代型铀矿化的远景区段[4-5]。

前人在该地段及其外围开展过较为详细的区域地质、矿床地质[1-3]以及其他方面[5-9]的科研工作，积累了丰硕的基础地质资料及地质找矿成果，为区内地质找矿工作提供了丰富的基础资料。但目前还存在以下亟待解决的地质问题：一是前人施工钻孔较浅，埋深一般在200～350 m之间，而新发现的铀工业孔埋深于661.30～666.10 m[10]，显示深部找矿潜力较大；二是芨岭铀矿床主要受马路沟断层控制，矿体多呈雁行斜列于断层下盘，而研究区马路沟断层产出稳定，其次级断层沿线发育有多个铀矿点与矿化点，但主控矿构造马路沟断层附近尚未发现铀矿化线索，其走向一带的深部铀矿化情况亟待进一步查明。

针对以上问题，为加快区内铀矿资源勘查与评价工作，实现找矿突破，基于区内地面高精度磁测资料，首先对断裂构造进行了探究，以期为后续AMT探测断层尤其是马路沟断层的深部延伸发育特征并指导钻探工程的布置提供依据，提升铀矿地质勘查效果与效益。

1 研究区地质概况

区内断裂构造发育，其中对成矿起主导作用的构造主要为北西走向的马路沟断层(F101)及其次级断层。该断层总体走向280°～315°，西岔地段倾向南，向西逐渐转变为向北倾，长约20 km，为一高角度逆冲断层，分枝断层最多达5条之多。沿该断裂带分布有芨岭矿床(701)、新水井矿床(706)和240、白芨芨、小白芨芨沟等一系列矿点、矿化点[8-9]。

图1 研究区地质图

2 岩石磁性特征

表1为根据前人总结归纳的不同岩石磁性参数统计结果[11-12]。由表1可见，大理岩、千枚岩、硅质角砾岩表现为弱磁性，而角闪岩、角闪片岩、残留体则表现为中等磁性，中粗粒花岗岩、混染闪长岩、钠交代岩属弱磁性。其次，一个完整的磁性体，被断层错断时，无论是上下错动还是水平错动，都会使其磁异常发生明显的变化；另一方面，断层挤压、切割岩石，也常使其磁性发生明显改变，最典型的情况是沿断层面的岩石磁性出现明显的降低[13]。

表1 研究区岩石磁性参数统计

上述分析可见，研究区内角闪岩、角闪片岩、残留体与其他岩石之间存在明显的磁性差异，尤其是断层走向一带的岩石磁性，其特征为本次研究提供了物性基础。

3 研究区磁异常特征

研究区收集前人完成的地面高精度磁测剖面16条，剖面长1.24～1.26 km(图1)，剖面间距125 m，方向20°，点距20 m，剖面总计长20.0 km。数据成图采用相关软件完成，处理网格化图形采用常用软件绘制。

数据网格化参数：网格间距为线距的1/4，最终确定网格间距为30 m×30 m。

化极处理参数：当地磁化倾角为57.96°，磁化偏角为-1.05°。

3.1 典型剖面地质体ΔT磁异常特征

图2为M09剖面综合ΔT磁异常与地质剖面对比图。由图2a和图2b可见：

1)平距0～420 m出露的角闪片岩，ΔT幅值反映为20～160 nT的正磁异常；平距420～600 m出露的破碎大理岩、中粗粒花岗岩，ΔT幅值反映为0～-50 nT的负弱磁异常；平距600～650 m出露的角闪片岩残留体，地表见褐铁矿化，ΔT幅值反映为160 nT的尖峰正磁异常；平距650～1260 m出露的中粗粒花岗岩，ΔT幅值主要反映为-40～60 nT的正负磁异常。

2)平距280 m为河套边界断层(F100)通过处，其ΔT磁异常反映为梯度变化位置；平距540 m为马路沟断层(F101)与马路沟次级断层(F1011)交汇处，其ΔT磁异常反映为负磁异常极值位置；平距640 m为红沙沟断层(Fh)通过处，其ΔT磁异常反映为尖峰正负磁异常梯度变化位置。

图2 M09线综合ΔT磁异常与地质剖面对比图

分析可见，剖面沿线出露的地质体，其ΔT磁异常与岩石磁性特征基本相吻合，为后续资料的解释提供了直接的依据。

3.2 研究区磁场特征

图3a和图3b分别为地面高精度磁测ΔT剖面平面与化极等值线平面图。由图3可见，区内磁场总体呈北西走向，其强度与展布方向具明显的分区性。

马路沟断层(F101)的南西侧表现为明显的正磁场区，磁场强度20～500 nT，梯度较大，基本与区内中元古界墩子沟群角闪片岩相对应；马路沟次级断层F1011与Fh红沙沟断层的北西侧夹持区表现为平缓变化的正、负磁场区，磁场强度-110～100 nT，基本与中粗粒花岗岩相对应；中部与东南部表现为明显的负磁场夹局部NW向长条状窄幅正磁异常区，磁场强度-200～120 nT，负磁场区基本与龙首山群塌马子沟组破碎大理岩、大理岩、混染闪长岩、钠交代岩及中粗粒花岗岩相对应，NW走向长条状窄幅正磁异常带，整体上与塌马子沟组角闪片岩残留体相对应。上述磁场面貌特征反映了区内不同磁性体的位置及分布范围。

综上，研究区塌马子沟组残留体与墩子沟群角闪片岩的磁场强度相对较高，表现为相对较强磁性；而破碎大理岩、大理岩以及肉红色中粗粒花岗岩、细粒花岗岩磁场强度低，均表现为正、负弱磁异常，其磁性基本与区内相应岩石磁性特征一致。

图3 研究区ΔT剖面平面图(a)与ΔT化极等值线平面图(b)

4 研究区断裂构造综合解释

断裂构造是龙首山地区铀矿化的主要控矿因素之一，尤其是马路沟断层(F101)与其次级断层(F1011)，不仅控制着区内岩浆活动，而且与成矿作用密切相关，因此查明其分布特征对于指导区内钻探工程的布置具有重要意义。

4.1 断裂构造在磁异常中的表现形式

断裂构造在磁场上的特征主要表现为以下几种类型[13-14]。

1)磁场变异带、不同磁场面貌的分界线，通常是规模较大的断裂或断裂带的解释标志。

2)线性梯度带，一般是大断裂构造的反映。当断裂切割较深时，可形成一定宽度和长度的岩浆活动通道，从而形成明显的磁场梯度带。

3)沿走向延伸较长的线性正异常带、负异常带以及正负异常带，通常为断裂构造的反映。正异常带和正负异常带是由于沿断裂有连续的岩浆活动所致，负异常带是因为同一种磁性岩石中，其剩磁较大，岩石破碎时，沿断裂方向岩石磁性发生变化所致。

4)串珠状异常。当沿断裂岩浆活动不均匀时，对应的磁异常在等值线平面图上呈串珠状线性排列。

5)磁异常沿走向的水平错动或截断等，表明磁性标志层或脉岩体发生了错动，通常是断裂作用的结果。

4.2 断裂构造综合解释

基于ΔT剖面平面与化极等值线平面图(图3)，以上述断裂解释标志为依据，结合区内地质资料，推断解释断裂共5条，其中已知断层4条，包括NW走向的河套断层(F100)与马路沟断层(F101)，近EW走向的红沙沟断层(Fh)与NE走向的平推断层(F201)；另外，新推NW走向的马路沟次级断层(F1011)断层1条，各断层平面展布特征见图4，下面对主要断层进行简述。

1)F100断层：F100断层位于研究区南西部，延伸方向NW，在ΔT剖面平面与化极等值线平面图中，反映为不同磁场面貌分界线，且磁异常在M11剖面处出现了水平错动，说明断层被晚期NE向F201平推断层错断。

该断层为区内河套边界断层，控制了河套边界的走向，控制长度1.4 km。

2)马路沟断层(F101)：F101断层位于研究区南西部，呈NW向展布，在ΔT剖面平面与化极等值线平面图中，主要反映为醒目磁异常线性梯度带、不同磁场面貌分界线。与F100断层一致在M11剖面处，被晚期NE向F201平推断层错断。

图4 研究区综合成果图

该断层为芨岭岩体南部一条重要的控矿构造，产状复杂多变，总体倾向NE，局部倾向南东，为高角度压扭性逆断层，控制了大理岩、角闪片岩与中粗粒花岗岩接触带的走向及其分布，区内控制长度2.2 km。

3)马路沟次级断层(F1011)：F1011断层又称高岭子井断层，位于区内中南部，由于具挤压性质，其沿线岩石较为破碎、磁性降低，在ΔT剖面平面与化极等值线平面图中，反映为明显的线性负磁异常带，在M11线附近与马路沟断层交汇，呈NW向展布，区内控制长度约1.5 km。

4)NE向F201平推断层：F201断层位于研究区南东部，在ΔT剖面平面与化极等值线平面图中，反映为线性正磁异常的水平错动，呈NE向展布，发育时期较晚，将区内马路沟断层向南西方向错断平推近300 m，区内控制长度约0.6 km。

5)红沙沟断层(Fh)：Fh断层位于研究区中东部，在ΔT剖面平面与化极等值线平面图中，反映为明显的线性负磁异常带，呈EW向展布，发育于中粗粒花岗岩中，区内控制长度约0.9 km。

5 结论

1)研究区基于地面高精度磁测资料分析，解释断裂共5条，其中已知断层4条，包括NW走向的河套断层(F100)与马路沟断层(F101)，近EW走向的红沙沟断层(Fh)与NE走向的平推断层(F201)，据此对各断层的具体位置进行了修正，尤其是平推断层与红沙沟断层；另外，新推NW向马路沟次级断层(F1011)1条，沿红沙沟展布，地表被第四系所覆盖，为一条隐伏断层，大致查明了各断层的位置及其平面分布特征，为后续AMT探测断层尤其是马路沟断层的深部延伸发育特征提供了依据。

2)地面高精度磁测具有成本低、效率高的特点，在龙首山地区的铀资源勘查与评价中，首先开展该方法的扫面工作，快速查明断裂构造位置及平面展布特征，圈定不同磁性体的位置与范围，对于加快找矿工作进程，提高铀矿地质勘查的效果与效益，将发挥积极的促进作用。