安徽枞阳城山地区地面伽玛能谱异常特征及成因分析

2022-08-13陈经龙周乾刘琛琛史春旺杨彪

安徽地质 2022年2期

陈经龙，周乾，刘琛琛，史春旺，杨彪

（安徽省核工业勘查技术总院，安徽芜湖 241002）

0 引言

安徽沿江两岸分布有江南、江北两条A 型花岗岩带，其中与铀矿密切相关的是江北A 型花岗岩带，它从安庆的大龙山岩体，经枞阳县城山岩体到黄梅尖岩体，呈北东方向延伸，长约75 km。前人对与A 型花岗岩有关的铀矿进行了深入研究，通过地质、物探、化探工作方法分析区内铀成矿条件及规律，并取得了丰硕成果。如曹达旺等[1]对大龙山地区富铀矿的成矿特征开展深入探讨，认为富铀矿是多次叠加致富的产物，铀矿化受构造、岩性、岩体接触带和热液蚀变联合控制；史春旺等[2]对黄梅尖岩体地球化学特征进行了研究，发现亲硫元素（Cu、Pb、Zn）可作为寻找铀矿化的指示元素；杨彪等[3]对黄梅尖地区基性岩脉年代学进行综合分析，表明铀成矿可能与辉绿玢岩具有成因联系。然而对于江北A 型花岗岩带中城山岩体与铀矿化的关系研究较少，未能详细阐述区内放射性地球物理特征与铀成矿的关系。

枞阳县城山地区位于大龙山-黄梅尖铀矿田的中段，城山岩体是安徽江北A 型花岗岩带的重要组成部分[4～8]。本文通过地面伽玛能谱测量，结合地质剖面测量及岩石取样分析，对区内异常进行了详细分析，基本查明区内各类地质体与铀成矿的关系，把能谱铀元素高值区作为工作重点区域，结合地质、化探数据综合分析，认为官桥-城隍庙断裂东侧北西、北东向次级构造处、砂岩层间破碎带是铀矿化的有利地段。通过研究认为枞阳县城山地区铀成矿条件较好，有一定的铀找矿前景。

1 研究区地质概况

1.1 区域侵入岩分布特征

江北A 型花岗岩带呈北东向分布在庐枞盆地东南缘（图1），在岩性上，并非由单一的花岗岩组成，而是一套有密切成因联系和演化关系的不同岩石类型组合。该岩石组合中，碱性端元的岩石是碱性（石英）正长岩，代表性岩体有大龙山、黄梅尖、沙墩、船艄石、龙王尖、金鸡山、青山、罗岭、毛王庙、巴坛及凤凰山岩体等；酸性端元的岩石是碱性花岗岩，代表性岩体有枞阳、城山、花山、梅林、古塘冲及周家山岩体等。这两套岩石受到长江中下游沿江断裂带的控制，形成于长江中下游地壳伸展阶段[9]。

图1 庐枞地区岩浆岩分布简图Figure 1. Distribution of magmatic rocks in the Lu-Zong area

该岩带形成于早白垩世晚期，由于古太平洋板块的俯冲，板片脱水产生的流体交代岩石圈地幔形成具有EMI型特征的富集型地幔，因构造体制由挤压向拉张的转换，使该区伸展作用达到顶峰，岩石圈地幔减薄，导致软流圈上涌，加热并熔融富集型岩石圈地幔，形成了玄武质岩浆，形成的玄武质岩浆与下地壳熔融物质发生同化混染作用，混合后的岩浆沿着深大断裂上升至中浅部地壳，随着分离结晶作用，在中浅部地壳形成多级岩浆房，经过高度分异作用，最终形成A型花岗岩[10]。

1.2 研究区地质特征

研究区出露地层有上三叠统范家塘组(T3f)，岩性主要为钙质及泥质粉砂岩、粉砂岩与泥质粉砂岩互层；中三叠统黄马青组(T2h)，岩性主要为细砂岩和含铜粉砂岩；下侏罗统磨山组(J1m)，主要为含砾石英砂岩、泥岩、粉砂岩夹煤层；中侏罗统罗岭组(J2l)，由粉砂岩、长石石英砂岩组成；下白垩统龙门院组(K1l)，岩性主要为粗安岩、粗安质凝灰岩和凝灰质粉砂岩。

城山岩体岩性为碱性花岗岩，似斑状结构，块状构造。岩石主要矿物为条纹长石(70%)、石英(20%)、斜长石(8%)及少量霓石、钠铁闪石和黑云母等(＜2%)。该岩体位于庐枞地区南部枞阳县金家冲附近，呈岩株状产出，北东向展布，在平面上呈不规则椭圆形，出露面积约19 km2(图2)。岩体侵入的围岩为中侏罗统罗岭组(J2l)和下侏罗统磨山组(J1m)。

图2 城山地区地质图Figure 2. Geological map of the Chengshan area

区内断裂构造发育，主要为北东、南北、北西向三组。其中，官桥-城隍庙大断裂切穿了城山岩体，长达40 km，走向30°，左旋压扭性质，控制了城山岩体中次一级断裂构造。北东向断裂最发育，走向30°～65°，长100～2200 m，断层多以硅化带、破碎带形式出现，有些破碎带出现金属矿化，如在夏家井具不同程度的硅化、高岭土化，局部充填有褐铁矿化脉，并见铜的孔雀石矿化。官桥-城隍庙北北东Ⅱ级断裂是控制城山铀矿化聚集区的一条主要构造。该断裂斜贯庐枞盆地中部，北段出露于双庙组、浮山组火山岩中，控制着Cu、Au 矿化的分布；南段出露于枞阳岩体中，控制铀矿化的分布。铀矿化产于该断裂两侧的北北东、北东、北西向次级断裂构造中。

1.3 铀成矿特征

研究区铀异常矿化类型主要为热液型矿化，铀矿化异常强度、规模与断裂构造、火山机构、热液蚀变发育程度等地质因素呈正相关。通过本次工作，发现区内铀钍异常在铀矿找矿中具有明显特征，即铀钍含量越高的地段，其成矿地质因素越全。本区铀、钍异常区具有以下3 个相对有利的成矿地质条件：①构造部位有利，处于断裂、火山构造夹持区，利于铀的运移与富集，对其空间定位与规模有着较强的控制；②火山喷发旋回相对齐全，火山通道被后期花岗岩侵入充填，反映了本区较强烈的岩浆活动；③热液蚀变相对发育，表现线状的硅化，伴有高岭土化、褐铁矿化等。

2 研究区地球物理特征

岩石物性参数是物探异常解释的基础[11～13]。区内各地质体的沉积环境、岩性以及火山喷发或岩浆侵入的热液影响程度不同，导致地质体中U、Th 含量有较大的差别（图3）。放射性参数统计结果见表1。由表1 可知：测区沉积地层U、Th、K 含量普遍较低，U＜4.2×10-6、Th＜18.0×10-6、K＜3.0%。U、Th、K 含量变化表现为随地层由老→新逐渐增大的趋势，Th/U比值变化呈减小趋势。罗岭组、磨山组、黄马青组分布在城山岩体边缘或以残留体顶盖形式存在于岩体中，受岩浆热液活动作用强影响大，接触带附近岩石产生不同程度的钠化、钾化等；地层中U 含量的均方差、变异系数均较大，反映出U 元素易产生活化、分离，并于接触带处产生富集，导致高U 量组分增加，U 含量不服从正态分布，对U矿化形成有利。

表1 城山地区主要地层(岩石)放射性参数Table 1. Radioactivity parameters of main strata (rocks) in the Chengshan area

图3 研究区各岩性U含量对比Figure 3. Comparison of uranium contents in different types of rocks in the study area

整个燕山晚期侵入的岩浆岩内U、Th、K 含量均较大，而它们形成的岩体与铀矿化关系极为密切。城山岩体为燕山晚期多阶段侵入岩组成的复式岩体，热液活动频繁，使得整个城山岩体内的各个岩体之间U、Th、K含量及比值存在较大的差别。城山岩体U含量较高，均方差相对较大，铀元素偏度系数0.52，U 含量不服从正态分布，离散程度比其他地方要强，反映出城山岩体U、Th 受热液活动影响，在岩体的北部官桥-城隍庙断裂的次级北东向构造发育地段，形成U元素富集。

3 工作方法及布设

地面伽玛能谱测量的是土壤或岩石中天然放射性元素U、Th、K 的放射性强度，是寻找放射性矿产最直接有效的手段。在研究区开展1∶25000 地面伽玛能谱测量工作中，使用RS125 型便携式多道伽玛能谱仪，主要性能指标：采用NaI晶体，高灵敏度探测，能量响应30～3000 keV。Assay 模式测量输出U、Th、K 含量分析结果。该仪器平衡性好、体积小、方便操作，工作温度为-20～50 ℃。工作方法：选择在平坦的基岩露头，探头紧贴测面垂直测量，单点测量模式，测量时间60 s，对异常点进行二次测量，得到U、Th、K、总道4个测量值。

根据研究区地层、岩体及构造的总体展布方向，本次地面伽玛能谱测量工作测线北西向布置，线距250 m，点距50 m，遇异常点时可适当加密。结合地质资料研究分析后，在能谱测量异常区开展地质、能谱、岩石化探剖面测量，点距40 m。

4 综合物探资料解释

4.1 地面伽玛能谱

首先对研究区各放射性测量值采用算术正态分布计算法进行统计，在剔除研究区明显高或低值测点后，计算出所有参与统计数据的算术平均值X和标准差S，并以其算术平均值X为测区该项目的背景值，偏高晕为，高晕为，异常晕为，异常点为，统计结果详见表2。

表2 城山地区放射性异常等级统计Table 2. Statistics of levels of radioactive anomalies in the Chengshan area

通过1∶25000 地面伽玛能谱测量，基本查明研究区内U、Th、K 元素的分布特征，并结合区内地层、构造、岩浆岩和岩体内外接触带特征，对铀矿化分布特征及其控制因素进行初步分析，认为区内铀矿化主要受岩体、围岩、构造联合控制（图4）。圈定的铀异常有：

图4 城山地区铀元素等值线图Figure 4. Uranium isogram for the Chengshan area

Ⅰ号异常，位于枞阳县城山一带，呈不规则状，大致北西向，异常面积约为4 km2。U异常晕分布规模较大，梯度变化剧烈，最高点U 含量为2454.8×10-6。U异常晕主要分布在城山岩体东北部的石英正长岩体与罗岭组砂岩的接触带附近，高值场晕受官桥-城隍庙断裂东侧北西、北东向次级构造控制，沿接触带两侧发育多种热液蚀变如水云母化、硅化、钠化等，地表见较好矿化点，意义较大。

Ⅱ号异常，位于仇家庄-麻布山一带，呈条带状分布，大致北西走向，异常面积约7.4 km2。U 异常晕呈零散分布，处于北东向头坡断裂和东岳庙-周家山南北向“基底”断裂的交叉部位。主要异常晕有两处：一处在仇家庄附近，最高点U 含量为149.6×10-6，该处构造发育，U 异常晕主要分布在岩体外带罗岭组砂岩内，北东向构造发育；另一处在麻布山附近，最高点U含量为243.5×10-6，U 异常晕主要分布在石英正长岩体外带磨山组砂岩中，受次级北西、南北向断裂构造控制。区内硅化、水云母化、褐铁矿化、碳酸盐化、红化等热液蚀变发育，对U量的富集成矿有利。

Ⅲ号异常，位于团庄地段，呈不规则形态分布，大致北西走向，异常面积约4.4 km2。U 异常晕位于团庄地区，最高点U含量为141.7×10-6。该地段U异常晕受石英正长岩体与罗岭组砂岩接触带控制，地层中小构造内矿化较好。区内蚀变类型主要有硅化、红化、高岭土化、黏土化、褐铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化等。

4.2 地面伽玛能谱综合剖面特征

通过地面伽玛能谱测量圈定3 处异常区，在重点地段进行地质、能谱、岩石化探剖面工作，查明地层、岩体、构造与铀矿化的关系。从图5中可以看出，在点位9～12 处有明显异常反应，异常段地处石英正长岩与罗岭组长石石英砂岩接触带附近，异常段宽度大于200 m，能谱U 含量最高达183.8×10-6，岩石化探U 含量最高达61.59×10-6，地面伽玛能谱剖面U 异常与岩石化探U 异常呈现正相关性。铀异常受岩体、构造、接触带等控制，含矿岩石以中细粒砂岩、大理岩为主。与铀矿化关系密切的蚀变有硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、水云母化等。

图5 地质、能谱、化探综合剖面Figure 5. Combined sections of geology, energy spectrum and geochemical exploration

4.3 综合分析

通过对枞阳县城山地区放射性异常场特征进行综合研究，结合研究区地质资料分析，认为城山岩体U、Th、K含量及比值存在着明显的分带性。其中朱家凹地区钾长花岗岩体呈高U、低Th/U 比值分布；青山地区石英正长岩体呈低U、高Th、Th/U 比值区；城山地区石英正长岩体则为低Th/U 比值区。对U 矿化有利的是U含量较高、均方差较大、偏度系数＞0.5、不服从正态分布的岩体，如城山石英正长岩体。其中以各岩体内岩性相变带和岩体与罗岭组、磨山组砂岩的内外接触带处断裂构造发育地段，尤其是岩体内部的砂岩残留体对U 矿化最为有利。燕山晚期石英正长岩体提供铀源，其受到热液蚀变作用的影响，活性铀以断裂构造为通道，富集于罗岭组砂岩中。

通过分析，划分出两处找矿远景区：一处位于城山岩体东南，能谱U 异常区，U 含量最大值312.6×10-6，处于石英正长岩与罗岭组砂岩的内外接触带。另一处位于麻布山一带，能谱U 异常区，U 含量最大值243.5×10-6，处于罗岭组砂岩层内北东向断裂和南北向断裂交汇处。