地電化學法在尋找隱伏鈾礦中的應用
——以諸廣鹿井地區(qū)為例

趙欣怡 歐陽菲 羅先熔 劉攀峰 湯國棟 蘇藝懷吳彥彬 唐 瑞

(1.桂林理工大學地球科學學院,廣西 桂林 541004;2.成都理工大學地球科學學院,四川 成都 610059)

地電化學法自20世紀80年代從前蘇聯(lián)引入我國后得到了蓬勃發(fā)展,現(xiàn)已被證實是一種有效的深穿透地球化學勘查找礦手法[1-2]。由桂林理工大學隱伏礦床研究所羅先熔教授團隊研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地電化學集成技術(shù),近30 a來通過在國內(nèi)外不同地區(qū)進行了地電化學法尋找隱伏礦床的預測研究,特別是在高原寒冷凍土區(qū)[3-4]、干旱戈壁荒漠區(qū)[5]、草原[6]與森林植被覆蓋區(qū)[7]、第四系和殘坡積層覆蓋區(qū)[8]等常規(guī)找礦工作開展難度較大的地區(qū)取得了一系列較理想的找礦成果。

鈾礦資源作為重要的戰(zhàn)略資源和能源礦產(chǎn),一直以來都是保障各國戰(zhàn)略性發(fā)展的關(guān)鍵礦產(chǎn)。位于湘贛邊界的鹿井地區(qū)是我國重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)區(qū)之一,經(jīng)過數(shù)十年的勘查工作在該地區(qū)已發(fā)現(xiàn)大大小小數(shù)十個鈾礦床、礦點。然而我國鈾礦找礦深度有限,近幾年部分地區(qū)地表、近地表的鈾礦資源逐漸枯竭,因此迫切需要開展深部隱伏鈾礦探測工作。鹿井地區(qū)位于亞熱帶季風與溫帶季風氣候交界區(qū),潮濕多雨,植被覆蓋嚴重,常規(guī)地質(zhì)找礦勘查方法工作難度較大。本研究采用地電化學法在鹿井地區(qū)進行深部找礦預測研究,旨在為該區(qū)深部找礦提供新思路,并總結(jié)出一套適用于該地區(qū)尋找隱伏鈾礦床的勘查技術(shù)方法。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鹿井地區(qū)地處湖南郴州汝城縣與江西贛州崇義縣交界部位,其主體大部分屬于湖南省,大地構(gòu)造位置為揚子板塊與華夏板塊之間的南華活動帶中閩贛后加里東褶皺帶西部(圖1(b))[12],同時也是SN向萬洋—諸廣山隆起帶、NW向常德—安仁巖石圈斷裂、NE向遂川—熱水斷裂以及近EW向仙鵝塘斷裂的交匯部位(即諸廣山復式巖體中段)[13-14]。由遂川斷裂及熱水—關(guān)田斷裂共同組成的地塹式斷陷帶共同控制了該地區(qū),其中作為主要的控巖、控盆及控礦構(gòu)造的遂川—熱水斷裂是一條走滑式剪切帶,不同方向的線性構(gòu)造又與其交織呈現(xiàn)出網(wǎng)狀形態(tài)(圖1),它們大體都呈NE向穿過研究區(qū)。區(qū)域內(nèi)豐州盆地即是在該走滑斷裂體系下形成的兩側(cè)為寒武系、中間為白堊—古近系的拉分盆地[15]。同時豐州盆地也是一個陸相殘留紅盆,屬于火山作用后的塌陷式后紅盆,盆地內(nèi)存在的中生代酸性花崗巖雜巖體也證明,區(qū)內(nèi)在中生代時期曾發(fā)生過強烈的異源巖漿活動,具有有利的鈾成礦環(huán)境,區(qū)內(nèi)的鈾礦床及礦化點也主要分布于其邊緣地區(qū)[16-17]。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征Fig.1 Regional geological characteristics of the study area

區(qū)內(nèi)的鈾礦床類型主要為花崗巖型及花崗巖外帶型,均屬于中低溫熱液鈾礦床,產(chǎn)鈾巖體上多覆有以紅色礫巖和砂礫巖為主的晚白堊世—古近紀陸相構(gòu)造層,它們不整合覆蓋于寒武系或花崗巖體之上[18]。其中,區(qū)內(nèi)的鈾礦體多產(chǎn)于印支期第二階段及燕山早期第二階段、第三階段花崗巖內(nèi)部及其外接觸帶的下寒武統(tǒng)香楠組和中寒武統(tǒng)茶園頭組的淺變質(zhì)巖地層中,具有多期多階段特點[19]。

鹿井地區(qū)出露有震旦系、寒武系、奧陶系和白堊系以及古近系,其成礦溫壓、成礦熱液來源、礦石物質(zhì)組成、熱液蝕變類型等均具有較好的一致性,鈾成礦成因上屬于雙混合成因模式,具有多來源性[20-21]。同時區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,出露面積占研究區(qū)1/2以上,從加里東期至燕山晚期均有巖漿侵位,以中酸性巖類為主,巖性主要為粗、中、細?；◢弾r、花崗斑巖、黑云母花崗巖和二云母花崗巖以及黑云母二長花崗巖,局部出露燕山期基性巖脈[18]。鹿井地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)特征如圖1(a)所示。

2 方法技術(shù)原理及樣品采集與分析測試方法

2.1 方法技術(shù)原理

地電化學法即為地電提取測量法,是結(jié)合地球物理和地球化學手段來提取地球化學信息進行找礦勘查與預測的一種方法[22]。其原理簡述為:在原電池及電解池作用下,埋藏的礦化體會發(fā)生電化學溶解,使得離子發(fā)生遷移活動并在周圍近地表的松散層產(chǎn)生離子成暈現(xiàn)象。這些離子雖經(jīng)各種作用不斷遷移,但卻處在一個動態(tài)的平衡狀態(tài)下,若是給予一個外加電場,離子的平衡狀態(tài)就會被打破,離子會繼續(xù)發(fā)生遷移。根據(jù)遞推理論,這些反映深部礦化信息的離子之所以能夠被放置在淺部的離子收集器收集到,是因為在外加電場作用下平衡被打破的離子發(fā)生遷移,土壤或近地表中靠近電極的離子在電極附近富集先進入離子收集器,其產(chǎn)生的空位由距離較遠的離子遷移過來進行補充,距離較遠的離子因此產(chǎn)生的空位則繼續(xù)由距離更遠的離子遷移過來進行補充,在這樣依次遞推下,深部礦體的礦化信息就可以通過離子源源不斷地進入離子收集器從而被獲取到[22-23]。

2.2 測線、測點布設(shè)與裝置選取

桂林理工大學羅先熔教授團隊于2019年在諸廣山復式巖體的書樓丘花崗巖型鈾礦床2號勘探線上布置了16個點(點距為40 m),進行了方法技術(shù)可行性試驗;在鹿井研究區(qū)則采用矩形測網(wǎng)布局方式,布設(shè)了7條呈NW走向(132°)的采樣測線,線點距為500m×100m(圖1),采集了樣品342件。采樣裝置均為團隊研發(fā)的具有低電壓、小電流、方便易攜且提取效果好等優(yōu)點的第三代低電壓偶極地電化學提取裝置。裝置由電源和離子收集器組成,離子收集器由兩個導電性能較好的圓柱形碳棒組成,其外裹有具有高吸附能力的無雜質(zhì)高密聚醚型聚氨脂泡塑和濾紙,同時分別由導線連至電源,電源則采用9 V干電池進行供電。

2.3 野外樣品采集與分析測試方法

野外樣品采集采取手持GPS定點后進行采樣。采樣時在所定點位挖取兩個間隔1 m左右、深度約30 cm至B層土壤的圓形坑,將離子收集器的陰陽兩極分別置于兩坑內(nèi)并倒入提取液600 mL(一個點位共使用提取液1 200 mL)充分攪拌后復土掩埋,使用9 V干電池持續(xù)供電24 h后將離子收集器取出。拆下離子收集器上陰陽兩極碳棒上所裹的泡塑,裝入樣品袋內(nèi)密封并編號。

野外采集的泡塑樣品均送至中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院測試中心進行分析,樣品經(jīng)濕法消解進行預處理后利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)進行元素分析[24-25]。 共分析元素 As、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、Ti、U、V、Zn 12種,測試元素含量均扣除本底值,各元素分析精度RSD均小于5%。

3 可行性試驗研究

位于鹿井地區(qū)南部的書樓丘鈾礦屬于諸廣山復式巖體的南體部分,是典型的花崗巖型鈾礦床,與鹿井地區(qū)有著相似的巖漿活動以及構(gòu)造環(huán)境。本著“由已知到未知”的原則,本研究通過在書樓丘鈾礦床2號勘探線的已知剖面上布設(shè)采樣點進行方法技術(shù)的可行性試驗,將地電提取樣品的元素含量分析后繪圖進行了對比分析,結(jié)果如圖2所示。

圖2 書樓丘2號勘探線已知剖面地電提取綜合異常特征Fig.2 Geoelectric extraction comprehensive anomaly characteristics of known section in No.2 exploration line of Shulouqiu

由圖2可知:在已進行鉆孔驗證勘探工作的剖面區(qū)域范圍內(nèi),地電提取的主成礦元素U以及與其相關(guān)性較強的Th、Pb元素的異常多反映在6～12號測點之間(圖中虛線部分),其中峰值點在8號以及11號測點,與此同時Co、Ni、V、Ti等多元素均呈現(xiàn)出不同程度異常,異常的總體反映范圍與隱伏礦體的賦存范圍具有較高的吻合程度,示礦性較好。

值得說明的是Th元素作為U元素的衰變產(chǎn)物,具有相似的元素地球化學性質(zhì),因此可將兩者聯(lián)系起來,利用w(Th)/w(U)值在花崗巖巖性鈾礦的勘查工作中進行輔助與參考[26]。學者們傾向于認為w(Th)/w(U)值是反映巖石中鈾的存在形式以及鈾活化難易程度一個重要的地球化學指標,將w(Th)/w(U)<3的花崗巖體視為鈾成礦的有利巖體[27]。本研究采用w(Th)/w(U)值對地電提取的兩元素數(shù)據(jù)進行比值計算與討論。值得說明的是,在文中為使作圖方便及異常凸顯得更加直觀,取w(Th)/w(U)值的倒數(shù)——w(U)/w(Th)值進行計算以及作圖與評價,同理也可認為w(U)/w(Th)>1/3時的花崗巖體為鈾成礦的有利巖體。通過圖2可以看出,w(U)/w(Th)值的異常范圍與下方已知礦體的賦存范圍對應較好,同時圖中反映其異常趨勢的折線與U元素較為貼近。

綜上所述,利用地電化學法尋找花崗巖型鈾礦是可行且有效的,可以將其用于鹿井地區(qū)的隱伏鈾礦找礦工作中。

4 找礦應用

4.1 鹿井地區(qū)地電提取單元素特征

在方法可行性試驗的基礎(chǔ)上,在鹿井地區(qū)的研究區(qū)內(nèi)進行地電提取測量,利用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS25.0和Excel對分析所得的12種元素的含量數(shù)據(jù)進行處理與統(tǒng)計。除了對它們進行原始數(shù)據(jù)的參數(shù)計算外,通過“平均值+3倍標準差”的多次迭代計算使得它們符合正態(tài)分布,同時計算出數(shù)據(jù)迭代后的相應參數(shù),結(jié)果見表1。

表1 鹿井地區(qū)地電提取各元素特征值統(tǒng)計Table 1 Statistics of eigenvalues of geoelectric extraction elements in Lujing area

元素的變異系數(shù)可以反映出元素的離散程度及遷移活動性規(guī)律,對元素的原始數(shù)據(jù)以及背景數(shù)據(jù)的變異系數(shù)Cv1、Cv2作圖進行離散圖解(圖3),其中Cv1為元素地球化學場的相對變化幅度,Cv1/Cv2為背景擬合處理時對極值的削平程度。如圖3所示,U元素的離散程度最大,表明其元素含量變化幅度較大,高強值數(shù)據(jù)點較多;其次可以看出Cu、Zn、As的離散程度緊隨U元素,也展現(xiàn)了較大的變異性[28]。因此,U是研究區(qū)內(nèi)成礦最有利的元素,Cu、Zn、As具有一定的成礦可能性。

圖3 鹿井地區(qū)元素離散程度Fig.3 Degree of element dispersion in Lujing area

為更好地了解各元素在研究區(qū)內(nèi)的分布特征,將迭代后的地電提取數(shù)據(jù)的均值作為背景值,按“背景值+n標準偏差”方法并結(jié)合鹿井地區(qū)地質(zhì)條件對其進行異常范圍計算,使用Suffer15.0軟件繪制了平面異常圖,如圖4所示。

圖4 鹿井地區(qū)地電提取單元素平面異常特征(單位:(×10-6))Fig.4 Single element planar anomaly features extracted from geoelectricity in Lujing area

由圖4可知:研究區(qū)內(nèi)有利的成礦元素U的地電提取異常較明顯。其異?？煞譃閮深?一類在鹿井附近,大致沿著寒武系基底和花崗巖邊界的接觸帶呈線狀分布;另一類異常主要位于花崗巖分布區(qū)域的集溪—界坑和高昔—下洞子4個區(qū)域之間的位置,由一條經(jīng)過高昔的NNE向斷裂與一條經(jīng)過下洞子的NE向斷裂所圍限,該處異常位于兩條斷裂之間,范圍均較大,呈面狀分布。其最西側(cè)為集溪村,根據(jù)采樣點的位置分析,異常高值主要在兩條斷裂附近與次級斷裂的交匯位置。同時研究區(qū)內(nèi)Th元素異常雖然與U元素有一定的相似性,但位置卻有較大偏移,異常規(guī)模也相對較小。其中一個較明顯的異常位于集溪附近的測線上,與U元素異常位置相吻合,該處異常東側(cè)出現(xiàn)兩個較小的點狀異常,3個異常點可能均與NNE—NE向斷裂有關(guān),可認為是同一個帶狀異常。通過Th元素的異常圖也可發(fā)現(xiàn),Th元素在寒武系基底地層范圍內(nèi)無異常出現(xiàn),可認為Th元素在該區(qū)域內(nèi)的含量低于巖體內(nèi)部。

總體來說,研究區(qū)內(nèi)各單元素的地電提取異常均分布在寒武系基底地層或其與花崗巖的接觸帶上,又或者是花崗巖區(qū)內(nèi)不同方向和大小的斷裂交匯處,各元素之間的地電提取異常平面分布特征差異較為明顯。由于鹿井地區(qū)作為典型花崗巖型鈾礦產(chǎn)區(qū),且研究區(qū)內(nèi)花崗巖出露較多,斷裂構(gòu)造發(fā)育,它們對成礦的控制作用不可忽略。

4.2 鹿井地區(qū)地電提取元素綜合特征

使用數(shù)理統(tǒng)計軟件SPSS25.0對分析所得的各元素的地電提取數(shù)據(jù)進行R型系統(tǒng)聚類與因子分析,來探究各元素之間的組合關(guān)系及綜合特征。由于各元素的數(shù)據(jù)大小相差過多,最大值、最小值及均值之間多出現(xiàn)相差多個數(shù)量級的情況,因此為排除少數(shù)特高值點的數(shù)量級帶來的影響,本研究在進行R型系統(tǒng)聚類與因子分析前對數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換[29]。

4.2.1 R型聚類與R型因子分析

R型系統(tǒng)聚類分析可通過將相似性較高的元素通過算法加以聚類,從而凸顯出其在成暈成礦作用下的聚合性及其之間的關(guān)系[30]。從分析所得的譜系圖(圖5)中可以看出,當元素相關(guān)距離系數(shù)為20時,元素聚類明顯地呈現(xiàn)出3個組合:①Cu-Zn-Ni-Pb-VCo-Ti-As;②Mo-Sb;③U-Th。從元素的聚類過程中來看,①、②組元素分別聚類成組的距離小于第③組,同時①、②組元素組合同時包含了不同的高溫、中溫、低溫成礦元素,反映出較為豐富復雜的信息,可能與湘贛地區(qū)鈾成礦作用經(jīng)歷多期次演化有關(guān)[31-32]。

圖5 R型系統(tǒng)聚類譜系Fig.5 Clustering pedigree of R-type system

在R型系統(tǒng)聚類分析的基礎(chǔ)上對其進行了R型因子分析,在對數(shù)據(jù)進行因子分析適用性判別時,計算其KMO度量值為0.866,大于統(tǒng)計學學家Kaiser給出的KMO>0.6的度量標準,而Barlett球形檢驗的Sig相伴概率值為0,遠小于0.05的顯著水平標準值,說明通過檢驗可以證明能完全拒絕檢驗的零假設(shè)現(xiàn)象,數(shù)據(jù)內(nèi)部存在一定的關(guān)聯(lián)性,可進行后續(xù)的R型因子分析[33]。對初始因子的載荷矩陣使用最大方差法進行重新分配,使得相關(guān)系數(shù)的絕對值向區(qū)間(0,1)的兩段分化,因子分析結(jié)果見表2[34]。

表2 鹿井地區(qū)地電提取元素正交因子旋轉(zhuǎn)載荷矩陣Table 2 Orthogonal factor rotation load matrix of geoelectric extraction elements in Lujing area

由表2可知:研究區(qū)內(nèi)主因子收斂較快,累積貢獻了71.301%的方差值,反映了相對集中的元素信息[35]。以因子載荷值的絕對值大于0.5為基準可將元素劃分為3個元素組合。

F1元素組合為Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti,方差貢獻率最高,為33.385%。F1元素組合的組成較為復雜,同時包含了高、中、低不同溫度的成礦元素。同為鐵族元素的V、Ti、Co、Ni,均可反映地球深部的堿性巖漿活動信息,其中V、Ti元素均具有較強的親氧性,其在基性巖漿巖中含量最高,在堿性巖漿溶體中因較高濃度的堿金屬,可形成攜帶稀土元素和鈾的鈦酸鹽礦物,而Ti元素在花崗巖中又多賦存于花崗巖內(nèi)的黑云母中。V元素雖在熱液中不富集,卻在一些熱液礦脈的脈石礦物如磷灰石中含量很高,在高溫條件下磷灰石也可對鈾的富礦化產(chǎn)生影響。同為親硫元素的Co、Ni元素在巖漿作用過程中有著許多相似之處,均在巖漿結(jié)晶的早期階段隨著熱液遷移富集,而后當溫度或其他條件改變時發(fā)生沉淀[32]。此外,組合中的Cu-Pb-Zn元素是易形成硫化物的中低溫親銅元素,在一定程度上反映了酸性巖漿活動?？傮w來說,F1組合在一定程度上代表了區(qū)域內(nèi)的酸性巖漿活動和堿性巖漿活動,兩者交替進行,較為頻繁的構(gòu)造活動和多期次的巖漿活動,為區(qū)內(nèi)多期次成礦提供了良好的地質(zhì)條件,這也與鹿井地區(qū)的大地構(gòu)造環(huán)境相吻合[31]。

F2元素組合為 U-Th-Pb-V,方差貢獻率為19.969%。U元素和Th元素同為放射性的親石元素,Th元素常是U元素的衰變產(chǎn)物,在巖漿作用中兩者也常具有相似的地球化學性質(zhì)。牟保磊[32]通過對比前蘇聯(lián)學者維多格拉多夫在1962年調(diào)查的各類巖漿巖中鈾元素的含量,發(fā)現(xiàn)從超基性巖到酸性巖鈾含量大幅增加,從而表明鈾在巖漿結(jié)晶的早期無法從巖漿中析出,熱液階段的U和Th都可高度富集,但Th一般集中在高溫熱液階段沉淀,U則在中低溫階段沉淀[32]。在F1組合中的Pb、V依然出現(xiàn)在F2元素組合中,說明區(qū)域內(nèi)酸性巖漿活動和堿性巖漿活動交替進行的頻繁,且溫度也在不斷變化,為區(qū)內(nèi)U沉淀創(chuàng)造了有利條件。

F3元素組合為 Mo-As-Sb,方差貢獻率為17.947%。在元素地球化學分類中,Mo元素是高溫元素,其在420℃以上活動性較大,可隨著熱液進行遷移富集,但當溫度降低或其他條件改變時就會發(fā)生沉淀[36]。As與Sb作為親銅元素,均是低溫元素,As是熱液成因硫化物礦石的代表元素,而Sb的熱液硫化物礦床也常與花崗巖有關(guān),因此可推測F3組合反映了區(qū)內(nèi)成礦熱液流體的溫度變化趨勢以及熱液活動范圍。

通過對比R型系統(tǒng)聚類和因子分析結(jié)果,可發(fā)現(xiàn)R型系統(tǒng)聚類分析得出的3組元素組合Cu-Zn-Ni-Pb-V-Co-Ti-As,Mo-Sb和U-Th與R型因子分析所得出的3組元素組合F1(Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti),F2(UTh-Pb-V)和F3(Mo-As-Sb)大體一致,均反映了研究區(qū)內(nèi)復雜頻繁的構(gòu)造活動以及多期次構(gòu)造巖漿活動為區(qū)內(nèi)鈾成礦提供了良好的地質(zhì)條件。

有時現(xiàn)病史就牽涉到兩個病甚至幾個病。如1例左胸痛患者，體檢發(fā)現(xiàn)左第二肋軟骨局部膨隆，有明顯壓痛，遂診斷左第二肋軟骨炎。其實患者同時還有急性心肌梗死，仔細詢問病史和體檢還能發(fā)現(xiàn)單純用肋軟骨炎難以完全解釋的癥狀體征。

4.2.2 元素綜合特征

襯度值是元素的原始數(shù)據(jù)與其均值的比值。襯度異常法具有強化弱異常、突出多元素套合異常等優(yōu)點,為更加直觀地了解元素的綜合特征,本研究在因子分析結(jié)果的基礎(chǔ)上使用該方法,并利用Suffer15.0軟件繪制了元素綜合異常圖[37-38],如圖6所示。

圖6 鹿井地區(qū)地電提取元素綜合異常及w(U)/w(Th)分布特征Fig.6 Distribution characteristics of the comprehensive anomaly and w(U)/w(Th)of geoelectric extraction elements in Lujing area

由圖6可知:F1(Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti)元素組合異常集中在集溪—界坑以及下洞子附近區(qū)域,同時在寒武紀基底與花崗巖區(qū)域邊界的接觸帶附近也有出現(xiàn),異常分布主要與斷裂等構(gòu)造緊密相關(guān)。中生代時期的諸廣山地區(qū)由于太平洋板塊發(fā)生了強烈的俯沖擠壓及拉張作用,區(qū)域內(nèi)的巖漿活動頻繁強烈,同時形成了多組NE向的伸展斷陷構(gòu)造帶,它們也控制了白堊紀盆地以及燕山期的一系列巖漿活動[20,39]。F1元素組合內(nèi)包含了酸性巖漿活動及堿性巖漿活動的代表元素,結(jié)合圖6異常分布特征,可反映出在中生代的大規(guī)模巖漿—構(gòu)造活動中,巖漿活化并產(chǎn)生了運移與沉淀;同時這次構(gòu)造活動中,區(qū)內(nèi)的酸性巖漿活動和堿性巖漿活動可能存在多期次交替進行情況,異常分布地區(qū)是成礦的有利場所。

圖7 找礦靶區(qū)預測結(jié)果Fig.7 Prediction results of prospecting target areas

F2(U-Th-Pb-V)元素組合異常主要分布在集溪—界坑和下洞子—高昔兩處,同時在白堊—古近系紅盆與花崗巖區(qū)接觸帶附近的鹿井區(qū)域也有異常出現(xiàn)。該組元素組合主要反映了區(qū)內(nèi)主成礦元素的沉淀作用,異常區(qū)域內(nèi)主要出露巖性為中三疊世黑云母二長花崗巖,而黑云母是花崗巖中廣泛分布的高鈾含量的成礦元素載體礦物,有利于巖漿活動過程中鈾元素的富集與存儲[40-41]。從圖6中可以看出,F2與F1兩組元素組合的異常位置重合性較高,同時其所在位置斷裂叢生,河流較為發(fā)育,構(gòu)造條件均良好,因此該組元素異常的分布地區(qū)也為U富集沉淀的最優(yōu)地區(qū)。

F3(Mo-As-Sb)元素組合的異常主要分布在研究區(qū)內(nèi)的寒武紀基底與白堊—古近系紅盆的接觸部位,在下洞子—高昔附近也有小面積分布。F3元素組合在一定程度上反映出了熱液元素成礦作用,Mo為高溫鎢鉬族元素,常富集在花崗巖類的淺色礦物中,同時As和Sb也大量存在于硫化物礦物中。表明區(qū)內(nèi)異常不僅有低溫熱液參與,高溫熱液與硫化物成因礦物也提供了良好的熱源與物源條件。

與此同時,將本次鹿井地區(qū)地電提取工作中的U、Th元素含量進行w(U)/w(Th)比值計算及作圖后,可看出w(U)/w(Th)值異常在研究區(qū)內(nèi)主要分布于集溪—界坑以及下洞子—高昔附近。將其與地電提取的U單元素異常(圖4)以及F2(U-Th-Pb-V)元素組合異常(圖6)進行對比,可發(fā)現(xiàn)3組數(shù)據(jù)的異常平面分布位置高度重合,異常分布地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,異常區(qū)域內(nèi)出露的巖性大部分為中三疊世黑云母二長花崗巖,該兩處為鈾成礦的有利區(qū)域。

5 成礦靶區(qū)預測

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地電提取元素F1、F2、F33組元素組合的襯度異常套合情況以及U單元素、w(U)/w(Th)值的異常平面分布特征,同時綜合研究區(qū)內(nèi)的控礦與成礦地質(zhì)條件等因素,按等級高低依次圈定出了 A、B、C 3處找礦靶區(qū),如圖7所示。

(2)B靶區(qū)。該靶區(qū)位于研究區(qū)中部下洞子區(qū)域,面積約0.8 km2。區(qū)內(nèi)主要出露巖性為中三疊世黑云母二長花崗巖,受多條NE向斷裂影響。靶區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件良好,其巖漿侵入與構(gòu)造演化活動與A靶區(qū)類似,始于印支期,經(jīng)多期多階段巖漿構(gòu)造活動影響,鈾成礦物質(zhì)來源充足,同時廣泛分布的斷裂也為成礦熱液的運移與富集提供了場所。本研究地電提取的 F1、F2、F33組元素組合異常在此處套合程度較好,高值區(qū)主要分布在下洞子兩側(cè);U單元素異常在此處面積較大,w(U)/w(Th)值異常在此區(qū)域雖有顯示但呈分散分布,結(jié)合此地區(qū)的良好構(gòu)造條件,以及U單元素和w(U)/w(Th)值異常的高重疊性,此處可作為尋找鈾礦化體的優(yōu)勢地區(qū)。

(3)C靶區(qū)。該靶區(qū)位于研究區(qū)西側(cè)寒武紀基底和花崗巖分布區(qū)的接觸部位,面積約0.46 km2。靶區(qū)內(nèi)分布的多條NE向斷裂,以及存在于寒武紀基底和花崗巖分布區(qū)的接觸部位的蝕變帶反映了區(qū)內(nèi)較好的構(gòu)造條件,同時區(qū)內(nèi)出露的中三疊世黑云母二長花崗巖和晚侏羅世黑云母花崗巖也說明,區(qū)內(nèi)自印支期至燕山期產(chǎn)生了頻繁的巖漿活動。地電提取的各元素的組合異常在靶區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了一定程度的套合,但U單元素和w(U)/w(Th)值異常的面積均不大且高值異常分布不連續(xù),考慮到靶區(qū)內(nèi)的成礦地質(zhì)條件較好,此地存在一定的成礦可能性,因此可作為C類靶區(qū)來考慮開展工作。

6 結(jié) 論

(1)通過在研究區(qū)南部書樓丘鈾礦床2號勘探線的已知剖面進行方法可行性試驗研究,發(fā)現(xiàn)在隱伏礦體的分布范圍上方出現(xiàn)了清晰的地電提取異常,表明在鹿井地區(qū)利用地電化學法尋找隱伏鈾礦是可行且有效的。對研究區(qū)內(nèi)地電提取樣品分析測試所得As、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、Ti、U、V、Zn 12種元素含量進行了統(tǒng)計學特征統(tǒng)計、元素離散圖解和單元素平面異常分析,發(fā)現(xiàn)U在區(qū)內(nèi)成礦潛力最大。

(2)經(jīng)過R型聚類分析和R型因子分析后,將地電提取的元素分為F1(Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti)、F2(UTh-Pb-V)、F3(Mo-As-Sb)3組元素組合;在襯度值計算后對其進行組合異常平面分布分析,發(fā)現(xiàn)F1與F2兩組元素組合異常套合程度最好,它們與鈾成礦關(guān)系最為密切,同時w(U)/w(Th)>1/3的異常分布對于尋找鈾礦有重要的參考價值。

(3)根據(jù)地電提取元素的3組元素組合的襯度異常套和情況以及U單元素、w(U)/w(Th)值的異常平面分布特征,并結(jié)合控礦與成礦地質(zhì)條件等因素,共圈定出 A、B、C 3處找礦靶區(qū),其中A靶區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)良,為尋找隱伏鈾礦的最佳地區(qū)。

致 謝

核工業(yè)北京地質(zhì)研究院提供了部分圖件與資料,在此表示感謝!