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地球物理方法在某砂岩型铀矿预测评价中的应用

发布日期:2017-04-12  来源:选矿技术网  浏览次数:6207

孔雀河斜坡带位于塔里木盆地东北缘,面积约为24108 km2。区内矿研究程度很低,主要层位大面积被第四系覆盖,基础地质信息获取困难,预测评价选区可靠性差。由国家三○五“十五”科技攻关项目资助,在该区进行了1∶50万铀矿区域预测的综合地球物理方法应用研究工作。项目根据工作区实际情况,选择了地面γ能谱测量、土壤氡法、瞬变电磁测深、浅层地震勘探等方法,对砂岩型铀矿成矿区域环境进行调查,如铀源条件、目标层位的构造、岩性岩相以及后生富集程度等进行研究,取得了较好的成果。

一、区域成矿地质背景

孔雀河斜坡带地处塔里木地台东北缘,北接南天山断褶带,二者以近东西向的辛格尔深大断裂分界。蚀源区为库鲁克塔格断隆,出露3套性质完全不同的地层:一是由前震旦系变质岩系构成的结晶基底,二是由震旦系与下古生界冰积岩、碳酸岩、中基性火山岩及部分浅变质岩为主组成的盆地褶皱基底,三是残留于山前凹陷或山间洼地中的少量新生界陆相碎屑岩组成的盖层沉积。盆地内中新生代地层发育较全,但埋深小于1km的层位只有上新统库车组与中新统康村组,为本次研究的主要目标层位。区内基底构造复杂,总体上具有北隆南坳,整体向西缓倾斜的特点。主构造线方向为近东西向,次一级构造走向一般为北东向与北西向;盖层构造相对较简单,以断块与宽缓浅坳为主,断裂构造不发育。蚀源区与盆地基底中侵入岩分布较广,主要是元古代和华力西期岩浆活动的产物,出露面积分别为700及3000 km2。岩体中铀含量普遍偏高。区内发现的铀矿化均分布于北部蚀源区。其中铀矿化点11个,铀混合型矿化点3个。矿化类型有碳酸岩型、花岗岩型、碳硅泥岩型及变质岩型等。矿化点总体规模较小,无工业开采意义。

二、地球物理方法应用及效果

(一)地球物理方法的选择

孔雀河斜坡带北部蚀源区基岩裸露,南部盆地中大面积被第四系松散堆积物覆盖,但厚度不大,一般小于50 m。因此,采用地面γ能谱测量与土壤氡法相结合,可大致查明区内各类地质体(岩石)放射性元素的分布特征。根据研究区各地层间有一定的电性差异,尤其是不同岩性层界面附近,电性差异较明显,并具有较大的密度差异,形成较大波阻抗,因此选择了瞬变电磁剖面法和浅层地震勘探来确定目的层的岩性、埋深及空间分布。

(二)伽玛能谱测量方法应用

根据γ能谱测量数据统计结果,本区蚀源区与基底地质体中,放射性元素含量较高的地质体(岩石)有下寒武统灰岩夹砂岩、志留系浅变质岩、华力西中期花岗岩。盖层中富铀层位是侏罗系、古近系、新近系泥岩层。其中,华力西中期花岗岩铀、钍、钾含量最高,分别为6·7×10-6、8·55×10-6、7·8%,远大于其克拉克值,且出露面积大,为本区主要铀源体。铀,钍,钾高场的区域分布,基本形态?长轴方向,都受地质体和区域性断裂控制,为近东西向。为了进一步评价铀源及活性铀信息,按钍归一化来恢复古铀含量,以铀迁移量来评价铀的活化迁移情况。结果表明,蚀源区古铀含量较现今铀含量普遍偏高,异常范围更大,其铀迁移量为明显负值,而盖层泥岩、砂岩层为明显正值,说明蚀源区内部分铀已活化迁移进入盆地。

(三)浅层地震方法应用

1、地层密度特征

将该区露头岩石和钻孔岩心的密度测量结果进行统计,并参照各时代地层厚度计算出综合密度,可以看出各地层之间存在着明显的密度差,地层密度随地层时代由新到老、埋深由浅到深而增大。各地层间较大的密度差异,可形成较大波阻抗,为地震勘探工作提供了地球物理前提。

2、地震波特征

据区域地震勘探资料,本区中新生代地层中存在明显的标志层,其中, T4和T5波组对应的界面埋深较浅,为研究的重点。

(1) T4波组:该波组对应的界面为上新统库车组的底界,也是Ⅰ1层序的底界,其同相轴密集,以中-强振幅为主,从盆边到盆腹连续性逐渐变好,呈平行-亚平行反射结构,波组的终止现象以上超为主。Ⅰ1层序中又测到了4个次一级波组:T4-1波组:处于时间剖面上10~50 ms之间,分布于整个剖面的西北部,呈短连续、中振幅,反映深度为40~62m;T4-2波组:处于时间剖面上150~300ms之间,由南至北变振幅、变频率,反射面连续性好,推测该波组对应的界面为库车组上部的泥岩段底界,反映深度为120~380 m;T4-3波组:处于时间剖面上340~560ms之间,由孔雀河向北地震波振幅、频率变化大,界面连续性差。该波组对应的界面为库车组中部泥岩夹薄层砾岩段底界; T4-4波组:处于时间剖面上550~700 ms之间,振幅强,频率高,连续性好,直至上超形式在孔雀河北6km处尖灭,推断该波组对应的界面为库车组下部粉砂岩、砂岩、粗砂岩段底界。

(2) T5波组以上的I2-1亚层序上部,利用浅层地震探测到2个次一级波组。T5-1波组:在地震时间剖面上处于500~800 ms之间,中振幅,连续性中等,推测该波组对应的界面为康村组上部的泥岩夹砂岩段的底界, 在孔雀河南尖灭; T5-2波组:处于时间剖面上480~820 ms之间,振幅强、频率低、连续性好,易于追踪,频率变化大,分析该波组对应的界面为康村组与吉迪克组的界面,在孔雀河北14 km处尖灭。

3、找矿目的

层构造及岩性岩相条件分析利用在孔雀河斜坡带北部的浅层地震勘探成果,结合前人地震剖面资料,编制出目的层顶底板构造图及基底构造图等。通过分析可知,孔雀河斜坡带北部是一个古生代形成的继承性斜坡带,基底埋藏浅。从中新世晚期开始接受沉积形成康村组,厚度不大,约为300~360 m,向盆地内逐渐增厚;上新统库车组厚度变化较大,北部为250~400 m,向盆地内方向增加至650 m左右。目的层产状稳定,总体向盆内倾斜,倾向约204°,倾角除盆地边缘为10°~18°外,其余地段都小于8°,一般在5°左右。尤其是孔雀河大断裂以北的阿克苏甫-老开屏一带,地层以单斜为主,新构造运动影响较小,次级断裂也不发育,为层间氧化带的发育提供了有利的构造环境。另外,地震相特征研究表明,本区南部地震相外部形态以席状为主,内部反射结构以平行、亚平行为主,反映了由低能沉积作用形成的三角洲相、滨湖相沉积体系;阿克苏甫-L7线北端,地震相外部形态以楔形、滩型为主,内部反射结构以S型、S-斜交复合型、迭瓦状前积反射结构为主,并有前积、杂乱、上超的层序结构,反映了在浅水环境下,由不均匀沉积作用、冲蚀作用形成的冲洪积扇-河流相沉积体系。

(四)瞬变电磁测量方法应用

1、电性特征研究从孔雀河斜坡带上部地层视电阻率统计结果可以看出:本区盖层岩石视电阻率普遍较低,而库车组下段、康村组下段、吉迪克组,因含较多砂岩、砾岩等粗碎屑岩,视电阻率总体偏高,一般大于20Ω·m。各层之间电性差异的存在,尤其是不同岩性层界面附近,电性差异较明显,为开展瞬变电磁工作提供了依据。

2、瞬变电磁解释成果通过全时域视电阻率反演程序计算测线的ρτ曲线说明,电阻率测深曲线形态主要有3种类型,即H型、HK型及HKH型曲线,以HK型为主。测线多道剖面与ρτ-τ拟断面图对比可知,视电阻率剖面上表现为南低北高的电性差异。说明由南至北,岩石导电性降低,地层中砂质成分增多,碎屑粒度变粗,泥质成分减少,含水量相对降低,岩性由以泥岩为主向以砂岩为主过渡。通过对瞬变电磁测深曲线类型,地电断面特征的定性分析,利用瞬变电磁系统测深数据的反演程序对瞬变电磁测深资料进行反演,计算出各地层界面的埋深及变化情况,据此绘出由瞬变电磁测量数据推断解释的地质剖面。瞬变电磁剖面图所反映的情况与浅层地震-地质剖面基本一致,也说明了孔雀河大断裂以北地区,目标层位库车组和康村组构造简单,总体向盆地内缓倾斜,且具有砂、泥互层的地层结构,有利于层间氧化带形成,是砂岩型铀矿化形成的有利地段。

(五)土壤氡法测量方法应用据土壤氡法剖面测量统计结果,氡浓度一般在2·9~5·2 Bq/L之间,砂砾层段氡浓度比较低,一般在1·0~3·2 Bq/L之间。但在测区中部氡浓度明显偏高,且在测量时经多次抽气检测,氡浓度变化不大。偏高场呈条带状分布,宽度约0·5~1·3 km,氡浓度约为5·6~7·0 Bq/L,最高可达9·4 Bq/L左右。氡浓度偏高场位于利用上述物探方法推断出的北部孔雀河以北的单斜带中部,对应层位主要由砂砾岩组成,推断深部可能有砂岩型铀矿化存在。

三、结论

(一)孔雀河斜坡带总体为一古生代以来长期发育的继承性斜坡带,面积巨大,基本上被第四系覆盖,地表可获得的直接信息很少。本文结合各种地球物理方法,大致查明了目的层位埋深、岩性,区域放射性元素分布及斜坡带的空间展布。通过在本区各类主要地球物理测量方法的应用与数据分析可知,各地质单元之间存在较明显的物性差异,采用物探方法进行砂岩型铀矿区域预测能够取得较好的效果。浅层地震结合瞬变电磁测量成果是获取地层、砂体空间展布的最好手段,土壤测氡和地面伽玛能谱测量是评价放射性元素区域性分布规律的直接方法。

(二)根据本次地球物理方法研究成果,初步推断:孔雀河大断裂以北阿克苏甫-老开屏一带距铀源区近,地层产状平缓,以单斜构造为主,断裂不发育。目的层库车组、康村组埋藏浅,以冲、洪积扇相及河流相为主,具有砂泥互层结构,且已发现了较好的放射性物探异常,具有层间氧化带砂岩型铀矿成矿有利条件。

(三)建议在今后对大区域进行砂岩型铀矿预测评价与选区的工作中,应充分应用综合地球物理测量方法,使预测结果更加可靠和准确。

[参考文献]

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