重力資料在碳硅泥巖型鈾礦床預測中的應用
——以修水—寧國地區為例

郭方晶 ， 劉 祜 ， 趙 丹

（1.中國地質大學 （北京）， 北京 100083；2.核工業北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

重力資料在碳硅泥巖型鈾礦床預測中的應用
——以修水—寧國地區為例

郭方晶1，2， 劉 祜2， 趙 丹2

（1.中國地質大學 （北京）， 北京 100083；2.核工業北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

在介紹修水—寧國地區鈾成礦地質背景的基礎上，根據重力資料解譯出了與鈾成礦關系密切的不同規模的斷裂構造、侵入巖體等地質要素，進而總結了鈾成礦的重力異常找礦標志，為下一步的鈾礦勘查和分析找礦前景提供有利依據。

重力異常；修水—寧國地區；碳硅泥巖型鈾礦；斷裂構造

碳硅泥巖型鈾礦床是我國四大工業鈾礦床類型之一，系指產于未變質或弱變質海相碳酸鹽巖、硅質巖、泥巖及其過渡類型中的鈾礦床［1］。碳硅泥巖厚度大，層位穩定，富含有機質、黃鐵礦、泥質、硅質和磷質，能大量富集鈾。因而，碳硅泥巖的鈾背景值高，可在特定的地質條件下產生的良好鈾源層。鈾源層中的鈾能進一步通過沉積成巖、淋積疊加或熱液改造等方式富集成礦，從而形成具有工業開采價值的鈾礦床。本文通過對修水—寧國碳硅泥巖型鈾成礦區內重力資料的分析及解釋，劃分出了斷裂構造，圈定了侵入巖體，為重力資料在我國碳硅泥巖型鈾礦預測評價中發揮重要作用提供了思路。

1 研究區區域地質背景

修水—寧國研究區（圖1）處于揚子陸塊內，地跨幕阜山（鄂東）被動邊緣盆地、江南古島弧及下揚子（蘇皖）前陸盆地3個次級構造單元，研究區南部江南古島弧單元中發育九嶺隆起帶。九嶺隆起帶以北地區是該礦區重要的鈾礦化發育地區（漆富城等，2009）。

區內地層發育齊全，從中元古界到新生界均有不同程度的發育分布，以修水地區為例，出露的地層由下到上分別為中元古界雙橋山群（大區域上稱板溪群），新元古界青白口系—震旦系，下古生界寒武系、奧陶系、志留系，上古生界，中生界下三疊統、中三疊統、侏羅系，新生界新近系、第四系。

2 研究區鈾成礦地質背景

2.1 研究區地質概況

修水—寧國地區位于九嶺隆起帶北緣，有以下地質特征：（1）主要由硅鋁殼組成；（2）新元古代以來，長期隆起出露地表遭受充分的侵蝕改造作用；（3）中生代以來隆起帶斷裂作用強烈，沿斷裂發生廣泛的巖漿侵入活動，使基底地層得以受到充分熱改造。

研究區為弧后盆地沉積環境，發育兩個盆地中心：一是修水地區；另一個是休寧地區。前者為EW向展布，后者為NE向。進入中生代斷塊運動強烈，受斷塊運動影響，隆起帶邊緣基底和蓋層呈殘留斷塊狀。

2.2 含礦層巖性特征

圖1 修水—寧國鈾礦區地質圖（據何中波等，2009）Fig.1 Geological map of Xiushui-Ningguo uranium properties （After He Zhongbo， et al.， 2009）

研究區碳硅泥巖型鈾礦化主要位于上震旦統和下寒武統。含礦層上震旦統下部以白云質灰巖為主，上部以硅質巖為主。下寒武統下部以泥巖、頁巖為主，含有較多的硅質巖；上部以泥巖或頁巖為主，含炭、泥、硅、磷，或碳、硅、泥巖互為夾層，它們是該區域賦礦巖石的主要特征。因此，被稱為是不同巖性和沉積相帶過渡型沉積，屬于弧后陸表淺海盆地或海溝等較封閉還原環境中的沉積層。碳硅泥巖型鈾礦床主要見于修水地區，東段寧國一帶，目前只發現一些鈾礦點及異常點。

3 重力資料應用實例

3.1 研究區重力場特征分析

圖2給出了研究區內1:20萬布格重力場異常圖，異常范圍為-7.81～0.72 μm/s2。在研究區的東、西兩端各存在一處面積較大的負值異常圈閉，中部地區則表現為正值異常。在區域重力異常圖（圖3）上表現為同樣的特征。東、西兩端的重力負值異常區對應于大面積出露的花崗巖體，中部近SN向的重力正值異常區大部分被第四系覆蓋或有大面積老地層出露。西部負值異常區內有幕阜山、九嶺和九宮山等巖體，東部負值異常區內有九華山、伏嶺和績溪等巖體。在剩余重力異常圖（圖4）上，重力正、負異常分布較復雜，呈條帶狀或團塊狀，說明淺部地層變化較復雜，但在布格重力異常和區域重力異常圖上顯示的重力負異常依然存在。根據區域重力異常展布特征和地殼均衡理論，推測東部和西部兩處負值異常區為基底凹陷引起，而中部的正值異常區可能是由基底相對隆起引起。

3.2 斷裂構造的劃分

圖2 修水—寧國地區布格重力異常圖Fig.2 Bouguer gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

圖3 修水—寧國地區區域重力異常圖Fig.3 Regional gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

圖4 修水—寧國地區剩余重力異常圖Fig.4 Residual gravity anomaly map of Xiushui-Ningguo area

圖5 修水—寧國地區布格重力異常與斷裂構造疊合圖Fig.5 The superposition map of Bouguer gravity anomaly and faults of Xiushui-Ningguo area

斷裂構造對碳硅泥巖型鈾礦成礦具有重要的作用。無論是在布格重力異常圖上，還是在經過數據處理轉換后的各類重力異常圖上，斷裂構造均有不同程度的反映。斷裂構造的劃分主要以布格重力異常為基礎資料，結合剩余重力異常和區域重力異常等其他重力資料進行綜合分析研究。根據剩余重力異常可以更好地推斷淺部或規模較小的斷裂，區域重力異常則通常可反映深大斷裂，其他重力數據處理后的成果也能提供與斷裂構造解釋相關的信息［2］。識別斷裂構造的依據如下：（1）布格重力場水平方向導數呈串珠狀、條帶狀異常的極值軸線；（2）不同重力場特征的分界線；（3）沿一定方向延伸的布格重力異常梯級帶；（4）剩余重力異常的線性零值線；（5）重力異常突然錯動的界線；（6）重力異常呈線性的同向彎曲、截斷、局部膨大或收斂等［3］。根據布格重力異常、剩余重力異常等在修水—寧國地區推測出的斷裂構造如圖5所示。

根據重力資料推斷的斷裂共有64條，其中一般斷裂30條，深大斷裂34條。本區內大部分鈾礦點分布在F2-5、F2-6、F2-36等深大斷裂附近，或其他斷裂交匯部位。這些斷裂規模較大且控制了本區域的地質構造，對本區域的鈾成礦有重要作用。由圖5可見，本區斷裂構造比較發育，斷裂走向主要為NNE、NE、NW向。根據重力異常形態及重力異常梯度帶的相互切穿關系分析，初步認為NNE向和NE向斷裂形成時間較早，NW向斷裂形成時間較晚。但也有局部的重力異常展布及切穿關系有異于上述論斷，表明NNE向及NE向斷裂晚期尚有活動。同時推測本區NNE向深大斷裂、NNW向深大斷裂及NEE向斷裂為控巖、控盆斷裂，其中斷裂F1-3、F1-5、F2-7等斷裂控制了西部的花崗巖體范圍，F1-19、F2-32、F2-36等斷裂控制了東部的花崗巖體范圍；F2-11斷裂控制了研究區西部重力負異常的東邊界，為區域性深大斷裂；F2-5、F2-10斷裂位于幕阜山巖體、九宮山巖體、九嶺巖體之間，在此斷裂周圍已發現多個礦床、礦點，它控制了巖體的產出位置；F1-4斷裂為推測的隱伏斷裂，在布格重力異常圖和區域重力異常圖上均有反映，應為區域性深大斷裂，它控制了幕阜山巖體的東邊界、九嶺巖體和九宮山巖體的西邊界。

已知的鈾礦體（點）主要分布于深大斷裂的附近，受深大斷裂控制。這些深大斷裂貫穿蓋層和基底，為熱液的上升提供了通道，切穿了鈾源層，為鈾活化、轉移和沉淀創造了條件。

3.3 侵入巖體的圈定

由于地質特征、擠壓環境與自身熱液系統的差異，從地下不同深度上侵的巖漿侵入到地層中后其表現也有差異［4］。這些差異在重力場上表現為不同的重力場特征。研究區的圍巖主要是雙橋山群淺變質巖、硐門組砂巖和陡山沱組、燈影組下部，以及楊柳崗組碳硅泥巖和古近系紅層堆積、砂礫巖及礦化蝕變巖、閃斜煌斑巖，而含礦巖性主要以花崗巖類及花崗閃長巖類為主，由于花崗巖密度相對圍巖來說普遍較小，故在其巖體上方都會有明顯的環形重力低值異常，所以利用布格及剩余重力異常可對巖體的侵位狀態進行初步判定，這對評價礦區巖體的鈾成礦有利度意義重大，因為花崗巖體外楔形斷塊區是形成碳硅泥巖型鈾礦的有利部位［2］。一般情況下，剩余重力負異常的范圍基本能夠反映巖體的大致范圍，負異常的變化同時也反映巖體厚度的變化，如果巖體厚度變化小且厚度不大，則剩余重力異常值變化較緩且異常值相對較高；如果巖體厚度變化大且厚度較大，則剩余重力異常值變化較快且較低。根據巖體上方出現的局部環形剩余重力負異常可大致圈定巖體的范圍［5］。環形重力異常通常也能反映地表和地下一定深度內環形地質構造和作用。

根據布格及剩余重力異常，共圈定了15個酸性巖體及其大致邊界（圖6、7），其中較大的巖體有R6、R7、R5、R16等。推斷的R6花崗巖體基本與幕阜山巖體一致，巖體周邊分布有多個礦床礦點；推斷的R7花崗巖體基本與已知的九嶺花崗巖體一致，在巖體北部已發現多個礦床、礦點，其周邊的斷裂附近應是有利成礦地段；R5巖體與九宮山巖體基本一致，在巖體的南部分布有多個鈾礦點；推斷的R16花崗巖體基本與九華山巖體一致，在巖體的西南面有兩個鈾礦點；R17為根據重力場特征推測的隱伏巖體，在巖體的西部已發現多個礦床、礦點。

圖6 修水—寧國地區布格重力異常與推斷酸性巖體疊合圖Fig.2 The superposition map of Bouguer gravity anomaly and inferred acidic rock body in Xiushui-Ningguo area

圖7 修水—寧國地區重力推斷地質成果圖Fig.7 Gravity inferred geologic result of Xiushui-Ningguo area

鈾礦床（點）基本上都產于環形重力低異常的邊緣（圖6），并且主要位于布格重力異常扭曲部位，而這種部位通常是深大斷裂的交匯部位。鈾礦化與此環形重力低異常的關系表明了以下幾點:（1）產鈾或與鈾礦化有關的巖體規模較大；（2）鈾礦化受深部地質作用控制明顯，深部大規模的巖漿活動、深斷裂作用是導致鈾礦床形成的重要因素。

由已知鈾礦點分布可知，花崗巖體周邊深大斷裂附近是鈾成礦的有利空間，花崗巖體深部往往為巖漿侵入中心，可提供高溫流體，有利于鈾的活化、轉移，同時花崗巖體本身也可能提供鈾源，有利于成礦。

4 結 論

（1）區域性深大斷裂帶控制含鈾沉積建造、巖漿活動的分布，它是深部熱液上升的通道，對碳硅泥巖型鈾礦成礦和鈾礦床的產出有重要作用，一般斷裂構造往往控制了礦體的位置，尤其是在斷裂交匯部位，更是成礦有利位置。

（2）花崗巖體對成礦有重要影響，鈾礦床（點）主要分布在環形重力低異常的邊緣，即酸性巖體周圍，并且主要位于重力異常等值線的扭曲部位。這些巖體可以提供鈾源，在巖體侵入過程中，豐富的熱液及熱動力作用對鈾的浸出、活化、遷移和富集有著重要作用。花崗巖體由于密度較小，在重力場上顯示為低場特征。

總之，區域環形重力低值異常周圍及異常錯斷部位、過渡部位都是碳硅泥巖型鈾礦成礦的有利空間。由此可見，根據重力資料可以解譯出與鈾成礦關系密切的不同規模的斷裂構造、侵入巖體等地質要素，尤其是在研究隱伏斷裂和圈定巖體方面具有顯著作用。因此在碳硅泥巖型鈾礦預測評價中，應充分利用重力資料解釋的成果。

［1］劉興忠，張待時，羅長本，等.碳硅泥巖型鈾礦找礦指南［C］//中國鈾礦找礦指南.北京:中國核工業總公司地質總局，1997:209-255.

［2］舒孝敬.重力、航磁資料在花崗巖型鈾礦成礦研究中的應用［J］.鈾礦地質， 2004， 20（2）:99-109.

［3］黃世杰.碳硅泥巖型鈾礦找礦的地質判據［C］//碳硅泥巖型鈾礦床文集.北京:原子能出版社，1980.

［4］舒孝敬.環形地球物理異常及其找礦的意義［J］.國外鈾金地質（現名：世界核地質科學），1992，3（2）:75-80.

［5］舒孝敬，管南生，李學訓，等.根據重磁場研究討論桂北地區的鈾成礦特點［J］.鈾礦地質，1995，11（3）:147-153.

Application of gravity data to the prognosis of carbonaceoussiliceous-pelitic rock uranium deposit—A case study of Xiushui-Ningguo area

GUO Fang-jing1，2， LIU Hu2， ZHAO Dan2
（1.China University of Geosciences（Beijing）， Beijing 100083， China；2.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

This article first introduced the geologic setting of Xiushui-Ningguo area，then used the gravity data to explain some geologic features at different scales such as faulted structure，intrusive massifs which have close relationship with uranium mineralization，and to infer the underlying fault and buried plutons， and finally summarized gravity anomaly symbol for prospecting uranium mineralization，which can provide the favorable criteria for uranium investigation of the next step.

gravity anomaly； Xiushui-Ningguo area； carbonaceous-siliceous-pelitic rock uranium deposit；faulted structure

P631.1；P619.14

A

1672-0636（2012）01-0035-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.01.006

2011-09-20；

2011-11-23

郭方晶（1985—），女，陜西西安人，碩士研究生，專業：礦產普查與勘探，主要從事固體礦產資源勘查與評價研究。

E-mail:gfj_007@163.com