野外数据采集使用美国EMI公司和Geometrics公司联合研制的EH-4电导率测量仪, 采用单点张量观测方式, 测量两个相互正交的电场和磁场分量, 接收大地电磁信号的频率范围为10 Hz~100 kHz。音频大地电磁测量野外采集的是时间序列数据, 在每个测点上连续观测、记录大地电磁信号^{[7, 8, 9, 10, 11]}, 通过傅氏变换转换到频率域, 利用4个场分量的互功率谱计算出张量阻抗, 实时显示4个相关分量的相对振幅、相位差、相关度等参数, 并同时显示电阻率曲线。

土壤氡测量使用的仪器为国产RaA测氡仪(FD-3017), 测量的主要放射性核素为²¹⁸Po; 采用单点剖面测量方式。

项目共完成音频大地电磁测量、土壤氡测量测线2条(图2)。由于人文设施影响, 将LU01线分为2段:LU01A和LU01B线。土壤氡测量点与音频大地电磁测量完全重合, 点距25 m, 测线方位145° ^[12]。

图2

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	图2 勘查区地质和测线布置

本次数据处理包括数据预处理和反演处理两部分。预处理是在对测区天然电磁场场信号与噪声特征进行深入分析的基础上, 在时间域序列进行观测信号的选择与识别, 剔除噪声干扰, 选择有用信号^{[13, 14]}; 反演处理采用了一维Bostick直接反演法, 该方法的最大优点是基本保持了资料的原始面貌, 能最大程度地确保反演结果的真实性。由于区内地形切割剧烈, 同时进行了相应的地形改正。

LU01A线大部分处于上白垩统红色砂砾岩上, 东南端有印支期中粗粒似斑状黑云母花岗岩出露, 测线长1 300 m。图3给出了LU01A线综合探测成果。

图3

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	图3 LU01A线综合探测成果及地质推断解释

图中显示, 反演电阻率北西部呈现中低阻电性特征, 东南部则为中阻、高阻特征; 纵向上, 呈浅部低, 深部高的电性特征(图3)。 测线平距275 m附近, 电阻率断面图上等值线为连续突变带, 呈现出相对高阻电性特征, 同时此处有规模较大的氡异常, 最大浓度达28.22 Bq/L, 推断为F_1-1石英硅化断裂带。F_1-1是红盆内的隐伏断裂, 倾向SE, 倾角约80° , 宽约40 m, 正断层, 下延深度超出探测范围, 为本次新发现的断裂。

断面图中, 平距0~1 000 m间似层状低阻区推断为上白垩统红色砂砾岩, 倾角约30° , 盆缘浅, 中心厚, 最大厚度小于450 m。平距1 000~1 300 m间的浅部低阻区和中、深部的中阻、高阻区均推断为印支期粗粒似斑状黑云母花岗岩。表层花岗岩受强风化作用, 岩石破碎强烈, 故呈现低阻电性特征; 据钻孔资料可知, 中部花岗岩受覆盖前的强风化、构造作用以及覆盖后持续的构造、蚀变作用产生的裂隙, 导致岩石结构上的改变, 且岩石破碎较为强烈, 从而呈现出中阻电性特征; 而深部花岗岩相对完整, 呈现出团块状高阻特征。从断面图中还可看出, 上白垩统红色砂砾岩与下伏黑云母花岗岩接触面产状平缓、形态较为简单。

总体上, 氡浓度变化较剧烈。在平距约275、775、925、1 250 m处分别出现4个氡异常峰。平距275 m处的氡异常, 其幅值、范围均较大, 且在400 m处还存在小的异常峰, 这不仅验证了F_1-1硅化断裂带的存在, 也反映了该段深部具有较好的铀矿化信息。平距925 m处的氡异常是不同岩体分界线的综合反映。其他2处的氡异常幅值相对较小, 认为是由水系、沟谷中的氡气积聚所致。

核工业270研究所在该地段开展了钻探查证工作, 物探推断解释成果(图3)与钻孔实测资料^[16](图4)吻合程度较好, 同时局部地段也存在一定的推断偏差。

图4

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	图4 ZK-10孔地质剖面

1)较准确地推断F_1-1隐伏断裂带的存在。F_1-1断裂为规模较大的硅化破碎带, 发育于花岗岩体中, 属控矿断裂。由于上覆白垩系砂砾岩, 加之第四系残、坡积物覆盖, 在地表上断裂迹象并不明显, 通过AMT和土壤氡测量, 较为准确地确定断裂带位置、产状、规模等深部展布特征。

2)较准确地推断了上白垩统红色砂砾岩界线。根据实测电阻率参数, 结合已有地质资料, 较为准确地划分了该地层的厚度、产状及与下伏岩体的接触界线。

3)平距275 ~400 m的双峰氡异常, 规模较大, 推测深部存有较丰富的铀源信息。经钻孔验证, 在海拔-10 m和-90 m处, F_1-1断裂带上盘存有2处铀矿化段^[12]。

4)对下伏花岗岩的推断, 钻探结果显示有偏差。测区西南部广泛发育寒武系变质岩, 上白垩统红色砂砾岩直接不整合于变质岩之上; 寒武系变质岩主要岩性为板岩, 呈中阻电性特征。起初认为红色砂砾岩下伏有寒武系变质岩, 经钻孔验证, 实为碎裂花岗岩。该碎裂花岗岩在覆盖之前, 受强风化及构造作用影响, 岩石松散、破碎, 覆盖后构造又持续活动, 叠加强烈蚀变作用, 使岩石结构进一步改变, 与寒武系板岩电阻率相近, 呈中低阻反映, 导致推断解释出现偏差。

总之, 通过项目的开展, 不仅新发现了F_1-1隐伏断裂, 而且大致查明了红层厚度、产状及与下伏花岗岩体的接触关系。同时, 通过对物探资料的再解释, 对鹿井地区红层覆盖下的岩体, 包括寒武系变质岩和花岗岩体等的深部展布特征有了新认识。

根据岩石电阻率参数和地质、钻孔资料, 利用音频大地电磁测量, 推断了红层厚度、产状及与下伏岩体的接触关系和断裂构造深部展布特征。土壤氡测量可进一步提高断裂构造推断的可靠性、指示深部铀矿化信息。实例表明:在红盆地区, 通过反演视电阻率形态和氡异常规模等特征, 可有效地进行岩性划分、断层识别, 从而间接地指示出深部铀矿化赋存部位, 是红盆地区铀矿勘查的一种行之有效方法; 同时, 加强勘查区各类地质、钻孔资料的收集整理, 可以对物探测量成果进行更为有效、可靠的推断解释; 在对有利区做工程验证后, 利用最新资料进行物探再解释, 可获得更好的地质效果。