研究区位于华北地台北缘与兴蒙地槽褶皱带相接触的过渡部位(图1), 处在沽源中生代火山盆地内。盆地基底主要由新太古界红旗营子群绿片— 角闪岩相变质岩系组成, 盖层由侏罗系陆相中酸性火山岩和白垩— 新近系陆相中基性火山岩两大构造层组成。侵入岩的时代主要为华力西晚期、印支期和燕山早期, 岩性以中酸性为主。基底构造以东西向为主, 盖层构造主要北东走向断裂, 控制着铀矿的展布(图1)。

图1

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	图1 沽源县西湾地区地质图及铀异常、铀异常晕分布

区域内产出1个大型铀矿床(张麻井)、1个中型铀矿床(大官厂)及多处个铀矿(化)点。据前人研究^{[6, 7, 8, 9]}表明, 区内铀矿均属中低温火山岩型, 产出受北东向中生代火山带控制, 多处于航放铀异常及铀高场中^{[10, 11]}, 铀矿控矿因素主要为北东向断裂、火山机构、张家口组三段酸性火山岩、燕山晚期潜流纹岩和潜粗面岩、热液蚀变等^{[6, 7, 8, 9]}(表1)。

表1

表1

表1 区域典型铀矿床控矿因素一览 矿床 控矿地层 控矿岩体 控矿构造 围岩蚀变 航空伽马能谱 张麻井 张家口组三段 酸性火山岩 潜流纹岩 北东向断裂 火山构造 硅化、水云母化、赤铁矿化、 萤石化 航放异常点 大官厂 张家口组三段 酸性火山岩 潜流纹岩、 潜粗面岩 北东向断裂 层间裂隙 水云母化、硅化、萤石化、 赤铁化 航放异常点

表1 区域典型铀矿床控矿因素一览

研究区处于北东向小厂断裂(F₇)与近南北向赤城— 沽源断裂(F₄₄)断裂夹持部位。区内地层主要出露上侏罗统张家口组二段粗面岩、张家口组三段第一层流纹质凝灰岩及下白垩统西瓜园组砂岩、砾岩。岩体主要为燕山晚期潜流纹岩, 侵位于张家口组火山岩中。受区域性北东向F₇断裂影响, 区内断裂主要为北东向, 局部发育北西向, 错切先期形成的北东向断裂。蚀变主要沿断裂展布, 主要有硅化、赤铁矿化、高岭土化、绿泥石化等, 其中硅化、赤铁矿化与铀矿化关系密切。

本次物探工作主要采用音频大地电磁测量及地面伽马能谱测量两种技术方法。

与区域各地层岩石相比^[9], 研究区内铀、钍、钾的平均含量(X)基本相似, 不具高值背景(表2)。张家口组二段粗面岩和潜流纹岩的铀平均含量相对较高, 而且其标准方差(S)和变异系数(C_v)也明显高于其他层位岩石, 并均高于全区平均值, 表明这两岩层(体)铀元素的分布不均匀, 局部存在贫化富集现象, 具有找矿意义。

表2

表2

表2 沽源县西湾地区岩石伽马能谱参数特征 地质单元 U Th K X/10-6 S Cv X/10-6 S Cv X/10-2 S Cv Qh 2.75 0.75 0.27 11.1 4.26 0.38 3.2 0.7 0.22 K1x 2.91 0.64 0.22 13.5 4.55 0.34 3.0 0.6 0.20 J3z3-1 3.25 0.77 0.24 14.4 5.1 0.35 3.0 0.8 0.27 J3z2 4.11 1.88 0.46 16.1 6.89 0.43 3.8 1.6 0.42 C λ52 3.52 1.26 0.36 14.9 5.94 0.40 3.2 1.2 0.38 全区 3.31 1.22 0.37 14.0 5.71 0.41 3.2 1.1 0.34

表2 沽源县西湾地区岩石伽马能谱参数特征

在统计铀、钍、钾元素背景平均含量(X)的基础上, 按照“ X+S” 、“ X+2S” 、“ X+3S” 、“ 3X” 对区内铀、钍、钾偏高晕、高晕、异常晕及异常点进行了划分(表3)。研究区铀异常主要分布在火神庙堆东南, 并伴有钍、钾高晕, 吻合度较好; 其他地段仅零星分布铀高晕和偏高晕, 规模均不大(图1)。铀异常最高点处在F₁₄断裂上盘的粗面岩中, 经地面检查长约45 m(编号为G1), 铀异常受次级断裂控制, 呈北东向展布, 伴生硅化、赤铁矿化等热液蚀变, 铀含量最高为27.5× 10^-6, 属单铀型异常。

表3

表3

表3 沽源县西湾地区伽马能谱异常等级10-6 元素 平均值 偏高晕 高晕 异常晕 异常点 X ≥ X+S ≥ X+2S ≥ X+3S ≥ 3X K 3.2 4.3~5.4 5.4~6.5 6.5~9.6 9.6 Th 14.0 19.71~25.54 25.54~31.25 31.25~52.0 52.0 U 3.31 4.53~5.75 5.75~6.97 6.97~9.93 9.93

表3 沽源县西湾地区伽马能谱异常等级10-6

区内规模最大的铀异常晕较为集中地分布在F₁₈与F₁₄断裂夹持部位, 处在潜流纹岩及其外接触带的粗面岩区。铀异常晕、铀高晕和偏高晕面积逐级增大, 大致呈环带状展布。

本次对地面伽马能谱G1异常开展了土壤地球化学剖面测量工作, 点距50 m。经测量发现, 多金属异常集中分布于能谱铀异常晕区, 产于断裂构造、岩体接触带及其附近, 多金属异常元素主要为Pb、Zn、Mo、Cu, 其中Mo、Pb、Zn与U异常具伴生关系(图2)。铀异常晕及土壤次生晕, 产出受潜火山岩体和北东向断裂构造的复合控制, 特别是沿北东向断裂和岩体接触带硅化、赤铁矿化强烈发育, 显示异常与深部含铀火山热液活动密切相关, 预示深部存在隐伏矿化, 找矿意义较大。

图2

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	图2 沽源县西湾地区ZP1线土壤地球化学综合剖面

根据综合物化探成果及地质资料综合分析, 区内燕山晚期潜流纹岩中心位置大致处于F₁₄及F₁₀断裂夹持部位, F₁断裂以南潜流纹岩产状较陡, 存在膨胀、变异现象, 表现为反演电阻率等值线呈近直立状展布, 形态不规则, 局部扭曲变形; 向北顺层侵位于张家口组中(图3、图4), 层状电性界面较为明显。靠近潜流纹岩中心部位, 受潜流纹岩侵位影响, 断裂及裂隙较为密集, 热液蚀变发育, 地表存在U、Pb、Zn、Mo等多金属异常。据区域铀成矿规律, F₁断裂以南至F₁₀断裂以北一带, 即潜流纹岩体膨胀、分支、变异部位、接触带及与断裂复合部位, 铀成矿条件最为有利。

图3

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	图3 沽源县西湾地区ZP1线反演电阻率断面(a)及解释成果(b)

通过对潜流纹岩与断裂复合部位的地表铀异常进行揭露(图1), 在反演电阻率断面图低阻带及梯度带部位揭露到铀矿化。经对区内铀矿化孔进行统计, F₁及F₁₄断裂夹持部位, 钻孔均揭露到铀矿化异常, 见矿率明显优于其他地段。铀矿化多处于潜火山岩体内外接触带, 特别是潜流纹岩体产状膨胀、陡变部位, 赋存于北东向主干断裂及上下盘次级破碎带中(图4), 对岩性没有绝对的选择性; 同时, 在潜流纹岩体中构造破碎带内揭露到铀矿化(图3), 但铀矿化规模及强度弱于潜流纹岩体接触带部位。铀矿化异常伴生多期蚀变, 与赤铁矿化、硅化、萤石化等蚀变关系密切。

因此, 在进一步工作中, 应注意对F₁断裂以南至F₁₀断裂以北一带, 即靠近潜火山构造中心部位地表异常地段进行深部揭露, 同时还应对潜流纹岩中心构造破碎带部位成矿潜力进行探查。

1) 研究区内局部地段铀、钍和钾分布不均匀, 部分潜火山岩体及粗面岩存在铀高场或偏高场, 断裂破碎带蚀变强烈发育地段铀含量具明显富集形态, 铀增量表现出与深部火山热液活动相关, 为深部找矿的间接线索。

2) 研究区内局部铀异常发育地段存在Mo、Pb、Zn多金属化探异常, 与铀异常具伴生关系, 为含矿热液活动的有利线索。

3) 结合地质资料, 针对物化探异常进行了揭露, 找矿效果较好, 表明采用综合物化探测量针对隐伏铀矿勘查具有实用、高效的特点。

4) 在进一步工作中应注意对靠近潜流纹岩体的中心部位成矿潜力进行探查, 特别是对潜流纹岩内外接触带, 尤其是潜流纹岩体形态变异部位与断裂复合部位进行进一步揭露。