0 引言

航空地球物理调查作为一种高效率、低成本、可大面积测量、受干扰和限制小的地球物理调查方法技术,正越来越受到地质工作者的青睐。近年来,在各成矿带上广泛开展的多参数高精度航空地球物理综合调查工作,特别是以直升机为平台的测量系统,能够广泛的适应不同地形、地理环境的限制,获取高质量的航空地球物理测量数据,是基础性、公益性地质调查及战略性矿产资源评价的重要决策资料。

笔者以2010~2015年期间在湘东南及邻区开展的高精度多参量航空物探调查为例,该区包括湖南湘乡—萍乡—安福一线以南,双峰—祁东—宁远以东的整个湘东南大部和相邻的部分粤赣相邻区域。该区总体位于罗霄山系中段,横穿多个NNE、NE走向山脉,这一山链是我国钨锡及放射性铀矿等重要矿产的主要产地。虽然区内各中大型矿田及邻区的地质研究程度相对较高,但因该区地形复杂、切割深度大、地表植被茂密、通行困难,地面地质工作开展难度大,特别是地球物理工作难以进行。地球物理资料缺乏全局性、宏观性、系统性,导致重大基础地质问题的研究和重要矿产资源综合预测进展缓慢。本次利用直升机多参量航空物探测量技术,测量参数为航磁和航空伽马能谱,测量比例尺为1:5万,平均飞行高度控制在100 m左右,平面导航定位精度优于±5 m。全面、系统、均一地获取了该区的高精度地球物理数据资料,并完成了岩性构造填图和矿产资源综合预测,为今后相关部门进一步开展基础地质研究及地质找矿工作提供了重要参考资料。

1 区域地质概况

研究区地质是一个多期复合造山活动和构造叠加的构造域,其特点是早中生代古特提斯构造体系与中、新生代滨太平洋构造体系在这里明显地呈立交桥式横跨叠加和垂直交切^[1-2],因而其构造发展具有与一般造山带不同的经历和样式。大地构造位于扬子地块与华夏地块的碰撞汇聚带,纵跨江南地轴、湘中褶皱带、湘赣粤褶皱带等多个二级构造单元,涉及浏阳隆起、冷水滩凹陷、衡阳凹陷、茶桂凹陷、阳明山隆起区、汝城凹陷、酃县桂东热动力变质带等多个三级构造单元^[3]。广泛发育的NNE、NE向走滑构造带,是扬子、华夏板块边缘的岛洋块体多期复合拼合特征。

本区自中元古界至新生界均有发育,层序完整,横向变化明显,除元古代为浅变质碎屑岩系外,其余大部分属陆相碎屑岩建造或碳酸盐岩建造。火成岩以及深成岩为主,火山岩很少。深成岩以酸性岩为主,岩性以黑云母岗岩体、二长花岗岩体为主,形成时期以加里东期、印支期、燕山期最为发育,由老至新,岩性逐渐偏酸性。自北西向南东,近乎等间距地发育一系列平行或侧列式的疏密有间的NE、NNE向大型走滑断裂,有祁株、湘阴、宜醴、醴攸、茶郴、资兴、桂东、遂川—热水断裂等^[4]。这些断裂呈雁行式排列,长度大多在百千米以上,最长超400 km,表现为由若干次级断层顺走向叠接的直线型位移带。断裂以及被其切割而形成的隆、陷地块,构成了现今构造格架,形成了由隆、陷地块及褶皱带相间出现的复杂地质景观^[5]。这些走滑断裂构造对不同时期的中酸性侵入岩、中新生代沉积盆地具有明显的控制作用,印支—燕山期的花岗岩体基本严格沿构造带侵位,如醴陵—萍乡—安福、攸县—茶陵—桂东、蓝山—临武—乐昌—仁化等构造岩浆岩带,中新生代红层盆地多呈NE、NNE向展布,盆地的形成、发展均严格受该组断裂控制,如衡阳盆地、醴攸盆地、茶永盆地等。

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图1   研究区地质构造略图

   

2 岩性构造填图

航空物探数据资料进行岩性构造填图是航空物探工作的一项重要内容,也是航空物探解决部分基础地质问题的重要过程和技术手段。航空物探综合信息岩性构造填图是在各测量参数地质解释的基础上进行的。填图以综合航空物探资料为基本依据,充分结合区域性地物化遥资料,是测量数据的综合地质解释过程。解释成果能够为进一步开展其他相关地质研究(如岩性岩相、侵入岩相、隐伏构造及岩浆岩带、深大断裂带、成矿预测等)提供重要参考。

2.1 填图基本方法

岩性构造填图以浅部(近地表)填图为主,对于某一岩性体来说,若能谱资料有反映,即用能谱资料填出;若航磁资料有反映,则用航磁资料填出;若航磁和能谱资料均有反映,则地表填图以能谱资料为主,并充分考虑航磁反映的近地表隐伏部分;而对深部地质构造的圈划,则主要利用航磁资料^[6-7]。除充分利用航空伽马能谱和航磁基础图件外,还要充分参考多种处理及转换图件,如能谱比值图件(w(U)/w(Th)、w(U)/w(K)、w(Th)/w(K)、w(U)·w(K)/w(Th)等)、航磁转换图件(延拓、剩余异常、导数、全梯度模量等)。并且要在野外地质、物化探综合调查和岩(矿)石物性统计的基础上,以先验地质资料为基础的统计分析以及地层最优分割和聚类分析相结合的统计分析方法建立解释标志,以此作为圈定岩性体和给岩性体定名的基本依据,以期航空地球物理场所反映的内容得到比较客观准确的解释。

2.2 物性差异前提

由于本区地层岩性主要为陆相碎屑岩系和海相碳酸盐岩建造,侵入岩以中酸性、酸性为主,基本不具磁性特征,因此地层的划分主要通过能谱特征差异进行。同时由于航空伽马能谱填图是岩性填图,加之相邻时代地层岩性相近,且地质复杂度高,发育紧闭褶皱,地层呈狭长带状出露,通过航空伽马能谱数据资料很难将填图单元划分到“组”。因此,本次地层划分以“系”为单元,局部构造稳定区,可划分到“统”。图2是本区地层单元和侵入岩的实测能谱参数统计图表,可以看出不同时代或相邻地层单元、不同时期侵入岩之间均不同程度的存在较明显的能谱亦或磁性特征差异,是航空物探(磁/放)综合测量进行岩性构造填图的必要条件。

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图2   研究区地层及侵入岩物性统计

   

2.3 地层

虽然本区地层多为无磁性或极弱磁性,但能谱特征差异较明显。从上述全区地层单元的物性统计图表来看,从第四系—元古界,各层系的总道、钾、铀、钍含量变化规律具有一定的相似。整体表现出中场特征,二叠系下统、石炭系和泥盆系中上统呈明显的低值场特征。与上、下相邻地层表现出明显差异的物性(能谱)差异层是二叠系下统、志留系及震旦系。根据这一特征大致可以将全区地层分为几个物性(能谱)层系,分别为侏罗系—第四系、二叠系—三叠系、泥盆系—石炭系、志留系、寒武系—奥陶系、震旦系、以及元古界,各层系内部又根据其在各道能谱特征及比值图区分^[8]。依据这些特征,运用聚类分析和最优分割就可以将不同时期地层单元划分出来。值得注意的是,本区范围较大,统计的能谱特此参数方差较大,在局部模糊地区,应根据局部统计特征进行。

以研究区内的衡阳盆地及周边为例,衡阳盆地是一个红层盆地,大面积覆盖白垩系和新近系红层(图3)。从物性统计来看,全区白垩系与新近系能谱特征普遍为低值场,但在衡阳盆地内,白垩系表现为偏低—中值场特征,新近系则表现为中—偏高值场特征,局部甚至出现高值场特征。究其根源,衡阳盆地周边分布有十余个印支—燕山期大型花岗岩体,如北部的歇马、紫云峰,NW的关帝庙,NE的南岳、白莲寺、吴集,东侧的川口、江口,南侧的水口山等,受构造运动的影响,中生代晚期以来,它们长期抬升、剥蚀,岩体碎屑物质被搬运沉积在衡阳盆地内形成白垩系及新近系沉积地层。并且从新近系的能谱高值特征不难推断,古近纪时期盆地边缘抬升较快,岩体出露并被快速剥蚀,在盆地内形成新近系碎屑沉积层。另外,据相关资料显示,在衡阳盆地东部边缘有砂岩型铀矿,铀物质来源为盆地边缘放射性含量高的花岗岩体,经淋漓沿断裂运移在盆地内砂岩地层中沉积富集而成^[9]。这些信息不仅在一定程度上反映了不同时期的沉积环境、构造演化信息,而且对寻找特殊矿产资源具有非常重要的指导作用。紧密排列的古生界地层褶皱带也是本区地层分布的一大特点,不同时期的沉积、构造环境往往使一定时期内的沉积层系集中出露,并严格受断裂或褶皱带控制,表现最为明显的有二叠—三叠系、泥盆—石炭系、震旦—志留系等几组古生界褶皱系,能谱场上表现为高低相间的紧密流梳链状特征,如常宁—临武晚古生界地层褶皱带、永州—全州晚古生界地层褶皱带等。

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图3   衡阳盆地航空伽马能谱(a)及推断岩性构造(b)

   

2.4 岩浆岩

区内中酸性侵入岩大面积出露,岩石类型多、期次多。时代有雪峰期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期,以加里东期和燕山期酸性侵入岩最为发育,约占全区岩浆岩总出露面积的95%以上,岩性以黑云母花岗岩、二长花岗岩为主。

从上述磁性及能谱统计特征来看,本区侵入岩除具有较明显的磁性反差外,更明显的是其能谱具高值、特高值场特征,与围岩地层形成巨大反差,因此利用能谱资料圈划出露岩体较为简单。但对于寻找并圈定近地表的隐伏岩体方面,受地表地层盖层的影响,能谱资料就很难发挥作用。前述本区的黑云母花岗岩大多具有一定的磁性特征,除此之外还有一个更为重要的特征就是岩体与地层的接触蚀变带中多含磁铁矿化,在航磁上反映为非常明显的环带状升高磁异常特征,这两方面的物性特征或现象是本区圈定隐伏岩体的重要标示^[10-11]。除此之外,巨大的中酸性岩体在布格剩余重力资料上也能得到佐证。全区共圈出隐伏岩体(或半隐伏)岩体共117个,其中隐伏岩体58个,有部分出露的半隐伏岩体59个这些隐伏岩体的发现对进一步开展第二空间找矿意义重大。

区内隐伏岩体特征最明显的是永兴县西侧的上堡燕山早期黑云母花岗( γ52-3)岩体,岩体位于石炭—二叠系构成的上堡背斜核部,石炭系为碳酸盐岩,二叠系为砂页岩(图4)。从地质图上看,该岩体仅出露面积不足10 km²。由于本区黑云母花岗岩普遍具有中等强度磁性特征,在航磁资料上呈现出一明显的椭圆状升高磁异常,轴向NE,中心强度365 nT,与周围的无磁性地层的平缓正负磁场区形成鲜明对比,布格剩余重力上也表现出相应的局部相对低值区。结合地质资料,综合推断该升高磁异常是由半隐伏的中酸性磁性岩体引起,即上堡黑云母花岗岩体,圈定隐伏岩体面积近200 km²。同时,我们对该岩体进行三维反演,反演结果显示岩体呈椭圆球状,磁性体下部收敛,顶界埋深约1 500 m,底界深度约8 000 m,中心埋深在5 000 m左右,岩体中部后期受NW向断裂破坏痕迹明显。

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图4   永兴上堡隐伏岩体综合推断解释

   

2.5 构造

本区经历了多期构造活动,形成了由隆、陷地块及褶皱带组成的复杂地质景观,各种构造、各期侵入岩体发育,特别是深大断裂构造带控制着地层沉积、岩浆活动及表层构造的格局。区内共推断大小表生断裂357条,主要可分为以下3类:① 控制了晚古生代以来的各期岩浆热液活动,还控制了地层展布、褶皱构造和中—新生代的沉积盆地,它们同时具有航磁和伽马能谱构造特征;② 发育在岩性相同或相近的同一或相近地层中,由沿构造带发育热液蚀变带或隐伏岩浆岩、脉岩等引起,它们只具有航磁构造特征;③ 没有控制中酸性侵入岩或对岩浆热液活动没有直接影响或控制,仅对地层展布或褶皱走向等有一定影响,它们只具有航空伽马能谱构造特征^[12-13]。将这些推断断裂与1:20万地质图对比,与地质图重合较好的有76条,部分重合并有新认识的185条,新推断的96条(图5)。

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图5   全区推断岩性构造1—第四系;2—第三系;3—白垩系;4—侏罗系;5—三叠系;6—二叠系;7—石炭系;8—泥盆系;9—志留系;10—奥陶系;11—寒武系;12—震旦系;13—长城系;14—燕山晚期;15—燕山中期;16—燕山早期;17—华力西期;18—加里东期;19—雪峰期;20—南华-震旦系;21—青白口系;22—蓟县系;23—地质界线;24—推断断裂;25—深大断裂;26—隐伏岩体;27—岩相界线;28—环形异常;29—向斜枢纽;30—背斜轴线

   

在深部构造方面,本区位于华南与扬子两古陆块碰撞的结合带中段,地质构造发育,分布有多条已知的深大断裂带,但作为华夏与杨子板块碰撞的过渡带—钦杭结合带在本区的构造形迹却一直尚无定论。以航磁及其转换资料为主,结合区域重力及其他资料,综合推断了区内主要的深大断裂带,全区的构造格架表现的更为清晰(图5)。本次全区共推断深大断裂带17条,从形成时间上可分为EW、SN、NW、NE向4组,不同方向的深大断裂带纵横交错,组成复杂的菱形网络状断裂系统,控制着区内的次级断裂发育和岩浆岩带的展布。与区域地质资料比对,NE向深部构造带与地质图吻合度很高^[14],但近EW向、NW向和近SN向断裂带在各类地质图上表现不甚明显。特别是NW向深部构造带,多表现为隐伏的构造带,由于形成时间早,多受后期构造改造和岩浆岩热液影响,地表地质特征多被掩盖。但在磁、重资料上则反映较明显,主要表现为区域性磁异常终止、错动及区域场分界线,区域重力等值线扭曲、异常错动、大型梯度带等特征。如湘乡—衡东—永兴北和萍乡南—炎陵的近SN向断裂带、永州—永兴—遂川和丰阳—乐昌—梅岭的EW向构造带、醴陵—莲花和祁东—永兴—汝城NW向构造带等在重磁资料上具有明显特征,但在地质图上则显示不甚明显。这些深大断裂带是钦杭结合带与南岭构造带的细节体现,是进一步开展更大尺度构造带研究的基础和前提。

3 找矿预测

圈定成矿远景区带是航空物探测量工作中的重要环节,也是主要目的之一,对普查找矿起着重要的作用。航磁、航空伽马能谱资料蕴含了丰富的直接和间接地质找矿信息。在总结已知多金属矿及铀矿成矿规律的基础上,深入分析航磁、航空伽马能谱基础图件和多种转换图件,挖掘出很多、甚至微弱的与矿化蚀变等相关的找矿线索。

3.1 找矿信息提取

航空物探资料包含了很多直接的找矿信息,航磁基础图件上直接显示的异常,大多与磁铁矿或磁铁矿化有关,是寻找该类矿产的直接找矿信息。全区共编录航磁局部异常970处,主要是以下两类:①磁铁矿异常,如祁东北侧关帝庙岩体南缘接触带上的磁铁矿异常等;②与多金属矿伴生的磁铁矿化异常,如水口山铅锌铜金多金属矿床等。除了推断与矿、矿化引起的异常外,还有相当一部分分布在岩体与地层接触带、隐伏岩体分布区上的叠加异常,这些局部异常对直接进行地面找矿具有很强的指导意义。

对于航空伽马能谱资料而言,直接测量获得的w(U)异常能够直接显示铀矿信息。据资料显示,区内有3类铀矿,分别是砂岩型铀矿(主要分布在新生代红层盆地内,以衡阳盆地最典型)、花岗岩型铀矿(主要醴陵—茶陵—桂东—仁化一带的大型复式岩体中,以诸广山岩体最典型)、碳硅泥岩型铀矿(主要分布在大型岩体边缘的古生代泥页岩地层中),在这些已知铀矿上,航空伽马能谱上均表现有不同规模的高强铀异常,中心含量最高285 μg/g,对应T_c峰值365 Uγ。

航磁资料中除了反映上述的直接找矿信息外,对数据进行深加工,能够从中挖掘出甚至比局部异常更具价值的间接找矿信息,主要是通过分析区域场变化,推断地质构造、岩体分布等这些与间接找矿相关的地质信息来实现。地质找矿历来有“沿线推进,围圈打圆”的说法,即沿主要成矿断裂构造带和主要控矿岩体进行。恰恰航磁在划分断裂构造、圈定火成岩体方面有特殊的优势,断裂构造又与岩浆岩密不可分,形成复杂的构造岩浆岩热液活动带,这对寻找中低温热液型内生多金属矿十分有利^[15]。要通过航磁资料实现精确的划分断裂构造、圈定岩体、隐伏岩体边界就需要同时参考多个转换图件,主要有航磁ΔT化极、ΔT化极上延、剩余异常、垂向导数、方向导数、全梯度模量等,特别是全梯度模量对提取基础图件上极不明显的弱磁异常效果很好,这些极弱磁性异常往往是与贵金属、有色金属、稀有金属有关的矿化信息,如醴陵附近元古界地层中的金矿化、郴州和桂东地区的钨锡矿化、武功山附近的铌钽矿化等均有极弱的磁异常信息。

虽然航空伽马能谱w(U)能够直接寻找放射性铀矿,但必须要铀矿(化)出露地表,并且达到一定的规模,但铀矿地表显示并能观察到的线索十分有限,范围通常非常小,而且还受地表植被等覆盖层的影响,即便在1:5万航测资料上也很难直接发现原生铀矿线索。因此,要进一步深入寻找隐伏铀矿,进行远景预测,就需要对航空伽马能谱资料进行系统处理,提取多元组合信息。针对不同类型的铀矿,伽马能谱多元信息特征参数也具有一定的针对性和适用性。汇总大量相关资料,结合本区实情,总结出以下一些对寻找铀矿(化)有指示的特征参数:基础比值(w(U)/w(Th)、w(U)/w(K)、w(Th)/w(K))、古铀量(w(Th)/(w( Th¯)/w( U¯)))、活化铀迁移量(w(U)-w(Gu))、铀增量(w(U_i)-w(U_d))、相对迁移系数(w( Th¯)/w( U¯)/(w(Th)/w(U)))、铀丰度程度系数(w(U)·w(K)/w(Th))、铀归一化(w(U_i)-(A+B·w(Th_i)))、铀差值方差比((w(U_i)-w(U_d))/∑δ_d)、活性铀(w(U_i)-(w( U¯)/w( Th¯))·w(Th_i))、铀迁移富集系数(w(U)³/w(Th)·w(K))、铀异常定性定位模型(2Δ Ui2/ΔTh_i)等^[16-18],它们的组合对预测铀资源的有利产出部位十分有用。分别计算了上述各比值和组合参数,并计算了异常分割阀值,提取了异常(图6),作为放射性铀矿远景预测的重要依据。

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图6   航空伽马能谱多元信息参数异常特征分布

   

3.2 找矿远景预测

在综合梳理上述找矿信息和总结各类矿产的成矿规律的基础上,以航空物探资料为主,充分结合地质、地球物理、地球化学等多种综合信息进行找矿远景预测。参考找矿预测区的划分原则,全区共划分钨锡铅锌等多金属找矿预测区20片,找矿靶区40个,放射性铀矿找矿预测区9个,找矿靶区5个(图7)。虽然这些找矿远景预测区及靶区大多与已知成矿带对应,但其范围多有不同程度扩大。据现有资料不完全统计,本次勾画的远景区较与湖南省矿产资源潜力评价等相关资料中勾画远景区范围大出约8 000 km²,近占整个远景区面积的五分之一。表现较明显的有莲花—炎陵铁钨锡铅锌多金属、衡山—射埠金锡铁多金属、观音滩—双桥镇铅锌铜铁铁多金属、汉背—石峰仙铀矿、嘉禾—郴州铀矿等7个找矿远景区,这些区域均显示有与已知矿区相似的地物化异常特征,大多与隐伏岩体或热液蚀变带有关,是重要的找矿方向。

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图7   钨锡矿等金属及放射性铀找矿远景区及靶区分布

   

综合概况这些找矿预测区具有以下几方面的特征:①在大地构造上多位于深部构造的拗陷区,集中分布在一级构造单元之间的板块结合带内; ②在构造岩浆岩带、矿化带,深断裂带、隆起—拗陷交替带新发育的中生代中酸性岩浆岩,是多金属矿床的重要成矿地带,如萍乡—郴州—蓝山一带是重要的金属成矿带;③在构造复合区、有利赋矿地层区、花岗岩穹区,两组主干构造或主干构造与次级构造交切部位是矿田(床)的重要产地,如祁东的关帝庙铁铜铅锌找矿远景区位于NE和SE向深部构造交汇的关帝庙花岗岩穹窿区;④在隐伏、半隐伏岩体的岩凸、岩脊,特别是与断裂构造的复合区是隐伏矿床重要产地,如萍乡—永兴的丫江桥—均楚铅锌铜找矿远景区和上堡—五峰仙钨锡找矿远景区,特别是上堡隐伏岩体,前文已有论述;⑤基本具有“四异常”,即物探异常、化探异常、重砂异常以及遥感影像异常等,本区圈划的找矿远景区大多同时具有航磁或航空伽马能谱异常(或转换数据异常)、主要成矿元素含量异常、多光谱矿化蚀变信息等。图7底图显示,各金属找矿远景区及靶区多位于全梯度模量高值区,反映其包含不同规模、不同强度的航磁异常。

以香花岭锡多金属找矿靶区(图7中B2)为例,位于临武—郴州钨锡金铅锌多金属找矿远景区WS部,区内有小型及以上规模锡、钨、铅锌矿床9个,如吉岭锡矿、长冲铅锌矿、香花铺钨铅锌矿等。本区处于耒阳—临武NE向基底构造岩浆岩带的NW侧香花岭背斜,发育NE向断裂,背斜核部有燕山早期花岗岩侵入体(图8)。航磁上本区位于正负磁场过渡的梯度带上,东侧为桂阳—郴州升高磁异常区(构造岩浆岩热活动带),西部为低缓平静负磁场。叠加宽缓弱磁异常,基本沿NE、NEE向断裂展布,多为沿断裂破碎带的热液蚀变引起,对寻找多金属矿床较为有利。航伽马能谱上,靶区内w(K)、w(U)、w(Th)均为偏高值,w(K)/w(Th)、w(UA)比值呈现出明显的高值特征,是明显的热液蚀变重要标志。w(K)/w(Th)比值>0.16的高值呈现出明显的NE和NW的条带状,与航磁异常对应,是构造蚀变的直接反应,已知的锡、钨、铅锌矿(点)均为与这些高值带上。地球化学元素具多元素高值组合异常特征,有W、Sn、Pb、Zn主成矿元素异常,还伴有Cu、Au、Ag、Bi、Mo、As、Sb、Cd等伴生元素异常,并具有相同的浓集中心。综合分析地物化特征,指明本区是锡、铅锌等多金属矿的重要找矿靶区。特别是航磁及伽马能谱比值上显示的NE及NW向异常带,这些异常带与构造岩浆岩蚀变带重合,并且具有地球化学多元素组合高值异常,已知矿(点)均位于这些异常带上,特别是预测区的北西部,是扩大寻找隐伏热液蚀变带及找矿工作的远景区域,应予以重视。

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图8   香花岭锡多金属找矿靶区综合特征1—白垩系下统;2—三叠系下统;3—二叠系上统;4—二叠系下统;5—石炭系上统;6—石炭系下统;7—石炭—泥盆系;8—泥盆系上统;9—泥盆系中统;10—泥盆系下统;11—寒武系上统;12—寒武系下统;13—花岗斑岩脉;14—燕山早期花岗岩;15—地层界线;16—断层;17—多金属矿(点)

   

放射性铀矿在航空伽马能谱各道及多元信息上多表现为高场或异常特征,综合利用航空伽马能谱基础信息、多参数模型,是圈定放射性铀矿找矿远景区及靶区的重要技术手段。并且放射性铀矿多与花岗岩体的空间关系密切,花岗岩呈现出明显的成矿专属性,岩体对铀矿产的分布起着明显的控制作用,已知铀矿多产于花岗岩体内部或产于近外带受构造裂隙控制有利富集区。本区的重要产铀花岗岩是多期多阶段的复式岩体,主要为印支—燕山期花岗岩,主体岩性为黑云母花岗岩或二云母花岗岩,以诸广山复式岩体最为典型,有热水—古亭、百顺—长江和九峰等多个重点找矿靶区,著名的鹿井铀矿田即位于热水—古亭靶区内。铀矿分布于深大断裂两侧次级构造中或两深大断裂夹持的隆起区及断陷区,深大断裂控制了岩体、中新生代盆地的展布,也控制了铀矿的分布,本区的花岗岩型铀矿或产铀岩体均受多组不同方向的深大断裂控制,如鹿井铀矿田位于南岭EW向构造带北缘与NE向钦杭结合带的交汇区域,是NE向、NW向以及EW向大断裂的复合地带。放射性铀找矿的这些重要地质构造信息均可利用航磁资料综合解释得到。另外,还有一个非常典型的特征,即放射性铀找矿靶区均位于低缓平稳磁场区,基本无局部磁异常,为构造热液活动贫乏区域。

区内最典型的铀成矿远景区当属诸广山地区,在其他相关资料中已有较多介绍。此处,以大桥公社铀找矿靶区(图7中B5)为例。位于丫江桥铀找矿远景区中北部,已发现有两处铀矿,成矿类型为花岗岩型。地质上位于丫江桥岩体北部,岩体为燕山早期黑云母花岗岩,围岩主要是元古界板溪群绢云母板岩,有NEE向断裂带闯过靶区中南部。航空伽马能谱上,本区w(K)、w(U)、w(Th)均为高值场,围岩地层为低值场。区内共分布有铀局部异常4个,3个位于岩体内,1个位于岩体边缘,其中两异常与已知铀矿重合。靶区盆明冲、大桥公社和谢家台附近同时具有w(U)/w(Th)比值、铀丰度(UA)、活性铀(Hu)、铀迁移富集系数(Uc)、铀归一化指数(Gy)、活化铀迁移量(Fu)、铀增量(ΔU)、相对迁移系数(B)等多参量高值异常。航磁上,本区为低缓平静负磁场。上述综合显示,本区具多期岩浆热液活动,有构造活动,具有较好寻找花岗岩型铀矿前景,特别是在预测区北东和西南部,位于同一条构造带上,能谱多参量反映出稳定的高值带,是重要的铀找矿信息。

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图9   大桥公社铀找矿靶区综合特征1—二叠系下统;2—石炭系上统;3—石炭系下统;4—泥盆—石炭系;5—泥盆系上统;6—泥盆系中统;7—中元古界;8—燕山早期花岗岩b段;9—燕山早期花岗岩a段;10—地质界限;11—断层;12—铀矿

   

4 几点认识

高精度航空物探在重要成矿带上开展调查工作正越来越受到诸多地质工作者的青睐,针对其工作特性和应用效果,基本有以下几方面:

1)首选是要根据目标任务,结合调查区地质、地形地貌、气候等特征,选择适宜的航空物探系统、测量参数对提高调查效果至关重要。目前应用较为广泛和成功的是以直升机为平台的航空磁/伽马能谱综合测量系统,可同时测量航磁及能谱参数,特别适用我国大多数分布在山区或高覆盖区的重要成矿带资源调查,能够最大限度的提高测量数据质量,这对后续开展地质研究和找矿工作至关重要。无人机平台的航空物探也日趋成熟,目前还主要在地形较平坦、环境恶劣的地区开展高强度的工作。

2)航空物探岩性构造填图是进行地质研究的重要过程,岩性构造图的精度一般达不到同等比例尺地质填图的详细程度,特别是在地质复杂地区,褶皱构造发育,岩相相近地区。但可进行覆盖区和深部的填图,这是航空物探填图的独到之处,覆盖区不仅仅是第四系覆盖区,像本区的高植被覆盖同样严重影响开展地质工作。笔者利用湘东南地区的高精度测量成果,大面积的进行了航空物探岩性构造填图,推断的岩性填图宏观上与区域小比例尺地质图具有很好的吻合度,反映了岩性填图的准确性。但由于地层大多属碳酸盐岩和碎屑岩建造,伽马能谱特征相似,加之紧闭褶皱发育,地质复杂度高,其填图精度鉴于1:20万~1:50万地质图之间。

3)根据高精度航空物探资料,能够在宏观上划分巨大复式花岗岩体岩性岩相变化、沉积岩系岩相对比研究及沉积环境分析、圈定隐伏岩体、深大断裂带和隐伏构造岩浆岩带的识别、构造格架的研究等方面有特殊优势。如根据本区岩性构造图,结合衡阳盆地周边地质特征和盆地内白垩系和新近系能谱特征,不难分析出盆地周边印支—燕山期岩体多在白垩纪后新近纪时期受构造抬升剥蚀出露;如根据重磁资料,较准确地圈定了上堡、黄沙坪、花石等一批半隐伏岩体,并在隐伏岩体区域发现一大批含磁铁矿化异常,对进一步扩大找矿工作非常有利;又如根据重磁及能谱资料,综合划定的湘乡—永兴和萍乡—炎陵近南北向断裂带、永州—遂川和丰阳—梅岭东西向构造带、醴陵—莲花和祁东—永兴NW向构造带等,这些在已有地质资料上反映较少,对进一步开展相关专题研究奠定了基础。

4)利用高精度航空物探资料进行找矿远景预测是一项重要工作。但必须准确认识航空物探测量的特点,不仅要充分重视其反应的直接找矿信息,如与磁铁矿化相关的热液型铁、铅锌铜铅锌多金属矿床。更重要的是通过综合处理分析,发掘其蕴含的巨大间接找矿信息,大多数多金属、有色金属、贵金属、稀有金属矿本身不足以引起明显的航空物探异常,但其往往具有属地性的成矿规律,针对某矿种而言,多与特殊的断裂构造、中酸性侵入体或热液蚀变带等关系密切,而这些都能在航空物探数据上反映出来。放射性铀矿更是需要进行综合信息分析,缩小找矿预测区,再开展精细工作。本区圈定的众多远景区、靶区中,大多与已知资料一致,但其范围大多较地质圈定范围有所扩大,如武功山钨铅锌铜多金属找矿远景区、莲花—炎陵铁钨锡铅锌多金属找矿远景区、水口山—白沙镇铅锌金多金属找矿远景区、衡阳铀找矿远景区等,水口山铅锌金找矿靶区、上堡钨锡铁找矿靶区、琼浆—潞水铁多金属找矿靶区和百顺—长江铀找矿靶区等,扩大的区域大多是隐伏岩体区域分布有重要的局部矿化蚀变异常,是寻找隐伏矿床的重要线索。因此,充分地结合地质、物化探资料,发掘航空物探数据资料中的大量间接找矿信息,对进行找矿远景预测至关重要。

笔者以湘东南地区航空物探调查为例,仅对航空物探岩性构造填图和找矿远景预测两方面进行了简单梳理和例证。但由于不同测量地区的地质、地球物理条件不同,具体内容和流程不能完全相同,尤其是数据处理和解释方法要根据具体情况采用最有效和实用的方法。此外航空物探资料的应用还远不止此,根据研究目标、目的不同,能够应用到多个学科和领域,并能增光添彩。

(本文编辑:王萌,叶佩)

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