张 伟， 宋振涛， 沈正新， 王 伟,荣 骁， 王 刚， 管少斌， 王生云

(1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.东华理工大学，南昌 330013；3.核工业二○三研究所，咸阳 712000；4.核工业北京地质研究院，北京 100029)

芨岭岩体马路沟断裂地球物理特征及其与铀成矿关系

张 伟1,2， 宋振涛1， 沈正新1， 王 伟3,荣 骁3， 王 刚3， 管少斌1， 王生云4

(1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.东华理工大学，南昌 330013；3.核工业二○三研究所，咸阳 712000；4.核工业北京地质研究院，北京 100029)

研究区位于芨岭岩体南带，属于龙首山铀成矿带。为了探测控矿构造马路沟断裂带在深部的发育情况，开展了音频大地电磁测量(AMT)和地面高精度磁法测量。根据物探资料，总结了芨岭岩体马路沟断裂的地球物理特征，确定了断裂的位置、产状及深部延伸情况，厘清了马路沟断裂与其次级断裂之间的关系。结果表明，马路沟断裂发育于西岔-芨岭地段北部，走向近北西，总体倾向南西，中部被北东向F201断裂所错断，倾角70°左右，切割深度大于700 m。在北西段倾向北东，至南东段总体倾向南西，产状具复杂多变特征。根据区域铀成矿规律及碱交代型铀矿成矿特点，预测了铀成矿有利地段，为下一步地质找矿提供了借鉴。

AMT； 地面高精度磁法； 马路沟断裂； 地球物理特征； 芨岭岩体

0 引言

马路沟断裂是龙首山铀-多金属成矿带芨岭岩体内一条重要的控矿构造[1-5]，为一组高角度逆冲断裂，由3条～5条次级断裂组成，沿断裂分布有大量的碱交代型铀矿床、矿点，如芨岭矿床(701)、新水井矿床(706)和240号矿点、白芨芨沟、小白芨芨沟等[2]。其中芨岭矿床最为著名，该矿床产于马路沟断裂与次级断裂交汇处的钠交代角砾岩筒内[6-8]。

马路沟断裂与铀成矿关系密切，前人由于受到经济水平、技术条件的限制，对该断裂的研究工作主要集中于地表及400 m以浅区域[4-5]，而其深部延伸情况以及上、下盘的地电结构特征尚不明确。已有资料表明[9-12]，应用综合物探方法在探索花岗岩型铀矿控矿构造方面，具有较好的勘探效果。笔者根据研究区内地质与地形、地貌条件以及铀矿化特征，选择音频大地电磁测深(AMT)和地面高精度磁法测量对马路沟断裂开展研究。通过数据处理及地质-地球物理模型的对比分析，总结了马路沟断裂的地球物理特征，基本查明了马路沟断裂的地表形迹、产状变化及深部延伸等情况，为进一步工作提供了参考。

1 地质概况及岩石地球物理特征

1.1 地质概况

图1 芨岭矿床地质及测线布置图Fig.1 Geology and survey lines layout map in Jiling uranium deposit

研究区断裂构造发育，以北西向为主、其次为北北西向和北东向。北西向马路沟断裂是区内发育最早的断裂构造，为一组高角度逆冲断裂，分枝断裂达5条之多，总体走向280°～315°，长约20 km；北北西向断裂规模较小，具有压扭性；北东向断裂发育时间最晚，将北西向和北北西向断裂错断。

1.2 岩石地球物理特征

表1为区内岩石物性参数统计结果[3,5,13]，由表1可见：板岩表现为相对低阻、弱磁性；完整大理岩为高阻、弱磁性，破碎大理岩表现为相对低阻、弱磁性；加里东晚期中粗粒斑状花岗岩为中高阻、偏强磁性；中细粒闪长岩为高阻、强磁性。

另外，由于区域应力场的挤压作用，断裂构造带上的岩石一般较为破碎、结构松散，常常形成与围岩存在明显电性差异的低阻异常带、舌状低阻带；另一方面，断裂构造的切割造成岩石结构遭受破坏，电阻率也会出现降低现象，使其电性结构发生明显的畸变，在反演电阻率断面图上常表现为等值线密集带分布。因此，舌状低阻带、中高阻与低阻分界线、反演电阻率等值线密集带，常常指示了断裂构造的位置。

表1 芨岭矿床岩石物性参数统计表Tab.1 Statistics of rock petrophysics in Jiling uranium deposit

2 工作方法及测线布置

2.1 工作方法

2.1.1 AMT

AMT是以天然大地电磁场为场源，观测不同频率的电磁场信号，获取不同深度上正交的两个电场分量(Ex，Ey)和两个磁场分量(Hx，Hy)参数，计算张量阻抗，求得两个不同方向上的视电阻率，进而获取地层的视电阻率值，最终反映测区地质结构的地球物理勘探方法[14-19]。野外数据采集采用EH-4连续电导率剖面仪，单点、张量观测方式，观测频率范围为10 kHz～100 kHz，探测深度从地表数十米至一千多米。AMT数据处理包括:①预处理；②反演处理。预处理在时间域序列进行，目的是为了剔除噪声干扰，保留有用信号，重新生成功率谱文件、计算张量阻抗的过程；反演处理是选择预处理后的视电阻率和相位数据进行二维反演或成像，提取观测区域的电性分布信息，并根据已有的物性资料，确定电性分布与岩体或岩层的对应关系来恢复剖面下方地电结构，进而通过反演电阻率断面图反映深部地质构造特征的过程，在反演处理过程中，需结合钻孔资料和电阻率资料进行综合分析，通过反复试验对比，选择适合的数据处理方法和约束参数。本次数据转换处理采用了Bostick法，该方法是通过较为简单的运算将视电阻率与周期的关系曲线变换成介质电阻率与深度的关系曲线，通过逐点变换得到反演结果，从而直观地揭示地下电性结构的特征。

2.1.2 地面高精度磁测

地面高精度磁测由于测量精度高，能发现较微弱的磁异常，在花岗岩地区可用来查明不同岩体的接触带以及与铀成矿有密切关系的断裂构造、脉体等[20-23]。

地面高精度磁测数据处理，日变改正采用线性插值法进行，运用GSM-19T仪器随机软件程序GEMLink4.0自动完成；正常场改正采用国际地磁参考场IGRF(2012)模型给出的高斯系数计算；数据数据网格化采用Kriging插值方法，网格间距为50 m；成图处理采用Geosoft软件，处理网格化图形采用Mapgis绘制。

2.2 测线布置

根据物探测线垂直构造走向的原则，结合区内地质体的走向与分布特征，垂直马路沟及次级断裂走向，布置AMT测线6条，完全控制马路沟及其次级断裂大致的展布范围，测线编号X501～X506，线距为250 m，每条测线长为1.10 km，测线方向为43°，点距为20 m，测点共330个；布置地面高精度磁法测线13条，测网为100 m×20 m，测线编号C501～C513，测线部署见图1。

3 地质-矿床-地球物理模型分析

通过对芨岭矿床典型剖面进行成矿作用研究，分析构造部位与地球物理场的对应关系，依据区域成矿规律，总结本区铀矿床地质-地球物理模型，以期指导进一步找矿工作。

马路沟断裂控制了区内铀成矿作用，该构造的上盘分布上下狭窄中间膨大的钠交代角砾岩体，呈不规则小岩筒状，是含矿的主要岩性。马路沟断裂与次级断裂在剖面上呈“丫”字型，在平面上呈“入”字型的构造夹持区，岩石破碎程度较高，热液运移过程中形成减压区域，是铀成矿的有利构造部位；广泛发育的钠交代具有热液成矿承前启后的重要作用，铀成矿作用延续时间长，多期多阶段，并且晚期叠加早期成矿作用很普遍，因此多期次热液叠加部位是形成富铀矿体的关键部位。

图2为芨岭矿床热液钠交代型铀矿形成机制示意。由图2可见，芨岭岩体侵位后，由岩浆房产生的高温流体沿断裂破碎带向上运移，期间溶蚀了通道附近的铀源体—花岗岩类，萃取出铀元素以碳酸铀酰络合物的形式随热液一起运移。

当热液运移至不同方向断裂相交汇处，压力骤减，热液瞬时发生爆腾作用，导致形成大量角砾，为成矿提供了容矿空间，同期运移及后期热液中碳酸铀酰络合物卸载富集成矿。因成矿有利区含有大量角砾，并且广泛发育热液蚀变作用，在电性特征上呈低电阻率或电阻率梯度变化带，磁场在该地段表现出负磁异常或平缓变化的特征。

图2 芨岭矿床13号剖面热液爆腾 钠交代角砾岩形成机制图[6]Fig.2 Geological cross-section along the prospecting in line No. 13 of the Jiling doposit

4 马路沟断裂地球物理特征

4.1 磁性特征

图3为研究区磁异常ΔT等值线平面图，磁场总体呈北西走向，其强度与展布方向具明显的分区性。马路沟断裂的北东侧表现为醒目的正磁场区，磁场强度较高，梯度较大；南西侧表现为平缓变化的正、负磁场区，该区磁场主要以负异常为主，局部地段由于铁磁性物质的相对富集与中细粒闪长岩的侵入，叠加了幅值较高的团块状正磁异常，如区内东南角有闪长岩体出露。

上述磁场面貌特征反映了区内不同磁性体的分布范围和断裂构造的空间展布格架，根据磁场特征解释断裂5条，编号分别为：马路沟断裂(F101)、F102、F1011、F103、F201。

1)马路沟断裂(F101)位于区内北东部，呈NW向展布，反映为不同磁场面貌分界线，在研究区中东部被北东向断裂F201错断。断裂北东侧为北西向展布的正磁场区，根据磁性参数测量结果分析，推断为中细粒闪长岩、肉红色斑状花岗岩的反应；南西侧为平缓变化的正负磁场区，推断为大理岩和肉红色中粗粒花岗岩引起。

2)F102发育于龙首山群塌马子沟组大理岩及芨岭岩体中，为马路沟断裂的同期次级断裂，由于具挤压性质，其沿线岩石较为破碎，磁性降低，磁场特征反映为明显的线性负磁异常带。

3)F1011与马路沟断裂大致平行，发育于岩体中，磁场反映为线性正负及负磁异常带。

4)F103发育于岩体中，磁测特征表现为不同磁场面貌分界线。

5)F201断裂位于研究区中东部，呈北东向展布。以△T磁异常等值线发生明显的错动和扭曲(尤其是北东段)为判别标志。断裂北西侧向北东推移、南东侧向南西推移，明显错断了北西向断裂组，表明该断裂活动期次较晚。

4.2 反演电阻率特征

4.2.1 地质情况已知地段试验效果分析

遵循由已知到未知的解释原则，在小青羊矿点地质情况已知地段开展了试验研究，重点对马路沟断裂的电性和磁性特征进行了分析总结。

图3 芨岭地区磁异常ΔT等值线平面图Fig.3 Magnetic anomaly ΔT contour in Jiling uranium deposit

由图2可见，该地段地质体及断裂构造具有如下物探异常特征：①马路沟南部断裂(F101S)与F1011次级断裂,反演电阻率断面图反映为明显的舌状低阻带，ΔT反映为正磁异常由低至高或由高至低的突变；②马路沟北部断裂(F101N),反演电阻率等值线出现扭曲，反映为高阻与中低阻分界，ΔT反映为负磁异常；③F1013次级断裂,反映为高阻与中低阻分界、低阻带，ΔT反映为正磁异常由高至低的突变；④F1012次级断裂,反演电阻率等值线出现密集带，反映为高阻与中低阻分界，ΔT反映磁异常跳变。

由以上分析可见，断裂构造ΔT等值线图中反映正负异常突变、负磁异常带或磁异常跳边剧烈带；反演电阻率断面中表现为高低阻梯度密集带、舌状低阻带、中低阻分界、低阻带等异常响应特征。

4.2.2 X501线地球物理特征分析

由图5可见:X501线反演电阻率断面图总体反映为两端高中间低的电性特征；ΔT磁异常剖面表现为中间高的正磁异常，两端则以平缓的负磁异常为主，局部地段出现跳变的正负异常。根据断裂解释标志，该断面推断解释断裂构造4条：①平距680 m处，反演电阻率断面图出现等值线密集带、中阻与低阻分界，ΔT反映为正磁异常的突变，推测为马路沟断裂(F101)，倾向北东，倾角约75°，向深部延伸超过850 m；②平距60 m处，反演电阻率断面图出现等值线密集带、高阻与低阻分界，ΔT反映为负磁异常，推测为F102断裂，倾向北东，倾角约70°，向深部延伸超过800 m；③平距500 m处，反演电阻率等值线出现扭曲及中阻与低阻分界，ΔT出现尖峰正磁异常，推测为F1011断裂，倾向北东，倾角约75°，向深部延伸550 m；④平距1 010 m处，反演电阻率断面图出现向深部延伸的相对低阻带、密集带，ΔT磁异常幅值出现跳变，推测为F103断裂，倾向北东，倾角约75°，向深部延伸超过800 m。

图4 S01线磁异常、反演电阻率及地质解释断面图Fig.4 AMT、magnetic and interpreted section of line S01 in the study area

图5 X501线磁异常、反演电阻率及地质解释断面图Fig.5 AMT、magnetic and interpreted section of lines X501 in the study area

4.2.3 X506线地球物理特征分析

图6为X506线反演电阻率断面及地质推断解释图，总体反映为两端高、中间低的电性特征；ΔT剖面总体反映两端以正磁异常为主，而中间以平缓变化的负磁异常为特征。根据断裂解释标志，推断解释断裂构造4条：①平距120 m处，反演电阻率断面图反映为中阻与低阻分界线及等值线密集带，ΔT反映为正负磁异常的分界线，推测为F102断裂，倾向北东，倾角约70°，切割深度超过700 m；②平距640 m处，反演电阻率断面图反映相对低阻带，ΔT反映为负磁异常，推测为F1011断裂，倾向北东，倾角约75°，在标高1900 m与马路沟断裂交汇，在剖面上呈“丫”字型区域，切割深度约600 m；③平距700 m处，反演电阻率断面图反映为低阻带、中高阻与低阻分界线，ΔT反映为正负磁异常分界线，推测为马路沟断裂带F101断裂，倾向南西，倾角约75°，切割深度超过800 m；④平距980 m处，反演电阻率断面图反映为等值线密集带、高阻与中低阻分界线，ΔT反映为正负磁异常分界线，推测为F103断裂，倾向北东，倾角约75°，切割深度超过800 m。

图7为研究区X501-X506线反演电阻率断面及地质解释图，由图7可以看出，马路沟断裂(F101)总体产状较陡，倾角约为70°～80°，在X502～X506线之间总体倾向南西，至X501～X502线之间转变为倾向北东，倾角70°左右，切割深度大于700 m，沿走向局部发生膨胀、收缩及弯曲现象。其中X505～X506线马路沟断裂(F101)与次级断裂(F1011)相交，呈“丫”字型，电性特征表现为低电阻率异常区，说明该处岩石较为破碎，裂隙发育，在深部的含矿热液运移过程中形成减压带，物理化学场突变部位，即压力骤减部位时，高压热液产生爆腾，形成隐爆钠交代角砾岩，为后期铀的沉淀提供了良好的赋矿空间，因此，该构造部位具有较好的找矿前景。

图6 X506线磁异常、反演电阻率及地质解释断面图Fig.6 AMT、magnetic and interpreted section of lines X506 in the study area

2015年核工业二〇三研究所在本区进行了地质揭露工作，在X506线马路沟断裂及其次级断裂交汇的区域进行了钻探施工，有两个钻孔(ZKJ-1、ZKJ-3)，在钠交代角砾岩体中发现了铀工业矿体，表明应用物探成果指导找矿工作，取得了较好的地质效果。

5 结论

马路沟断裂带总体走向北西，在研究区范围内由主干断裂(F101)和三条次级断裂F102、F1011、F103组成：主断裂(F101)电性特征反映为明显的等值线密集带及高阻与中低阻分界线，磁性特征反映为不同面貌磁场分界线，断裂产状具复杂多变特征，在X502～X506线之间总体倾向南西，至X501～X502线之间转变为倾向北东，倾角70°～80°左右，切割深度大于900 m。根据区域铀成矿规律及本区铀成矿特点，认为X505～X506线马路沟主断裂(F101)与次级断裂F1011交汇部位，铀成矿条件较好，可做为下一步工作的重点。

图7 研究区X501-X506线反演电阻率断面及地质解译图Fig.7 Apparent resistivity and interpreted section of Lines X501-X506 in the study area

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Geophysical characteristics of Malugou fracture and its relationship to uranium mineralization in Jiling pluton

ZHANG Wei1,2， SONG Zhentao1， SHEN Zhengxin1， WANG Wei3，RONG Xiao3， WANG Gang3， GUAN Shaobin1， WANG Shengyun4

(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry, Shijiazhuang 050002, China;2.East China Institute of Technology, Nanchang 33013, China;3.NO.203 Research Institue of Nuclear Industry，Xianyang 712000, China;4.Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China)

The study area is located in the south of Jiling pluton, Longshoushan uranium metallogenic belt. The deep extension of Malugou fracture was studied using audio magnetotelluric measurements (AMT) and ground high-precision Magnetic survey. Based on the data of Geophysics, this paper summarizes the geophysical character of Malugou fracture in Jiling pluton, and gives the position of fracture, the occurrence, and deep extension situation. And it also clarify the relationship between Malugou fracture and its secondary faults. The analysis results show that the fracture is generate in the north of the west bifurcation of Jiling pluton, the strike direction is almost the north-west, the dip direction is in south west, and it is faulted by F201 fault which is along the northeast, fault depth is 700 m and almost 70° in the dip direction. The Malugou fracture inclines to northeast in the north-western section and inclines southwest to south-eastern section of the general tendency, and the attitude is complex. According to regional uranium metallogenic regularity and alkali metasomatic uranium metallogenic characteristics, predicted the favorable uranium mineralization section. The study provides a valuable basis for the next step to geophysical prospecting.

audio magnetotelluric measurements (AMT)； ground high-precision magnetic； Malugou fracture； geophysical characteristics； Jiling pluton

2016-07-20 改回日期：2016-08-17

中国核工业地质局基础地质项目(201544)；核工业地质局项目(地D1603)

张伟(1982-)，男，硕士，工程师，主要从事固体矿产勘查和地球物理勘探工作， E-mail：zhwei@163.com。

宋振涛(1985-)，男，硕士，工程师，主要从事固体矿产勘查和地球物理勘探工作， E-mail：511210112@qq.com。

1001-1749(2017)04-0465-09

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10.3969/j.issn.1001-1749.2017.04.06