火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法

摘要

本发明公开了一种火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法，包括以下步骤：S01：识别区域铀成矿背景，通过识别区域铀成矿背景筛选具有良好铀成矿背景的区域作为一次遴选区；S02：识别所述一次遴选区中的各个火山盆地的整体结构是否有利成矿，识别所述一次遴选区中整体结构有利成矿的至少一个火山盆地作为二次遴选区；S03：采用地球物理和地球化学方法在所述二次遴选区中选取异常部位；S04：根据所述异常部位确定深钻场址。本发明的遴选方法从大到小逐级缩小范围确定深钻场址，流程明确，实施方便，且在按照本发明的方法确定的深钻场址进行深钻施工能够有力保证铀矿勘查和研究工作的顺利进行。

说明书

技术领域

本发明涉及铀矿地质研究领域，尤其涉及一种火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法。

背景技术

我国铀矿地质工作始于上世纪五十年代，经过半个多世纪的铀矿勘查工作，发现了相当数量的铀矿床，为我国核工业的发展做出了历史性的贡献。然而，到目前为止，发现的矿床深度大部分在500米以浅。近几年，随着研究和勘查力度的加大，在一些重要铀矿区深部1000米处发现了很好的工业铀矿化，然而，对更深部的铀成矿条件和成矿潜力则因深度太大而难以展开研究工作，诸如地球深部动力学、大陆型热点作用与铀成矿的关系、岩浆-流体演化、深部铀元素迁移富集机制、铀矿化蚀变空间分布规律等一系列重要问题由于缺乏直接的深部地质资料而仅停留在理论推测阶段，成为铀矿研究和勘查的瓶颈，直接阻碍了我国铀矿资源找矿空间的拓展和战略铀资源量的扩大。

此种情况下作为“深入地球内部望远镜”的“大陆科学钻探”对于解决此类问题就显的尤为重要和有针对性，实施深部科学钻探，已成为满足核电和国家安全，提升我国地学综合实力、缩短与国外铀矿勘探差距，揭示我国2公里以上深部铀成矿环境和成矿潜力，研究深源成矿机理等重要问题的必由之路。

解决上述所有问题的关键点，最终都会落在钻探场址遴选这一焦点上，因为只有在充分论证、目的明确的情况下，选择正确的钻探施工地点，才能有效的对保留在垂向层序中的地质记录进行观察研究，并通过对岩石圈的直接观测，揭示地壳岩石的物质组成与成矿过程中原岩发生的流体蚀变，所以前期的科学论证与周密选址是深钻工作的第一步，也是后期研究成果能否达到预期效果的先决条件。目前没有一种方法能够在预定钻探区域确定以铀矿勘查为目的的钻探场址。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术中没有一种方法能够在预定钻探区域确定以铀矿勘查为目的的钻探场址的问题，进而提供一种火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法，包括以下步骤：

S01：识别区域铀成矿背景

通过识别区域铀成矿背景筛选具有良好铀成矿背景的区域作为一次遴选区；

S02：识别所述一次遴选区中的各个火山盆地的整体结构是否有利成矿

识别所述一次遴选区中整体结构有利成矿的至少一个火山盆地作为二次遴选区；

S03：采用地球物理和地球化学方法在所述二次遴选区中选取异常部位

采用地球物理和地球化学方法探查火山盆地结构、地层发育情况、矿化异常带以及矿田、矿床两个级别的导矿容矿构造，从而在所述二次遴选区中选取有利的成矿异常部位；

S04：根据所述异常部位确定深钻场址。

优选地，步骤S01具体如下：

对需要进行科学深钻的区域进行航空放射性测量、航磁测量和放射性水文测量，从中找出同时满足铀元素含量大于4×10^-6、钾元素含量大于2.25×10^-2、航磁测量结果在24nT～-16nT之间、放射性水文测量水中铀元素含量大于0.5цg/l四项条件中的条件个数最多的区域作为所述一次遴选区。

优选地，步骤S02具体如下：

对所述一次遴选区中的各火山盆地进一步勘查，确定其是否具备下述特征，并将同时具备下述所有特征中的特征个数最多的至少一个火山盆地作为所述二次遴选区：

特征1：火山盆地周边发育有断陷红盆，区域内出露有基性-超基性岩脉；

特征2：火山盆地结构完整，具有二元结构或三元结构，其中所述具有二元结构的盆地是指火山盆地由前寒武纪变质岩基底和上部火山岩盖层组成，所述具有三元结构的盆地是指变质岩基底下部还存在形成较早的大规模中酸性岩体，本特征通过在所述二次遴选区内的火山盆地边部布置地质实测剖面的方法初步勘查，所述地质实测剖面的长度在1.5km～2.5km之间；

特征3：火山盆地结构完整，同时具备中心相、过渡相和边缘相，所述中心相指岩石结晶呈粒状、晶粒直径>5mm的区域，所述过渡相指岩石呈霏细碎斑结构、晶粒直径介于0.5～2mm之间的区域，所述边缘相是指岩石呈玻基碎斑结构、晶粒直径<0.1mm的区域，本特征通过设置地质勘查路线进行勘查，地质勘查路线自盆地中央向边部布置，路线不少于3条，路线设置均匀覆盖全盆地；

特征4：火山盆地基底为古老的富铀变质岩地层，铀质量含量介于1×10^-6～6×10^-6之间；

特征5：火山盆地内火山岩以酸性为主，U的质量含量在5×10^-6～20×10^-6之间，Th质量含量在20×10^-6～40×10^-6之间，SiO₂的质量百分含量在69％～75％，K₂O+Na₂O的质量百分含量在7％～10％，且K₂O的质量百分含量大于Na₂O的质量百分含量。

优选地，步骤S03中对矿田、矿床两个级别的导矿容矿构造的识别步骤具体如下：

在所述二次遴选区中探查矿田构造，找到矿田框架构造的交汇叠合区，并在该交汇叠合区内进一步探查矿床构造，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙，并在步骤S04中，将所述深钻场址设置在存在分支断裂和次级裂隙的区域。

优选地，在所述二次遴选区中找到矿田框架构造的交汇叠合区的步骤，具体如下：

S11：采用大地电磁测深对盆地基底构造的埋深和产状以及盖层构造的埋深和产状进行探测；

S12：根据步骤S11的探测结果找到所述矿田框架构造的交汇叠合区。

优选地，探查矿床构造，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙的步骤，具体如下：

S21：分别采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术以及地质路线勘查中至少一种探查所述矿田框架构造的交汇叠合区内的矿床构造，其中，采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术探测的探测线方向需垂直于断裂走向，线距控制在500米以下，点距100米以下，通过地质路线勘查的勘查精度不低于1:1万；

S22：根据步骤S21的探查结果，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙。

优选地，步骤S03中，采用地球物理和地球化学方法识别火山盆地结构、地层发育情况和矿化异常带的步骤具体如下：

采用大地电磁测深探查所述二次遴选区中各盆地中深部存在二元或三元结构的区域以及地层完整的区域；

采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术分别探查所述二次遴选区中各盆地成矿有利部位的埋藏深度；

分别通过伽玛能谱测量、氡气测量和地电化学方法勘查所述二次遴选区的地表以及浅部的矿化异常；

在步骤S04中将所述深钻场址设在深部存在二元或三元结构、地层完整、埋藏深度相对较浅、存在矿化异常且存在主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙的异常部位。

优选地，在步骤S03和步骤S04之间还包括识别地表蚀变带的步骤，在所述步骤S04中将所述深钻场址选在所述异常部位与所述地表蚀变带叠合的区域中，其中识别所述地表蚀变带的步骤如下：

在所述二次遴选区中进行地质路线调查，线距间隔控制在250米以内，点距控制在100米以内，识别如下地表蚀变带：

(1)钠长石+绿泥石+绿帘石+碳酸盐+大量伊利石的交代蚀变组合的弱矿化异常蚀变带；

(2)伊利石+绿泥石+少量萤石+赤铁矿的交代蚀变组合强矿化异常蚀变带；

(3)绿泥石+萤石+白云母+黄铁矿的流体蚀变组合的矿化异常蚀变带；

按照强矿化异常蚀变带、矿化异常蚀变带、弱矿化异常蚀变带的顺序对地表蚀变带进行排序，排序在前的比排序在后的等级高，优先选择等级高的所述地表蚀变带看其是否与所述异常部位存在叠合区，如果不存在则继续选择低一等级的所述地表蚀变带进一步判断其是否存在与所述异常部位的叠合区，直至找到叠合区为止，并将所述深钻场址设置在该叠合区内。

优选地，在所述步骤S03和步骤S04之间还包括对剥蚀厚度的确定的步骤，所述深钻场址选在所述异常部位与所述地表蚀变带叠合且剥蚀厚度小于成矿深度的区域，所述剥蚀厚度的确定的步骤具体如下：

系统采集深钻预选区流体包裹体样品，首先进行显微测温，得到均一温度，由温度求出成岩时的压力，再根据公式求得古成矿深度h：

h＝P/ρ×g

P为压力

ρ为密度，取地壳密度＝2.75g/cm³

g为重力加速度，取9.8米/秒

h为深度

根据所述岩石原始厚度结合现存厚度计算所述第二遴选区内不同位置的剥蚀厚度。

优选地，由温度求出成岩时的压力的步骤采用flincor软件完成。

本发明的有益效果如下：

本发明的遴选方法从大到小逐级缩小范围确定深钻场址，流程明确，实施方便，且在按照本发明的方法确定的深钻场址进行深钻施工能够有力保证铀矿勘查和研究工作的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法的基本流程图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。

参见附图1，本发明的火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法，包括以下步骤：

S01：识别区域铀成矿背景

通过识别区域铀成矿背景筛选具有良好铀成矿背景的区域作为一次遴选区；被识别的区域通常是一个比较大的范围，例如可以是全国范围、全省范围；

S02：识别所述一次遴选区中的各个火山盆地的整体结构是否有利成矿

识别所述一次遴选区中整体结构有利成矿的至少一个火山盆地作为二次遴选区；

S03：采用地球物理和地球化学方法在所述二次遴选区中选取异常部位

采用地球物理和地球化学方法探查火山盆地结构、地层发育情况、矿化异常带以及矿田、矿床两个级别的导矿容矿构造，从而在所述二次遴选区中选取有利的成矿异常部位；

S04：根据所述异常部位确定深钻场址。

其中，步骤S01可以具体通过如下步骤实现：

对需要进行科学深钻的区域进行航空放射性测量、航磁测量和放射性水文测量，从中找出同时满足铀元素含量大于4×10^-6、钾元素含量大于2.25×10^-2、航磁测量结果在24nT～-16nT之间、放射性水文测量水中铀元素含量大于0.5цg/l四项条件中的条件个数最多的区域作为所述一次遴选区。当然步骤S01也可以采用其它方式进行，通过步骤S01中给的四个条件可以判断被测区域是否具有有力成矿背景，条件符合的越多越有利。上述四个条件中的数值范围是在对已知矿床的航放、航磁等异常特征确定的。

火山岩型铀矿，一般发育在具有二元或者三元结构的火山盆地中，即火山盆地由前寒武纪变质岩基底和上部火山岩盖层组成，某些情况下变质岩基底下部还可能存在形成较早的大规模中酸性岩体，基底与盖层间由不同级别不同规模的断裂构造和火山塌陷构造所贯穿。上部火山岩在岩浆房中经过充分演化和结晶分异作用，而产生U、Th的预富集，多期多旋回的岩浆喷发，是产生富铀岩体和地层的关键。因此，上述步骤S02可以通过如下步骤实现：

对所述一次遴选区中的各火山盆地进一步勘查，确定其是否具备下述特征，并将同时具备下述所有特征中的特征个数最多的至少一个火山盆地作为所述二次遴选区：

特征1：火山盆地周边发育有断陷红盆，区域内出露有基性-超基性岩脉；

特征2：火山盆地结构完整，具有二元结构或三元结构，其中所述具有二元结构的盆地是指火山盆地由前寒武纪变质岩基底和上部火山岩盖层组成，所述具有三元结构的盆地是指变质岩基底下部还存在形成较早的大规模中酸性岩体，本特征通过在所述二次遴选区内的火山盆地边部布置地质实测剖面的方法初步勘查，所述地质实测剖面的长度在1.5km～2.5km之间，例如可以是2km；

特征3：火山盆地结构完整，同时具备中心相、过渡相和边缘相，所述中心相指岩石结晶呈粒状、晶粒直径>5mm的区域，所述过渡相指岩石呈霏细碎斑结构、晶粒直径介于0.5～2mm之间的区域，所述边缘相是指岩石呈玻基碎斑结构、晶粒直径<0.1mm的区域，本特征通过设置地质勘查路线进行勘查，地质勘查路线自盆地中央向边部布置，路线不少于3条，路线设置均匀覆盖全盆地，例如，3条的情况下，每条间的夹角在120°左右；通过区域的划分可基本确定火山活动中心和火山口的位置，后期在科学深钻选址的过程中，针对不同的科研目的，选址不同的钻探位置，当研究火山岩的最大成矿深度时，钻探位置尽量选择靠近火山盆地的中心相；当研究火山盆地结构模型时，钻探位置尽量选择在火山岩厚度适中的过渡相；当研究火山盆地基底内部成矿条件和成矿潜力时，钻探位置需选择在盆地的边缘相。在确定以上钻探场址时，同等条件下应首先考虑次火山岩的接触带区域；

特征4：火山盆地基底为古老的富铀变质岩地层，铀质量含量介于1×10^-6～6×10^-6之间；

特征5：火山盆地内火山岩以酸性为主，U的质量含量在5×10^-6～20×10^-6之间，Th质量含量在20×10^-6～40×10^-6之间，SiO₂的质量百分含量在69％～75％，K₂O+Na₂O的质量百分含量在7％～10％，且K₂O的质量百分含量大于Na₂O的质量百分含量，本特征中还可以包括如下子特征：Th/Ta通常大于10；La、Ce、Sr、Ba、Zr、Sc、Ti、Co等几种元素与正常火山岩相比发生亏损，Mo、Ag产生富集。

构造体系作为火山盆地结构模型的重要组成部分，是科学深钻研究的重要内容，而且火山岩型铀矿床的产出受构造作用控制明显，不同级别的构造系统对于铀矿床的定位都有至关重要的作用，所以在施工科学深钻之前，必须对预选区内构造体系进行全面研究，尤其是在搞清大的构造背景、矿田构造的情况下，对于主干构造旁侧的次级裂隙进行详细研究，因为矿体通常沉淀在这一级别的构造体系内，从而步骤S03中对矿田、矿床两个级别的导矿容矿构造的识别步骤可具体如下：

在所述二次遴选区中探查矿田构造，找到矿田框架构造的交汇叠合区，并在该交汇叠合区内进一步探查矿床构造，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙，并在步骤S04中，将所述深钻场址设置在存在分支断裂和次级裂隙的区域。

其中，在所述二次遴选区中找到矿田框架构造的交汇叠合区的步骤，可以通过如下步骤实现：

S11：采用大地电磁测深对盆地基底构造的埋深和产状以及盖层构造的埋深和产状进行探测；

S12：根据步骤S11的探测结果找到所述矿田框架构造的交汇叠合区。

探查矿床构造，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙的步骤，可通过如下步骤实现：

S21：分别采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术以及地质路线勘查中至少一种探查所述矿田框架构造的交汇叠合区内的矿床构造，其中，采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术探测的探测线方向需垂直于断裂走向，线距控制在500米以下，点距100米以下，通过地质路线勘查的勘查精度不低于1:1万；

S22：根据步骤S21的探查结果，找到主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙。

为了是确定的深钻场址更加有利于铀矿勘探的进行，本发明的遴选方法还可以包括采用地球物理和地球化学方法识别火山盆地结构、地层发育情况和矿化异常带的步骤，具体如下：

采用大地电磁测深探查所述二次遴选区中各盆地中深部存在二元或三元结构的区域以及地层完整的区域，可选择性地设置，测量线方向应垂直于区内断裂走向，线距控制在100米以下，点距50米以下；

采用音频大地电磁测深技术、高精度磁测技术分别探查所述二次遴选区中各盆地成矿有利部位的埋藏深度，可选择性地设置高精度磁测剖面与音频大地电磁测深布线位置相同，测量线方向应垂直于区内断裂走向，线距控制在100米以下，点距50米以下；

分别通过伽玛能谱测量、氡气测量和地电化学方法勘查所述二次遴选区的地表以及浅部的矿化异常，可选择性地设置将三种方法的测量线的线距设置在100米以下，点距在50米以下，且三种测量方法的孔位相同；

在步骤S04中将所述深钻场址设在深部存在二元或三元结构、地层完整、埋藏深度相对较浅、存在矿化异常且存在主干断裂的分支断裂和派生出的次级裂隙的异常部位。

地表具有良好的铀成矿标志，能够预测深部具有较好的铀成矿前景，在火山岩铀矿田，判断地表具有良好的铀成矿环境和条件的直接标志是由于区域热液活动所引起的矿物蚀变组合，主要蚀变类型为水云母化、钠长石化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化、萤石化、赤铁矿化等，不同类型的蚀变组合和不同规模强度的蚀变带与铀成矿关系极为密切，通常直接控制着铀矿化的分布范围，是最直接的铀成矿标志，往往平面地表发育有规模较大，强度较高的蚀变时，垂向方向也会相应有热液蚀变活动，指示深部具有良好的铀成矿前景。因此在步骤S03和步骤S04之间设置识别地表蚀变带的步骤，进一步增强遴选结果对钻探工作的有利性，在所述步骤S04中将所述深钻场址选在所述异常部位与所述地表蚀变带叠合的区域中，其中识别所述地表蚀变带的步骤如下：

在所述二次遴选区中进行地质路线调查，线距间隔控制在250米以下，点距控制在100米以下，识别如下地表蚀变带：

(1)钠长石+绿泥石+绿帘石+碳酸盐+大量伊利石的交代蚀变组合的弱矿化异常蚀变带；

(2)伊利石+绿泥石+少量萤石+赤铁矿的交代蚀变组合强矿化异常蚀变带；

(3)绿泥石+萤石+白云母+黄铁矿的流体蚀变组合的矿化异常蚀变带；

按照强矿化异常蚀变带、矿化异常蚀变带、弱矿化异常蚀变带的顺序对地表蚀变带进行排序，排序在前的比排序在后的等级高，优先选择等级高的所述地表蚀变带看其是否与所述异常部位存在叠合区，如果不存在则继续选择低一等级的所述地表蚀变带进一步判断其是否存在与所述异常部位的叠合区，直至找到叠合区为止，并将所述深钻场址设置在该叠合区内。

选择剥蚀厚度适中的区域进行深钻工作，将有利于通过科学深钻施工对地球深部动力学、大陆型热点作用与铀成矿关系、岩浆-流体演化等一系列问题展开研究，本发明在所述步骤S03和步骤S04之间还包括对剥蚀厚度的确定的步骤，所述深钻场址选在所述异常部位与所述地表蚀变带叠合且剥蚀厚度小于成矿深度的区域，所述剥蚀厚度的确定的步骤具体如下：

系统采集深钻预选区流体包裹体样品，首先进行显微测温，得到均一温度，由温度求出成岩时的压力，再根据公式求得古成矿深度h：

h＝P/ρ×g

P为压力

ρ为密度，取地壳密度＝2.75g/cm³

g为重力加速度，取9.8m/s

h为深度

根据所述岩石原始厚度结合现存厚度计算所述第二遴选区内不同位置的剥蚀厚度。

其中，由温度求出成岩时的压力的步骤采用flincor软件完成，当然采用其它有类似功能的软件也可以。

下面以本发明的遴选方法在相山大型铀矿田科学钻探场址遴选过程中的应用为实例进一步说明本发明的技术方案：

为选择一个科学合理的深部钻探场址，首先必须查清预选区是否具有一个有利的大地构造位置，相山铀矿田位于武夷－云开－中国台湾造山系罗霄云开弧盆系的罗霄岩浆弧，其东与华夏地块的桃山－诸广岩浆弧毗邻，北与扬子陆块区下扬子陆块的江南古岛弧毗邻。该区中生代时期属于中国东南滨太平洋构造岩浆活动带的北部，赣杭火山岩型铀矿成矿带的西南端，在构造背景调查的基础上应用本发明的方法对深钻场址进行遴选。

S01：区域铀成矿背景调查

航放、航磁区域异常调查

通过航空放射性调查，相山火山盆地中部放射性核素含量总体较高，而盆地外围则相对偏低。矿田北部矿床主要分布在钍高值区；西部邹家山矿床分布在钍钾高值区，而河源背-石洞一线矿床则分布在钍钾向铀钾过渡的区域；北部矿床分布在铀、钍、钾都高的区域。相山矿田西部邹家山、居隆庵、石洞等矿床位于铀元素放射性高场和偏高场向低场过渡地带；北部矿床和东部云际矿床位于高低场过渡区。

从磁异常方面而言，相山火山盆地磁场分布特征较为复杂，已知铀矿床主要分布在低值区和高低值过渡的位置。

科学深钻选址过程中，依照上述已知矿床区域内的航放、航磁异常特征，由已知推未知，选择异常特征相似的区域做为深钻施工场区的一次遴选区。

步骤S02：继续对选定的一次遴选区中的各火山盆地的下述特征进一步勘查：

特征1：拉张红盆调查

在相山盆地西侧，由于区域性伸展拉张作用，形成晚白垩世盆地，堆积了红色砂岩、砂砾岩，在盆地西北边缘,红层部分超覆到与火山岩系之上，呈不整合接触。

特征2：盆地结构完整性调查

在相山火山盆地边部，布置大比例尺地质路线调查，对盆地结构进行研究，由于盆地边部火山岩盖层厚度较小，有利于盆地二元结构的研究，北部研究区地层由基底和盖层两部分组成，基底主要为中元古界黑云母石英片岩；盖层主要是下白垩统打鼓顶组、鹅湖岭组中酸性、酸性火山熔岩，陆相沉积碎屑岩及第四系残积、坡积、冲积物等。区内出露的次火山岩均属第二火山旋回的产物，区域内的断层是基底构造的发展和继承，断裂走向各异，较大的有近东西向的沅头-横上断裂、横涧-梅峰山断裂、北北东向的邹家-布水断裂，推覆体的形成、地层沉积、花岗斑岩侵入、含矿裂隙产生均与断裂活动有关。

特征3：岩体地层调查

从相山火山盆地中部向外进行地质路线调查，对火山盆地平面地质结构、岩性岩相变化情况进行调查，通过研究发现，盆地中间范围出露的基本都为碎斑流纹岩：①边缘相碎斑流纹岩：具玻基斑状结构，斑晶含量约为30～40％，斑晶组合中石英占15～20％，斜长石5％，碱性长石10～15％，黑云母3％，斑晶多具碎裂结构，所有斑晶均遭受不同程度熔蚀，具熔蚀港湾结构及齿状边，晶粒直径<0.1mm；②过渡相碎斑流纹岩：具斑状结构,斑晶组合与边缘相碎斑熔岩基本相同。与边缘相相比,过渡相碎斑流纹岩的特点是：I.斑晶含量增高,达50～60％；II.斜长石斑晶出现环带结构,中心为中长石,边缘为更长石；III.基质结晶程度增高,粒度变粗,为细粒状结构，晶粒直径介于0.5～2mm；IV.岩石中基底变质岩岩屑的含量减少,块度变小；③中心相碎斑流纹岩：位于碎斑熔岩中心部位。岩石具全晶质斑状结构,斑晶组合与上述边缘相和过渡相岩石相同,但斑晶明显较粗。斜长石斑晶环带结构更为发育，斑晶中心为拉长石，边缘为更—中长石。黑云母斑晶保存较为完好，角闪石斑晶大部分已完全蚀变。

特征4、特征5：区域铀含量背景调查

相山火山盆地主要由变质岩基底和火山岩盖层组成，通过系统取样调查基底变质岩的铀含量为1.06×10^-6～6.0×10^-6。其中低绿片岩相的绿泥石带铀含量平均值为4.3×10^-6，黑云母带为4.0×10^-6，高绿片岩相的石榴石带为3.2×10^-6，低角闪岩相的十字石带为2.6×10^-6，反映出随变质程度增高，铀部分被带出，其铀含量降低。相山盆地的盖层为早白垩世的火山岩系，由陆相的酸性、中酸性火山熔岩、火山碎屑岩及少量正常沉积夹层构成，打鼓顶组流纹英安岩，岩石平均铀含量为7.58×10^-6，鹅湖岭组碎斑流纹岩岩石平均铀含量为7.52×10^-6。

步骤S03：采用地球物理和地球化学方法在所述二次遴选区中选取异常部位

从大的区域地质背景而言，相山矿田属于我国东部中生代成矿带大型多金属矿集区的一部分，也是环太平洋成矿带的一个组成部分，矿田内不同的矿床控矿作用有所不同，同一个矿床控矿因素也是多样的，但最主要、最重要的控矿作用是断裂构造，不同级别的断裂构造控制着不同规模的铀矿化，控矿构造及其复合对矿化带和矿体的形态、产状、规模和空间定位具有明显的控制作用。通过矿田构造研究和典型矿床的构造解析表明：(1)区域性大断裂活动控制了相山矿田的发育；(2)北东向和东西向断裂控制矿集带的分布；(3)矿田复合构造的次级断裂和张性裂隙群控制着矿体的产出规模和形态。

相山矿田地处华南地区，地表覆盖严重，植被极其发育，所以在科学深钻选址过程中，必须结合大量物化探手段来对深部情况进行解译推测，以保证深部地质环境满足科钻的选址要求。

在整个科钻选址过程中，共布设交叉横穿火山盆地的大地电磁测深剖面(MT)2条，完成有效MT测深点106个，以优选区为核心在相同点位布设音频大地电磁测深剖面(AMT)、氡气测量剖面、高精度磁测剖面各8条。

(1)大地电磁测深(MT)

根据MT剖面反演成果可知，邹家山东南侧基底埋深1400～1700m，区内邹-布断裂和张家边—石咀断裂规模较大，深切基底，地表调查发现两条断裂的交汇位置蚀变发育、放射性异常明显，构造活动强烈，局部出露花岗斑岩，为深钻钻探的有利位置。

(2)音频大地电磁测深(AMT)

通过AMT剖面的测量，反演后的成果显示，优选区地层具有三元结构，上部高阻层，中间低阻层，深部又显示为高阻层，电阻率错断的地区可能为断裂构造的反映。根据L4线AMT剖面构造的地层结构模型可知，基底明显出现隆升，最深可达1600～1700m，结合矿田地质，在基底隆升的东南侧可能存在类似邹家山矿床的一级火山塌陷构造；剖面中有多条北东向和北西向断裂，其中，以邹石-布水断裂规模最大，成矿构造条件十分有利；L4剖面靠近邹家山矿床，在其东南侧外围存在多个矿(化)点；

(3)氡气测量

氡气测量为探测深部隐伏铀矿体的有效方法之一。通过测区氡浓度数据初步统计，测区土壤中平均氡浓度为22375Bq/m³,均方差：21401，最小值为0Bq/m³，最大值为444000Bq/m³，氡异常下限初步定为：86578Bq/m³，表明测区总体土壤氡浓度较高，是铀成矿有利地区。通过测区测线L4、L7、L3剖面氡异常与区域构造断裂及AMT反演结果进行对比分析，发现氡异常与构造断裂一致，主要的异常中心位于邹—布断裂和北西向断裂的交汇部位。

(4)地电化学

应用土壤离子电导率、土壤热释汞及地电提取三种方法对优选区内铀成矿位置进行预测，后期对U、Th、Pb、Zn、Mo以及土壤离子电导率(Con)和土壤热释汞(Hg)异常进行叠加，圈定靶区。依据靶区位置，缩小科钻孔位遴选范围。

通过不同种类物化探方法的选择和组合，逐级推测解译相山深部地层结构模型，以地表及浅部的岩体、构造、矿化、蚀变和深部解译出的地层厚度、构造产状、岩体规模、火山通道等为原则，初步确定深钻施工位置位于邹家山矿床东南侧1.5公里左右。

初步确定优选区后对优选区内地表铀成矿环条件进行调查，并确定优选区剥蚀厚度：

在上述工作的基础上，为了确定科钻具体孔位，需要在优选区开展路线地质调查，同时对重点地段进行剖面实测，相山深钻选址过程中经过前期工作，所确定的重点优选区位于邹家山矿区东南侧，在这一区域内发现三条构造蚀变带，对这三条蚀变带进行剖面测量，以确定区内地表铀成矿环境，推测深部铀成矿前景。

(1)重要构造蚀变带实测剖面

邹家山I号构造蚀变带位于邹家山东南部500m处，北西向张家边-石咀断裂与北东向断裂交汇部位的三角地带。蚀变多沿裂隙发育，主要为砖红色碱交代，与张家边-石咀断裂小角度斜交，碱交代裂隙产状稳定，总体产状为290°～305°∠78°～84°、120°～129°∠76°～80°，单个强碱交代宽度约1～3cm，局部膨大处宽约6～12cm，局部发育1m等间距碱交代条带。蚀变主要有钠长石化、赤铁矿化、水云母化、碳酸岩化和高岭土化，多沿裂隙对称分布。

邹家山II号构造蚀变带位于石咀下西北方向600m，根据实测剖面图可知：铀矿化蚀变情况与I号剖面类似，碱交代裂隙产状与北西向断裂小角度斜交，产状为96°～132°∠71°～88°，蚀变主要有钠化、赤铁矿化、水云母化、碳酸岩化和高岭土化，多沿裂隙对称分布。地表矿化异常十分明显，U最高可达356×10^-6(表1)。剖面第一导线出露花岗斑岩脉，脉体两侧和内部未见铀异常。在张家边—石咀断裂与北东向断裂交汇处岩石强烈破碎，多形成剪节理，未见充填物和热液蚀变。

表1II号构造蚀变带部分元素含量表

油家山III号构造蚀变带实测剖面位于油家山东200m。与I、II号剖面不同，III号剖面碱交代裂隙产状与北西向断裂近似平行，产状为275°～290°∠72°～87°，放射性测量表明蚀变带内U、Th、K等都不高。蚀变主要有钠化、赤铁矿化、水云母化、碳酸岩化和高岭土化，多沿裂隙对称分布。构造蚀变带内发育多条平行的小断层，断层带内在构造作用下，形成透镜体化、片理和碎裂岩化，表明构造带经历了多期活动。结合I、II号剖面的地质特征发现：地表蚀变不连续，主要分布在北西向断裂和北东向断裂交汇部位的三角地带；远离邹家山地表蚀变逐渐减弱，到油家山剖面地表放射性异常不明显，铀矿化蚀变较弱，U含量范围4.7×10^-6～5.9×10^-6。

(2)钻探位置选择

通过大比例尺的地质勘查和剖面实测后发现II号带，地表矿化蚀变明显强于其它两条蚀变带，且距离断裂交汇部位较近，两条多次活动深切基底的矿田构造，为蚀变带深部成矿提供有利的导矿构造和容矿裂隙，地表放射性异常明显U元素富集，同时出露有能为成矿提供持续性热能的花岗斑岩，以上地质现象不仅表明II号构造蚀变带地表具有良好的铀成矿环境，而且预测蚀变带深部也具有较好的铀成矿前景，为较佳的深钻施工场址。

(3)优选区剥蚀厚度的确定

相山矿田剥蚀厚度的计算，核心问题即为古成矿深度的估算，据数据统计，相山铀矿田科学深钻铀矿化段流体包裹体的均一温度分布范围比较大，主体成矿温度区间为220℃～340℃。成矿期及非成矿期包裹体均一温度重叠区域较大，但成矿期均一温度明显比非成矿期包裹体的均一温度高，从邹家山外围所采样品，成矿期流体包裹体均一温度介于193.3℃～409.5℃之间，跨度比较大，均一温度平均值为274.9℃；非成矿期包裹体均一温度介于132.9℃～338.5℃之间，均一温度平均值为232.9℃。

在均一温度的基础之上，根据flincor软件计算出成矿期成矿压力主体为102.5Mpa～134.5Mpa。再由成矿压力来进行成矿深度的估算：

根据公式：P＝ρ·g·h(P为压力，ρ为密度，g为重力加速度，h为深度)，推得H＝P/ρ·g。压力范围已计算获得，地壳密度为2.75g/cm³,9.8米/秒。通过上述计算公式得出相山成矿深度为3.73～4.89km。

通过计算将相山铀矿古成矿深度定为3.73～4.89km，而样品采集深度为-500米标高，因此计算得出相山矿田西部地区剥蚀厚度约为3.2～4.3km。

综合前面几方面的工作，认为邹家山东南侧为理想的火山岩型铀矿田科学深钻施工场址，原因可以概括为以下几点：

①优选区位于相山火山通道附近，科研工作可以很好的反映相山火山机构特征；

②从所测邹家山MT和AMT资料可知，优选区地层深度符合科钻要求；

③区内土壤测氡异常明显，且位于地电化学圈定的I类靶区内。

④结合AMT测量可以看出，该处与主断裂平行的次级断裂发育，断裂体系可为深部含铀热液的运移、沉淀和富集提供了良好的构造条件。

而且工程施工存在较好的可行性，区内从工程施工方面也具有较好的先天条件：

①优选区西侧有一条邹家山至油家山的村级公路，交通方便，有利大型机械设备的运送、安装。

②优选区内有多条小河流过，且有人工水渠，在工程施工过程中用水方便。

③优选区距离邹家山矿区2km左右，沿途地形条件较好，方便架设电缆。

④优选区内部分地段地形地势较好，地基稳定，表面第四系覆盖较平整，有利于施工平台的修建。

⑤优选区植被覆盖极好，无大面积裸露山坡，雨季不会产生山洪泥石流等灾害。

依照以上步骤，中国铀矿第一科学深钻成功解决了前期钻探选址这一关键问题，通过在所选孔位进行2818米的钻探施工，在上部火山岩中发现4段铀矿化，中部发现多段含金铅锌矿化，金含量最高达到1.36克/吨，在下部发现我国最深的工业铜矿化平均品位超过1％，厚约1m，研究发现由深至浅，铜、铅锌金、铀矿化段成矿温度及成矿盐度表现为逐渐下降的演化趋势，建立了岩性、磁性、高光谱蚀变等一系列相山铀矿田深钻成果剖面，成功验证了相山火山盆地三元地层结构的理论模型。总之，中国铀矿第一科学深钻取得的成果，在将我国铀成矿理论推向一个新高度的同时，也证明了本发明“火山岩型铀矿田科学深钻场址遴选方法”的正确性和可推广性。