综合地球物理方法在相山铀矿田构造上的应用研究

论文编号：2010081812 研 究 生 毕 业 论 文（申请硕士学位）论 文 题 目 ： 综 合 地 球 物 理 方 法 在 相 山 铀 矿 田 构 造 上 的 应 用 研 究 专 业 方 向 ： 地 球 探 测 与 信 息 技 术 研 究 方 向 ： 资 源 与 工 程 地 球 物 理 勘 探 2013 年 4 月 20 日2East China Institute of Technology(Application For Masters Degree)THESIS: Integrated geophysical methods applied in the structureof Xiangshan uranium ore field research SPECIALIZATION: Geodetection and Information Technology RESEARCH FIELD: Resources and engineering geophysical exploration April 20.2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。作者签名： 日期： 年 月 日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解 大学有关保留、使用学位论文的规定： 大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日4论文答辩日期： 年 月 日摘要东华理工大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目： 综合地球物理方法在相山铀矿田构造上的应用研究 地球探测与信息技术 专业 2010 级硕士生姓名： 指导教师（姓名、职称）： 摘 要相山铀矿田是我国目前最大的火山岩型铀矿田，对该地区的铀资源勘查有着非常重要的意义。本文通过地球物理勘探方法来研究相山某测区的深部地质结构，查明该地区的断裂构造发育情况及推断基底深度和起伏特征，为铀矿远景预测提供深部地质构造信息，以提高在该区域的新的地质认识。在讨论相山地区的地质背景、成矿特征、地球物理特征、铀矿勘查的地球物理方法、工作参数研究、工区的数据采集及处理的基础上，总共布设 4 条测线，其中音频大地电磁方法(AMT)测量完成的测点有 732 个，高精度磁法测量完成的测点有 1476 个，再结合地质钻孔资料和当地的重力资料对反演图进行解释分析，发现已知的 22 条断裂构造在反演结果成图上有很好的反映，如河源背-小陂断裂、芜头-小陂断裂和邹-石断裂等深大断裂能够进行连续追踪，同时也推测了 6 条未知的断裂。并根据反演结果推断基底的深度大概在 300m 到 1300m之间，其中基底界面大致与第一层高阻电性界面对应，岩性主要为碎斑熔岩，部分为流纹英安岩、花岗斑岩，高阻的电阻率的值大于 10000 。另外根据m布设的这四条平行剖面推测基底从南往北深度增加，东西两侧比中部基底要深，可能存在一小的基底隆起。在相山地区把 AMT 和高精度磁测结合使用可有效解决深部 2000 m 以内的部分地质问题，在探测基底起伏、断裂构造产状特征方面效果明显，再利用综合电磁异常特征，异常可相互认证与补充，提高了解释成果的可信度，这种工作方式在以后的工作中可以在这地区的其余地区继续开展。关键词：AMT，高精度磁法，断裂构造，基底起伏，相山铀矿田东华理工大学硕士学位论文Abstract东华理工大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸THESIS: Integrated geophysical methods applied in the structure of Xiangshanuranium ore field research SPECIALIZATION: Geodetection and Information TechnologyPOSTGRADUATE: MENTOR: AbstractXiangshan uranium ore field is currently the largest the volcano rock type uranium ore field in China, it is very important to explore the situation of the area of uranium resources. Through geophysical exploration method this paper studies the deep geological structure of certain area in order to find out the development situation and inferred basement depth and fluctuation characteristics of the faults in the area, so that it can provide the deep geological structure information for prospective prediction and improve the understanding of the new geology in this region.According to the discussion of Xiangshan area geological, mineralization, geophysical characteristics, uranium exploration geophysics method, parameter study, the data acquisition and processing, it lay four lines in total, where have completed 732 points by using the audio magneto-telluric method (AMT) and 1476 points by using high precision magnetic method, then analysis and explain the inversion map that made by geological drilling data and local gravity data, found 22 known fractures in the inversion results which are well reflected on the map, such as deep fractures about Heyuanbei-Xiao Pi, Wutou-Xiao Pi and Zou-Shi, which also can be traced continuously and speculated the six unknown fracture. And according to the inversion results it could infer the basement depth from 300m to 1300m, also corresponded in the substrate about the interface approximately and the first layer of high resistivity interface, lithology is mainly Porphyroclastic Lava, part of rhyodacite, granite porphyry, and the values of resistivity of high resistance are more than 10000. According to the arrangement of the four parallel profiles, the basement depth increases from south to North, and the basement on the both sides are more deeper than the central base, there may be a small basement uplift.AMT and the high precision magnetic combination can effectively solve some geological problems within the deep of 2000m in Xiangshan area, it has obvious effect in the exploration of the relief of basement and the fault occurrence features. Then according the characteristics of electromagnetic anomaly, anomaly can be mutual authentication and supplement and improve the interpretation result of credibility, the rest of this work in the future can be in this area to continue to carry out.Keywords: audio- frequency magneto-telluric method, high precision magnetic method, fracture, basement relief, Xiangshan uranium ore field东华理工大学硕士学位论文目录目 录1 绪论 .11.1 选题的依据与意义 11.2 相山地质-地球物理研究现状 .21.3 铀矿勘查的地球物理方法 .31.4 主要研究内容 32 研究区域地质-地球物理特征 .52.1 研究区地理位置及交通条件 52.2 地层 52.3 构造 .92.4 次火山岩及脉岩 112.5 研究区铀成矿特征及规律 122.5.1 成矿特征 .122.5.2 成矿规律 .122.6 研究区地球物理特征 132.6.1 重力特征 142.6.2 磁法特征 153 方法原理及选择 .173.1 AMT.173.2 高精度磁法 214 数据采集与处理 .254.1 数据采集 254.1.1 仪器的标定及参数设置 254.1.2 地球物 理方法的工作布置 .264.1.3 工作完成情况 .284.2 数据处理 .304.2.1 AMT 数据处理 .304.2.2 磁测数据处理 315 综合地质地球物理解释 .336 结论与建议 .416.1 结论 416.2 建议 41参考文献 43东华理工大学硕士学位论文绪论11 绪论1.1 选题的依据与意义近年来，在我国资源的短缺是制约经济发展的主要问题之一，而铀矿资源的可持续供给对国家安全，社会发展及经济增长有着至关重要作用。目前在矿产资源的勘查中，现阶段面临着“难识别、难发现和难利用”的“三难”的局面,其主要是由于地表矿、浅部矿越来越少，因此开展“探边摸底”及“攻深找盲”等已是现阶段必须的勘查战略 1-2。由于在我国矿产资源勘查与开采的整体深度不大，一般在 600m 内，而且多在 300 与 500m 之间，故深部找矿存在巨大的潜力 3。有专家预测：如果将矿产勘查的评价深度增加延伸到地下 2000m左右，那么我国金属矿储量可能将翻一番。随着现代社会科技的发展，铀矿作为一种清洁高效的战略性能源矿产，更能满足人们对低碳环保的清洁能源的需求，其地位就显得更加重要，目前放射性铀的主要用于核能发电。在全球总发电量里核电发电量占的比例平均为17%，而在我国，这一比例明显低于世界平均水平，仅为 1.9%。在我国“十一五”发展规划中明确“积极发展核电”的方针下，铀矿需求量将不断的增大。目前我国广西、福建、广东、江西等多个省份正着力发展核电站的建设，国务院已经通过的核电中长期发展规划中明确指出了到 2020 年我国核电运行装机容量将要达到 4000 万千瓦，据此估计届时的核燃料需求将是现在的 4-6 倍 4-5，而目前我国铀资源的储备已不能满足当前需要。相山铀矿田是我国目前已发现的最大的火山岩型铀矿田 ，其地处江西省乐安崇仁县境内，位于华南中生代陆相火山岩带西缘，在成矿区划上位于华南铀成矿省北部赣杭构造火山岩铀成矿带的南西端, 铀成矿总体上受大型塌陷式火山盆地控制，燕山中期火山活动以及次火山岩侵入都为铀成矿创造了前提 6。当前，许多地质人员已在相山地区做了各种研究工作，并取得了很多重大的地质成果 7-10，但随着矿产勘探的深入和认识水平的提高，还是有许多地质问题需进一步研究，如对相山火山盆地北部及中部两条基底构造的研究，而构造是盆地构造流体成矿作用最为有利的深部通道 11。相山地区在发育过程有明显的新构造活动，地表总体遭受严重侵蚀，在相山峰顶被侵蚀深度约 3km，铀矿床受到了一定程度的侵蚀，邹家山矿区刚好被侵蚀到矿化带的前峰位置，且从相山铀矿田西北部到东南部,地表侵蚀的深度逐渐加大 12-16。综合成矿模式和成矿后的变化改造因素，则可知相山铀矿田东南部的铀矿可能已剥蚀了，西北部矿床保存条件良好，多数铀矿床完整或较完整地保存下来,因此矿田西北部是找矿预测的靶区 17-19。根据以上分析可知探测相山西北地区深部地质结构、构造，对认识我国相山铀矿田成矿作用、揭示预测深部铀矿有重要的科学意义。本文的研究就是建立在这样的大背景下，通过参与核工业北京地质研究院在相山地区的科研项目，东华理工大学硕士学位论文2收集相关资料，用于去查清该区域内的断裂构造发育特征及产状、火山盆地基底起伏情况,为铀矿远景预测提供深部地质构造信息，其中通过介绍不同的地球物理方法情况，再选择合适的方法进行综合测量分析得出结论。1.2 相山地质-地球物理研究现状半个多世纪以来，我国与铀矿相关的地质队、科研院所和高校对相山铀矿田的研究几乎从没间断 20，对其进行全面深入的地质研究工作主要有：1940 年1965 年，一些地质工作者在相山地区做过一些概略性的地质调查。将基底变质岩划为前震旦系或前泥盆系，相山主体岩石定为浅成花岗岩，盆地底部的紫红色砂岩划为第三系。1966 年之后，省区测队以及华东 608 队的 12 分队和 15 分队等均在相山开展区域地质工作。省区测队的 1:20 万南城幅地质图（1971）中，将基底变质岩系划为震旦寒武系，相山盆地盖层定为上侏罗统磨石山组，主体岩石定名为花岗斑岩，盆地西北部的红层划为上白垩统南雄群。而在 1:20 万新干幅地质图（1977）中，将变质岩划为震旦系，盆地盖层定为上侏罗统打鼓顶组，主体岩石划归次火山岩，红层定为古近系新余群。铀矿地质工作大体可分为三个阶段：第一阶段为 1957 年1964 年，1957 年航空放射性测量发现了 16 个异常点，华东 608 队的 1、2、3 分队地表普查勘探和异常点的揭露工作。其间 309 队 4分队、北京第三研究所和长沙地质学校也在本区作了地质调查工作。认为相山主体岩石为蘑菇状的花岗岩，受三组构造控制，不同的侵入体是成矿有利围岩。对地表异常和矿化显示地段进行揭露，探明了一批有工业价值的铀矿床。原核工业 261 队在相山北部地质勘查中总结并提出了“找矿要先找岩体、找岩体必须先找构造的”的“三盲找矿”模式 21。第二阶段为 1965 年1976 年，是相山矿田地质找矿和勘探工作全面开展的时期。以华东 608 队 1、2 分队为主力，在北部和西部全力进行找矿和勘察工作。同时 12 分队和北京第三研究所在本区开展专题研究和 15 万的填图工作。确认相山主体岩石不是花岗岩，而是火山岩。盆地的盖层为上侏罗统的火山岩系，划分为下部的打鼓顶组，上部的鹅湖岭组。其后即开始以火山岩成矿理论指导找矿工作。1970 年1973 年，由 261 地质大队和北京第三研究所组成联合科研组，对相山矿田进行系统综合研究。确认相山盆地为典型的破火山口（塌陷式盆地），相山主体岩石为侵出相的碎斑流纹岩，其盆地边缘的小侵入体是次火山岩，矿田北部为碱交代型，西部为水云母型，火山岩型铀矿体具有多层位和多部位性，进一步提出了“双混合”成因模式和铀矿体的双侧伏规律，为扩大矿田远景指明了方向。第三阶段为 1977 年至今，在矿田范围内攻深找盲，不断探索新的找矿空间的同时，总结工作中获得的新认识。深部的富大矿体主要受火山塌陷构造的变绪论3陡部位和碎斑流纹岩与下伏的流纹英安岩的接触界面的层间滑动、拗曲和层间破碎带的复合部位控制。核工业北京地质研究院和核工业 270 研究所、东华理工大学等高校也在相山开展科研工作，促进了理论的深化、深部的探索和远景的扩大。1.3 铀矿勘查的地球物理方法地球物理方法近几年来被广泛运用在铀矿床的勘查测量之上，其体现在利用间接找矿的标志去确定铀矿床、铀矿田和铀矿省，以及成矿体系及构造，构造划分等方面。对于需要去解决的任务，可以根据具体情况选择合适的方法进行勘查，如电法勘探、重磁勘探、深部地震测深以及折、反射波法的地震勘探。在这些方法之中较为常用的为浅层地震法和 AMT 法，其中 AMT 法具备以下特点：信噪比高，仪器设备简便，穿透力强等，是一种合适手段去探讨铀成矿环境，可用于解决基底埋深和起伏、隆坳分布、断裂位置、地层结构及展布特征等地质问题 22-24。作为一种成熟的技术手段，其也是一种探查层间氧化带砂岩型铀矿的有效的物探方法，同时根据浅层地震法高分辨率的特性，可用于勘探地下紧致地质构造，其根据得到的人工地震反射波信号进行分析，再以岩石的弹性性质为根据，去依此获取地下的相关岩性参数以及物质构造形态，依托对地震波相的研究可对目的层中的砂体、岩相和岩性分析以及砂体群的预测和圈定。受客观因素限制如工作开展成本高，不宜大面积开展等，工作应选在成矿的有利地段开展 25-27。最近这些年以来采用双源大地电磁测深系统的 EH-4，其优点有勘探深度较大，分辨率好，工作效率高；不足之处也有抗干扰能力不强，精度受限 28-29。而高效率的开展放射性测量则可根据测井方法运用在钻探过程中。综上所述，在找矿过程中对多种方法进行结合使用，相辅相成有着重要的意义30，如 AMT 探测火山机构、形态和延伸等；高精度磁法可用于圈定目标体范围，相互结合起来使用效果更好 31-34。1.4 主要研究内容以相山地区的 AMT 专项为基础，配合其它物探方法，跟随核工业北京地质研究院进行工作研究，收集相关资料，在通过采集处理解释，最终查明测区内断裂构造发育情况，尤其是构造的深部产状特征。主要研究内容如下：1）通过整理相关文献资料，了解研究区的地质背景如地层、构造等，对其研究区的铀成矿特征及规律做归纳总结。2）介绍相山地区的地球物理特征及地球物理在铀矿勘查的优缺点，根据当地情况及工作需求选取合适的方法，本次工作是将 AMT 与高精度磁法勘探结合起来在相山地区进行测量，工作前对采集的参数，及仪器设定、采集结果的处理等进行研究。东华理工大学硕士学位论文43）结合地质、重磁等资料，对反演结果进行分析解释，初步建立研究区地下电性结构特征等，在根据已知断裂构造对结果进行验证。研究区域地质-地球物理特征52 研究区域地质-地球物理特征2.1 研究区地理位置及交通条件工作区位于江西省乐安和崇仁两县交界的相山地区，面积约 540km2，相山火山盆地面积约 320km2。区内有江边村至南昌的铁路，与浙赣线、京九线和鹰厦线相连，有公路通往抚州、丰城、乐安、永丰等地，盆地内部有供矿山开采和地质勘察的公路，交通比较便利（图 2.1） 。工作区属中低山区，为正地形，中间高，四周低。最高峰为相山，其标高为海拔 1210.2m，其次是芙蓉山，标高为 1079.8m。山势较陡峻，山谷切割强烈。大部分地区标高为 500800m，四周较平坦地区标高为 100300m。区内无大的河流，多为小溪，其流量随季节变化。较大的河流为北部的公溪河、东部的凤岗河、西部的宝塘河等。雨季水量很大，旱季水量明显减少。区内居民点比较分散，主要分布在相山四周的地势平坦处，山区内部狭窄的山谷平坦地，也有少量居民点。农业耕地占总面积的 12%，粮食作物以水稻为主，红薯和大豆次之。经济作物有棉花、油料、烟草，林产有毛竹、松、杉、樟、果木等。工业有铀矿开采及水冶，松松脂、造纸等。图 2.1 相山预测区交通位置图 Fig 2.1 The map of prediction of traffic location in Xiangshan2.2 地层相山火山盆地位于武夷云开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东华理工大学硕士学位论文6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，具体情况可参考图 2.2 和图 2.3。1）基底地层相山火山盆地的基底主要为新元古代震旦纪(Z)变质岩系，出露在盆地北、东、南侧，变质岩多属绿片岩相低角闪岩相，中低变质程度。岩性以千枚岩、片岩为主。变质岩主要矿物成份为绢云母、绿泥石、黑云母、石英、长石等，特征变质矿物为石榴石、十字石等，副矿物主要是磷灰石、锆石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等。自南至北基底变质程度增强，岩石类型从千枚岩片状千枚岩微晶片岩片岩石榴黑云片岩十字石石榴黑云片岩，即由低绿片岩相(绿泥石带、黑云母带)高绿片岩相(石榴石带)低角闪岩相(十字石带)，它们之间呈过渡关系 35。震旦系变质岩的铀含量为 1.066.0ppm。其中低绿片岩相的绿泥石带铀含量平均值为 4.3ppm,黑云母带为 4.0ppm,高绿片岩相的石榴石带为 3.2ppm，低角闪岩相的十字石带为 2.6ppm。反映出随变质程度增高，铀部分被带出，其铀含量降低。2）盖层相山盆地的盖层为晚侏罗世的的火山岩系，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 36。其中以侵出溢流相的碎斑流纹岩出露面积最大，为相山主体岩性。晚侏罗世火山岩层均向中心倾斜，总厚度大于 2000m。下部为打鼓顶组，上部为鹅湖岭组，每组又分四个岩性段，每组的特点总体是由沉积到爆发再到喷溢或侵出，构成 1 个大的火山喷发旋回。 上侏罗统打鼓顶组（J 3d）a.打鼓顶组第一段(J 3dl)：分布在盆地四周，呈不完全的环形。下部岩性以紫红色粉砂岩为主，属残积坡积相到河流相。其底部为砾岩、含砾砂岩。该段与下伏地层呈不整合接触。一般厚几十米至 150m，其厚度以盆地北部最大，可达 240m。上部岩性为流纹质熔结凝灰岩夹薄层紫红色细砂岩、含砾细砂岩，岩石平均铀含量 5.4ppm，厚 73m。b.打鼓顶组第二段(J 3d2) 主要分布于盆地的西部和北部，东部和西南部出露甚少，南部缺失。下部岩性主要为紫红色、杂色砂岩及粉砂岩，含有较多钙质结核，厚 21m。上部岩性主要为流纹英安岩，其中下部夹紫红色薄层凝灰质粉砂岩、砂页岩，顶部常见熔岩集块岩或熔岩角砾岩，其集块、角砾成分与胶结的熔岩成分一致，均为流纹英安质。岩石平均铀含量为 7.58ppm，厚 530m,是矿田内主要含矿岩性之一。 上侏罗统鹅湖岭组(J 3e)a.鹅湖岭组第一段(J 3e1)：几乎遍布盆地，仅南西部缺失。下部岩性以紫红色粉砂岩为主，底部为含砾粉砂岩、巨砾岩，砾石成分主要是流纹英安岩，并具一定磨圆度，砾径最大可达 lm。厚度小于 10m,与打鼓顶组呈喷发不整合接研究区域地质-地球物理特征7触。上部岩性为流纹质晶屑玻屑凝灰岩、弱熔结凝灰岩。岩石中除大量晶屑玻屑外，还发育塑变浆屑和少量下伏岩层的岩屑。此层厚度不大，一般小于3Om。1.第四系；2.上白亚统南雄组砂岩、砂砾岩；3.上侏罗统鹅湖岭组上段碎斑流纹岩；4.上侏罗统鹅湖岭组下段，下部为砾岩岩、砂岩，上部为流纹质熔结凝灰岩；5.上侏罗统打鼓顶组上段流纹英安岩；6.上侏罗统打鼓顶组下段，下部为砂岩、砂砾岩，上部为流纹质熔结凝灰岩；7. 上三叠统安源组砂岩、砂砾岩、炭质贾岩夹煤线；8.下石炭统华山岭组砂岩粉砂岩；9. 震旦系变质岩；10.次花岗斑岩；11.次斑状花岗岩；12.燕山期花岗岩；13.加里东期混合花岗岩；14.斜长花岗斑岩脉；15.煌斑岩脉；16.角闪片岩；17.千糜岩、糜棱岩；18.性质不明断裂；19.压扭性断层；20.张扭性断层；21.实测正断层；22.实测逆断层；23.褶皱轴；24.实测地质界线；25.推测地质界线；26.不整合地质界线；27. 密集裂隙带型大型铀矿床；28. 密集裂隙带型中型铀矿床；29.密集裂隙带型小型铀矿床；30. 密集裂隙带型铀矿点、矿化点；31.次火山岩型大型铀矿床；32. 次火山岩型中型铀矿床；33. 次火山岩型小型铀矿床；34. 次火山岩型铀矿点、矿化点；35. 火山角砾岩筒型中型铀矿床。东华理工大学硕士学位论文8图 2.2 相山预测区铀矿地质图 Fig 2.2 The map of uranium geological in Xiangshan predicting area b.鹅溯岭第二段(J 3e3)：底部岩性为暗紫红色含砾粉砂岩、细砂岩，局部夹凝灰质砂岩。底部见下伏岩层之砾石和碎屑，与第一段呈假整合接触，厚15m。中、上部岩性为浅灰色、浅红色碎斑流纹岩。与下伏岩层接触面由盆地四周向中心倾斜，倾斜度南北对称，东陡西缓，并向深部逐渐变陡。碎斑流纹岩以侵出相为主，局部为溢流相，是相山破火山口的主体岩石，覆盖整个破火山口面积的 80%以上。巨厚的碎斑流纹岩岩性单一，以碎斑结构为其特征。碎斑晶为透长石、斜长石、石英和黑云母。根据岩石中所含的岩屑、碎斑晶的数量及基质结构的变化，可将碎斑熔岩划分为底板相、过渡相及中心相。它们之间呈渐变过渡关系，从底板相至中心相基质结构由玻质结构到霏细结构再到显微粒状结构。岩石平均铀含量为 7.52ppm，是矿田内主要含矿岩性之一,厚度大于1000m。 上白垩统(K 2) 在火山盆地西侧，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。其厚度可达 300m。研究区域地质-地球物理特征9图 2.3 相山矿田地层柱状图（据 261 队）Fig 2.3 Column diagram of stratum of Xiangshan ore field2.3 构造1) 基底构造在区域上，北东向遂川深断裂是最主要的基底构造，而对相山预测区范围来说，基底构造格架主要由东西、北东及南北向三组构造组成，也存在北西向构造。主构造线是东西向。相山破火山口即位于基底近东西向的武功山相山大旭山复式褶皱带的中段,相山复背斜的轴部。 北东向遂川深断裂在矿田北西侧通过的区域深断裂-遂川深断裂形成于加里东期，是一组长期活动的北东向构造组成的巨大断裂带。其北东段前人称之为赣东北深断裂；中段为永丰抚州断裂带，是赣杭构造带的主要组成部分；南西段为万安遂川深断裂。a.遂川断裂是江西境内规模最大的一条重力梯度带，也是一条明显的航磁分界线，表现为地壳结构变异带幔坡带，由此推测其为深断裂带。b.遂川断裂是重要的控岩构造，它是赣中南岩浆岩分区的界线，其北西侧东华理工大学硕士学位论文10中生代岩浆活动较弱，火山岩、花岗岩稀少；而南东侧中生代岩浆活动强烈，花岗岩、火山岩广泛分布。 根据台湾阿尔泰地学大剖面资料，遂川断裂上陡下缓，倾向南东，切人中地壳柔性层。赣中南花岗岩及中生代火山岩的成因与遂川断裂活动有密切关系。c.在遥感影像上，遂川断裂具有清晰的线形表现，且为两影像块体的分界线。d.遂川断裂控制了一系列温泉及地热点的展布，如德兴温泉、临川温泉、崇仁汤溪温泉、相山温热水、遂川南西多个温泉等。e.遂川断裂是重要的控矿构造，沿此断裂带分布一系列重要的矿田和矿床，其南东盘以产铀矿为主，如相山、鹿井矿田，而北西盘则以产贵重金属和多金属矿产为主，如金山金矿，银山银、铅、锌、金矿，德兴铜矿，东乡铜矿等。此外，盆地内一系列北东向的盖层大断裂，如邹家山石洞断裂、严坑砚元石断裂、善堂庵-巴泉断裂及邹家-布水断裂等，均为基底断裂火山期后再次活动的产物。 东西向构造相山地区基底东西向褶皱构造及断裂构造发育且规模较大，东西向断裂构造对火山盆地的形成特别是对火山塌陷构造形成有重要影响。在地质、物探、遥感及水文等方面的研充成果都反映了东西向构造为盆地基底的主线：a.航磁资料反映，盆地北部东西向断裂带呈明显的负磁场。b.重力资料表明，重力异常的长轴方向及梯度带的走向多呈东西向展布。横贯相山中部有一条近东西向的重力低值带(长 40km，宽约 35km)，明显反映出隐伏的东西向构造断陷带(戴坊相山、河源背凤岗构造断陷带)。c.据遥感解译本区存在北、中、南三组东西向构造带。d.水文地质工作查明，相山北部东西向构造带中温热水向东西两侧延伸均有温泉点出露。e.相山盆地北侧和南侧的韧性剪切带均呈东西向展布。 南北向构造重力资料反映，有一线形清晰连续性好的南北向梯度带通讨相山主峰，说明相山盆地存在南北向的基底构造。又根据重力梯度带的切割关系，可知其形成时间较早，可能发生在加里东期。其后又多次活动，如巴泉浯漳断裂。另据相山地区遥感资料，可明显地看到三条南北向断裂带(东带、中带、西带)：东带全长 1015km，由数条平行断裂组成，次火山岩沿此侵入。中带全长大于 25km，与东西向断裂构造复合控制了相山主火山口。西带全长约l015km，由几条平行的断裂组成，对湖港、牛头山、河源背矿床的定位有一定的控制作用。 北西向构造北西向基底构造上要表现为重力梯度带。且见错动北东向梯度带的现象。研究区域地质-地球物理特征11盆地内芜头河口排北西向构造、湖溪芙竹坪北西向构造都对应有线形梯度带，表明构造切割深度较大。 推覆构造相山盆地北部外缘，源头梅峰山一带发育了数条近东西向的推覆构造，长约 10km，向北推覆，向南倾，倾角 2040。推覆构造发育于震旦系变质岩与上侏罗统打鼓顶组第一段紫红色砂岩之间，形成于火山喷发之前，使震旦系变质岩呈叠瓦状逆掩于打鼓顶组第一段紫红色砂岩之间，形成于火山喷发之前，使震旦系变质岩呈叠瓦状逆掩于打鼓顶组下部砂岩之上，沿推覆构造贯入了次花岗斑岩，所以，次花岗斑岩的形态和展布受推覆构造控制。2) 盖层构造 区域构造盖层构造以北东向断裂构造为主导，与火山构造一同组成线环交织的构造格局。由于基底朝着北东向经过滑断层然后通过运动直到盖层使得盖层的断裂大多是北东向。如盆地西部邹家山石洞断裂带就是由基底断裂发展起来的。该断裂带为数条近于平行的断裂组成，呈尖灭再现或尖灭侧现形式出现。宽度可达 300m，延伸长度大于 10km。其产状为：走向 3060，倾向北西，局部南东，倾角 7085。构造活动具明显的多期性，经历了左旋走滑、伸展拉张、压扭等阶段。相山北部北东向断裂(邹家-布水断裂，善堂庵-巴泉断裂)和盆地西部的北东向断裂（小陂-芜头断裂，石城-王龙断裂）都具有类似特征。在相山地区有两个方向的断裂：北东向和北西向，两者构造了相山西部的盖层构造情况，并且组成了一套构造系统，形状类似菱形，在铀矿床的探查方面有着十分重要的意义。西部大多数矿床均位于北东向与北西向断裂的交汇部位。此外，在北东向和北西向断裂组成的菱形块体中的南北向断裂也是重要的控矿构造，如居隆庵矿床和李家岭矿床的铀矿体即受南北向构造控制。区内的东西向构造也是重要的控矿构造，北部的基底推覆体构造晚期复活，在其与北东向构造的交汇部位，控制了北部众多的次火山岩型号铀矿床。北部还有一些东西向的小褶皱，如巴泉背斜、芜头背斜、向斜、石里坑-堆头-新建村背斜等。 火山构造a.火山塌陷构造在火山活动高峰期，流纹质火山岩浆大量侵出时，由于过渡岩浆室产生巨大空腔，使早期形成的火山岩层向中心塌陷，形成破火山口。在火山盆地中其各部位形成的塌陷构造分别在发育程度上和形式上都由于边界条件不一样会有比较大的差别。东部形成环状断裂带，并被次火山岩充填。西部区域性北东向断裂发育，且盖层厚度相对较薄，塌陷时主要沿基底断裂产东华理工大学硕士学位论文12生断陷，形成菱形断块构造。被断裂切割的火山岩块向火山中心呈不等幅阶梯状块断。塌陷强烈处，其两侧流纹英安岩落差达 80Om 左右。并在断陷的过程中，使岩层的接触面急剧变陡，在变陡部位形成一系列挠曲及“裙形”褶曲。在界面两侧的脆性岩石中，产生成群、成带分布张性裂隙。b.环状构造在盆地的东部和北部火山盆地主要是在这两地发育形成塌陷的。这些塌陷也是以半环形状或者弧形状沿着火山管道分布，而且被次火山岩所填充，形成的环状岩墙带也基本同心。环状构造是塌陷构造的一个组成部分。c.爆发角砾岩筒发现盆地的北部巴泉形成了一个表现为长 70m，宽 4Om，近乎直立的深度有200m 的椭圆锥形的次花岗斑岩爆发角砾岩筒，并且其收敛并尖灭。d.火山口和火山管道在后期火山活动中，打鼓顶旋回的火山通道以及它的火山口已经被其破坏，根据这一旋回火山岩分布情况，推测火山活动中心可能在盆地的北部偏西的部位。鹅湖岭旋回火山口及火山管道，根据卫片和地球物理资料分析，地处于相山主峰较深的地方，其中它的形状近乎为直径 5km 到 6km 的椭圆形，方向为东西向，也是破火口的塌陷中心，同时在火山管道中所填充的物质主要为几乎表现为垂直的中心相碎斑流纹岩侵出柱 37。除相山为主火山口外，还存在芙蓉山侧火山口，其位于相山火山口南西侧7km 处，芙蓉山高程仅次于相山，山顶上见次花岗斑岩体，该火山口处于东西向、北东向及北西向断裂交汇处。2.4 次火山岩及脉岩次火山岩及脉岩主要是以三个不连续的半环出现，分布于盆地的南部、北部和东部。其中拉张构造的产生主要是由于火山环状断裂、火山塌陷和区域断裂及基底断裂遭受侵入充填，方式为半环形和不规则的弧形围绕盆缘。最终那些受侵入的次火山岩的形态十分的复杂，也是因为这些断裂以各种方式交叉符合又相互沟通。次火山岩的岩性可分为三大类，一种是斑状花岗岩，另一种是花岗斑岩，最后一种为花岗闪长斑岩,其特征是石英斑晶均呈六方双锥状，为快速冷却的产物，为超浅成侵入体。根据已有的资料显示，因为每次在喷发旋回结束后，次火山岩都能侵入，所以有两期次火山岩。早期次火山岩出露较少,主要分布在盆地东部及南部，以外城岗和梧樟南的凉亭次火山岩体为代表,被第二旋回的火山岩覆盖。晚期次火山岩主要分布在北部、东部和南部，呈半环状产出，北部的铀矿床均产出于其中。在铀矿的勘探过程中，相山西部的深部，两火山旋回之间也发现早期次火山岩的侵人，其岩性为流纹英安斑岩。区内有少量的脉岩，零星分布于北部、西部和东部，岩性为斜长花岗斑岩、煌斑岩及辉绿岩等。相研究区域地质-地球物理特征13山盆地的火山岩系是以酸性为主的钙碱系列。2.5 研究区铀成矿特征及规律2.5.1 成矿特征相山铀矿田共有 24 个铀矿床,均产于盆地的北部和西部，其中典型矿床 8个，它们分别是：横涧矿床、沙洲矿床、红卫矿床、巴泉、邹家山矿床、石洞矿床、居隆庵矿床和李家岭矿床。前 4 个矿床产于研究区北部，按含矿主岩为次火山岩型，按主要围岩蚀变属碱交代型（或钠长石-赤铁矿型） 。其中巴泉矿床产于花岗斑岩的隐爆角砾岩筒中，为钠长石绿泥石型，而与其它矿床存在差异。后 4 个矿床产于西部，含矿主岩为火山岩，划为密集裂隙带型，按主要围岩蚀变属水云母萤石型。邹家山和石洞矿床产于北东和北西断裂的交汇部位，而居隆庵和李家岭矿床则产在菱形断块中的南北向断裂中。铀矿田北部的铀矿化主要受推覆体构造、区域断裂、次火山岩体（特别是与围岩的接触带） 、火山岩系中的层间界面和与基底的不整合面等因素联合控制。蚀变主要为钠长石化，并伴随有赤铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化等。其西端的横涧等矿床迭加有晚期的水云母萤石化 38。矿化中心集中在横涧至沙洲的东西向带内，矿床之间几乎相连，可视为一个超大型矿床。铀矿田西部的铀矿化主要受区域断裂和火山塌陷构造控制，在塌陷构造旁侧产生的裙边褶皱、拖曳褶曲和层间破碎带是深部富矿体的主要赋存部位，主要含矿主岩为碎斑流纹岩及流纹英安岩，为密集裂隙带型。主要围岩蚀变为水云母化及萤石化、黄铁矿化等，属水云母萤石型。矿区东端的邹家山矿床的顶部 14 号带，有碱交代型的铀矿化残留，反映早期的碱交代型矿化成矿标高相对较高，大部分矿体均被剥蚀，只剩下矿根相。因此，铀矿田北部碱交代型矿床的深部应该还有晚期水云母-萤石型矿化的潜在远景。2.5.2 成矿规律50 多年来各单位部门在相山铀矿田的找矿、探矿、采矿和多层次的地质科研,使得在相山地区寻找铀矿的规律性认识得到不断发展。最初阶段以“就矿找矿”为指导，认为只要找到隐伏的花岗质岩体就等于找到了矿；接着发现的 HW 矿床说明在岩浆通道附近的岩体内外之间的接触带才有矿，得出控岩的盲构造才是找矿关键，提出“三盲”找矿规律；当以断裂控矿指导相山西部找矿后，发现矿床基本都在邹家山石洞等北东向断裂构造带上，提出断裂构造是控矿的主要因素，上升到火山机构控矿，并总结了“近、中、多、频、变”5 字找矿理论 39。现阶段基本认为“深断裂、三界面” ，即火山盆地内切底贯通陡断裂穿越潜火山岩与围岩之间的接触界面、不同火山旋回岩层之间的接触界面、火山岩与层间碎屑岩、沉积岩或基底变质岩之间的接触界面，是最有利的成矿富集空间。东华理工大学硕士学位论文142.6 研究区地球物理特征据区域地质及钻孔资料显示，相山地区的岩性主要有斑状花岗岩、碎斑熔岩、流纹英安岩、变质岩、砂岩等。根据多年来音频大地电磁测量成果及钻探剖面对比分析，碎斑熔岩对应高电阻率值、斑状花岗岩对应高电阻率值、变质片岩对应中低电阻率值（北部出露震旦系变质岩对应高电阻率值） 、流纹英安岩对应中低电阻率值(局部出露流纹英安岩对应有高电阻率值现象)、砂岩对应低电阻率值。影响岩石电阻率和磁化率的因素很多，不仅与岩石的成分、结构、粒度有关，还和岩石的孔隙度、含水程度、水的矿化度有关，同时还受地质环境影响，如温度、压力等因素有关，因此相同岩性在不同地区、不同测线存在一定的差异，所以在根据物探成果解释时要结合具体的地质情况进行分析。下表2.1为相山矿田不同岩性含矿量统计表。表 2.1 相山矿田不同岩性含矿量统计表Table 2.1 Statistics of ore contents in different rocks in Xiangshan ore field含矿岩性 分布面积/(km 2) 含矿量/%鹅湖岭组碎斑熔岩 212 41花岗斑岩 39 30流纹英斑岩 10 15震旦系变质岩 9打鼓顶组砂岩 4.5 4隐爆角砾岩 0.01 1根据以上资料可知只了解这些物理性质还是不足够研究这个区域的铀矿的构造情况，还需要多方面的信息如重力，磁法，电法等资料，本文的研究区为小陂-石洞区域，是在相山这个大区域下开展进行的，而在相山以往的地球物理工作中，大致有这个区域的简要情况，如重力，磁法等资料信息，并没有做出具体详细的归纳总结，因此在这方面还需要进一步的加深探讨认识。因此工作开展之前通过搜集相关文献资料 40-44，需要认识相山的重力和磁法的特征情况及其与铀矿的关系。2.6.1 重力特征剩余重力异常主要反映局部地质构造成矿体剩余质量的影响。 图2.4为相山地区剩余重力异常平面等值线图 45。研究区域地质-地球物理特征151.负剩余重力等值线；2.零剩余重力等值线；3.正剩余重力等值线；4.铀矿床图 2.4 相山地区剩余重力异常(10 -5m/s2)平面等值线图Fig2.4 Planar contour map of residual gravity anomaly in Xiangshan area在相山火山盆地，基底震旦纪变质岩与侏罗纪火山岩系之间密度差为0.10.12 g/cm3，是本区主要密度界面，为查明基底起伏及确定基底构造格架提供了重要物性前提；基底震旦纪变质岩与白垩系红层之间的密度差为0.211g/cm3，该密度界面仅对西北部存在白垩纪的局部地段产生影响；花岗斑岩和花岗岩与基底变质岩之间的密度差为0.1g/cm 3，该密度界面的存在使重力异常变得复杂化，形成许多规模大小不等的局部重力低；三叠纪和石炭纪砂岩与基底变质岩之间的密度差约0.153g/cm 3，这两个地层仅在本区东部有小面积出露，且厚度不大，因而仅对局部地段有影响。基底变质岩相对盖层为高密度体，重力场的高低变化基本反映了基底起伏变化趋势及盆地的轮廓。盆地基底形态总体呈由“带”和“环”组成的“勺”状形态。三维重力反演结果资料表明：相山西部地段基底埋深在0.31.2 km之间；相山中部及东部地段，基底等深线以相山为中心呈环状分布，由外向里逐渐加大，最大埋深大于2.5 km；相山南部基底埋深浅，等深线变化平缓；相山北部基底呈隆凹起伏式变化，向盆地中心陡倾。相山铀矿田已探明的铀矿床分布相对集中，主要在西部“带”上与北部“环” 上, 邹家山富大矿则位于“环” 、 “带”交叠位置。东华理工大学硕士学位论文162.6.2 磁法特征相山地区上覆盖层中的各类火山岩与基底变质岩间存在一定磁性差异，磁异常主要反映盖层特征。图2.5为相山地区地面高精度磁测T 异常及推断解释图46。1.T 等值线；2.断裂构造；3.基底断陷构造; 4.火山断陷构造;5.火山层间离张构造；6.火山活动中心范围; 7.铀矿床图 2.5 相山地区地面高精度磁测T 异常及推断解释图Fig2.5 T anomaly and explanation map of high precision ground magnetic measurement of Xiangshan area盖层岩性的磁化率与剩余磁化强度均高于基底变质岩，表现为强磁性。火山岩及次火山岩的磁化率和剩余磁化强度高且多变，使研究区磁性特征复杂化；流纹英安岩、次花岗斑岩以及碎斑熔岩的磁化率和剩余磁化强度均高于区内其它地层岩性，且变化范围大 47。基底浅部反映为异常高频跳变，如盆地的北西角；基底埋藏深则显示为相对平静磁场。总体特征为南、东部高，异常特征简单，正、负异常各一片且界线清楚；北、西部低，异常杂乱。相山火山盆地不同深度磁化强度反演结果资料表明：盆地的周围地区存在大量磁性偏高的次火山岩体，向下延伸多在研究区域地质-地球物理特征17300500m深度；相山西北，磁性界面复杂，磁性岩体埋深均小于800m；相山东南，磁性界面变化较平缓，磁性岩体埋深均大于800m或者说火山机构向下延伸。相山铀矿田多数铀矿床分布在磁性基底与隆凹过渡带或隆起区边缘曲线形态变异部位。相山火山盆地中具有多个岩浆通道，后期的构造岩浆活动多发生在盆地西南、南以及东侧部位，西北侧磁性基底特征与东南侧间有很大差异，中部及西北部磁性基底呈团块状分布，东南侧呈面状分布，这种差异可能是引起西北侧铀富集成矿好于其它部位的主要原因。东华理工大学硕士学位论文183 方法原理及选择根据前面章节介绍可以知道，相山地区以火山杂岩体为主，地表多构造发育，地形切割严重，山势陡峻且雨季较长，植被茂盛，环境较差。根据实际的地形、地貌特征，在相山研究区选用物探工作方法为 AMT 法和高精度磁法，本次研究生的实习工作是参与到北京地质研究所的专项研究中。3.1 AMT1)研究现状音频大地电磁法 (Audio-frequency magneto-telluric method) 又简称为 AMT法，是大地电磁(MT)法的一个分支。其以导电性与电磁性的差异作为大致的地球物理前提，研究目标岩石与地壳围岩的情况，利用电磁感应的原理研究其分布规律，分别在电磁场的空间上和时间上进行，以达到区分上述目标岩石与地下围岩的目的，另一方面也可以认为用于去解决其它的地质问题如大地构造等方面 48。可以知道在 AMT 的过程中，不同的穿透深度可以对应不同周期的电磁波。受到趋肤效应的影响，当采集时频率很高的时候，电磁场不受下伏岩层的影响，它可能只会集中在介质的浅部。其穿透深度会随着电磁波信号的周期的变大而慢慢增大，使得介质在深部的电阻率能够对视电阻率产生影响。所以可以知道大地电磁法是通过不同频率的电磁波去反映出在地下介质中不同深度的视电阻率的分布规律的一种频率测深的探测手段。可是由于 AMT 在场源的选择上是音频大地电磁场，其来源于远处雷电活动，大约有几至几千赫兹的频率，因此相对于大地电磁测深来讲，其探测深度比较浅，通常是用在深度在一千米以上的深度的地质构造探测中 49-55。在仪器使用方面，由于 AMT 方法采用的信号接收方式为窄带选频放大的方式，相对来说仪器就轻便的多，资料解释也比较简便。与 MT 法相同的是在 AMT 法测深时，都是利用相同的原理，为趋肤深度随频率减小而增大，为了提高勘探的深度，是通过改变频率的大小来达到的。相比于其它方法，如直流电阻率法,它具备成本低、效率高、装置轻便以及无需人工供电的特征。另外 AMT 法在低阻层具有较高的分辨率和不会受到高阻层的屏蔽作用等优点。所以至从 70 年代以来，此方法受到国内外的地球物理研究者的重视也越来越大，在 1953 年，法国科学家 L.Cagnigrd56提出了大地电磁的基本理论。在 50 年代和 60 年代用于解决深部地质构造问题如寻找深部石油构造、地热勘查和上地幔和地壳的研究等主要是用频率低于 1 赫兹的低频大地电磁场。但是音频大地电磁场信号之所以没被充分使用主要是因为那时还没有能检测出比较微弱的音频大地电磁信号的接收设备和高灵敏传感器，因此在大地电磁场的信号随频率增加而减弱时，测不出来。1963 年美国科学家 Kennecott最早观测出了 AMT 的信号，从那开始才把 AMT 信号运用到解决实际的问题上去，并以独立的勘探手段发展起来了 57。70 年代在理论上证实了 AMT 能解决浅部地质问题的可能性的是法国学者 E.Delaye(1973)，他的研究为时位移电流在高频方法原理与选择19(1000 赫兹)时的影响 58。在实际的工作中，美国的 Strangway 等人在应用 AMT法寻找金属硫化矿床方面做了大量工作，并取得了有意义的成果 59。而在石油勘测中，为了研究石油构造，它也可作为在地震探勘中的一种辅助资料，与 MT法进行结合测量，用于补充 1000m 以下的电性剖面资料。在水文地质勘测中，尤其是在山区探查岩裂隙水的应用中，可用于寻找含水构造和储水盆地。工程地质勘测中则可用于寻找金属管道、埋藏的隧洞以及研究建筑物地基的岩溶现象和构造破碎带 60。2)基本原理由于在离场源足够远的时， ，可以将音频大地电磁场近似看作平面电磁波，它的传播方向不仅垂直于地面，