放射性地球化學場

放射性地球化學場一般系由地質—地球化學等作用所形成的核化探指標的特徵變化空間，也可以說，放射性地球化學場是放射性核素在天然介質中隨不同空間和時間變化的一種分布狀況的整體表現。

基本介紹

• 中文名：放射性地球化學場
• 外文名：radio geochemical field
• 學科：核地質學
• 釋義：放射性核素分布的整體表現

釋義

放射性地球化學場一般系由地質—地球化學等作用所形成的核化探指標的特徵變化空間，也可以說，放射性地球化學場是放射性核素在天然介質中隨不同空間和時間變化的一種分布狀況的整體表現。它可以以核素含量水平（如背景和異常）來表現，也可以以核素組合結構（如分帶）或場的成因（如同生、次生、疊加等）來表現。

湘東明月峰地區放射性地球化學場特徵

區域地質概況

該區位於華南褶皺系，贛湘桂粵褶皺帶東北部，湘東塊斷帶瀏陽—衡東斷隆，川口—明月峰降起北段丫江橋岩體及其外圍，岩體南東鄰醴—攸斷陷紅盆。

區內地層出露主要有冷家溪群、板溪群、泥盆系、石炭系、二疊系、白堊系和第四系。地層總體呈北東向展布，冷家溪群、板溪群分布於丫江橋岩體周圍，出露面積最廣。區內岩漿活動大致可分三次，主期岩體分印支期產物，即丫江橋複式花崗岩體，呈NNW向短牛角狀岩基產出，分主、補二體，與前二疊紀地層呈侵入接觸。該區褶皺強烈，總體構造呈北東向展布，北部有賀家橋—嚴湖向斜，西南部有南嶽沖背斜和桃水向斜。斷裂構造亦發育，且具多期性及控礦等特徵。北北東向斷裂F5和南北區斷裂F4組成縱向構造夾持區，在其南部與北東向F1、F2斷裂組成的地塹斷陷構造帶近接或交切構成了本區基本構造格局。地塹斷陷構造帶中，發育有南北—北東向次級斷裂，為控礦及主要儲礦構造，與大斷裂構造聯合控制了本區所有礦床和多數礦（化）點。

鈾礦化類型主要是花崗岩型，次為碳酸岩型。多數鈾礦床、礦（化）點都集中分布於岩體北部及其西部接觸帶，礦體賦存標高100～340m，以肓礦體為主。礦石類型較簡單，礦物成分以瀝青鈾礦為主，與脈石礦物共生組合複雜。近礦圍岩蝕變主要有絹雲母化、矽化、綠泥石化、紅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等。成礦年齡為47～85Ma，礦、岩時差大，成礦溫度為130～200℃，屬中低溫熱液鈾礦化。

放射性地球化學特徵

1、放射性元素的分布特徵

通過對γ能譜測量、土壤地球化學附主要測試數據表的綜合研究認為：

① 內出露的沉積（變質）岩層含鈾豐度普遍低，差異不明顯，無一具備為花崗岩體及熱液成礦體特定的鈾源層。

γ能譜測量各地層平均鈾含量在2.5～3.9ug/g之間，差異小，最大不超過1.4ug/g，總體鈾平均含量為3.3ug/g，略高於克拉克值（2.5ug/g，維諾格拉多夫，1962）。這同前人化學分析資料顯示相一致。區內各地層近花崗岩體，鈾有增高現象，遠離岩體鈾含量降低，呈背景變化。顯然，花崗岩體中的鈾全部由沉積（變質）岩層提供似乎是不可能的，還應有深源的因素。

元古界冷家溪群和板溪群分布面積廣，受深源岩漿浸入吞蝕之後，一定程度只改變岩漿結晶成岩的礦物成分，其中鈾的轉化並未提高花崗岩鈾豐度，相反有可能起到降低、稀釋的作用。上古界地層沉積厚度小，受岩漿熔融吞蝕量有限，對於岩漿結晶成岩沒有造成明顯的影響，其含鈾性也未產生變化。就後期熱液成礦而言，雖然上古生界地層也會有部分鈾轉入熱水溶液並參與成礦，但還不如自身岩性條件最利於鈾成礦富集。

② 支期花崗岩含鈾豐度居各地質體之首，且以第二階段第一次中粗粒似斑狀黑雲母二長花崗岩最高，達5.5ug/g，略高於中細粒二雲母二長花崗岩5.2ug/g。兩次侵入岩含鈾性差異小，總體含鈾水平低於華南產鈾花崗岩體，但花崗岩鈾的變異係數均大於30%，Th/U比值在3.09～3.17之間，鈾分異性好，經過一系列地質—地球化學作用作用改造，花崗岩體完全可以為後期成礦提供充足鈾源。

③ 土壤地球化學測量表明各地質體鈾含量和210POα強度變化均較明顯，兩者隨地層由老至新，總體趨于波浪降低。前者以印支期花崗岩補體（γ₅^1-2b）為最高，達5.4ug/g，主體（γ₅^1-2b）居次，為5.07ug/g。而後者在花崗岩體含鈾豐度總體低於沉積（變質）岩層，且以冷家溪群為最高達41.8cph/g，這種與鈾信息相反的現象，可從以下兩方面得到解釋：首先，²¹⁰P_O作為氡子體是通過深部氡氣運移到地表衰變而形成的，區內丫江橋岩體除北部及西部接觸帶附近斷裂構造發育之外，其餘廣大區域內斷裂、裂隙極不發育，大大地抑制了氡氣的運移，從而降低了²¹⁰P_O的背景值。其次是古生界、元古界地層板岩、砂岩、泥岩中富含有機質、炭質、泥質物，其風化產物較花崗岩的風化產物更有利於氡氣的保存。

2、異常的基本特徵

按測量方法不同，區內放射性異常可分為兩大類：即γ能譜異常和土壤地球化學異常。兩類異常的分布特徵有以下共性和特殊性：

① 花崗岩體和元古界層位控制明顯。γ能譜鈾、土壤鈾、²¹⁰P_O異常在兩類地質體中分別占87.1%、89.8%、88.9%，而且集中分布於岩體牛角狀地帶和西部接觸帶。

② 隨Th/U比值增高，γ能譜鈾異常和土壤鈾、²¹⁰P_O異常的發育程度差；隨Th/U比值降低，異常分布密度增大。Th/U<2低值區，γ能譜鈾異常和土壤鈾、²¹⁰P_O異常分別高達7.2、7.7和12.6（個/km²），這表明，鈾釷分異明顯，有利於異常生成。

③ γ能譜鈾異常和土壤鈾、²¹⁰P_O異常與古鈾含量（Gu）及活性鈾（Fu）的關係，總的趨勢是：異常主要產於低古鈾區和活性鈾遷入區，隨活性鈾遷入量的增多，異常密度增大。

④ 兩類異常產出的有利構造部位

a．斷裂夾持區；

b．構造變異部位（膨脹、拐彎、分枝複合處）；

c．斷裂交叉部位；

d．斷裂構造與異質或同質接觸帶的交接部位；

e．層間破碎帶。

基於此因，兩類異常空間展布規律性相似，土壤鈾、²¹⁰P_O和γ能譜鈾異常相互間可組成U—²¹⁰P_O—γ_eu、U—γ_eu、²¹⁰P_O—γ_eu、U—²¹⁰P_O等組合型異常，其中U—²¹⁰P_O—γ_eu組合異常往往是有利成礦的地球化學標誌。

⑤ γ能譜鈾異常和土壤地球化學異常一個主要不同之處是：土壤地球化學異常受表生作用和地形條件影響顯示，因而γ能譜鈾異常比土壤鈾、²¹⁰P_O異常示礦效果較好。

3、放射性場（暈）的分布特徵

依據放射性異常分類方法、放射性元素暈相應可分為γ能譜（U、TH、K）暈和土壤地球化學暈（U、²¹⁰P_O）兩類

4、已知鈾礦化地段放射性地球化學特徵

前文已述及，區內鈾礦化類型分花崗岩型和碳酸鹽岩型兩大類，並以花崗岩型為主。

放射性鈾、釷、鉀元素地球化學場特徵

將鈾、釷、鉀異常按百分含量占比劃分為特高異常（異常內帶）、高異常（異常中帶）、異常（異常外帶）和高背景，累頻2%異常值作為特高異常下限值，累頻5%異常值作為高異常下限值，累頻15%異常值作為異常值，累頻25%異常值作為高背景異常下限值，其餘為本底以下。

鈾元素

根據全國鈾元素異常分布，鈾的特高異常下限值為6．12×10^-6，高異常下限值為4．17×10^-6，異常下限值為3．43×10^-6，高背景區下限值為2．84×10^-6（圖1）。

圖1

以中國新疆塔里木盆地南緣—寶雞—鄭州—上海為界，界線以南鈾異常分布廣泛，高異常、特高異常主要分布於東南浙、閩、贛、粵、湘、桂及滇東、滇西、甘肅南部、川西、藏南，東南部沿北東向展布，西南部沿北北西、近南北向或近東西向展布，大地構造上主要與華南活動帶、揚子陸塊東南、藏滇板塊相對應。這些鈾元素特高異常主要與含鈾的中酸性岩漿岩體和鹼性岩體相對應，與中國中新生代大規模侵入活動緊密相關，這些異常還同時對應於釷、鉀、錫、鉛元素的異常，除了藏南目前工作程度很低外，其他片區均與我國花崗岩型鈾礦化大型產區相對應。在南秦嶺，主要對應於富鈾海相碳矽泥岩建造，碳矽泥岩建造往往同時對應於鉬、釩、銀、銅、鎳、鋅元素異常，這裡是南秦嶺碳矽泥岩鈾礦化產出基地，這些異常既是我國現有已探明的鈾資源的主要產區，也是我國未來鈾礦資源擴大的最有利區域之一。鈾元素高異常和異常主要對應于海相富鈾碳矽泥岩建造、中酸性、鹼性岩漿岩。

鈾元素異常和鈾元素高背景主要由富鈾碳矽泥岩建造、富鈾中酸性火山岩及富鈾其他岩層引起，有贛杭火山岩成礦帶、雪峰山—摩天嶺、湘中、黔中、廣西、康滇地軸等鈾成礦帶分布，是我國四大類型鈾礦化基地和本地區潛在資源的遠景區域。

從中國北部鈾元素地球化學場可以看出，相比於中國南部，北部地區水系沉積物鈾含量要低得多，以中低含量為主，大範圍處於高背景場之下，除了阿爾泰地區有小範圍特高異常和高異常外，其餘地區相對較低；阿爾泰特高異常主要由花崗岩體引起。鈾異常主要分布在東北松遼盆地、滿洲里—額爾古納、新疆西南部塔里木盆地南緣以及伊犁盆地，與富鈾沉積層以及中酸性含鈾火山岩相對應，是我國大型砂岩型鈾礦產基地和火山岩鈾礦產區。鈾元素高背景場分布較為廣泛，散落於幾大主要盆地的盆緣，異常帶走向主要為近東西向、北西西向或北東向，與盆地形態、火山岩分布密切相關。這些高背景鈾異常區是尋找以砂岩型鈾礦為主、同時包括其他類型的鈾礦化的最有利的遠景區域。

釷元素

從全國釷元素異常分布來看，釷的特高異常下限值為25．36×10^-6，高異常下限值為17．33×10^-6，異常下限值為14．91×10^-6，高背景區下限值為12．76×10^-6（圖2）。

圖2

以中國新疆塔里木盆地南緣—巴中—武漢—上海為界，界線以南釷異常分布廣泛，分布形態與鈾元素完全一致，主要分布於東南浙、閩、贛、粵、湘、桂及滇東、滇西、甘肅南部、川西、藏南，東南部沿北東向展布，形成大片的特高異常和高異常，西南部沿北北西、近南北向或近東西向展布，主要以高異常為主，間有特高異常。釷元素特高異常主要與含鈾多期次活動的中酸性岩漿岩體和鹼性岩體相對應，與中國中新生代大規模侵入活動緊密相關，這些異常還同時對應於鈾、鉀元素的異常，與我國花崗岩型鈾礦大型產區相對應，也是我國未來鈾礦資源擴大的最有利區域之一。

與鈾元素不同的是，海相碳矽泥岩建造往往與鈾異常相對應，卻沒有釷、鉀異常存在。

釷元素異常和高背景場主要對應於中酸性岩漿岩、中酸性火山岩及部分變質岩，目前在雪峰山—摩天嶺、湘中、黔中、廣西、滇東等鈾、釷礦產地分布，是該區域未來鈾礦資源擴大的有利區域。

從中國北部釷元素地球化學場可以看出，與鈾元素一樣，相比於中國南部，北部地區水系沉積物釷含量也要低得多，以低含量為主，大範圍處於高背景場之下，除了遼東、滿洲里—額爾古納、塔里木盆地西南緣、新疆中西部和新疆北部阿爾泰有小範圍高異常和極少特高異常分布外，其餘地區相對較低，他們主要與中酸性岩漿岩、鹼性岩和中酸性火山岩及少部分沉積岩相關，也是北方地區尋找以砂岩型鈾礦化為主、其他類型鈾礦化為輔的重要遠景地帶。

鉀元素

鉀元素以氧化鉀計。從全國鉀元素異常分布來看，鉀特高異常下限值為3．78%，釷高異常下限值為3．19%，釷異常下限值為2．89%，釷高背景區下限值為2．62%（圖3）。

圖3

仍以中國新疆塔里木盆地南緣—巴中—武漢—上海為界，該界線以南存在高鉀、特高鉀異常，主要分布於東南浙、閩、贛、粵，異常沿北東向展布，湘桂及滇東、川東有不連續分布，滇西、藏南川西分布廣泛，主要沿近東西向、近南北向、北北東和北北西向分布，中國東南部鉀元素特高異常主要與含鈾多期次活動的中酸性岩漿岩體和鹼性岩體以及大規模鉀化蝕變相對應，與中國中新生代大規模侵入活動緊密相關，這些異常還同時對應於鈾、釷元素的異常，除藏南外，均與我國花崗岩型鈾礦大型產區相對應；中國西南部的鉀異常主要與中酸性岩漿岩和大規模鉀岩化蝕變變質有關。

從中國北部鉀地球化學場可以看出，北方的鉀異常範圍遠遠大於北方鈾、釷異常分布範圍，這與北方氣候乾旱、地表大規模鹽鹼化有關。在中國東北部，存在一條北北東向分布的鉀異常帶，異常帶從張家口一直分布到近東北邊境；中北部內蒙地區，鉀異常呈北東東向和近東西向分布；中國西北部新疆地區鉀異常基本沿著盆地邊緣分布，與盆緣蝕源區花崗岩分布引起。中國北方鉀異常主要成因是含鉀高的中酸性岩漿岩、鹼性岩、中酸性火山岩及大規模鉀化蝕變、鉀鹽湖。