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铀矿床根据成矿环境、容矿主岩、成矿作用等地质特征主要分为花岗伟晶岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型以及变质岩型等。其中花岗伟晶岩型铀矿床与花岗岩有关，是铀矿床的一种重要类型。截至目前，世界上最大的花岗伟晶岩型铀矿床是纳米比亚的罗辛铀矿床（Nex et al., 2001；Cuney, 2014）。中国主要的花岗伟晶岩型铀矿成矿远景区位于北秦岭陕西省商南县灰池子岩体一带。目前，已在灰池子岩体西侧和南部地区成功探明了多处花岗伟晶岩型铀矿床（冯明月, 1996；冯明月等，1996；左文乾等, 2010;冯张生等, 2013），如光石沟、陈家庄等。位于灰池子岩体东部的卢氏县黄柏沟地区，同样发育着大量的花岗伟晶岩脉，该地区与灰池子岩体西部和南部具有相同的区域铀成矿地质背景和条件。近年来，中国地质调查局天津地质调查中心和原河南省核工业地质局在以往工作的基础上，对黄柏沟地区开展了铀矿勘查工作，取得了一些找矿成果（张盼盼等，2017）。
在北秦岭地区灰池子岩体外围，有大量的学者对花岗伟晶岩型铀矿矿床的矿物学、岩石学、地球化学、成岩成矿年龄等进行了深入研究（郭国林等, 2012；赵如意等, 2013；陈佑纬等, 2013；2015；王江波等, 2015a；2015b；冯张生等, 2015；2016；袁峰等, 2017；张盼盼等, 2017；2022；曲凯等, 2019；张帅等, 2019；陈化凯等, 2020；张良等, 2021；刘行等, 2023；温国栋等, 2024），并取得了丰富的理论成果，然而在放射性地球物理学方面的研究较少。目前，北秦岭地区还存在规模众多的花岗伟晶岩脉，有着丰富的铀矿以及其他放射性资源，如何建立一套有效的地质+放射性地球物理勘查模型对指导灰池子岩体外围乃至整个北秦岭地区的铀矿勘查和铀成矿研究都具有重要意义。
笔者在系统总结分析黄柏沟地区的地质环境、花岗伟晶岩的成矿地质特征基础上，详细阐述了地面伽马总量测量、活性炭吸附测氡等综合物探工作在该区铀矿勘探中的应用情况，建立了一套地质-（地表+地下）地球物理勘查技术组合，指导本地区的铀矿找矿工作。以该技术组合为指导，通过工程验证，在黄柏沟地区发现了品位高且规模较大的铀矿矿体。该技术组合的建立不仅实现了该区铀矿找矿的突破，也验证了该技术组合在本地区铀矿找矿中的可行性，同时也为灰池子岩体外围以及北秦岭地区花岗伟晶岩型铀矿勘查工作带来重要借鉴价值。
1 研究区地质背景研究区位于河南省三门峡市狮子坪乡黄柏沟地区，大地构造位于秦祁昆造山系之秦岭弧盆系，地处北秦岭造山带，且位置为朱阳关-夏馆构造带南部和商南-丹凤缝合带北部，即两处断裂的夹持部位（图1，李伍平等, 2001；王晓霞等, 2015），主要出露的地层属于中元古界峡河岩群，具体为寨根岩组a段，该段地层的岩性主要以黑云斜长片麻岩（片岩）和石榴二云石英片岩为主，其间夹杂着斜长角闪岩（片岩）等，该组岩性为研究区花岗伟晶岩型铀矿脉的主要围岩。研究区内岩浆活动较为激烈，且分布广泛，从西到东依次发育灰池子岩体及其外围的花岗伟晶岩脉和票池子岩体等（李伍平等，2000），其中，票池子岩体属于S型花岗岩，灰池子岩体则为加里东期I型花岗岩（张宏飞等，1994），这些花岗伟晶岩脉出露于中元古界峡河岩群寨根岩组黑云斜长片麻岩（片岩）中（图1），而灰池子岩体及其外围广泛分布的花岗伟晶岩脉是研究区内最主要的侵入岩。
2 铀矿地质特征及成因2.1 铀矿地质特征2.1.1 矿体特征通过调查研究，在研究区内共发现规模较大的花岗伟晶岩脉约67条，地表出露长度一般在200~1000 m，最长出露约1500 m，宽约1~10 m，局部膨大部位最宽可达20 m。花岗伟晶岩脉走向总体呈北西-南东向，倾向北东，倾角一般为43°~88°，多呈脉状、不规则状、透镜状产出于黑云斜长片麻岩（片岩）中，相互平行，在接近灰池子岩体外接触带附近，脉体规模大，分布密度高，连续性好。
研究区内含矿花岗伟晶岩主要以黑云母花岗伟晶岩脉形式产出，且黑云母花岗伟晶岩脉主要出露于灰池子岩体外围约0~300 m范围内，目前共计发现约48条。经过近年来的地质调查、探槽工程和深部钻孔工程揭露等工作，在黄柏沟地区共圈出黑云母花岗伟晶岩型铀矿体9个，矿体一般长度212~732 m，最长可达1500 m，厚度0.70~1.96 m，平均厚度0.93 m，铀矿体品位为0.030%~0.143%，平均品位0.050%，赋存部位标高212~1026 m。
2.1.2 矿石特征研究区内花岗伟晶岩铀矿化作用明显，放射性异常主要赋存在黑云母花岗伟晶岩中。由捡块样测试分析结果（表1）可知，区内花岗伟晶岩铀含量变化较大，w(U)约为50.3×10-6~2610.8×10-6，w(Th)为4.2×10-6~725.9×10-6，w(K)均小于10%。因此，引起该区放射性异常的主要原因为铀，其次为钍。
在研究区内，含矿黑云母花岗伟晶岩主要为文像伟晶结构，构造主要为块状构造，与区内二云母和白云母花岗伟晶岩对比，含矿黑云母花岗伟晶岩呈肉红色、浅肉红色，主要矿物为钾长石、斜长石、石英和黑云母等，矿物粒径粗大。在含矿黑云母花岗伟晶岩中，石英表现为烟灰色，并伴有油脂光泽，颜色较为暗沉（图2a、b）；钾长石和黑云母的含量要多于其他矿物，钾长石为深红色或肉红色粒状，在显微镜下因黏土化使得表面较为浑浊；而黑云母呈板状、团块状或条带状分布在其他矿物颗粒之间（图2a）。斜长石为白色或灰白色他形粒状，不均匀地分布在矿物当中（图2c）。从钻孔岩芯上可观察到零散他形、半自形黄铁矿化（图2b），且硅化、钾化、黄铁矿化以及绿帘石化等矿化是含矿黑云母花岗伟晶岩中的主要蚀变，其中钾化强度与铀元素含量呈正相关关系。
除此之外，从光、薄片和扫描电镜中还可看出有众多副矿物的存在（图2c、d、e、f），如锆石、榍石、钍石、晶质铀矿等。在显微镜下，铀矿石中的晶质铀矿以一种晶型较好的形态存在于矿物颗粒当中或以细脉状赋存于黑云母中（图2e、f）。含矿黑云母花岗伟晶岩中多数含有钍石(图2d)，其主要为较自形粒状，多数位于黑云母当中，通过电子探针对方钍石进行成分测试分析，结果表明其平均w(U)约为10%，平均w(Th)约为50%（张盼盼等，2017），说明研究区内铀除了以晶质铀矿的形式存在之外，一部分还以铀钍石的形式存在于钍石当中。
综上，研究区内放射性异常主要原因为铀元素引起，铀矿物主要是以晶质铀矿和铀钍石的形式存在于脉体中。研究区内含矿黑云母花岗伟晶岩整体为肉红色或红色，主要含钾长石、黑云母和石英等，矿物粒径明显粗大，因此上述现象表现为“红、黑、粗”作为研究区内含矿黑云母花岗伟晶岩重要的宏观地质找矿标志。
2.2 花岗伟晶岩型铀矿成因研究区地处北秦岭造山带，在早古生代的加里东运动时期，北秦岭加里东构造岩浆岩带的形成是分别由扬子、秦岭、华北三大块体从南向北连续俯冲造成的结果，这一系列的俯冲与碰撞，形成了一组由陆壳物质重熔、深熔作用所形成的浅源深成型加里东期碰撞型花岗岩和花岗伟晶岩（卢欣祥, 1991; Zhu et al., 2009）。根据花岗伟晶岩的分异特点、黑白云母含量以及与铀矿化关系，从灰池子岩体往外，可划分为黑云母、二云母和白云母花岗伟晶岩等3种类型（李靖辉，2010），其中，黑云母花岗伟晶岩距灰池子岩体最近，一般约在0~300 m，白云母花岗伟晶岩距灰池子岩体最远，一般距离大于500 m，二云母花岗伟晶岩位于黑云母花岗伟晶岩和白云母花岗伟晶岩之间，距离灰池子岩体一般在300~500 m（张盼盼等, 2022）。
花岗伟晶岩在围岩封闭的条件下时，主要是由地壳较深层位富含挥发分熔浆缓慢结晶形成的产物(Ackerman et al., 2007)。对东秦岭岩石地球化学特征、稀土元素配方和氧同位素等研究表明加里东期花岗岩及其外围的花岗伟晶岩具有一致性和同源性，说明花岗岩与花岗伟晶岩是板块俯冲碰撞后的同一母岩浆分异与演化的结果（卢欣祥等, 2010;朱焕巧等，2015）。花岗伟晶岩不同的同位素年龄表明花岗伟晶岩侵入具有多期次、多阶段的特点（曲凯等, 2019；张盼盼等, 2022）。研究区花岗伟晶岩的地球化学研究分析结果显示，其岩浆物质除了源于深部地壳之外，还有幔源物质的参与(Petford et al., 1996；Eby et al., 1998；Altherr et al., 2002；张盼盼等, 2022)。
综上，研究区内含矿花岗伟晶岩主要以黑云母花岗伟晶岩脉形式产出，主要出露于灰池子岩体外围约0~300 m范围内。一部分含矿黑云母花岗伟晶岩的产生主要是在加里东晚期板块碰撞时期，含铀的残浆热液沿着灰池子岩体与围岩接触带范围内的裂隙快速上侵结晶分异产生，另一部分是部分含铀残浆热液在沿着裂隙上侵的过程中与区内的围岩峡河岩群的黑云斜长片麻岩（片岩）产生同化混染的结果（张盼盼等，2022）。
3 工作方法3.1 地面伽马总量测量3.1.1 原理及测网布设自然界中，铀是目前发现的最重元素，其中常见的同位素为238U和235U。铀的化学性质较为活泼，能与大多数非金属元素反应。当铀元素发生衰变时会放出γ射线，γ射线是一种高能电磁辐射，其波长短、能量高、穿透能力强。γ测量主要是通过利用γ射线与物质之间发生作用时产生的各种效应（如光电、康普顿以及电子对效应等）来进行检测和量化。具体说是伽马探测器中的物质与γ射线之间发生作用时，会诞生带电粒子或次级电子等，这些带电粒子或次级粒子在探测器内部运动时，会引起电离和激发，产生电信号，通过测量这些电信号，就可以推算出γ射线的能量和强度，从而可以计算出放射性元素的含量。
本次地面伽马总量测量配套1∶10 000专项地质填图工作，在确定研究区异常点位置，花岗伟晶岩脉体及异常地表延伸情况的同时，详细了解区内的地层、岩性、构造、蚀变信息、地表产状以及花岗伟晶岩脉的规模、成矿规律、控矿因素等综合地质特征。地面伽马测量按照1∶10 000比例尺布设测网，网度规格为100 m×40 m，测量路线垂直研究区内构造线、地层界线、花岗伟晶岩脉以及岩体外接触带等，路线长度在0.8~1.6 km之间，大致方向为NE45°（图3）。
3.1.2 工作方法及数据处理本次铀矿勘查中，使用的仪器是由核工业北京地质研究院研制生产的HD-2000智能γ辐射仪，仪器主要参数和指标：含量测量范围：(1~30 000)Ur(当量铀)，照射量率测量范围：(0.30~5000) nC·kg-1·h-1，能量阈：40 keV，稳定性相对误差≤5%，非线性≤10%，γ测量准确性最大允许误差≤±5%。为确保仪器的各项技术指标符合规范要求，野外使用前，所有仪器在石家庄核工业标准计量中心进行了校正。在野外工作区定期对仪器的准确性、稳定性和一致性进行了检测，测量误差范围均符合EJ/T831—1994《地面伽马总量测量规范》要求。
在野外路线测量过程中，测线和测点用手持GPS定位，测量误差符合规范要求。在持续监听与探测过程中，仪器沿预设路线灵活蜿蜒前行、左右偏移，测线左右偏移的幅度控制在误差范围内，若受地形条件影响可能存在交叉现象。在路线测量过程中，一旦发现异常偏高，即刻进行追踪，确定异常区域，并分析原因，仔细记录。若浮土覆盖区域出现异常高点，则进行挖掘浅坑进行测量。在整个测量过程中，细致观察区内岩石特征、地质构造、找矿指示标志、地形地貌、第四系覆盖层及植被分布等情况，发现有利于成矿的地质条件时，仔细搜寻潜在的矿化异常。
从表2可以看出，研究区内花岗伟晶岩的背景值为34.8×10-6，统计个数为192个，黑云斜长片麻岩（片岩）背景值为20.3×10-6，统计个数为682个，灰池子岩体背景值为23.7×10-6，统计个数为168个，第四系背景值为21.6×10-6，统计个数最少，为45个。由于区内围岩主要为黑云斜长片麻岩（片岩），且较其他岩性出露最多，根据伽马总量测量规范要求，因此将研究区内的伽马背景值认定为20.3×10-6，大于3倍伽马背景值的确定为异常点，即异常下限为60.9×10-6，根据伽马测值的统计结果，按照异常场、高场、偏高场以及背景值绘制伽马测量平面等值线图（图4）。
3.2 活性炭吸附测氡法3.2.1 原理及测线布置氡为一种天然放射性惰性气体，不易发生化学反应，其主要有3个天然放射性同位素，即为：222Rn、220Rn、219Rn，均由镭同位素衰变产生，其中220Rn、219Rn在自然界中的半衰期短，所以含量低，因此在研究区内测量的氡气主要为222Rn。自然界中氡气普遍存在于土壤和岩石的孔隙当中，易溶于水，能够附着在固体物质的表面上，其中活性炭的氡气吸附能力较好。由于活性炭和氡同为非极性，当氡气被吸附的过程中，在浓度梯度和压力梯度的作用下，氡气不断流动和聚集，使得活性炭的吸附能力达到最佳。在各种类型的铀矿勘查中土壤氡气测量得到广泛利用和取得较好的找矿效果（邱元德等, 1996；杨亚新等, 2007；柯丹等, 2015；刘行等, 2020；黄建乐等，2021）。
研究区内花岗伟晶岩多沿裂隙呈条带状分布，裂隙的存在为氡的运移、聚集创造了上升迁移的通道，因此区内氡的异常分布为揭露深部或隐伏铀矿矿体提供有力依据。本次工作根据研究区内的铀成矿的地质特征，布设18条平行活性炭测氡剖面线，剖面路线垂直花岗伟晶岩脉走向，比例尺为1∶10 000，测线长700 m，点距40 m，测线方向NE45°（图3）。
3.2.2 测量仪器和工作方法本次活性炭吸附测氡采用核工业北京地质研究院研制生产的HD-2003型活性炭吸附测氮仪，编号为D14073，该仪器氡浓度和氡析出率的测量范围分别为100~300 000 Bq∕m3和0.001~10.000 Bq/(m2·s)，活性炭捕集装置包括圆形塑料瓶和锥形罩杯两个部分，瓶内装有活性炭25 g、变色硅胶干燥剂5 g以及丝棉，丝棉的作用是防止活性炭和干燥剂漏出。工作前该类仪器通过放射性仪器计量中心：国防科技工业1313二级计量站（石家庄）检定合格后才投入使用，在工作期间仪器三性，即：准确性、稳定性和一致性均在误差范围内，符合规范要求，仪器各项参数稳定性良好，保证原始数据的准确性。
野外工作期间，严格按照规范要求和测量仪器的操作说明，主要工作步骤如下：
（1）准备工作：先在圆形塑料瓶装入25 g活性炭，用棉丝封住后装入3~5 g干燥剂，最后再用丝棉封住瓶口，并立即盖紧密封盖，并按顺序做好编号。
（2） 吸附器埋置：野外工作组现场后，核实测点坐标，随后进行探坑挖掘，探坑深度一般为35 cm左右，坑底直径大于5 cm；之后将密封盖打开与锥形罩杯连接，水平倒扣在坑底，然后用松土压紧掩盖，用土掩埋探坑，做好标记，并记录埋入时间。吸附器埋放时间约为5~7天（避免雨天），且在同一测区埋放时间相同。
（3） 吸附器回收：收取装置时按照次序先后进行，避免损伤样品装置。取出后，立即密封处理以防漏气，擦拭干净，并记录取出时间。
（4） 样品测量：首先从原始的吸附器中随机抽取5个样品进行活性炭底数测量，取平均值（N）；然后从野外取回的样品测量时间≥1 min，取2次或3次测量的平均值（N计），且所有样品应在一定的时间内（10 h）测量完毕；最后每个样品的测量值计为：N样=N计-N。在测量过程中应在本底较低的环境中进行。
3.2.3 原始数据处理为明确研究区内氡浓度的背景值（
），标准差（
）以及异常值，了解区内的原始数据的分布规律，对所有的测量数据进行了分析与统计，为消除氡浓度异常高值对数据统计分析的影响，循环去掉大于（
）的异常值，结果如图5所示。由此可见，研究区内的氡浓度原始数据基本符合正态分布的统计规律。并按照要求计算出研究区内氡浓度的背景值（）和标准差（），最终确定研究区的氡浓度异常点（≥
），异常晕（≥
），高晕（~）、偏高晕（
~），从表3可得，本次活性炭吸附测氡测量点数为377个，异常点下限为5832 Bq/m3，异常晕下限为5250 Bq∕m3，高晕下限为3792 Bq∕m3，偏高晕下限为2334 Bq∕m3，并根据计算结果对氡浓度的异常晕、高晕、偏高晕进行了圏定，绘制平面等值线图（图6）。
4 放射性异常分布特征及综合剖面 分析4.1 放射性异常分布特征从图4中可以看到，研究区内整体表现为低伽马背景值，局部存在高值异常区，研究区从北西至南东存在多条串珠状伽马异常条带，部分地区异常面积膨大，反映出该地区伽马异常值大或异常聚集等现象。通过野外工作发现，区内花岗伟晶岩的地表伽马测值一般在30×10-6~50×10-6之间，总体高于其他地层的地面伽马测值，特别是富含矿物的黑云母花岗伟晶岩，其地面伽马测量值通常超过60×10-6，局部甚至高达1900×10-6。根据铀矿勘查中伽马总量测量异常点、带的标准和确定原则，在本次工作中共计确定异常点48个，最大1900×10-6，异常带12条。
从图6中可以看出，研究区内氡浓度异常晕圈特征明显，整体异常范围的连续性较好，规律性强，异常面积较大，氡浓度强度高，只在南东角部位存在局部异常呈串珠状分布，说明了地下隐伏含矿黑云母花岗伟晶岩脉体的连续性好。本次活性炭氡气测量中，氡浓度测值一般在1000~4000 Bq∕m3之间，最高为38 436.5 Bq∕m3，共圈定20个氡浓度异常晕。
通过对图4、图6综合对比看出，研究区内地面伽马测量和活性炭氡气测量展现出的异常形态、走向等方面有着不同的特点，异常范围整体呈现北西-南东向展布，且与区内花岗伟晶岩脉的分布特征吻合较好。此外，伽马异常范围与氡异常范围契合度存在一定差异，这种差异是由于研究区内第四系覆盖厚度不均匀或者地表含矿黑云母花岗伟晶岩脉断续出露及其遭受风化破坏和侵蚀后，使得其含有的铀矿物（晶质铀矿等）在水分的渗透下被逐渐溶解，铀元素以多种形式被雨水搬运所造成（曹云等，2020），因此活性炭氡气测量能够有效解决在第四系覆盖区域伽马测量不能穿透的问题，是地面伽马总量测量的有效补充方法（耿涛等，2023）。
4.2 综合剖面分析根据地质调查以及综合放射性异常分析结果，在区内异常地段布置探槽工程揭露地表异常，发现多处铀工业矿体（图7c），并对异常进行了深部钻探验证，以23号线综合剖面为例（图7），该剖面线位于区内北西侧，长度约为630 m，方向为北东45°，穿过灰池子岩体接触带。从图7b中可看出，灰池子花岗岩和黑云斜长片麻岩的伽马测值整体偏低，整个剖面只见有两段异常，分别位于距起点290 m和342 m处；该两段异常地面均有出露花岗伟晶岩，分别为ρ104和ρ105两条花岗伟晶岩脉，伽马异常测值分别为75×10-6，325×10-6；在ρ105经探槽工程揭露见有厚度1.06 m，w(U)品位达0.05%工业矿体。从图7a中可看出，氡浓度测值起伏较为明显，反映出七段异常，氡浓度测值分别为5914 Bq∕m3、7169.2 Bq∕m3、7614.3 Bq∕m3、15 442.9 Bq∕m3、6014.8 Bq∕m3、12 548.4 Bq∕m3以及9811.7 Bq∕m3，距离起点分别为100 m、185 m、290 m、342 m、381 m、500 m和541 m。根据地质勘查与综合物探剖面结合分析认为，除了地表揭露的ρ104、ρ105、ρ107和ρ208四条花岗伟晶岩脉外，推断该剖面线中的引起氡浓度异常的依次为ρ101、ρ110和ρ106三条隐伏花岗伟晶岩脉。而ρ102和ρ108两条花岗伟晶岩脉异常反应不明显。因而在此剖面线上设计钻探工作可揭露这9条花岗伟晶岩脉。
根据综合物探分析并结合地质特征，在23号剖面线上共设计实施2个钻孔，分别为ZK2301和ZK2302（图7c）。钻孔ZK2301中揭露了ρ108、ρ101、ρ110、ρ102、ρ104和ρ106等6条花岗伟晶岩脉，其中ρ101、ρ110中见有两层铀工业矿体，最大厚度1.96 m，品位为0.084%，ρ110、ρ102和ρ106见有多层铀矿化体。在钻孔ZK2302中揭露了ρ108、ρ101、ρ110、ρ106、ρ107和ρ208等6条花岗伟晶岩脉，其中ρ101中见有一层铀工业矿体，厚度为0.96 m，品位为0.06%，ρ101、ρ106和ρ208见有多层铀矿化体。
在综合分析研究基础上，结合本次综合异常信息在研究区共施工完成7个钻孔，分别为ZK3101、ZK2301、ZK2302、ZK0001、ZK1601、ZK2401和ZK1501，其中5个铀工业孔，厚度在0.7~1.96 m之间，品位在0.32%~0.084%之间，2个铀矿化孔，厚度在0.85~2.62之间，品位在0.015%~0.024%之间，钻孔见矿率达百分之百，取得非常显著的找矿效果。
钻探结果验证表明，采用地面伽马总量测量寻找异常点、带，圈定地表铀异常范围，活性炭测氡探测地下氡异常信息，分布范围，通过这种综合物探勘查技术组合手段可以为探寻含矿黑云母花岗伟晶岩型铀矿提供可靠依据，对研究区乃至整个北秦岭地区铀矿勘查工程部署等提供的指导和重要参考。
5 综合勘查技术组合基于研究区内花岗伟晶岩的地质成因、花岗伟晶岩类型的控矿因素、铀成矿地质特征和综合放射性异常特征，创新建立了本区地质-（地表+地下）地球物理综合勘查技术组合。
（1） 研究区内含矿花岗伟晶岩主要以黑云母花岗伟晶岩脉形式产出，其主要蚀变有硅化、钾化、绢云母化及黄铁矿化等，富含黑云母和钾长石，整体颜色为肉红色或红色，矿物颗粒粒径明显粗大，且铀品位高低与其钾化强度呈正相关，上述现象表现为“红、黑、粗”是研究区直接的地质找矿标志。
（2） 地面伽马总量测量对研究区内地表基岩出露的铀矿找矿工作具有直接的指导意义，能直接反应出地表的铀矿化信息，能够准确圈定地表的异常范围，确定矿化带，判断铀矿化体的地表延伸情况，是一种铀矿找矿的直接方法。
（3） 活性炭吸附测氡可用于第四系覆盖的铀矿找矿工作。氡浓度异常分布特征，是铀矿化的典型特征，指示了研究区内地下隐伏含矿脉体的存在。
6 结 论（1） 研究区内黑云母花岗伟晶岩为主要的含铀脉体，在这些黑云母花岗伟晶岩当中，铀矿物主要以晶质铀矿和铀钍石2种矿物形态存在，主要分布在灰池子岩体接触带外围0~300 m之间。
（2） 研究区内含矿黑云母花岗伟晶岩是引起放射性异常的主要因素，围岩的放射性含量低，因此地面伽马总量测量和活性炭吸附测氡对含矿黑云母花岗伟晶岩的异常反应，能够很好地指示脉体位置，圈定脉体的轮廓，且吻合性较好，说明本次项目应用的综合技术组合在寻找铀矿床的可行性。
（3） 通过创新地质-（地表+地下）物探方法组合，在灰池子岩体外围花岗伟晶岩型铀矿勘查中取得了较好的找矿效果，是一套高效、操作简单、精准性高和实用性强的找矿技术组合方法。
（4） 在地质-（地表+地下）地球物理综合勘查技术组合的指导下，确定了研究区含矿黑云母花岗伟晶岩脉体，发现并圈定了铀矿化异常范围，准确推断出深部或隐伏含矿黑云母花岗伟晶岩脉体空间位置及分布状态。通过工程验证，发现铀矿资源量达到中型矿产地规模，实现了该地区以及河南省铀矿找矿突破，表明了该综合技术组合的实用性、准确性和有效性。该技术组合的建立对指导本地区乃至北秦岭地区花岗伟晶岩型铀矿的资源勘查和其他放射性资源勘探提供借鉴。
致谢原河南省核工业地质局第一项目部所有成员在野外一线辛勤的工作为本文提供了原始资料，河南省核技术应用中心教授级高级工程师张同林，高级工程师张盼盼给予的指导和帮助，评审专家对本文提的建设性意见，在此一并致以衷心的感谢。
表1研究区内捡块样品分析测试结果Table 1 Analysis results of collected rock chip samples in the research area序号
样品编号
w(B)/10-6
Ra
K/%
U
Th
1
HJ/Y150546
109.9
174.4
—
—
2
HJ/Y150547
141.8
36.1
—
—
3
HJ/Y150091
102.5
5.8
4.26×10-5
—
4
HJ/Y150092
50.3
7.1
4.61×10-5
—
5
HJ/Y150093
2120.4
5.9
9.69×10-4
0.72
6
HJ/Y150094
2610.8
14.2
1.64×10-3
1.86
7
HJ/Y150095
714.5
6.3
2.93×10-5
1.28
8
HJ/Y150096
133.9
4.2
6.13×10-5
0.88
9
HJ/Y160459
58.0
725.9
—
—
10
HJ/Y160460
824.1
136.9
3.52×10-4
8.38
11
HJ/Y180104
593.2
121.4
2.3×10-4
1.59
12
HJ/Y180105
385.7
50.4
1.55×10-4
5.25
13
HJ/Y180106
386.3
—
—
—
14
HJ/Y180107
294.1
—
—
—
15
HJ/Y180113
559.6
356.2
1.93×10-4
5.54
注：数据来源于河南省核工业放射性核素检测中心，检测时间：2015-10；“—”表示未达检测限。表2研究区主要岩性伽马测量参数统计Table 2 Statistics of Gamma measurement parameters for main rock types in the study area地层/岩性
w(B)/10-6
统计数
/个
最大值
最小值
背景值
均方差
黑云斜长片麻岩（片岩）
34
16
20.3
5.6
682
灰池子岩体
55
18
23.8
6.8
68
花岗伟晶岩
1900
22
34.8
11.5
192
第四系
28
16
21.6
5.2
45
表3黄柏沟地区氡浓度数据参数统计及异常点、晕Table 3 Statistics of radon concentration data parameters and anomalous points / halo of the Huangbaigou area最大值
（Bq∕m3）
最小值
（Bq∕m3）
背景值
（Bq∕m3）
标准差
（Bq∕m3）
统计个数
（个）
异常点
（Bq∕m3）
异常晕
（Bq∕m3）
高晕
（Bq∕m3）
偏高晕
（Bq∕m3）
38436.5
255.80
1458
876
377
≥5832
≥5250
3792~5250
2334~3792
图1北秦岭地区区域地质简图(据张盼盼等, 2017修改) 1—白垩系—古近系；2—泥盆系刘岭岩群；3—早古生代丹凤群蛇绿岩；4—中远古界峡河岩群寨根岩组；5—古元古界秦岭岩群石槽沟岩组； 6—加里东期花岗岩；7—晋宁期花岗岩；8—晋宁期花岗闪长岩；9—晋宁期橄榄岩；10—商丹缝合带；11—朱夏构造带；12—地层界线； 13—断裂(或断层)；14—城镇；15—铀矿床位置；16—研究区位置；17—灰池子岩体
Fig. 1 Simplified regional geological map of the Northern Qinling region (modified after Zhang et al., 2017) 1—Cretaceous—Paleogene; 2—Devonian Liuling Group; 3—Early Paleozoic Danfeng Group ophiolite; 4—Mesoproterozoic Zhaigen Formation of Xiahe Group; 5—Palaeoproterozoic Shicaogou Formation of Qinling Group; 6—Caledonian granite; 7—Jinningian granite; 8—Jinningian granodiorite; 9—Jinningian peridotite; 10—Shang Dan suture zone; 11—Zhuxia structural belt; 12—Stratigraphic boundary; 13—Fracture (or fault); 14—Urban areas; 15—Location of uranium deposits; 16—Location of the research area; 17—Huichizi granitic pluton
图2黄柏沟地区黑云母花岗伟晶岩铀矿石 a.刻槽取样后新鲜面，见肉红色钾长石、黑色黑云母和烟灰色石英，且矿物粒径粗大；b.钻孔岩芯，见斜长石、钾长石、石英和黄铁矿； c.薄片下见锆石、榍石和辉石；d.光片下见黑云母、钍石和斜长石；e、f.扫描电镜照片，晶质铀矿以一种晶型较好的形态、细脉状赋存于黑云母花岗伟晶岩中 Kf—钾长石；Pl—斜长石；Ab—钠长石；Px—辉石；Py—黄铁矿；Qz/Qtz—石英；Th—钍石；Tit—榍石；Ur/U—晶质铀矿；Zrn—锆石； Bi/Bt—黑云母；Ms—白云母
Fig. 2 Biotite granite pegmatite uranium ore in the Huangbaigou area a. Fresh surface, flesh-colored potassium feldspar, black biotite, and smoky gray quartz are observed, with coarse mineral grain sizes; b. Drill core, plagioclase, potassium feldspar, quartz, and pyrite are observed; c. Thin section, zircon, titanite, and pyroxene are observed; d. Polished section, biotite, thorite, and plagioclase; e, f. Scanning electron microscopy, uraninite occurs in a finely crystalline form and vein-like structure within biotite granite pegmatites Kf—Potassium feldspar; Pl—Plagioclase; Ab—Albite; Px—Pyroxene; Py—Pyrite; Qz/Qtz—Quartz; Th—Thorianite; Tit—Titanite; Ur/U—Uraninite; Zrn—Zircon; Bi/BT—Biotite; Ms—Muscovite
图3黄柏沟地区地质简图和工作部署图 1—黑云斜长片麻岩；2—灰池子岩体二长花岗岩；3—花岗闪长岩；4—黄柏沟中基性杂岩体；5—花岗伟晶岩脉及编号；6—钻孔及编号； 7—探槽及编号；8—活性炭吸附测氡测线及编号；9—地面伽玛总理测量测网位置；10—片麻理及产状；11—脉体产状；12—地质界线
Fig. 3 Geological map and exploration program layout of the Huangbaigou Area 1—Biotite plagioclase gneiss; 2—Monzonitic granite of the Huichizi granitic pluton; 3—Granodiorite; 4—Huangbaigou intermediate-basic complex; 5—Granite pegmatite vein and its number; 6—Drill hole and its number; 7—Trench and its number; 8—Activated carbon adsorption radon survey line and its number; 9—Total ground gamma radiation measurement grid location; 10—Gneissosity and its occurrence; 11—Occurrence of pegmatite; 12—Geological boundary
图4黄柏沟地区伽马测量平面等值线与花岗伟晶岩脉套合图 1—黑云斜长片麻岩；2—二长花岗岩；3—花岗闪长岩；4—黄柏沟中基性杂岩体；5—花岗伟晶岩脉；6—地质界线；7—等值线及数值
Fig. 4 Gamma measurement isogram overlaying on granite pegmatite vein of the Huangbaigou area 1—Biotite plagioclase gneiss; 2—Monzonitic granite; 3—Granodiorite; 4—Huangbaigou intermediate-basic complex; 5—Granite pegmatite veins; 6—Geological boundary; 7—Isoline and its numerical value
图5黄柏沟地区氡浓度数据统计分布图
Fig. 5 Statistical histogram of radon concentration data of the Huangbaigou area
图6黄柏沟地区氡浓度平面等值线与花岗伟晶岩脉套合图 1—黑云斜长片麻岩；2—二长花岗岩；3—花岗闪长岩；4—黄柏沟中基性杂岩体；5—花岗伟晶岩脉；6—地质界线；7—等值线及数值
Fig. 6 Radon concentration isogram overlaying on biotite granite pegmatite of the Huangbaigou area 1—Biotite plagioclase gneiss; 2—Monzonitic granite; 3—Granodiorite; 4—Huangbaigou intermediate-basic complex; 5—Granite pegmatite veins; 6—Geological boundary; 7—Isoline and its numerical value
图7黄柏沟地区23号线综合剖面图 a. 23号线氡浓度剖面曲线图；b. 23号线伽马测量剖面曲线图；c. 23号线勘查剖面图。 1—第四系；2—黑云斜长片麻岩；3—二长花岗岩；4—花岗伟晶岩脉；5—花岗伟晶岩铀矿化体；6—花岗伟晶岩铀工业矿体；7—花岗伟晶岩编号；8—钻孔位置、编号及标高(m)；9—探槽位置及编号；10—产状；11—氡浓度曲线；12—伽马测值曲线
Fig. 7 Comprehensive sectional view of Line 23 in the Huangbaigou area a. Radon concentration profile curve of Line 23; b. Gamma measurement profile curve of Line 23; c. Exploration section of Line 23 1—Quaternary; 2—Biotite plagioclase gneiss; 3—Monzonitic granite; 4—Granite pegmatite; 5—Granite pegmatite uranium mineralization body; 6—Granite pegmatite uranium industrial ore body; 7—Granite pegmatite vein and its number; 8—Drill hole location, number, and its elevation(m); 9—Trench location and its number; 10—Occurrence；11—Radon concentration curve; 12—Gamma measurement curve
-
参考文献
摘要
北秦岭灰池子外围出露大量的花岗伟晶岩脉，以往在该地区进行了一些铀矿勘查工作，但由于当时的认识水平、政策以及工作程度低等原因，在该地区的找矿效果不佳。文章结合研究区内花岗伟晶岩的地质成因和铀矿成矿特征，采用地面伽马总量测量与活性炭吸附测氡相结合的技术方法来确定该地区放射性异常的分布范围。根据镜下光薄片以及样品测试分析，研究区内放射性异常主要为铀元素引起，铀元素的原生铀矿物主要为晶质铀矿和铀钍石，且以一种晶型较好的形态、细脉状或较自形粒状赋存于黑云母花岗伟晶岩中。通过地面伽马总量测量在地表圈定矿脉露头，追索异常走向，活性炭吸附测氡在地下确定氡异常的分布特征，连续情况。创新了一套“地质-（地表+地下）地球物理”的勘查技术组合，通过工程验证，在该地区发现最大厚度1.96 m、品位0.084%的工业矿体，铀矿资源量达到中型矿床规模，实现了河南省铀矿找矿突破，为北秦岭地区的花岗伟晶岩型铀矿勘查工作提供了一套新的技术方法。
Abstract
A large number of granite pegmatite veins developed and exposed in the periphery of the North Qinling Huichizi granitic pluton. Previous uranium exploration work has been carried out in this area, but due to the low level of understanding, policies, and work at that time, there was no good prospecting effect in this area. This article combines the geological genesis and uranium mineralization characteristics of granite pegmatite in the study area, and uses a combination of ground gamma total measurement and activated carbon adsorption radon measurement technology to determine the distribution range of radioactive anomalies in the area. According to the analysis of polished thin sections and sample testing, the main cause of radioactive anomalies in the study area is uranium element. The primary uranium minerals of uranium element are mainly uraninite and uranthorite, and they occur in a well crystallized form, fine vein like or relatively euhedral granular form in biotite granitic pegmatite. By measuring the total amount of gamma radiation on the ground, the outcrop of mineralized veins is delineated on the surface, and the strike of radioactive anomalies is traced. The underground distribution characteristics of radon anomalies are determined by activated carbon adsorption radon measurement. An innovative exploration technology combination of "geology - (surface+underground) geophysics" has been developed, and applied to exploration target identification & testing, an industrial ore body with a maximum thickness of 1.96m and a grade of 0.084% has been discovered in the area. The uranium resources have reached the scale of medium-sized deposits, achieving a breakthrough in uranium exploration in Henan Province and providing a new technical method for the exploration of granite pegmatite type uranium deposits in the northern Qinling region.
