二連盆地砂巖型鈾礦找礦中的地球物理標識

曾建綱 聶逢君 封志兵 王彥國 楊冰彬

(1.核資源與環(huán)境國家重點實驗室培育基地，江西 南昌 330013；2.東華理工大學核工程與地球物理學院，江西 南昌 330013)

二連盆地砂巖型鈾礦找礦中的地球物理標識

曾建綱1,2聶逢君1封志兵2王彥國2楊冰彬1

(1.核資源與環(huán)境國家重點實驗室培育基地，江西 南昌 330013；2.東華理工大學核工程與地球物理學院，江西 南昌 330013)

基于對二連盆地砂巖型鈾礦的航空放射性測量、重磁測量、電性測量異常特征以及地震勘探反射特征的分析，并結合砂巖型鈾礦成礦規(guī)律與成礦條件，推導出一套醒目的在砂巖型鈾礦中找礦的標識：γ高異常附近地區(qū)為鈾源點或者直接是鈾礦床所在地；斷裂構造是還原性物質的存儲(炭屑)和運輸(H2S、烴類)通道，在有利鈾成礦區(qū)構造斷裂周圍地層往往會形成一個氧化-還原過渡帶；凹陷斜坡為砂巖型鈾成礦提供了一個良好的水動力條件，在凹陷邊緣往往會形成鈾礦帶或者鈾礦床。此外，通過詳細剖析、對比航空放射性測量、重磁測量、電性測量異常特征以及地震勘探反射特征，發(fā)現利用地球物理方法可描繪基底與沉積物(主要是砂巖與泥巖)形態(tài)，分析沉積相，并可以得出砂巖型鈾成礦環(huán)境與成礦規(guī)律。

砂巖型鈾礦 地球物理標志 二連盆地 鈾成礦環(huán)境

自從20世紀80年代末至90年代初，核工業(yè)地質局鈾礦找礦工作重點就從南方的硬巖型轉移至北方盆地砂巖型，取得了令人矚目的成就[1]。大營鈾礦床的發(fā)現，使得中國控制鈾資源量躋身世界級大礦行列，中國“貧鈾”論也將有所改變。在我國50多年鈾礦找礦工作中，地球物理方法在鈾礦找礦勘探中起到了舉足輕重的作用，尤其在北方的砂巖型鈾礦勘查中顯得更為重要。砂巖型鈾礦的主要找礦區(qū)都為干旱、半干旱氣候條件下的戈壁沙漠，露頭少，采用傳統的鈾礦找礦方法很難準確確定砂巖型鈾礦成礦的有利區(qū)段[2]。因此，利用地球物理方法進行普查和勘探，通過地球物理方法標識間接找礦標志來確定鈾礦省、鈾礦田和鈾礦床等方面，圈定鈾成礦遠景區(qū)，這在砂巖型鈾礦找礦中具有重大意義。

1 區(qū)域地質概況

二連盆地位于內蒙古中部，是不同時期的中、小型盆地群疊合而成的大型沉積盆地[3-8]。按照板塊構造說，二連盆地是中朝克拉通北緣與西伯利亞板塊之間的拼接帶，此帶位于索倫山—二連浩特—賀根山一帶，晚古生代結束海槽，海西和印支期處于擠壓狀態(tài)，以上升剝蝕為主，未見三疊系地層，而只見印支期中酸性侵入巖[9]。從區(qū)域構造上看，二連盆地位于兩大山系之間，即東面的大興安嶺，西邊的巴音寶力格隆起，在盆地南邊有溫都爾廟隆起，中部有蘇尼特隆起，二連盆地劃分為“五坳一隆”6個構造單元，且盆內發(fā)育一系列深大斷裂。

2 地球物理特征及其地質意義

2.1 放射性特征及其地質意義

(1)航空放射性方法。利用航空放射性探測方法圈閉鈾異常區(qū)，旨在尋找鈾源。以查干諾爾地區(qū)為例，其地理位置為二連盆地蘇尼特隆起與騰格爾坳陷之間，處在過渡帶上，異常位于騰格爾坳陷的北部邊緣，再根據砂巖型鈾礦成礦條件，并結合該地區(qū)的地質資料，在高異常處鉆孔中出現鈾礦體。

(2)地面放射性方法。在砂巖型鈾礦勘查中，地面放射性測量方法主要有伽馬能譜測量法、210Po法、天然熱釋光法等。以努和廷鈾礦床為例，分析其放射性曲線特征，解釋曲線特征在找礦中的地質意義，見圖1～圖4。從圖中可以看出，在鈾礦床正上方210Po曲線出現高異常，在其附近曲線平緩；γ能譜測量曲線顯示，在鈾礦床上方沒有出現異常，異常區(qū)位于10～15 km處，結合地質資料，出現此種情況可能是因為在異常區(qū)下方出現淺地表鈾礦化，在斷裂處，由于地下還原性氣體(如H2S)隨著斷裂往上升而形成了還原帶，成為了鈾富集帶；在鈾礦床上方，天然熱釋光值出現1 500～3 000 μGy的高異常。

圖1 210Po測量剖面Fig.1 Profile of 210Po survey

圖2 U、Th、K測量剖面Fig.2 Profile of U、Th、K survey

圖3 天然熱釋光測量剖面Fig.3 Profile of natural thermoluminescence survey

圖4 二連盆地努和廷鈾礦床地質剖面Fig.4 Geological profile of Nuheting uranium deposit in Erlian basin

由此可見，不管是航空放射性測量還是地面放射性測量，其異常效果都與鈾礦物本身或者由鈾衍生的物質息息相關。從上面特征可以看出，在航放高異常區(qū)，往往是鈾成礦的所在地；在地面放射性測量異常區(qū)，有可能并不是鈾礦床在地面上的投影，正如上所述，有可能是地表鈾礦化，并不成鈾礦床。

2.2 重磁特征及其地質意義

重磁異常是地下所有重磁物性異常體的綜合反映[10]。研究區(qū)內的殘差重力異常總體可分為3個特征：①盆地的東西向重力高明顯不同，西部的重力高呈EW向，而東部的重力高呈NE向，表明區(qū)內存在大型的斷層；②相間排列的正負重力異常反映了研究區(qū)內凹陷區(qū)與凸起區(qū)相間展布的特點；③高異常帶點反映了古生代地層的出露或者為隱伏隆起，它們?yōu)榕璧氐奈镌磪^(qū)，即為沉積巖的蝕源區(qū)和砂巖型鈾礦的鈾源區(qū)。

區(qū)域磁異常分布與基底磁性物質有關，研究區(qū)內東部航磁ΔT異常具有如下特征：①北部磁性區(qū)指二連浩特市—蘇尼特左旗—阿巴嘎旗—錫林浩特一線以北，至中蒙邊界，為正磁場區(qū)，說明可能為大型超基性巖體的反映。以南為負磁場區(qū)，說明為低鐵巖石或為沉積層；②局部磁異常雜亂，似雞窩狀異常較多，反映該區(qū)巖漿活動較為發(fā)育，噴出雜巖、沉積雜巖或變質沉積雜巖；③走向不穩(wěn)定，但整體仍具有良好的連續(xù)性和分帶性，為北東向或東西向。

斷裂構造是砂巖型鈾礦成礦作用中的重要成礦條件，它即是還原性物質(炭屑)的儲存地又是還原性物質(H2S、烴類)運輸通道。因此，在有利鈾成礦地區(qū)，斷裂構造周圍地層往往會形成一個氧化還原過渡帶。而通過對我國砂巖型鈾礦空間分布特征的總結發(fā)現，砂巖型鈾礦床大多數分布在沉積盆地邊緣。沉積盆地邊緣是隆起與凹陷的交接處，其重磁特征表現為由高到低的一種梯度變化。由此可見，在有利成礦區(qū)，特別是在重磁異常由高到低的一個過渡區(qū)間，應該結合地質與其他物化探資料進行解譯。

2.3 電性特征及其地質意義

電性勘探主要是確定氧化帶深度和厚度、氧化還原過渡帶定位、含礦主巖的透水性能以及隱伏古河道的填圖等。例如，氧化還原作用是形成礦體的必要先決條件，也是形成自然電位的直接原因[11]，因此，可以利用自然電位方法找氧化還原帶層位。由于沉積層與盆地基底物性差異較大，沉積層一般為低阻，盆地基底較沉積層為高阻，可以利用電測深方法可以勾畫出凹陷輪廓。以二連盆地某地區(qū)為例，該地區(qū)主要電性特征為：①電導等值異常呈北東展布，這是燕山期斷陷運動的主要方向的反映；②電導高值區(qū)為凹陷，即沉積區(qū)，低值部位為隆起，為剝蝕區(qū)，低值到高值是隆起到凹陷的一個過渡。

通過分析該地區(qū)的電性資料，并結合其他地質地球物理資料，充分地說明了電法勘探方法在勾畫凹陷輪廓應用中效果較明顯。

2.4 地震反射特征

地震勘探在劃分地層、巖性、巖相、古河道以及砂體和斷裂構造識別方面效果明顯。例如，斷裂構造使得地層和巖石在空間展布上發(fā)生改變，這在地震資料上顯示的最明顯特征就是反射波出現突變和錯亂；古河道在地震剖面上的顯示為兩岸振幅很強，而河谷處曲線下凹，頂部向上凸起；沉積砂體是大多數砂巖型鈾礦的所在部位，上下都有隔水層包夾，即是砂泥互層，其地震響應特征表現為不連續(xù)，若為沉積韻律較好的地層，在剖面上能直觀看出砂泥互層響應特征。

在古河道砂巖型鈾礦中，礦床主要形成于入河口和支流交匯處，或者存在于側向加積的砂體中[12]。這主要是因為基底下切、主要組成成分為粗粒屑沉積物(砂體)和大量的有機質。因此，可以利用地震反射特征分析沉積相，如確定河流形態(tài)、圈定砂體等，這都為砂巖型鈾礦勘探下一步工作提供重要依據。

3 結 論

通過分析、總結二連盆地地區(qū)砂巖型鈾礦床地球物理異常特征，并結合二連盆地砂巖型鈾礦成礦規(guī)律，得出一套完整的地球物理方法找礦標識：①γ高異常附近地區(qū)為鈾源點或者直接是鈾礦床所在地；②斷裂構造是還原性物質的存儲(炭屑)和運輸(H2S、烴類)通道，在有利鈾成礦區(qū)構造斷裂周圍地層往往會形成一個氧化還原過渡帶；③凹陷斜坡為砂巖型鈾成礦提供了一個良好的水動力條件，在凹陷邊緣往往會形成鈾礦帶或者鈾礦床；④利用地球物理方法描繪基底與沉積物(主要是砂巖與泥巖)形態(tài)，分析沉積相，得出砂巖型鈾成礦環(huán)境與成礦規(guī)律。

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(責任編輯 鄧永前)

Geophysical Indicators of Erlian Basin Sandstone-type Uranium Deposits

Zeng Jian′gang1,2Nie Fengjun1Feng Zhibing2Wang Yanguo2Yang Bingbin1

(1.KeyLaboratoryofNuclearResourcesandEnvironment，Nanchang330013，China;2.SchoolofNuclearEngineeringandGeophysics，EastChinaInstituteofTechnology，Nanchang330013，China)

Based on the characteristics of airborne radioactivity survey anomaly，gravity and magnetic measurement anomaly，electrical measurement anomaly and the seismic reflection characteristics of sandstone-type uranium deposit in Erlian basin and combined the metallogenic regularity and conditions of sandstone-type uranium metallogenic deposits，a set of eye-catching prospecting indicators in the sandstone-type uranium deposits are deduced.It is confirmed that the areas surrounding γ high anomalies can be the source of uranium or directly the location of uranium deposits；The fault structures are the storage and the transport (H2S，hydrocarbons)channels for reducing materials (carbon dusts).It usually tends to form an oxidation-reduction zone in the surrounding strata of the favorable uranium metallogenic tectonic fracture.The sag slopes provide favorable hydrodynamic conditions for sandstone-type uranium mineralization，and it usually tends to form the uranium ore belts or uranium deposits in the regions of sag edge.In addition，through the methods of detailed analysis，and comparing with the characteristics of airborne radioactivity survey anomaly，gravity and magnetic survey anomaly，the electrical measurement anomaly and the seismic reflection，it is found that the geophysical method can be used to describe the basal and sediment (mainly sand stone and mudstone)shapes and analyze the sedimentary facies so as to obtain the metallogenic environment and metallogenic regularities of sandstone-type uranium.

Sandstone-type uranium，Geophysical indicators，Erlian basin，Uranium metallogenic environment

2014-01-02

國家自然科學基金項目(編號：40972067)，江西省研究生創(chuàng)新專項資金項目(編號：DYCA13022)。

曾建綱(1990—)，男，碩士研究生。

P631.6

A

1001-1250(2014)-05-130-04