內蒙古扎蘭屯地區(qū)鈾成礦多源信息分析與找礦預測

盧輝雄，張恩，馮博，程旭，曹秋義，楊彥超

（1.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050002；2.東華理工大學地球科學學院，江西 南昌 330013）

隨著找礦難度的日益增大，單一勘查手段已很難滿足現(xiàn)今找礦工作的需要，綜合使用各種有效的找礦方法，獲取多源地學信息，獲取深層次的隱蔽信息，已成為當前成礦預測研究的發(fā)展趨勢［1］。

扎蘭屯地區(qū)位于大興安嶺成礦省扎蘭屯成礦遠景帶，構造-火山活動強烈，鈾成礦地質條件優(yōu)越，分布有20 余處鈾礦點及礦化異常點［2-4］。受植被覆蓋 厚、自然地理條件復雜及工作程度低等因素影響，中生代火山盆地內多數(shù)地段鈾礦找礦線索不明顯，且以往成礦預測多源信息利用不夠深入，致使鈾礦勘查成果不突出。

筆者在鈾成礦地質背景分析的基礎上，剖析典型鈾礦點控礦因素，總結、提取、優(yōu)選航放、化探、遙感成礦信息，構建綜合找礦模型，圈定鈾成礦遠景區(qū)，以期推進該區(qū)后續(xù)找礦勘查工作。

1 地質概況

研究區(qū)大地構造位置位于天山-興蒙造山系大興安嶺弧盆系，處于古亞洲洋構造域與中生代濱太平洋構造域復合部位，是我國中生代火山巖最為發(fā)育的區(qū)域之一［2-4］。前中生代基底主要由太古宇變質巖，古生界淺變質巖、中酸性火山巖及碎屑巖組成；蓋層主要由中生代中期陸相中酸性火山巖和中生代晚期-新生代裂陷—玄武巖組成（圖1）。區(qū)內構造發(fā)育，以NE-NNE 向斷裂為主，其次為NW、近EW 及近SN 向，斷裂交切呈網格狀。

圖1 研究區(qū)地質簡圖Fig.1 Geology sketch of the study area

區(qū)域內NE-NNE 向深大斷裂控制著含鈾沉積建造、含鈾古火山巖及侵入巖、中生代火山巖帶的噴發(fā)及分布；深大斷裂交切復合部位，控制著火山盆地、火山機構和潛火山巖體的展布。鈾礦化主要受NE-NNE 向區(qū)域斷裂、火山構造、酸性火山巖、潛火山巖、低序級斷裂和密集裂隙帶等復合控制［2-6］，區(qū)域內已發(fā)現(xiàn)小型鈾礦床1 處（701 礦床）及鈾礦化異常點百余處，鈾礦化類型主要為火山熱液型。

鈾礦化部位熱液蝕變強烈，多期次熱液活動促使地球物理、地球化學場發(fā)生變化，致使鈾、釷、鉀元素重新分配，其為利用航放數(shù)據(jù)尋找鈾礦提供了理論依據(jù)。

2 典型鈾礦點礦化特征及控礦因素

2.1 主要鈾礦點礦化特征

區(qū)內產出4 處鈾礦點及20 余處礦化異常點，成礦類型主要為火山巖型，主要鈾礦點礦化產出特征如下:

A1 鈾礦點產于滿克頭鄂博組潛流紋斑巖與滿克頭鄂博組流紋質晶屑凝灰?guī)r的接觸帶附近，鈾礦化沿NE 向構造蝕變帶分布，與斷裂和潛流紋斑巖關系密切。富礦體產于潛流紋斑巖中，呈脈狀、扁豆狀、團塊狀產出。鈾礦化異常帶斷續(xù)長220 m，寬3～20 m，礦化不均勻，鈾品位平均為0.05%，最高為0.104%。鈾礦化主要與硅化、綠泥石化、絹云母化關系密切。

751 鈾礦點產于滿克頭鄂博組流紋巖，鈾礦化受NE 向斷裂的次級構造裂隙帶控制，鈾礦化帶長50 m，寬2～6 m，鈾平均品位可達0.606%，可見硅鈣鈾礦、鈣鈾云母；鈾礦化主要與硅化、綠泥石化、鉀長石化、高嶺石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、褐鐵礦化關系密切。

2.2 鈾控礦因素

研究區(qū)內鈾礦化主要受深大斷裂、火山構造、中酸性火山巖、潛火山巖、熱液蝕變等多因素控制。

1）鈾礦點、礦化異常點多處于NE、NW向斷裂交匯部位，受控于NE 向深大斷裂的次級構造破碎帶。

2）與火山機構形成相伴隨的火山構造，是控制火山巖漿活動晚期潛火山巖侵位以及成礦熱液活動的重要通道和匯聚場所，利于含礦流體遷移、析出成礦。區(qū)內鈾礦點、礦化異常點多位于火山機構及斷裂交切復合部位。

3）鈾礦化賦存于低次序裂隙帶、層間破碎帶及巖體內外接觸帶。

4）賦礦圍巖主要為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖，其次為上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組、白音高老組和二疊系林西組、大石寨組、哲斯組中酸性火山巖夾沉積碎屑巖。

5）區(qū)內鈾成礦多與晚侏羅世-早白堊世酸性潛火山巖關系密切，尤以流紋斑巖、花崗斑巖、正長斑巖等潛火山巖最佳。

6）鈾礦化主要與硅化、綠泥石化、絹云母化、高嶺石化、鉀長石化、黃鐵礦化關系密切。

3 鈾礦多源信息分析及找礦模型構建

3.1 鈾礦多源信息分析

1）伽馬能譜異常信息

伽馬能譜數(shù)據(jù)包含鉀、鈾、釷3 個天然放射性核素含量信息。不同地球化學環(huán)境下，鉀、鈾、釷活動性強弱表現(xiàn)不一。鈾成礦作用過程中，伴隨著壓力、溫度、pH 及Eh 值等成礦物理-化學條件的變化，鉀、鈾、釷元素亦產生再分配，形成規(guī)律性分布的擴散暈。理論上，成因類型及成礦物理-化學條件相似的礦床具有相似的表征成礦環(huán)境的放射性特征［7-10］。因此，利用鉀、鈾、釷元素之間的地球化學特征差異，構建航放參數(shù)模型來反映其重新分配特征［11-14］，減小干擾、提高信噪比，能更好的發(fā)掘航放數(shù)據(jù)中與鈾礦化有關的放射性異常信息和成礦環(huán)境信息。

A1 鈾礦點地面伽馬能譜測量結果顯示（圖2），鉀、鈾、釷含量背景值一般為2.3%～4.5%、4.2×10-6～5.9×10-6、12.8×10-6～15.2×10-6；鈾礦化地段鉀、鈾、釷含量一般為7.7%～13.5%、150.35×10-6～670×10-6、18.5×10-6～2.8×10-6。顯然，鈾礦化地段鉀、鈾、釷含量均高于背景值，均有增高趨勢，且鉀、鈾含量增高幅度顯著高于釷含量，致使F 參數(shù)（U×K/Th）峰值突出。經查證，A1鈾礦點鈾礦化地段發(fā)育硅化、絹云母化、綠泥石化等熱液蝕變，其中絹云母、鉀長石為富鉀礦物?；瘜W分析表明在成礦作用過程中含礦熱液交代作用致使賦礦圍巖中鉀、鈾、釷等元素重新分布，在礦化部位U、K2O、Al2O3、Fe2O3、FeO 元素遷入（表1），鈾、鉀含量顯著增加，而釷元素由于化學性質較為穩(wěn)定，增高趨勢不明顯。

圖2 研究區(qū)A1 鈾礦點地質、地面伽馬能譜綜合測量圖Fig.2 Geological section and ground gamma spectrum of uranium occurrence A1 in the study area

表1 研究區(qū)A1 鈾礦點巖石樣品分析結果Table 1 Analysis results of rock samples from uranium occurrence A1 in the study area

航放數(shù)據(jù)（據(jù)核工業(yè)航測遙感中心2009年實測）顯示，受植被覆蓋及礦體隱伏等因素影響，航放鈾異常及高場未能直觀反映鈾礦化異常部位（圖3a、b），而航放F 參數(shù)（U×K/Th）能突顯、增強與鈾礦化相關的信息（圖3c）。經對航放F 參數(shù)進行提取，其高值暈總體呈NE-NNE 向展布，局部呈近EW向、近SN 向展布（圖3c、圖4），主要沿解譯推測F3 斷裂、F4 斷裂兩側分布，多位于NE與NW 向斷裂交匯部位。鈾礦點多位于或鄰近航放F 參數(shù)高值暈（＞0.8×10-2）。

2）化探異常信息

U 化探異常為探尋鈾礦的直接有利信息。研究區(qū)僅在東部開展了1:20 萬化探測量工作，1:20 萬鈾地球化學圖顯示（圖3d），研究區(qū)U背景值為1.79×10-6，鈾礦點、礦化異常點多位于U 含量高值區(qū)（＞3.0×10-6）。經對U 含量高值區(qū)進行提取，其總體呈NE-NNE 向展布，局部呈近EW、NW、近SN 向展布（圖3d、圖4），主要沿綜合解譯推測的F2 斷裂北西側及F3、F4 斷裂兩側分布，在斷裂及火山機構交切復合部位分布廣泛。

3）遙感信息

圖3 南木-哈拉蘇地段地質圖及綜合異常圖Fig.3 Geology map and comprehensive anomalies of Nanmu-Harasu sector

圖4 研究區(qū)鈾成礦遠景預測圖Fig.4 Predicted prospective map of uranium metallization in the study area

研究區(qū)線性構造發(fā)育，主要發(fā)育NNE、NE 向，其次為NW 及EW 向，構成該區(qū)主要構造格架，其相互交切，形成網格狀斷裂系統(tǒng)，具等間距 分布特征（圖3e、圖4）。NNE-NE 向斷裂控制著鈾礦化帶的展布。環(huán)弧構造發(fā)育，在南木、柴河林場、三七林場等區(qū)域分布集中，受多組線性構造控制，主要分布于F3、F4 斷裂兩側分布，NE 向斷裂與其他斷裂交匯部位分布密集（圖3e、圖4）。環(huán)弧斷裂多呈環(huán)與環(huán)相交、相切或相套，多為火山機構、火山隆起、潛火山巖體、侵入巖體的反映。鈾礦點、礦化異常點多位于線性與環(huán)弧構造交切復合部位。

區(qū)內近礦圍巖蝕變發(fā)育有赤鐵礦化、褐鐵礦化、水云母化、綠泥石化等。應用ETM遙感數(shù)據(jù)鐵染蝕變能有效提取赤鐵礦化、褐鐵礦化，羥基蝕變能有效提取識別水云母化、綠泥石化。本次采用ETM 遙感數(shù)據(jù)對鐵染蝕變、羥基蝕變進行了提?。▓D3f、圖4），蝕變信息相對較弱，多為點狀、斑狀，總體沿斷裂構造、火山機構或巖體接觸帶展布，斷裂密集分布部位蝕變規(guī)模及強度顯著提高。區(qū)內鈾礦床（點）多位于或鄰近遙感蝕變異常。

3.2 鈾礦找礦模型構建

基于研究區(qū)鈾成礦地質特征、控礦因素，結合航放、化探、遙感等信息，確定了研究區(qū)火山巖型鈾礦成礦預測要素（表2）。

針對確定的成礦預測要素，基于GIS 層次分析法，對各預測因子圖層制訂數(shù)量化準則和等級，并賦予相應的權重值（表3），構建研究區(qū)鈾成礦預測層次分析模型。

4 遠景預測

根據(jù)建立的層次疊置模型，將各因子計算結果計入各預測要素圖層屬性表事先定義的權重字段中，對所有圖層進行疊置運算并對屬性值進行代數(shù)運算。

利用預測模型，對扎蘭屯地區(qū)鈾成礦進行了預測，預測成礦遠景區(qū)7 處（圖4）。成礦遠景區(qū)主要呈NE 向展布，多處于NE 向與NW 向斷裂交匯部位。其中，I、II、III、IV、V 區(qū)成礦地質條件有利，構造交切復合，航放F 參數(shù)異常規(guī)模大且異常值突出，U 化探異常分布較廣，弧環(huán)構造發(fā)育，覆蓋多處鈾礦（化）點，與前人預測成礦遠景區(qū)相一致［15］，不再詳細介紹。

表2 研究區(qū)火山巖型鈾礦成礦預測要素一覽表Table 2 A list of prediction factors of volcanic type uranium metallization in the study area

表3 扎蘭屯地區(qū)火山巖型鈾礦預測評價層次分析模型Table 3 AHP model for the prediction and evaluation of volcanic uranium metallization in Zhalantun area

柴河遠景區(qū)（VI 區(qū)）:處于NE 向F1 斷裂與NW 向區(qū)域斷裂交匯部位，存在多處火山機構，上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、白音高老組中酸性火山巖分布較廣。航放F 參數(shù)高值暈，多沿NE 向斷裂展布，規(guī)模較大，高值較為突出；南部發(fā)育4 處U 化探異常；弧環(huán)構造較為發(fā)育；南東部發(fā)育遙感羥基異常，蝕變程度較強，受構造控制作用明顯，尚未發(fā)現(xiàn)鈾礦床（點），具備一定成礦潛力。

博克圖遠景區(qū)（VII 區(qū)）:位于II 區(qū)鈾礦化異常帶向南延伸部位，處于NE 向F3 斷裂與NW 向區(qū)域斷裂交匯部位，存在多處火山機構，晚侏羅世-早白堊世潛火山巖較為發(fā)育，上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組中酸性火山巖分布廣泛。該區(qū)存在多處NE 向展布的航放F 參數(shù)高值暈，異常值突出；弧環(huán)斷裂密集發(fā)育；斷裂沿線發(fā)育羥基異常，尚未發(fā)現(xiàn)鈾礦床（點），具備較好的成礦潛力。

5 結論

1）在典型鈾礦點成礦地質特征分析的基礎上，對控礦因素進行了總結。區(qū)內火山巖型鈾成礦主要受NE-NNE 向區(qū)域斷裂、火山構造、上侏羅統(tǒng)中酸性火山巖、晚侏羅世-早白堊世酸性潛火山巖、低序級斷裂和密集裂隙帶等復合控制。

2）基于鈾成礦地質特征及控礦因素，結合航放、化探、遙感鈾成礦等多源信息分析，確定了研究區(qū)內火山巖型鈾成礦預測要素，包括:中酸性火山巖；NE-NNE 向斷裂構造；環(huán)狀、線狀火山構造、潛火山巖；硅化、綠泥石化、鉀長石化、高嶺石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等地質要素，航放F參數(shù)高值暈（＞0.8×10-6）、化探U 高值區(qū)（＞3.0×10-6）等物化探 要素，羥基、鐵染異常、線性斷裂與弧環(huán)構造交匯部位等遙感要素。

3）基于GIS 層次分析法，構建了火山巖型鈾礦預測評價層次分析模型，預測鈾成礦遠景區(qū)7 處，其中柴河（VI 區(qū)）、博克圖（VII區(qū)）為新預測遠景區(qū)，成礦地質條件優(yōu)越，綜合異常信息豐富，具備較好的找礦潛力。