松遼盆地東南部鈾成礦要素的重磁異常響應(yīng)研究

劉燕戌，李文勇，周婷，余學(xué)中，路文芬，曹安琪，楊冬紅，王立杰

（1.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083；2.天津大學(xué)，天津 301636；3.吉林大學(xué)東北亞國際地學(xué)研究與教學(xué)中心，吉林 長春 130026；4.吉林油田公司油氣工程研究院，吉林 吉林 138000）

我國地域遼闊，鈾礦勘查空間巨大，需加大勘查投入并及時(shí)評價(jià)，落實(shí)更多鈾資源潛力。鈾元素分布與其所處的地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，地質(zhì)作用必然會(huì)引起鈾在構(gòu)造活動(dòng)部位的重新分配及組合。確定有利于砂巖型鈾成礦的構(gòu)造部位，結(jié)合其他成礦條件，可以為成礦遠(yuǎn)景區(qū)段預(yù)測提供重要信息［1-4］。我國許多沉積盆地內(nèi)部油氣資源與鈾礦相互共生、相互作用，可以利用油氣參與砂巖型鈾成礦作用來尋找砂巖型鈾礦［5］。大多數(shù)砂巖型鈾礦的鈾源來自周邊的富鈾地質(zhì)體，這些富鈾地質(zhì)體為鈾的氧化-還原成礦提供了重要的物質(zhì)來源［6-11］。

松遼盆地是我國北方主要的能源盆地之一，盆地內(nèi)部有機(jī)（油、氣）資源與無機(jī)（鈾礦）資源在相互依存的賦存環(huán)境中緊密聯(lián)系在一起。近年來，一些學(xué)者在松遼盆地東南部陸續(xù)開展了與鈾礦地質(zhì)有關(guān)的工作［12-16］，積累了豐碩的成果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。20 世紀(jì)90 年代開始，在松遼盆地開展了系列可地浸砂巖型鈾礦區(qū)域評價(jià)工作［17］。李君等認(rèn)為東南隆起區(qū)發(fā)育大量的伸展構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造，它們對油氣的聚集、分布具有較強(qiáng)的控制作用［17-18］。張振強(qiáng)等認(rèn)為構(gòu)造反轉(zhuǎn)改變淺部坳陷層的構(gòu)造形態(tài)等，導(dǎo)致深部油氣和CO2向上運(yùn)移，有利于形成砂巖型鈾礦床［19］。松遼盆地東南部通遼-四平地區(qū)發(fā)育辮狀河三角洲相沉積，泥-砂-泥巖性組合穩(wěn)定；長春-伏龍泉基底斷裂派生的張性斷裂穿過目的層位，為深部油氣上升創(chuàng)造了條件，應(yīng)作為東南部找礦遠(yuǎn)景區(qū)［20］。于文斌等認(rèn)為范家屯九臺(tái)和楊大城子一帶是可地浸砂巖型鈾成礦的有利地段，地浸砂巖型鈾礦找礦目的層為泉頭組，兼顧青山口組［21］。封志兵等認(rèn)為目前發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦床（點(diǎn)）主要產(chǎn)于各個(gè)時(shí)期的花崗巖類等巖石之上或附近［22］。

前人研究表明，松遼盆地東南隆起區(qū)除東南緣有露頭出露，其余均為第四系覆蓋。鑒于研究砂巖型鈾礦涉及的地質(zhì)因素眾多，這就要求研究者盡可能利用多種地質(zhì)-地球物理手段對有利成礦部位進(jìn)行綜合預(yù)測［23-24］，從而減小勘探風(fēng)險(xiǎn)。目前，利用重磁資料研究松遼盆地東南部砂巖型鈾成礦預(yù)測的工作還不是很充分。作為一種成熟、高效的勘查手段，航空重磁調(diào)查可以快速查明區(qū)域重磁異常特征，綜合解釋區(qū)域構(gòu)造、盆地結(jié)構(gòu)、基底巖相、巖漿巖發(fā)育及含油氣有利構(gòu)造［25-26］等與鈾成礦背景相關(guān)的基礎(chǔ)地質(zhì)問題。本文利用松遼盆地東南部實(shí)測航磁數(shù)據(jù)，結(jié)合地面布格重力、鈾礦化分布等資料，從砂巖型鈾成礦要素的重磁異常響應(yīng)入手，探討并提出基于重磁資料的砂巖型鈾礦預(yù)測方法和創(chuàng)新成果，以期為該區(qū)及類似地區(qū)砂巖型鈾礦勘探提供地球物理找礦線索和創(chuàng)新思路。

1 地質(zhì)背景及鈾礦化特征

1.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)北至蘭西縣-方臺(tái)鎮(zhèn)，南至雙遼市-四平市，東起賓縣西-阿城區(qū)-舒蘭市一線，西到乾安縣東。該地區(qū)屬于天山-內(nèi)蒙古-興安嶺地層區(qū)之松遼地層分區(qū)，地表大部分被新生界覆蓋。泉頭組、青山口組、姚家組的沉積相展布特征、砂體厚度及成巖度等有利于砂巖型鈾成礦，是主要找礦目的層［20-23］。

研究區(qū)主體屬于松遼盆地東南隆起，其北、西側(cè)分別與松遼盆地東北隆起、中央坳陷、西南隆起等一級(jí)構(gòu)造單元相鄰，區(qū)內(nèi)及其鄰區(qū)發(fā)育的深大斷裂以NE 向?yàn)橹?、其次為NW 向，二者相互切錯(cuò)，共同控制著盆地內(nèi)的中新生界沉積，對區(qū)域沉積作用、巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用等具有重要影響（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨扳欃Y源分布（據(jù)參考文獻(xiàn)［27］修改）Fig.1 Division of structural units and distribution of uranium resources in the study area（Modified after reference［27］）

研究區(qū)及外圍巖漿活動(dòng)十分頻繁，以海西期和燕山期最為強(qiáng)烈。既發(fā)育侵入巖，又廣泛分布火山巖。侵入巖種類繁多，包括超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖和堿性巖等；火山巖主要為酸性巖、中性巖和基性巖等。其中，尤以海西期、燕山期花崗巖和新生代玄武巖最為發(fā)育。

盆地基底及周圍巖石含鈾豐度值、浸出量大小，不僅對含鈾層位的含鈾豐度具有制約作用，而且對層間氧化帶型砂巖鈾礦可以起到某種定位作用。盆地東緣花崗巖及古生代地層鈾含量中等，鈾含量為（3.5～4.7）×10-6。

1.2 鈾礦化特征

松遼盆地東南部鈾礦化（異常）點(diǎn)（孔）多沿區(qū)域性深大斷裂呈NE 向、NW 向分布，主要分布于舒蘭以西、松原周邊、四平北西側(cè)的泉頭組、青山口組、姚家組、登婁庫組和侏羅系中［4，12，16，20］。研究區(qū)已知鈾成礦預(yù)測區(qū)主要位于長春市、九臺(tái)市附近［21，23］（圖1）。

2 數(shù)據(jù)采集與處理

2.1 采用數(shù)據(jù)

本文采用中國自然資源航空物探遙感中心在松遼盆地東南部采集的航空磁測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集使用氦高泵磁力儀，測線間距2 km，切割線間距10 km，測線方向90°，飛行高度海拔400 m，磁測總精度±2.1γ。本次使用地面布格重力網(wǎng)格數(shù)據(jù)，網(wǎng)格間距為2 km×2 km。

2.2 位場轉(zhuǎn)換及成圖

本次利用航遙中心自主研發(fā)的Geoprobe 3.0軟件對研究區(qū)航磁、重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了位場轉(zhuǎn)換處理（包括航磁化極、解析延拓、垂向一階導(dǎo)數(shù)及剩余異常處理），以便提取不同深度的信息來解釋對應(yīng)的地質(zhì)問題。轉(zhuǎn)換處理數(shù)據(jù)由航空物探彩色矢量成圖系統(tǒng)AgsMGis 形成平面等值線圖的繪圖文件，然后使用MapGis 軟件繪制成圖。

3 地層（巖石）物性特征

地層（巖石）的密度及磁性參數(shù)是重磁推斷解釋的基礎(chǔ)。本文根據(jù)實(shí)測物性數(shù)據(jù)，對研究區(qū)及周邊不同時(shí)代地層、不同類型巖石的密度與磁化率參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

3.1 密度特征

不同地層（巖石）之間存在一定的密度差異，總體而言，地層由老到新密度逐漸變?。ū?）。侵入巖的密度變化具有規(guī)律性，從酸性、中酸性、中性到基性巖，密度呈逐漸增大的趨勢（表2）。其中，酸性侵入巖密度中等，平均值為2.57 g·cm-3，當(dāng)其侵入到密度較大的上古生界、下古生界及前古生界時(shí)，通常引起局部重力低；當(dāng)其圍巖為密度較低的地層時(shí)，通常引起相對重力高。

3.2 磁性特征

就地層而言，研究區(qū)下古生界及前古生界片麻巖、麻粒巖、混合巖等變質(zhì)巖、侏羅-白堊系安山巖、玄武巖等火山巖具有較強(qiáng)的磁性，其他地層（巖石）磁性相對較弱（表1）。對于侵入巖來說，研究區(qū)侵入巖均具有磁性，但因巖石性質(zhì)不同而呈現(xiàn)不同的磁性特征（表2）。酸性侵入巖磁化率屬于弱-中磁性，當(dāng)其侵入到無磁性或弱磁性地層中時(shí)，可引起中-小幅值的正磁異常。

表1 研究區(qū)及周邊地層（巖石）物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of physical parameters of strata (rocks)in the study area and its surroundings

表2 研究區(qū)及周邊侵入巖物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of physical parameters of intrusive rocks in the study area and its surrounding

4 重磁場特征

該區(qū)整體表現(xiàn)為區(qū)域重力低背景上發(fā)育的團(tuán)塊狀局部重力高，幅值范圍為-34.9～9.4 mGal，一般為-18.8～-2.5 mGal（圖2a）。全區(qū)異常梯度變化較大，南東部、北西部可見多條延伸中-長距離的重力異常梯級(jí)帶，北東部、南西部的梯級(jí)帶延伸距離相對較短。區(qū)內(nèi)重力異常梯級(jí)帶的展布方向以NE 向?yàn)橹?，其次為NW 向，少數(shù)為近EW向、近SN 向。重力梯級(jí)帶的發(fā)育反映了區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育且較為復(fù)雜。該區(qū)局部異常十分發(fā)育，北西部、中東部多見NE 向相對重力高異常，南西部局部異常相對分散，方向各異，局部重力高異常是巖體、背斜、斷塊等的響應(yīng)。

研究區(qū)不同區(qū)域的磁場特征具有明顯差異，全區(qū)磁異常幅值變化范圍為-508.6～473.6 nT，多數(shù)為-160.0～120.0 nT（圖2b）。東部主要表現(xiàn)為低弱背景上的正磁異常，局部地區(qū)正磁異常面積較大；中部以弱磁異常為主，正磁異常相對分散破碎且面積較??；南西部發(fā)育大面積較高幅值正磁異常。線性航磁異常梯級(jí)帶展布方向多為NE 向與NW 向；航磁異常走向總體為NE 向，其次為近EW 向，少數(shù)為近SN 向。較大規(guī)模的線性航磁梯級(jí)帶是區(qū)域性斷裂構(gòu)造的響應(yīng)。局部航磁異常主要反映了巖漿巖體和基底變質(zhì)巖等磁性體的存在。

圖2 松遼盆地東南部重磁異常圖Fig.2 Aeromagnetic and gravitational anomaly in the southeast of Songliao Basin

5 鈾成礦要素及其典型重磁異常特征

一定類型的礦床與一定的地層、構(gòu)造、巖漿巖等相關(guān)聯(lián)，并形成一定特征的重磁異常響應(yīng)。當(dāng)前在松遼盆地尋找的最主要礦化類型是層間氧化-油氣滲出疊合型鈾礦化，典型礦床主成礦作用機(jī)理是由于兩種不同類型的地下水（即深部上升的具還原性質(zhì)的弱酸性油氣油田水和古地表滲入的具氧化性質(zhì)的弱堿性層間氧化水）的雙混合成礦作用。

經(jīng)過大量對比分析，筆者認(rèn)為斷裂、巖漿巖體、背斜構(gòu)造等控礦因素與重磁異常均有密切關(guān)系，具體分析如下。

5.1 斷裂構(gòu)造及其重磁異常

由于地層埋深大、壓力大，因此油氣沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移比沿地層側(cè)向運(yùn)移容易。油氣沿深大斷裂上移至淺部地層后，使原屬氧化性質(zhì)的紫色雜巖砂巖被還原成灰、灰白色，大量的烴類和H2S 被保留在巖石中。各種斷裂構(gòu)造的多期次活動(dòng)使巖石遭到破壞和碎裂，引導(dǎo)含鈾、含氧地下水沿?cái)嗔讯ㄏ蛄鲃?dòng)，使斷裂位置的含鈾量升高。

斷裂構(gòu)造導(dǎo)致地層錯(cuò)斷，由于不同地層常具有不同的密度和磁性，因此斷裂構(gòu)造常具有重磁異常響應(yīng)，如線性重磁異常梯級(jí)帶；不同特征重磁場的分界線；重磁異常等值線的同向彎曲或同形扭曲；具有一定走向的塊狀重磁高、低異常的邊部連線；重磁異常方向?qū)?shù)條帶狀極值點(diǎn)連線；串珠狀磁異常帶；線性磁異常雜亂帶等。本文根據(jù)重磁異常的特征，對研究區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造進(jìn)行了推斷解釋。

5.1.1 長春嶺地區(qū)

該區(qū)位于研究區(qū)北西部，區(qū)內(nèi)由斷裂引起的重力異常多表現(xiàn)為延伸距離較長且梯度較大的布格重力異常梯級(jí)帶。以F10斷裂為例，在布格重力異常圖上，其對應(yīng)于NWW 向的布格重力線性梯級(jí)帶（圖3a），延伸距離約102 km。該梯級(jí)帶在布格重力異常上延5 km圖、剩余異常圖中仍有顯示（圖3b、3c），其北東側(cè)為相對重力低、南西側(cè)為較大面積相對重力高，反映了斷面傾角較大，斷層兩側(cè)密度差異亦較大。區(qū)內(nèi)航磁化極異常顯示為大面積負(fù)磁異常背景上發(fā)育的局部正磁異常，應(yīng)為酸性侵入巖侵入到無磁性或弱磁性地層中時(shí)所引起（圖3d）。

區(qū)內(nèi)NNE 向、NWW 向布格重力異常梯級(jí)帶及旁側(cè)局部重力高軸部之鈾異常點(diǎn)（孔）較為密集（圖3e）。該區(qū)NEE 向、NWW 向斷裂沿線或旁側(cè)有油氣田分布，斷裂溝通了地下油氣，有利于油氣滲出還原作用的發(fā)育，為形成層間氧化帶型鈾礦床提供了條件。

圖3 長春嶺地區(qū)重磁異常與鈾礦化關(guān)系圖Fig.3 Aeromagnetic and gravitational anomaly and their relationship with uranium mineralization in Changchunling area

5.1.2 松原地區(qū)

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的重力異常響應(yīng)主要表現(xiàn)為重力異常梯級(jí)帶的扭曲、轉(zhuǎn)折或?qū)挾韧蛔?。以F2斷裂為例，其對應(yīng)的重力梯級(jí)帶中南部有一處近“S”型扭曲（圖4a），應(yīng)為先期斷裂（NNE向F2斷裂）被后期斷裂（NW 向F3斷裂）平移錯(cuò)斷所致。該區(qū)西南部尚發(fā)育一條NE 向梯級(jí)帶，布格重力異常圖及其剩余異常圖上均顯示該梯級(jí)帶由南向北寬度突然變大（圖4b），應(yīng)為NE 向F24斷裂引起。

該區(qū)已知鈾異常點(diǎn)（孔）多集中分布于NW向F3斷裂與NE 向F24斷裂、NE 向F25斷裂、NNE向F2斷裂交匯處，NE 向F2斷裂與NE 向F11斷裂交匯部位（圖4c）。F24斷裂與F25斷裂南段近于平行，這兩組斷裂引起的重力異常梯級(jí)帶雖然梯度較小，但兩條梯級(jí)帶夾持部位分布的異常點(diǎn)數(shù)量較多，說明該位置的含鈾量升高，此類低緩重磁異常特征應(yīng)值得關(guān)注。F3斷裂沿線及其與F24斷裂的夾持位置有油氣田分布，說明斷裂對縱向油氣系統(tǒng)起到了溝通作用，是油氣垂向運(yùn)移、聚集的重要場所。

圖4 松原地區(qū)重力異常與鈾礦化關(guān)系圖Fig.4 Gravitational anomaly and its relationship with uranium mineralization in Songyuan area

5.1.3 依蘭地區(qū)

該區(qū)位于研究區(qū)南東部，區(qū)內(nèi)斷裂的重磁異常特征明顯。以F1斷裂（依蘭-伊通深大斷裂）為例，該斷裂對應(yīng)的重磁異常梯級(jí)帶輪廓清晰且梯度較大（圖5a、b），反映了該斷裂規(guī)模較大、兩側(cè)具有不同的密度及磁性特征（圖5b）。該斷裂兩側(cè)對應(yīng)于特征不同的重磁異常，北西側(cè)為較高幅值NE 向團(tuán)塊狀重、磁異常，南東側(cè)為大面積低幅值重、磁異常；再如F3斷裂中部、中東部對應(yīng)位置的航磁異常梯級(jí)帶出現(xiàn)兩處扭曲，經(jīng)扭曲位置向北，梯級(jí)帶寬度變小，梯度變大，上述現(xiàn)象在航磁異常上延3 km 等值線圖上仍可以看出（圖5c），反映了NW 向F3斷裂的存在。

F1斷裂、F3斷裂、F22斷裂沿線及旁側(cè)斷續(xù)分布鈾異常點(diǎn)（孔），且NE 向F23斷裂與NW 向F3斷裂交匯位置尤為密集（圖5d），說明深大斷裂及其交匯、切錯(cuò)部位是鈾元素運(yùn)移、富集的通道，對于鈾礦點(diǎn)等的分布具有明顯的控制作用。

圖5 依蘭地區(qū)重磁異常與鈾礦化關(guān)系圖Fig 5 Aeromagnetic and gravitational anomaly and their relationship with uranium mineralization in Yilan area

5.2 背斜構(gòu)造及其重磁異常

當(dāng)背斜上隆遭受剝蝕后，可能構(gòu)成地勢較高的剝蝕構(gòu)造天窗，在此過程中巖石在遭到破壞后產(chǎn)生裂隙，從而使含有鈾、氧的地下水沿著與斷裂溝通的砂體，自剝蝕構(gòu)造天窗位置向斷裂定向流動(dòng)，為深部還原流體與淺部含氧含鈾水的相互作用及氧化還原過渡帶的形成創(chuàng)造了條件。松遼盆地大部分正向構(gòu)造基本都是砂巖發(fā)育區(qū)，盆地內(nèi)部分地區(qū)的適度隆起形成的地勢差異有利于地層剝蝕、含氧攜鈾水運(yùn)移［23］。

研究區(qū)發(fā)育的背斜主要是由斷陷湖盆沿主斷面下滑過程中所產(chǎn)生的局部擠壓應(yīng)力場或上拱力或湖盆不均衡沉積壓實(shí)等引起的。背斜構(gòu)造橫向地層分布的不均勻性，常引起一定的重磁異常響應(yīng)，主要表現(xiàn)為區(qū)域重力低背景之上的相對局部重力高。

5.2.1 長春嶺地區(qū)

長春嶺背斜（S1）在布格重力異常圖上表現(xiàn)為區(qū)域重力低背景上的NE 向局部重力高，異常最高幅值為-0.1mGal（圖3a）。上述特征在布格重力上延5 km 及剩余異常圖中均有明顯的反映（圖3b、c），區(qū)域重力低是由一定厚度的低密度中、新生界所引起，局部重力高應(yīng)為相對高密度地層（次級(jí)凸起）的響應(yīng)。地質(zhì)圖顯示，該背斜軸部出露青山口組（圖3f），說明較高密度地層上隆形成了剝蝕天窗構(gòu)造，大氣降水可以在剝蝕天窗出露處滲入，源源不斷的補(bǔ)給地下承壓含水層。經(jīng)過該區(qū)的地震剖面AB（圖3a）顯示，該局部重力高對應(yīng)位置為一背斜構(gòu)造（圖6），背斜核部的青山口組、姚家組出露地表。

圖6 長春嶺地區(qū)地震剖面圖Fig 6 Seismic profile of Changchunling area

已知鈾異常點(diǎn)（孔）集中分布于該局部重力高軸部以西，與NWW 向F10斷裂、NNE 向F2斷裂之間的區(qū)域（圖3e），說明背斜構(gòu)造促進(jìn)了其軸部裂隙帶及斷裂構(gòu)造的發(fā)育，背斜軸與其兩翼斷裂之間的區(qū)域鈾富集程度相對較高，油氣主要是通過斷裂、褶皺運(yùn)移至上部層位中。

5.2.2 九臺(tái)地區(qū)

九臺(tái)單斜構(gòu)造位于研究區(qū)南東部，在布格重力圖、布格重力剩余異常圖上均對應(yīng)于輪廓清晰的局部重力高（圖7a、b），其北西部為一處相對重力低，應(yīng)為向北西方向傾斜的大型單斜構(gòu)造引起。經(jīng)與地質(zhì)圖對比，該局部重力高軸部出露青山口組、泉頭組，向北西方向依次出露姚家組、嫩江組（圖7f）。

圖7 九臺(tái)地區(qū)重磁異常與鈾礦化關(guān)系圖Fig.7 Aeromagnetic and gravitational anomaly and their relationship with uranium mineralization in Jiutai area

該局部重力高的北西側(cè)分布有一定數(shù)量的鈾異常（礦化）點(diǎn)（孔）（圖7f），區(qū)內(nèi)鉆孔鈾異常段柱狀圖資料顯示，伽馬測井曲線在28.2～30.6 m之間出現(xiàn)特征明顯的異常值，異常最大幅值約為20nC·kg-1·h-1，這些異常的出現(xiàn)與該單斜構(gòu)造密切相關(guān)。當(dāng)?shù)貙邮艿介L期剝蝕后，大氣降水中所含氧氣非常充分，蝕源區(qū)內(nèi)（F1斷裂附近的花崗巖體）的鈾元素在單斜地層的出露位置滲入，較易形成氧化-還原帶從而富集成礦。

5.3 酸性侵入巖及其重磁異常

砂巖型鈾礦成礦的前提是附近有大量的富鈾巖體存在。前人研究表明，砂巖型鈾礦的鈾源主要來自于盆地邊緣處或盆地內(nèi)背斜隆起，目前發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦床（點(diǎn)）主要產(chǎn)于各個(gè)時(shí)期的花崗巖類等巖石之上或附近，這些巖體可作為砂巖型鈾礦成礦的鈾源［22］。對于可地浸砂巖型鈾礦，雖然鈾源條件通常不是主要控礦因素，但砂巖中若含有大量中酸性火山巖物質(zhì)和巖屑，對成礦極有利。否則即使形成層間氧化帶，也不一定形成鈾礦床。

由于大多數(shù)巖體具有與圍巖不同的密度和磁性，小型巖體可以引起一定的局部重、磁異常，規(guī)模大者又可引起大范圍的重磁異常，同時(shí)不同類型的巖漿巖又具有不同的密度和磁性，可引起不同的重磁異常，因此依據(jù)重磁異常（局部異?；虼蠓秶惓＃┛梢匀Χ◣r漿巖體。

以研究區(qū)南東部為例，該區(qū)發(fā)育大面積酸性侵入巖，巖體在布格重力異常上表現(xiàn)為NE向相對重力高（圖7a），異常最大幅值為9.4 mGal。酸性侵入巖相對于區(qū)域低密度地層（古近系、新近系與白堊系）屬于相對高密度地質(zhì)體，巖體與圍巖之間具有一定的密度差，因此引起了局部重力高異常。航磁化極異常圖中，該酸性侵入巖對應(yīng)于低-中等幅值NE 向條帶狀局部正磁異常（圖7c），異常最大幅值達(dá)485.1 nT，大多數(shù)為100.0～300.0 nT。由于該巖體具有中-強(qiáng)磁性，區(qū)域圍巖（第三系與白堊系）屬于弱-微磁性地層，因此該巖體引起了中-高幅值的航磁異常。經(jīng)與地質(zhì)圖對比，上述重力高-正磁異常對應(yīng)地表位置出露大面積花崗巖，說明重磁異常應(yīng)為花崗巖體引起（圖7e）。此外，該重磁異常南東側(cè)為一NNE 向的線性重磁梯級(jí)帶，反映了NNE 向的依蘭-伊通深大斷裂的存在，該斷裂為巖漿巖體的侵入提供了通道，明顯控制了巖漿巖的展布與形態(tài)。再者，松遼盆地東南部伽馬能譜資料表明，該區(qū)花崗巖及中酸性火山巖中的放射性元素含量較盆地沉積蓋層中要高，是該區(qū)鈾成礦的主要鈾源，可為研究區(qū)提供較為充足的鈾源。再如長春嶺地區(qū)，F(xiàn)11斷裂南側(cè)表現(xiàn)為幾處相對重力低（圖3a）及串珠狀正磁異常（圖3d），推斷應(yīng)為隱伏酸性侵入巖侵入到密度相對較大的、磁性微弱的古生界或前古生界的反映（圖3e），與地震勘探結(jié)果相一致（圖6）。

5.4 儲(chǔ)油構(gòu)造及其重磁異常

砂巖中的鈾成礦與石油的還原性氣體具有成生聯(lián)系。當(dāng)盆地深部具有儲(chǔ)油構(gòu)造時(shí)，容易逸出強(qiáng)還原氣體CH4、H2S 等，這些石油天然氣為砂巖型鈾礦提供了豐富的還原劑。區(qū)內(nèi)含鈾量的改變與油田水沿?cái)嗔焉仙芮邢嚓P(guān)，油田水對深部地層及其上升過程中各種圍巖的萃取作用，使得其在上升過程中攜帶鈾，后期深部油田水中的上升酸性蝕變作用為礦床提供了部分鈾源。

研究區(qū)內(nèi)布格重力局部異常較為發(fā)育，在布格重力及其垂向一階導(dǎo)數(shù)異常圖、剩余異常圖上通常顯示為區(qū)域重力低背景上的局部重力高異常。此類次級(jí)凸起屬于典型的“坳中隆”構(gòu)造，不僅新生界、中生界的正向構(gòu)造可以作為油氣儲(chǔ)集場所，而且上古生界砂巖或裂縫性灰?guī)r等也是良好的儲(chǔ)集層，均屬于該區(qū)油氣運(yùn)移的主要聚集場所。

以秀水地區(qū)為例，該區(qū)布格重力異常圖上顯示的局部重力高包括兩個(gè)次級(jí)異常（圖8a），航磁異常圖上顯示為大面積負(fù)磁異常（圖8b）。東部次級(jí)重力異常的軸部及南東部、負(fù)磁異常與已知油、氣田相對應(yīng)（圖8c）。該重力高異常是由相對高密度的青山口組引起的，背斜形成的剝蝕構(gòu)造天窗核部主要為青山口組（圖8d），其泥質(zhì)粉砂巖裂隙中充填了油氣味很濃的烴類細(xì)脈［19］。再如長春嶺地區(qū)，該區(qū)已知油、氣田對應(yīng)于局部重力高軸部、北東部、南部及弱磁異常（圖3a、b、c）。以上均說明可以利用重磁異常特征尋找儲(chǔ)油構(gòu)造（次級(jí)構(gòu)造高部位）。

圖8 秀水地區(qū)重力異常與鈾礦化關(guān)系圖Fig.8 Aeromagnetic and gravitational anomaly and their relationship with uranium mineralization in Xiushui area

6 鈾成礦標(biāo)志與遠(yuǎn)景預(yù)測

6.1 找礦標(biāo)志

基于對鈾礦化成礦地質(zhì)背景、有利成礦部位及重磁異常特征的對比分析，本文探討了松遼盆地東南隆起區(qū)鈾成礦的重、磁找礦標(biāo)志（表3）。

表3 鈾成礦的重、磁找礦標(biāo)志及找礦意義Table 3 Gravitational and magnetical prospecting signs and its significance of sandstone type uranium deposits

6.2 遠(yuǎn)景預(yù)測

利用重、磁找礦標(biāo)志，充分結(jié)合成礦地質(zhì)條件以及已知礦床、自然伽馬曲線異常、鈾礦化、鈾異?？祝c(diǎn)）、油氣田等資料對鈾成礦進(jìn)行預(yù)測，共圈定鈾成礦預(yù)測區(qū)3 處及其他有利成礦地段3 處（圖9）。

圖9 研究區(qū)砂巖型鈾礦找礦預(yù)測圖Fig.9 Prospecting prediction map of sandstone type uranium deposits in the study area

6.2.1 成礦遠(yuǎn)景區(qū)

長春嶺預(yù)測區(qū)（Ⅰ1）內(nèi)發(fā)育含油氣有利構(gòu)造，分布一定數(shù)量的油氣田，說明深部具備還原性油氣。NE 向、NW 向斷裂從區(qū)內(nèi)穿過，可促使深部油（氣）沿?cái)嗔焉仙?，從而對含礦層的砂體進(jìn)行還原。同時(shí)沿?cái)嗔寻l(fā)育一定數(shù)量和規(guī)模的酸性侵入巖巖體，說明斷裂溝通了深部的巖漿源，可為鈾成礦供給鈾源。區(qū)內(nèi)背斜構(gòu)造發(fā)育，形成剝蝕天窗區(qū)，S1背斜軸與翼部NE向、NW 向斷裂之間分布若干鈾異常點(diǎn)，該區(qū)域可能形成鈾礦體的富集。

秀水預(yù)測區(qū)（Ⅰ2）及周邊分布一定數(shù)量和規(guī)模的酸性侵入巖和中酸性火山巖。區(qū)內(nèi)可見一定規(guī)模的局部重力高，說明正向構(gòu)造比較發(fā)育。西側(cè)小城子附近砂體發(fā)育，泥-砂-泥結(jié)構(gòu)明顯，存在鈾的峰值。已知地段砂體賦存于泉頭組三段，共5 處施工鉆孔揭露到兩層穩(wěn)定砂體。區(qū)內(nèi)分布有一處油田、兩處煤田及含油氣有利構(gòu)造。該區(qū)東部I2-1亞區(qū)為已知鈾礦預(yù)測區(qū)，區(qū)內(nèi)北東部斷裂構(gòu)造、局部重力高不甚發(fā)育，且該區(qū)僅涵蓋了S3背斜構(gòu)造的東部。本次根據(jù)背斜及其翼部斷裂的水平投影位置，結(jié)合鈾異常（礦化）點(diǎn)的分布情況，將已知預(yù)測區(qū)I2-1向南擴(kuò)展。擴(kuò)展區(qū)域I2-2內(nèi)發(fā)育的S3背斜及其翼部發(fā)育的斷裂構(gòu)造與預(yù)測區(qū)I 十分類似。由于該背斜的存在，促進(jìn)了周邊斷裂的發(fā)育，形成三角形的小斷塊，S3背斜軸部與背斜兩翼斷裂之間以及斷裂交匯部位具有一定的找礦前景。

九臺(tái)預(yù)測區(qū)（Ⅰ3）內(nèi)NE 向與NW 向斷裂旁側(cè)分布若干鈾異常點(diǎn)、鈾礦化點(diǎn)。該區(qū)東部發(fā)育大面積花崗巖體，這些富鈾地質(zhì)體的大面積發(fā)育，使得該區(qū)鈾背景值隨之升高。蝕源區(qū)東側(cè)為一單斜構(gòu)造，泉頭組、青山口組直接出露地表，形成剝蝕天窗構(gòu)造，這類規(guī)模較大的單斜構(gòu)造形式，對層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成十分有利。預(yù)測區(qū)東部、北部各發(fā)育一個(gè)含油氣有利構(gòu)造，已知資料已證實(shí)該區(qū)沉積了富含煤和油氣的沙河子組和營城組，且青山口組泥質(zhì)粉砂巖裂隙中充填了油氣味很濃的烴類細(xì)脈［19］。預(yù)測區(qū)內(nèi)北東向、北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，已知資料顯示區(qū)內(nèi)斷裂蓄水構(gòu)造區(qū)呈NW向、NE 向展布，NW 向斷裂沿水流方向延伸，既對含鈾地下水的運(yùn)移起到輸導(dǎo)作用，又在縱向上溝通了深部還原性流體與淺部的儲(chǔ)集層。

6.2.2 其他有利成礦地段

除上述預(yù)測區(qū)外，根據(jù)本次利用重磁資料推斷解釋的結(jié)果，研究區(qū)F5斷裂、F16斷裂及S4背斜的結(jié)合部位；F14斷裂和S2背斜的挾持位置；F22斷裂、F7斷裂及S5背斜的覆蓋區(qū)域內(nèi)均發(fā)育斷裂、背斜及酸性侵入巖，這三個(gè)區(qū)域雖然已知鈾礦資料較少，但區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造有利于鈾成礦，應(yīng)在今后勘探工作中給予關(guān)注。

7 結(jié)論

1）通過分析松遼盆地東南部鈾成礦地質(zhì)背景與重磁異常特征，認(rèn)為區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、巖漿巖體（尤其是隱伏區(qū)）、背斜構(gòu)造等控礦要素均具有重磁異常響應(yīng)。重磁異常與鈾成礦要素在平面和空間上存在良好的對應(yīng)關(guān)系，可為判斷深部還原性氣體、斷裂通道、淺部構(gòu)造天窗、鈾源位置、鈾成礦有利部位等提供依據(jù)。

2）航空重磁資料具有覆蓋面積廣、異常信息豐富等諸多特點(diǎn)。不斷認(rèn)識(shí)和總結(jié)重磁找礦標(biāo)志，充分結(jié)合已知鈾礦資料，可以對砂巖型鈾礦的有利成礦部位進(jìn)行預(yù)測，為下一步工作部署提出合理建議。

3）對于一個(gè)地區(qū)鈾成礦條件的分析評價(jià)還涉及古氣候、巖相古地理、砂體后生改造、水文地質(zhì)等多個(gè)方面。鑒于鈾成礦背景的復(fù)雜性，在考慮鈾礦化等直接礦化顯示的同時(shí)，需注重指示鈾礦化的重、磁異常等間接顯示，為以后布置地質(zhì)鉆孔提供更為全面的信息。

4）航空重磁綜合測量作為近年來發(fā)展起來的航空物探新方法，在大范圍區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中發(fā)揮著愈來愈重要的作用；砂巖型鈾礦勘查作為目前地質(zhì)科技攻堅(jiān)戰(zhàn)之一和地質(zhì)調(diào)查優(yōu)先方向之一，急需創(chuàng)新找礦方法，探索重磁學(xué)與鈾礦勘查學(xué)交叉學(xué)科前緣方向，具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

5）盡管上述認(rèn)識(shí)為研究松遼盆地東南隆起區(qū)的砂巖型鈾礦成礦遠(yuǎn)景提供了新的線索，但是如何充分挖掘重磁資料以進(jìn)行砂巖型鈾礦成礦條件、成礦構(gòu)造分析，仍存在較多亟需解決的問題。