巴音戈壁盆地本巴圖地區(qū)高光譜礦物信息提取及鈾礦勘查有利區(qū)篩選

童勤龍，張川，楊燕杰，葉發(fā)旺，李新春，淦清清

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院 遙感信息與圖像分析技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

巴音戈壁盆地是中國(guó)北方重要的古生代—中新生代疊合盆地［1］，也是重要的產(chǎn)煤-油（氣）-鈾盆地［2-3］，在盆地內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)了測(cè)老廟小型泥巖型鈾礦床、塔木素特大型砂巖型鈾礦床和本巴圖泥巖型鈾礦產(chǎn)地及多個(gè)鈾礦化異常點(diǎn)［3-6］。已有的鈾礦地質(zhì)研究主要集中在塔木素特大型砂巖型鈾礦床，研究?jī)?nèi)容涉及區(qū)域構(gòu)造演化對(duì)鈾成礦的控制作用［5，7-8］、水巖作用及流體改造［9-13］、沉積相與層序地層［4，14-15］、礦床成因及鈾成礦模式［3，16-17］、鈾成礦條件及成礦預(yù)測(cè)［18-20］等，而盆地內(nèi)其他地區(qū)鈾礦地質(zhì)研究偏少，特別是一些具有成礦潛力的地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)研究。

本巴圖地區(qū)被認(rèn)為是巴音戈壁盆地最有成礦潛力的地區(qū)之一。前人對(duì)巴音戈壁盆地砂巖型鈾礦潛力評(píng)價(jià)時(shí)，都將本巴圖地區(qū)列為一級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)［21-22］，但多年來，該地區(qū)的鈾礦勘查工作并未取得實(shí)質(zhì)性突破，區(qū)內(nèi)少有的研究也主要集中在白堊系下統(tǒng)巴音戈壁組物源分析［23］，巴音戈壁組上部油頁巖、碳質(zhì)頁巖沉積環(huán)境［24］，以及圖克木隆起晚古生代花崗巖侵入年齡和構(gòu)造意義等［25］。隨著勘查工作的深入，勘探的難度也逐漸增大，非常有必要引入一些新的勘查技術(shù)方法和手段，有助于該地區(qū)找礦突破。

遙感技術(shù)作為一種新的技術(shù)方法，在鈾礦勘查中得到了廣泛應(yīng)用，可以利用遙感影像解譯與鈾礦化有關(guān)的地質(zhì)體或構(gòu)造［26-27］，但更多的是，利用不同的遙感數(shù)據(jù)提取與鈾礦化有關(guān)的蝕變信息，然后結(jié)合遙感解譯結(jié)果和已有的地質(zhì)、物化探資料，綜合分析提取的蝕變信息與鈾礦化的關(guān)系［27-33］。本文利用航空高光譜SASI 數(shù)據(jù)和國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星GF-5 數(shù)據(jù)提取本巴圖地區(qū)相關(guān)礦物異常信息，試圖以鈾成礦理論為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)、物化探、礦產(chǎn)等資料，分析提取的礦物信息與鈾礦化的關(guān)系，篩選有利成礦地段，為本巴圖地區(qū)下一步鈾礦勘查提供線索和方向。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

巴音戈壁盆地位于塔里木板塊、西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和華北板塊4 個(gè)性質(zhì)不同的大地構(gòu)造單元結(jié)合部位，經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和多期巖漿活動(dòng)，在盆地內(nèi)形成了多個(gè)隆起和坳陷相間出現(xiàn)的構(gòu)造格局［34］，以宗乃山-沙拉扎山隆起為界，北部有拐子湖坳陷、蘇紅圖坳陷和查干坳陷，南部有因格井坳陷和銀根坳陷，研究區(qū)位于銀根坳陷的東北部，主要包含新尼烏蘇凹陷和圖克木隆起兩個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 巴音戈壁盆地東部本巴圖地區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)1：20 萬地質(zhì)圖銀根幅修改）Fig.1 Geological map of Benbatu area，eastern Bayingebi basin（modified after 1：200000 geological map）

研究區(qū)主要出露白堊系，包括白堊系下統(tǒng)巴音戈壁組（K1b）、蘇紅圖組（K1s）和白堊系上統(tǒng)（K2）。巴音戈壁組分為下段（K1b1）和上段（K1b2），下段主要巖性為紫褐、灰白色礫巖夾砂礫巖、含礫粗砂巖；上段上部主要為灰綠色頁巖、紫紅色泥巖、泥質(zhì)砂巖、夾油頁巖、碳質(zhì)頁巖、生物灰?guī)r，局部相變?yōu)榛疑[晶質(zhì)灰?guī)r、砂屑灰?guī)r；下部主要為黃褐色鈣質(zhì)砂礫巖、中粗粒長(zhǎng)石砂巖。蘇紅圖組主要由灰綠、褐紅色安山巖、安山玄武巖，夾火山碎屑巖及泥頁巖、泥灰?guī)r、砂巖、砂礫巖組成；白堊系上統(tǒng)主要由桔黃色砂巖、粉砂巖、含礫砂巖、砂礫巖組成，頂部含鈣質(zhì)結(jié)核，底部含玄武巖礫石。其次，在研究區(qū)西北部和東南部圖克木隆起局部出現(xiàn)石炭系阿木山組（C3a），主要巖性包括淺灰、灰綠色英安質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、細(xì)砂巖、變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要出露在東南部圖克木隆起區(qū)，包括華力西期花崗巖（γ43）、花崗閃長(zhǎng)巖（γδ43）；印支期花崗巖（γ51）；燕山期石英斑巖（λπ52）等，巖體中多發(fā)育閃長(zhǎng)玢巖脈、石英斑巖脈等脈體（圖1）。

巴音戈壁組上段（K1b2）是研究區(qū)內(nèi)主要的含礦目的層，已發(fā)現(xiàn)的鈾礦化類型主要為砂巖型和泥巖型，前期勘查結(jié)果表明砂巖型鈾礦化主要受巴音戈壁組上段扇三角洲分流河道砂體的層間氧化帶控制，泥巖型鈾礦化主要發(fā)育在巴音戈壁組上段扇三角洲分流河道間和前三角洲相中［35］。其次，在圖克木隆起區(qū)有少量花崗巖型鈾異常點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

本次研究所用的主要數(shù)據(jù)源為利用SASI航空高光譜測(cè)量系統(tǒng)采集的“圖譜合一”的航空高光譜SASI 數(shù)據(jù)，采集時(shí)間為2021 年10 月。其次，本研究還利用了國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星高光譜GF-5數(shù)據(jù)，采集時(shí)間為2019 年10 月16 日。兩種高光譜數(shù)據(jù)的主要指標(biāo)參數(shù)見表1。

表1 SASI 航空高光譜數(shù)據(jù)和GF-5 衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)主要指標(biāo)參數(shù)Table 1 The main parameters of airborne hyperspectral SASI and satellite GF-5 sensors

根據(jù)航空高光譜SASI數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，預(yù)處理采用配套的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)輻射校正，獲得校正后的DN 值圖像，并剔除一些壞波段。大氣校正基于飛行期間準(zhǔn)同步獲取的黑、白布和明暗地物光譜之間的組合文件，不同的組合校正效果有所不同，通過對(duì)比各種組合校正得到的反射率光譜曲線效果，發(fā)現(xiàn)基于黑布＋明地物的經(jīng)驗(yàn)線性法反射光譜重建效果相對(duì)更好，故采用此組合進(jìn)行大氣校正，獲得高光譜數(shù)據(jù)的反射率圖像。GF-5 號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理包括波段合成、輻射校正、壞線修復(fù)、大氣校正等，具體步驟見文獻(xiàn)［36］。

3 礦物信息提取

3.1 地面成礦要素波譜測(cè)量

獲取航空高光譜數(shù)據(jù)的同時(shí)，在研究區(qū)開展了地面成礦要素波譜測(cè)量，主要調(diào)查含礦目的層巖性、蝕變、光譜和放射性值變化特征，大致查明區(qū)內(nèi)的主要蝕變類型及其與鈾礦化的關(guān)系，為后續(xù)航空高光譜數(shù)據(jù)處理和信息提取提供參考。綜合考慮研究區(qū)道路交通、地形地貌、巖石地層出露等情況，在新尼烏蘇凹陷東北部布置了一條穿過目的層巴音戈壁組上段的剖面（圖1），進(jìn)行地質(zhì)、能譜和光譜測(cè)量（圖2，圖3）。

巴音戈壁組下段（K1b1）主要出露紅色含礫粗砂巖、砂礫巖、礫巖等，地表可見明顯赤鐵礦化，以及隨處可見的片狀白云母，其光譜曲線在870 nm附近有明顯的三價(jià)鐵吸收峰，在2 215 nm 附近有明顯的黏土化吸收峰，另外在2 350 nm 附近有碳酸鹽吸收特征（如210922-01）（圖2a）。巴音戈壁組上段（K1b2）主要出露黃色含礫粗砂巖，夾薄層細(xì)砂巖和泥巖，底部黃色粗砂巖中發(fā)育片狀白云母（圖2b），地表多見黃色褐鐵礦化，紫紅色或者玫瑰紅赤鐵礦化（圖2b，c），中上部白云母含量減少，碳酸鹽含量增加（圖2d）。異常值較高地段黃色砂巖光譜曲線在870 nm 附近有三價(jià)鐵吸收特征，在2 350 nm 附近有明顯碳酸鹽吸收峰，在2 215 nm附近有弱的黏土吸收峰（如210922-08）（圖2b-d）。

圖2 下白堊統(tǒng)巴音戈壁組部分巖石照片及其光譜曲線Fig.2 Photographs and spectral curves of some rocks in the Lower Cretaceous Bayingebi formation

巴音戈壁組下段放射性值普遍較低，地面能譜測(cè)量鈾含量（eU）多小于5 cps。巴音戈壁組上段中的eU 值明顯增高，從底部往上部有逐漸增高的趨勢(shì)，eU 值最高大于100 cps，而eTh/eU 值具有明顯遞減趨勢(shì)，表明該地段巴音戈壁組內(nèi)部發(fā)生了明顯的鈾遷移和富集（圖3）。

圖3 新尼烏蘇凹陷東北部下白堊統(tǒng)巴音戈壁組地質(zhì)、能譜剖面疊加圖Fig.3 Stacked profiles of eU and eTh/eU along the geological profile in the Bayingebi formation of the Lower Cretaceous in the northeast of Xinniwusu sag

因此，從地面地質(zhì)、能譜和光譜剖面測(cè)量的結(jié)果來看，研究區(qū)主要富鈾地層為巴音戈壁組上段（K1b2），發(fā)育的蝕變類型有赤鐵礦化、褐鐵礦化、黏土化、碳酸鹽化等，與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變主要為赤鐵礦化、褐鐵礦化和碳酸鹽化。

3.2 礦物信息提取方法

端元是高光譜信息提取的基準(zhǔn)，端元提取通常有兩種方法，一是利用高光譜數(shù)據(jù)，采用高光譜“沙漏”模型逐步提取，二是參考野外實(shí)測(cè)光譜或特征光譜庫的標(biāo)準(zhǔn)光譜［37］。本研究主要利用“沙漏”模型對(duì)本巴圖地區(qū)明顯的礦物富集區(qū)進(jìn)行端元識(shí)別和提取，提取了研究區(qū)高、中、低鋁絹云母、高嶺石、石膏、鐵綠泥石、鎂綠泥石、碳酸鹽類等共9 類礦物端元光譜，形成需要提取的礦物光譜庫。高嶺石在2 165 nm和2 210 nm 具有典型雙吸收特征（圖4 a）；高、中、低鋁絹云母的Al-OH 吸收峰位置分別位于2 195 nm、2 210 nm 和2 225 nm（圖4 b）；鐵綠泥石的Fe-OH 和Mg-OH 吸收峰位置分別位于2 270 nm 和2 360 nm，鎂綠泥石的Fe-OH 和Mg-OH吸收峰位置分別位于2 255 nm和2 345 nm（圖4 c）；碳酸鹽吸收峰位置分別在2 345 nm 和2 360 nm（圖4 d），其中吸收峰位置在2 345nm 附近的代表性碳酸鹽礦物為方解石，在2 360 nm 附近的代表性礦物為含鐵白云石和菱鐵礦；石膏主吸收位置位于2 225 nm，形態(tài)呈中心向外V字形發(fā)散（圖4 e）。另外，利用衛(wèi)星高光譜GF-5數(shù)據(jù)提取的三價(jià)鐵信息主要參考的USGS 光譜庫中的光譜，代表性礦物有赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦，特征性吸收峰位置在波長(zhǎng)870 nm 附近（圖4 f）。

圖4 研究區(qū)高光譜提取礦物光譜圖Fig.4 Spectral curves of minerals extracted by hyperspectral data in the study area

本次礦物信息提取的方法采用的是光譜角填圖技術(shù)（SAM，Spectral Angle Mapper），他是通過計(jì)算一個(gè)測(cè)試光譜（像元光譜）與參考光譜之間的角度來估算兩者之間的相似度［38］。這種方法本質(zhì)上是比較地物光譜形態(tài)特征的相似性，通過選擇具有不同診斷性光譜特征的光譜波段范圍，從而獲得更好的信息提取結(jié)果。假定圖像數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)換為暗輻射或路徑輻射偏差消除后的視反射率，光譜維數(shù)與波段數(shù)相等。SAM 通過下式來計(jì)算測(cè)試光譜ti與參考光譜ri之間的相似性：

式中：nb—波段數(shù)。兩個(gè)光譜之間的相似性不受向量長(zhǎng)度及增益的影響，因而可以減少地形對(duì)照度的影響，α 為0 到90°。

SAM 方法可以快速識(shí)別所建光譜庫中的已知礦物，并能夠用分類彩色影像顯示，便于肉眼直接觀察各種礦物的分布位置和范圍。大量研究表明，只要選擇波段合理，SAM 方法進(jìn)行礦物填圖的準(zhǔn)確度較高，具有很好的效果［39-41］。

3.3 礦物信息提取結(jié)果與分析

本次利用SAM 方法提取了赤鐵礦、褐鐵礦、高、中、低鋁絹云母、高嶺石、鐵綠泥石、鎂綠泥石、碳酸鹽類1、碳酸鹽類2、石膏等礦物（圖5）。

需要說明的是，高、中、低鋁絹云母主要是根據(jù)白云母、絹云母、伊利石、多硅白云母等礦物在Al-OH 吸收峰位置（2 200 nm 附近）的偏移而劃分的，如果Al-OH 吸收峰位置向短波方向（2 190 nm）偏移，則為高鋁絹云母，如果向長(zhǎng)波方向（2 215 nm）偏移，則為低鋁絹云母［42］。因此，高、中、低鋁絹云母不是特指某一種礦物，而是代表一類礦物。另外，碳酸鹽類1 主要是在2 345 nm 附近具有吸收特征的碳酸鹽，代表礦物為方解石；碳酸鹽類2 主要是在2 360 nm 附近具有吸收特征的碳酸鹽，代表礦物有含鐵白云石、菱鐵礦等。

3.3.1高光譜提取礦物信息整體分布特征

從提取的礦物信息空間分布來看，主要集中在研究區(qū)東南部圖克木隆起區(qū)，廣泛分布中鋁絹云母、低鋁絹云母、鎂綠泥石、鐵綠泥石、褐鐵礦、赤鐵礦和碳酸鹽類2 等礦物。其次，分布在新尼烏蘇凹陷北部和東部邊緣地區(qū)，主要包括褐鐵礦、赤鐵礦、中鋁絹云母、高嶺石和碳酸鹽類2 等礦物。另外，在新尼烏蘇凹陷西南局部地區(qū)分布有褐鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽類2、綠泥石等礦物（圖5）。

圖5 巴音戈壁盆地東部本巴圖地區(qū)高光譜礦物填圖結(jié)果Fig.5 Result of hyperspectral mineral mapping in Benbatu area，eastern Bayingebi basin

從提取的礦物信息在巖石地層中的分布來看，區(qū)內(nèi)不同層位中分布的礦物類型不盡相同。東南部圖克木隆起華力西期（γ4）和印支期（γ5）花崗質(zhì)巖石礦物信息最為豐富，廣泛分布中鋁絹云母、低鋁絹云母、鎂綠泥石、鐵綠泥石、赤鐵礦、褐鐵礦、碳酸鹽類2、白云石等礦物，其次為高嶺石和碳酸鹽類1。

白堊系下統(tǒng)巴音戈壁組下段（K1b1）中的主要礦物類型為中鋁絹云母、褐鐵礦、赤鐵礦和高嶺石，其次為碳酸鹽類1、碳酸鹽類2 和高鋁絹云母，這些礦物信息主要分布在新尼烏蘇凹陷北部和東部邊緣地區(qū)。

白堊系下統(tǒng)巴音戈壁組上段（K1b2）作為區(qū)內(nèi)的含礦目的層，其中的主要礦物類型有褐鐵礦、赤鐵礦、碳酸巖類，其次為中鋁絹云母、鐵綠泥石和石膏，其中石膏主要分布在新尼烏蘇凹陷中部套海地區(qū)，屬于該套地層上部湖湘沉積，其余礦物信息多分布在新尼烏蘇凹陷東部邊緣盆山結(jié)合部位，在凹陷北緣和南緣局部呈條帶狀、塊狀或零星點(diǎn)狀分布。

白堊系下統(tǒng)蘇宏圖組（K1s）中的典型礦物為石膏，其次為碳酸鹽類1，屬于湖湘沉積［25，36］，主要分布在套海地區(qū)。

白堊系上統(tǒng)（K2）中提取的礦物信息較少，主要在研究區(qū)西部提取少量的褐鐵礦、中鋁絹云母和鐵綠泥石。本巴圖地區(qū)白堊系高光譜提取礦物信息分布規(guī)律如表2。

表2 本巴圖地區(qū)白堊系礦物信息分布規(guī)律總結(jié)Table 2 Summary of the minerals distribution in the Cretaceous strata in Benbatu area

整體而言，利用高光譜遙感數(shù)據(jù)在研究區(qū)提取的礦物信息分布具有一定的規(guī)律性，可以歸納為以下3 點(diǎn)：

1）礦物信息分布受巖石地層控制明顯。主要分布在東南部隆起區(qū)和凹陷邊緣的盆山結(jié)合帶，與地層的走向和巖體的分布較為一致，表明礦物信息整體受巖石地層控制明顯。

2）不同次級(jí)構(gòu)造單元礦物組合差異明顯。隆起區(qū)礦物組合主要為低鋁絹云母、中鋁絹云母、綠泥石等，凹陷區(qū)（主要集中在凹陷邊緣）的礦物組合主要為褐鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽類和石膏。

3）含礦目的層不同地段蝕變強(qiáng)度有差異。含礦目的層巴音戈壁組上段（K1b2）中的蝕變信息主要集中在新尼烏蘇凹陷北緣和東北緣盆山結(jié)合部位，凹陷南部地區(qū)蝕變信息分布相對(duì)較弱。在北部地區(qū)不同地段蝕變信息分布強(qiáng)弱也存在差別，在斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育地段，相關(guān)蝕變信息發(fā)育更強(qiáng)，主要為褐鐵礦化和赤鐵礦化。

3.3.2高光譜提取礦物信息與砂巖型鈾礦化的關(guān)系

將已知的礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)與高光譜提取的礦物信息疊加，發(fā)現(xiàn)新尼烏蘇凹陷多數(shù)砂巖型礦化點(diǎn)附近分布著明顯的褐鐵礦、赤鐵礦和碳酸鹽類礦物（包括方解石、白云石、含鐵白云石、菱鐵礦等）。其次，在部分礦化點(diǎn)附近還提取出鐵綠泥石和中鋁絹云母，鐵綠泥石呈小的斑塊狀或點(diǎn)狀，如新尼烏蘇凹陷東部邊緣的砂巖型礦化點(diǎn)，以及凹陷南緣額勒斯臺(tái)地區(qū)礦化點(diǎn)附近，中鋁絹云母主要分布在凹陷北緣的礦化點(diǎn)附近，呈塊狀或帶狀。研究區(qū)東部圖克木隆起唯一花崗巖型異常點(diǎn)附近，同樣也提取出褐鐵礦、中鋁絹云母和少量碳酸鹽類礦物（圖5）。

因此，從高光譜提取的礦物與已知礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)的空間分布關(guān)系來看，與鈾礦化較為密切的礦物信息主要為褐鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽類，其次為鐵綠泥石和中鋁絹云母，這與前期地面地質(zhì)調(diào)查和剖面測(cè)量工作初步判定的研究區(qū)與鈾礦化有關(guān)的蝕變主要為褐鐵礦化、赤鐵礦化和碳酸鹽化的結(jié)論基本一致。

3.3.3高光譜提取礦物信息組合分帶特征

在新尼烏蘇凹陷北部邊緣至東部邊緣出露的下白堊統(tǒng)巴音戈壁組中，高光譜提取的礦物信息多沿地層走向呈帶狀分布，并且從山往盆的方向表現(xiàn)出兩種不同的礦物組合。第一種組合（Ⅰ）靠近山的方向，位于巴音戈壁組底部，主要礦物組合為赤鐵礦、褐鐵礦、高嶺石、中鋁絹云母等（圖6），地表大面積出露紅色含礫粗砂巖（圖7 a，b），顯示氧化特征；第二種組合（Ⅱ）往盆內(nèi)的方向，地層中的主要礦物有褐鐵礦、赤鐵礦、碳酸鹽類和鐵綠泥石（圖6），地表巖石多呈黃色，夾雜紅色、綠色，主要巖性為黃色含礫粗砂巖（圖7 c）、紅、黃雜色粗砂巖（圖7 d）和含碳屑灰色泥質(zhì)細(xì)砂巖（圖7 e），顯示既有氧化也有還原作用；靠近盆內(nèi)，即巴音戈壁組中上部，主要出露灰綠色破碎狀泥巖（圖7 f），由于地表多被第四系覆蓋，高光譜提取的礦物信息并不明顯。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)砂巖型鈾礦化和異常主要分布在第二種礦物組合的分布區(qū)域，二者具有較好的空間關(guān)系。因此，根據(jù)高光譜數(shù)據(jù)提取的礦物信息組合分布，可為研究區(qū)有利成礦地段篩選提供重要線索。

圖6 新尼烏蘇凹陷東北部高光譜礦物填圖結(jié)果及礦物組合分帶Fig.6 Result of hyperspectral mineral mapping and minerals assemblage zonation in the northeast of Xinniwusu sag

圖7 新尼烏蘇凹陷東北緣下白堊統(tǒng)巴音戈壁組典型露頭照片F(xiàn)ig.7 Photographs showing typical outcrops of the Lower Cretaceous Bayingebi formation in the northeast of Xinniwusu sag

4 鈾礦勘查有利區(qū)篩選

基于砂巖型鈾礦成礦理論，綜合考慮巖性巖相、高光譜礦物信息提取結(jié)果、航放特征、已知礦化點(diǎn)和鉆孔資料等，在新尼烏蘇凹陷東北部篩選了一片砂巖型鈾礦勘查有利區(qū)（預(yù)測(cè)區(qū)）（圖8），選擇該片地區(qū)考慮的因素主要有：

1）地表目的層發(fā)育，具備有利鈾成礦的巖相條件

預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)主要出露含礦目的層下白堊統(tǒng)巴音戈壁組上段，發(fā)育較完整的沖積扇相-扇三角洲相-濱淺湖相-深湖相的沉積相序［22，35］，其中扇三角洲沉積體系最為發(fā)育（圖8），在扇三角洲平原及其前緣辮狀河道澗灣沼化洼地和湖沼洼地，是鈾預(yù)富集和成礦的有利沉積環(huán)境。

圖8 本巴圖地區(qū)鈾礦勘查有利區(qū)預(yù)測(cè)圖（沉積相資料據(jù)參考文獻(xiàn)［22］修改）Fig.8 Predication of favorable area for uranium exploration in Benbatu area（Sedimentary facies data from reference［22］）

2）高光譜提取礦物信息分帶特征明顯

如前所述，利用航空高光譜SASI 和衛(wèi)星高光譜GF-5 號(hào)數(shù)據(jù)在區(qū)內(nèi)提取了多種礦物信息。根據(jù)這些礦物信息的分布，研究區(qū)東北部提取的礦物信息具有一定的組合特征，其中褐鐵礦＋赤鐵礦＋碳酸鹽類＋鐵綠泥石的礦物組合與鈾礦化具有較好的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，預(yù)測(cè)區(qū)的范圍基本上包含了第二種礦物組合的分布范圍。

3）地表航放異常明顯

由于含礦目的層巴音戈壁組上段在研究區(qū)出露較好，特別是新尼烏蘇凹陷北部，且地表礦化明顯，所以該地區(qū)整體航放異常特征較為明顯。航放總計(jì)數(shù)率等值線圖顯示，在新尼烏蘇凹陷北緣和東南圖克木隆起區(qū)存在明顯的航放總計(jì)數(shù)率高場(chǎng)（圖9 a）；航放鉀含量等值線平面圖顯示，鉀高場(chǎng)零星分布，但整體沿圖克木隆起區(qū)分布，新尼烏蘇凹陷內(nèi)異常不明顯（圖9 b）；航放鈾含量等值線平面圖顯示，鈾高場(chǎng)主要集中在新尼烏蘇凹陷北部和東部邊緣遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)（圖9 c）；航放釷含量等值線平面圖顯示，釷異常主要集中在研究區(qū)北部和東南部圖克木隆起區(qū)，以圖克木隆起區(qū)最為明顯（圖9 d）。

圖9 本巴圖遠(yuǎn)景區(qū)航放總計(jì)數(shù)率（a）、鉀（b）、鈾（c）、釷（d）含量等值線平面圖Fig.9 Contour map of total count rate（a），potassium（b），uranium（c），and thorium（d）of airborne gamma-ray spectrometry

4）地表礦化信息明顯，深部發(fā)現(xiàn)多個(gè)鈾礦化孔

預(yù)測(cè)區(qū)下白堊統(tǒng)巴音戈壁組地表發(fā)現(xiàn)多處鈾礦化，主要賦存在黃色粗砂巖、灰白色鈣質(zhì)砂巖和泥巖中，其次在局部出露的暗紫紅色砂巖中也有明顯的鈾富集，化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果顯示部分紫紅色砂巖和白色鈣質(zhì)砂巖中鈾含量大于100×10-6，高者大于1 000×10-6（待發(fā)表數(shù)據(jù)）。另外，核工業(yè)208 大隊(duì)2006 年在該地區(qū)進(jìn)行鉆探工作時(shí)，在深部發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦體，在鉆孔BZK5-1 中發(fā)現(xiàn)了18 層灰色泥巖異常，另外發(fā)現(xiàn)了4 段砂巖型鈾礦化。在另外一個(gè)鉆孔BZK4-1 中的淺灰色鈣質(zhì)砂巖中發(fā)現(xiàn)厚0.2 m 的鈾礦化［21］（圖6）。因此，從該地區(qū)地表和深部礦化情況來看，該預(yù)測(cè)區(qū)具有較好的成礦潛力。

5 結(jié)論

1）利用航空高光譜SASI 和衛(wèi)星高光譜GF-5 號(hào)數(shù)據(jù)提取了本巴圖地區(qū)褐鐵礦、赤鐵礦、高、中、低鋁絹云母、碳酸鹽類、綠泥石、石膏等礦物信息。含礦目的層巴音戈壁組上段主要礦物組合為褐鐵礦+赤鐵礦+碳酸鹽類，其次為中鋁絹云母、鐵綠泥石和石膏。

2）根據(jù)高光譜提取的礦物信息與已知礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)的空間分布，結(jié)合地面地質(zhì)調(diào)查和剖面測(cè)量，認(rèn)為研究區(qū)與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變主要為褐鐵礦化、赤鐵礦化和碳酸鹽化。

3）研究區(qū)東北部提取的礦物信息具有一定的組合分帶特征，可劃分出兩種礦物組合，從山往盆方向分別為赤鐵礦＋褐鐵礦＋高嶺石＋中鋁絹云母礦物組合和褐鐵礦＋赤鐵礦＋碳酸鹽類＋鐵綠泥石礦物組合，后者與鈾礦化具有較好的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4）基于砂巖型鈾礦成礦理論，綜合考慮巖性巖相、高光譜礦物信息提取結(jié)果、航放特征、已知礦化點(diǎn)和鉆孔資料等，認(rèn)為新尼烏蘇凹陷東北緣是尋找砂巖型鈾礦的有利地段。