二连盆地砂岩型铀矿找矿中的地球物理标识

曾建纲 聂逢君 封志兵 王彦国 杨冰彬

(1.核资源与环境国家重点实验室培育基地，江西 南昌 330013；2.东华理工大学核工程与地球物理学院，江西 南昌 330013)

二连盆地砂岩型铀矿找矿中的地球物理标识

曾建纲1,2聂逢君1封志兵2王彦国2杨冰彬1

(1.核资源与环境国家重点实验室培育基地，江西 南昌 330013；2.东华理工大学核工程与地球物理学院，江西 南昌 330013)

基于对二连盆地砂岩型铀矿的航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征的分析，并结合砂岩型铀矿成矿规律与成矿条件，推导出一套醒目的在砂岩型铀矿中找矿的标识：γ高异常附近地区为铀源点或者直接是铀矿床所在地；断裂构造是还原性物质的存储(炭屑)和运输(H2S、烃类)通道，在有利铀成矿区构造断裂周围地层往往会形成一个氧化-还原过渡带；凹陷斜坡为砂岩型铀成矿提供了一个良好的水动力条件，在凹陷边缘往往会形成铀矿带或者铀矿床。此外，通过详细剖析、对比航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征，发现利用地球物理方法可描绘基底与沉积物(主要是砂岩与泥岩)形态，分析沉积相，并可以得出砂岩型铀成矿环境与成矿规律。

砂岩型铀矿 地球物理标志 二连盆地 铀成矿环境

自从20世纪80年代末至90年代初，核工业地质局铀矿找矿工作重点就从南方的硬岩型转移至北方盆地砂岩型，取得了令人瞩目的成就[1]。大营铀矿床的发现，使得中国控制铀资源量跻身世界级大矿行列，中国“贫铀”论也将有所改变。在我国50多年铀矿找矿工作中，地球物理方法在铀矿找矿勘探中起到了举足轻重的作用，尤其在北方的砂岩型铀矿勘查中显得更为重要。砂岩型铀矿的主要找矿区都为干旱、半干旱气候条件下的戈壁沙漠，露头少，采用传统的铀矿找矿方法很难准确确定砂岩型铀矿成矿的有利区段[2]。因此，利用地球物理方法进行普查和勘探，通过地球物理方法标识间接找矿标志来确定铀矿省、铀矿田和铀矿床等方面，圈定铀成矿远景区，这在砂岩型铀矿找矿中具有重大意义。

1 区域地质概况

二连盆地位于内蒙古中部，是不同时期的中、小型盆地群叠合而成的大型沉积盆地[3-8]。按照板块构造说，二连盆地是中朝克拉通北缘与西伯利亚板块之间的拼接带，此带位于索伦山—二连浩特—贺根山一带，晚古生代结束海槽，海西和印支期处于挤压状态，以上升剥蚀为主，未见三叠系地层，而只见印支期中酸性侵入岩[9]。从区域构造上看，二连盆地位于两大山系之间，即东面的大兴安岭，西边的巴音宝力格隆起，在盆地南边有温都尔庙隆起，中部有苏尼特隆起，二连盆地划分为“五坳一隆”6个构造单元，且盆内发育一系列深大断裂。

2 地球物理特征及其地质意义

2.1 放射性特征及其地质意义

(1)航空放射性方法。利用航空放射性探测方法圈闭铀异常区，旨在寻找铀源。以查干诺尔地区为例，其地理位置为二连盆地苏尼特隆起与腾格尔坳陷之间，处在过渡带上，异常位于腾格尔坳陷的北部边缘，再根据砂岩型铀矿成矿条件，并结合该地区的地质资料，在高异常处钻孔中出现铀矿体。

(2)地面放射性方法。在砂岩型铀矿勘查中，地面放射性测量方法主要有伽马能谱测量法、210Po法、天然热释光法等。以努和廷铀矿床为例，分析其放射性曲线特征，解释曲线特征在找矿中的地质意义，见图1～图4。从图中可以看出，在铀矿床正上方210Po曲线出现高异常，在其附近曲线平缓；γ能谱测量曲线显示，在铀矿床上方没有出现异常，异常区位于10～15 km处，结合地质资料，出现此种情况可能是因为在异常区下方出现浅地表铀矿化，在断裂处，由于地下还原性气体(如H2S)随着断裂往上升而形成了还原带，成为了铀富集带；在铀矿床上方，天然热释光值出现1 500～3 000 μGy的高异常。

图1 210Po测量剖面Fig.1 Profile of 210Po survey

图2 U、Th、K测量剖面Fig.2 Profile of U、Th、K survey

图3 天然热释光测量剖面Fig.3 Profile of natural thermoluminescence survey

图4 二连盆地努和廷铀矿床地质剖面Fig.4 Geological profile of Nuheting uranium deposit in Erlian basin

由此可见，不管是航空放射性测量还是地面放射性测量，其异常效果都与铀矿物本身或者由铀衍生的物质息息相关。从上面特征可以看出，在航放高异常区，往往是铀成矿的所在地；在地面放射性测量异常区，有可能并不是铀矿床在地面上的投影，正如上所述，有可能是地表铀矿化，并不成铀矿床。

2.2 重磁特征及其地质意义

重磁异常是地下所有重磁物性异常体的综合反映[10]。研究区内的残差重力异常总体可分为3个特征：①盆地的东西向重力高明显不同，西部的重力高呈EW向，而东部的重力高呈NE向，表明区内存在大型的断层；②相间排列的正负重力异常反映了研究区内凹陷区与凸起区相间展布的特点；③高异常带点反映了古生代地层的出露或者为隐伏隆起，它们为盆地的物源区，即为沉积岩的蚀源区和砂岩型铀矿的铀源区。

区域磁异常分布与基底磁性物质有关，研究区内东部航磁ΔT异常具有如下特征：①北部磁性区指二连浩特市—苏尼特左旗—阿巴嘎旗—锡林浩特一线以北，至中蒙边界，为正磁场区，说明可能为大型超基性岩体的反映。以南为负磁场区，说明为低铁岩石或为沉积层；②局部磁异常杂乱，似鸡窝状异常较多，反映该区岩浆活动较为发育，喷出杂岩、沉积杂岩或变质沉积杂岩；③走向不稳定，但整体仍具有良好的连续性和分带性，为北东向或东西向。

断裂构造是砂岩型铀矿成矿作用中的重要成矿条件，它即是还原性物质(炭屑)的储存地又是还原性物质(H2S、烃类)运输通道。因此，在有利铀成矿地区，断裂构造周围地层往往会形成一个氧化还原过渡带。而通过对我国砂岩型铀矿空间分布特征的总结发现，砂岩型铀矿床大多数分布在沉积盆地边缘。沉积盆地边缘是隆起与凹陷的交接处，其重磁特征表现为由高到低的一种梯度变化。由此可见，在有利成矿区，特别是在重磁异常由高到低的一个过渡区间，应该结合地质与其他物化探资料进行解译。

2.3 电性特征及其地质意义

电性勘探主要是确定氧化带深度和厚度、氧化还原过渡带定位、含矿主岩的透水性能以及隐伏古河道的填图等。例如，氧化还原作用是形成矿体的必要先决条件，也是形成自然电位的直接原因[11]，因此，可以利用自然电位方法找氧化还原带层位。由于沉积层与盆地基底物性差异较大，沉积层一般为低阻，盆地基底较沉积层为高阻，可以利用电测深方法可以勾画出凹陷轮廓。以二连盆地某地区为例，该地区主要电性特征为：①电导等值异常呈北东展布，这是燕山期断陷运动的主要方向的反映；②电导高值区为凹陷，即沉积区，低值部位为隆起，为剥蚀区，低值到高值是隆起到凹陷的一个过渡。

通过分析该地区的电性资料，并结合其他地质地球物理资料，充分地说明了电法勘探方法在勾画凹陷轮廓应用中效果较明显。

2.4 地震反射特征

地震勘探在划分地层、岩性、岩相、古河道以及砂体和断裂构造识别方面效果明显。例如，断裂构造使得地层和岩石在空间展布上发生改变，这在地震资料上显示的最明显特征就是反射波出现突变和错乱；古河道在地震剖面上的显示为两岸振幅很强，而河谷处曲线下凹，顶部向上凸起；沉积砂体是大多数砂岩型铀矿的所在部位，上下都有隔水层包夹，即是砂泥互层，其地震响应特征表现为不连续，若为沉积韵律较好的地层，在剖面上能直观看出砂泥互层响应特征。

在古河道砂岩型铀矿中，矿床主要形成于入河口和支流交汇处，或者存在于侧向加积的砂体中[12]。这主要是因为基底下切、主要组成成分为粗粒屑沉积物(砂体)和大量的有机质。因此，可以利用地震反射特征分析沉积相，如确定河流形态、圈定砂体等，这都为砂岩型铀矿勘探下一步工作提供重要依据。

3 结 论

通过分析、总结二连盆地地区砂岩型铀矿床地球物理异常特征，并结合二连盆地砂岩型铀矿成矿规律，得出一套完整的地球物理方法找矿标识：①γ高异常附近地区为铀源点或者直接是铀矿床所在地；②断裂构造是还原性物质的存储(炭屑)和运输(H2S、烃类)通道，在有利铀成矿区构造断裂周围地层往往会形成一个氧化还原过渡带；③凹陷斜坡为砂岩型铀成矿提供了一个良好的水动力条件，在凹陷边缘往往会形成铀矿带或者铀矿床；④利用地球物理方法描绘基底与沉积物(主要是砂岩与泥岩)形态，分析沉积相，得出砂岩型铀成矿环境与成矿规律。

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(责任编辑 邓永前)

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

国家自然科学基金项目(编号：40972067)，江西省研究生创新专项资金项目(编号：DYCA13022)。

曾建纲(1990—)，男，硕士研究生。

P631.6

A

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