华东南地区铀矿区域控矿断裂构造遥感解译及其重磁场特征

潘蔚，毛玉仙，余长发

（核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029）

华东南地区是指东经110°～120°、北纬24°～30°之间地区，是我国热液铀矿主产区，包括湖南、江西、福建大部和浙江、广东、广西部分地区。该区经历了漫长而复杂的地质演化过程［1］，构造-岩浆活动强烈。华东南地区铀矿断裂构造控制作用明显，北东、北北东向断裂控制成矿带分布，他们与近南北向、北西、北西西断裂交汇部位还决定了矿床与矿体的定位［2-6］。已有研究表明，北西-北西西向构造以褶皱为主、断裂为辅。扬子地块内的区域性断裂有的形成于加里东期，也有印支-燕山期；华夏地块内的北西-北西西向断裂主要是中小型，是近代地质时期强烈活动的断裂，与地震和火山活动关系密切［7-11］。笔者研究发现，华东南地区存在大型北西西向断裂，这些断裂对地表岩石温度和铀矿田的空间定位具有明显的控制作用［12］，但其深部特征仍不清楚，为此，利用地球物理资料开展了相关研究。

1 遥感构造解译

1.1 建立地学信息数据库

为了保证不同地学信息均有准确的空间关系，需将本次研究中带有空间特征的信息存储在一个地理信息数据库中。由于研究区处于东经 110°～120°、 北纬 24°～30°之间，遥感解译采用ETM图像，因此以ETM图像的空间属性为准，所有文件采用横切墨卡托方法，投影和配准到WGS 1984坐标系的第50号带上，并分别建立地质、遥感和地球物理资料数据组，为每一个矢量文件建立属性表。本文中，构造解译属性表包括构造走向、级别、线性显示度、线性连续型、解译标志、解译比例、构造类型、力学性质、形成期次等。

1.2 断裂的遥感解译

断裂是岩层（石）遭受应力作用而发生形变并破裂，断裂形成后不仅本身留下行迹，而且形成过程中会造成两侧岩层的一系列变化。这些行迹和变化，在遥感图像上，可以表现为不同程度的线性特征、纹理界线和色调边界。中小型的断裂，由于其行迹和造成的变化与人眼正常观察尺度相当，因此比较容易识别，深大断裂则有所不同，常常不是以直接错断岩层 （体）为主，而是控制岩层（体）的分布。因此，在遥感图像上线性特征不如中小型断裂直观显著，中生代以前断裂由于中新生代地质作用的改造，构造形迹更加难以辨认。因此，深大断裂的解译需要采取综合分析的方法。

在整个华东南地区的ETM遥感图像上，可以发现不同色调和纹理的图像斑块，这些图斑代表不同岩石、构造和地貌单元，通过识别这些边界的线性特征，分析两侧单元的纹理色调变化代表的地质意义，就可以推断单元界线的构造特征和类型（图1，表1）。

这些界线或边界，可以根据线性的清晰程度和连续性，结合两侧的纹理和色调变化，做如下分类（表1）。

图1 华东南地区ETM（752）合成影像与铀矿田分布Fig.1 ETM image and uranium ore-fields in Southeast China

表1 华东南地区不同类型解译断裂标志与特征Table 1 Type and sign of remote sensing geological interpretation fault in Southeast China

华东南区域性断裂的遥感解译是将镶嵌好的ETM图像置于同一计算机屏幕视域内，对图像在色调和纹理上进行总体审视、分析和对比，划分不同色调、纹理区块，然后对块体边界存在的线性特征进行追索跟踪，直至与第3块体明显相交为止，初步勾画出研究区的区域构造。之后，将图像放大1倍，利用图像细节对线性构造的形迹进行修改和补充，形成遥感解译区域断裂。需要注意的是，大尺度解译得到的区域断裂，在小尺度下不一定会对应一条特别明显的线性或断裂，而可能是一组线性影像或断裂、地层、岩体甚至是盆地的大致边界。

2 遥感解译区域断裂与已知断裂的关系

对华东南地区遥感构造解译，解译出21条区域线性构造和两个大型环形构造，根据解译特征和标志分为显性（出露地表）和隐性（隐伏和推测）两个层次。

为了分析遥感解译线性构造的断裂属性，利用1：500 000地质图数据库和全国区域性断裂分布图［1］对解译断裂进行了初步验证（图2）。对比发现遥感解译构造与已知断裂存在3种关系。第1类构造与已知区域断裂基本吻合，可以判定为断裂：包括宜山-全南、抚州-福州、连城-泉州 （上杭-云霄）、抚州-遂川-宜章、光泽-武平、丽水-莲花、长寿街-双牌和赣江断裂等。第2类构造可以用1：500 000地质图上的不同名称断裂连接形成，包括东乡-桐庐、鹰潭-南丰-河源、醴陵-宜章、宁化-南雄和通道-溆浦-石门断裂；第3类构造则是地质图找不到对应断裂的构造，共有3条。这3条构造对地表岩石形成温度均有明显的控制作用，断裂属性明显，分别是近东西向的醴陵-龙泉、北西西向的通道-龙川和永福-佛岗断裂。进一步研究还发现，区域性北西西、近东西向断裂与区域性北东、北北东向断裂的交汇复合部位，控制了大湾、下庄、鹿井、长江、城口、百顺、白面石、仁差、相山、盛源和大洲等我国华东南地区主要铀矿田的产出位置［13］。

3 遥感解译北西西向区域断裂的地球物理特征

3.1 重磁异常与深大断裂

图2 遥感解译区域断裂与1：500 000地质图区域断裂分布关系Fig.2 Spatial relation of regional faults of RSgeological interpretation and those in geology map

一般认为，布格重力异常主要由地壳厚度 （莫霍面深度变化）、地壳内各层 （玄武岩层、花岗岩层、沉积岩层）物质密度和与上地幔密度的横向不均匀等深部因素引起，在此背景上叠加的地壳上部地质构造会强化异常［13］。深大断裂会造成地壳厚度变化，并产生特定形态和强度的异常。与重力异常类似，磁异常是由于组成地壳物质的磁激化率的差异造成的，是地壳中磁性体的埋深和强度综合反映［14］。大范围的磁异常可以清楚的反映地壳深部结晶基底或磁性特征显著的岩石露头。深大断裂可以改变结晶基底的分布特征，并形成特定形态的异常组合。因此利用特定形态的磁异常组合可以用来推断深大断裂。深大断裂造成的重磁异常形态主要有：走向明显的线性梯级带、狭长的带状异常或线性异常、串珠状异常、线性异常带的水平错位或平移、异常等值线的同步扭曲、重力场和航磁场发生明显变化的分界线，重力高与重力低或航磁高与航磁低之间的线性过渡带等［15-16］。

3.2 遥感解译北西西深大断裂的重力异常特征

利用从全国地质资料馆收集的1：20布格重力数据库，编制完成了在华南东南地区的重力异常图。只有东南沿海局部出现明显的正异常，其他绝大多数地区均为负异常，正负异常的界线与丽水-莲花断裂相当。遥感解译发现的3条北西西向断裂在布格重力异常和莫霍面等深线图上，均有不同程度的反映。通道-龙川断裂东段在布格重力异常图上反映最为显著，断裂位于较大规模 （－30×10-5～－50×10-5m/s2或－60×10-5～－90×10-5m/s2之间）的重力梯级带上，同时也是较大规模的重力低与重力高的分区界线。通道-龙川断裂的西段则是串珠状局部重力低的轴向连线，或重力异常同步扭曲的部位。永福-佛冈断裂，也有明显的反映，断裂与较小规模（－60×10-5～－70×10-5m/s2之间） 的重力梯级带吻合。利用布格重力异常数据，计算出华东南地区莫霍面等深度（图3）。

图3 华东南地区莫霍面等深线与推断断裂分布 （重力数据来自全国地质资料馆，1998）Fig.3 Bathymetric map of Mohole and deduced fracture in Southeast China

在莫霍面等深度图上，通道-龙川断裂正好对应韶关-桂林一带，由诸多小型幔凹构成幔凹区与北面幔凸、幔凹相间分布区的过渡带上，永福-佛冈断裂则位于与韶关-桂林幔凹区与南面幔坪区的边界上。表明遥感解译的两条北西向区域断裂，已经对地壳厚度变化产生了影响，是深大断裂。东西向的醴陵-龙泉断裂没有明显的重力异常相对应，在莫霍面推断的断裂图上没有直接对应的断裂，其作为深大断裂的重力异常证据不足，有待进一步研究。

3.3 遥感解译北西西区域断裂的航磁异常特征

利用从中国地质资料馆收集到的1：100000航磁ΔT数据，经处理生成了华东南地区航磁ΔT异常图。将华东南地区明显地分为两个区：东区相当于华夏陆块，磁异常总体为北东向，且密集分布；西区与扬子陆块对应，磁异常由东部的北东向逐渐转为西部的北北东向，但异常密集程度明显低于东区（图4）。

遥感发现的3条北西西向断裂表现出不同的特征。永福-佛冈断裂以及通道-龙川断裂的东段异常很明显。在通道-龙川断裂中东段，航磁异常均成北东向展布，但是在断裂沿线，异常轴向发生转变、形态发生扭曲，北东向展布的异常突然转变为北西西向展布，并形成串珠状异常沿断裂分布，表明沿断裂有基性或超基性岩体侵入。在永福-佛冈断裂沿线，呈北东向展布的异常几乎全部转变为北西西向展布，表明永福-佛冈断裂沿线有大量的强磁性体发育，该断裂对基性-超基性岩浆活动有明显的控制作用。与上述两条断裂不同，醴陵-龙泉断裂整体在磁异常图上表现不明显，只是在中段局部有近东西向的串珠状异常沿线分布，说明局部有基性、超基性岩浆活动。综合分析认为，醴陵-龙泉断裂对岩浆活动的控制比较弱，是否构成深大断裂，还有待进一步研究。

4 讨论与结论

通过对华东南遥感解译区域断裂与已知区域断裂的对比分析，遥感解译发现的两条北西西向和一条近东西向的区域断裂，在布格重力异常、莫霍面等深线分布和航磁ΔT异常图上具有不同的表现：

图4 华东南地区航磁ΔT异常与遥感解译区域断裂分布Fig.4 Contour of aeromagneticΔT anomaly and the RSbased regional faults in Southeast China

1）北西西向的通道-龙川断裂和永福-佛岗断裂不仅线性特征明显，控制了地表岩石形成温度，而且断裂沿线存在明显的布格重力异常和航磁ΔT异常，应该属于深大断裂。

2）近东西向的醴陵-龙泉断裂虽然遥感线性特征比较明显，对地表岩石温度具有控制作用，但只在中段形成比较明显的航磁ΔT异常，是否为深大断裂有待进一步研究。