内蒙古扎兰屯地区铀成矿多源信息分析与找矿预测

卢辉雄，张恩，冯博，程旭，曹秋义，杨彦超

（1.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002；2.东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013）

随着找矿难度的日益增大，单一勘查手段已很难满足现今找矿工作的需要，综合使用各种有效的找矿方法，获取多源地学信息，获取深层次的隐蔽信息，已成为当前成矿预测研究的发展趋势［1］。

扎兰屯地区位于大兴安岭成矿省扎兰屯成矿远景带，构造-火山活动强烈，铀成矿地质条件优越，分布有20 余处铀矿点及矿化异常点［2-4］。受植被覆盖 厚、自然地理条件复杂及工作程度低等因素影响，中生代火山盆地内多数地段铀矿找矿线索不明显，且以往成矿预测多源信息利用不够深入，致使铀矿勘查成果不突出。

笔者在铀成矿地质背景分析的基础上，剖析典型铀矿点控矿因素，总结、提取、优选航放、化探、遥感成矿信息，构建综合找矿模型，圈定铀成矿远景区，以期推进该区后续找矿勘查工作。

1 地质概况

研究区大地构造位置位于天山-兴蒙造山系大兴安岭弧盆系，处于古亚洲洋构造域与中生代滨太平洋构造域复合部位，是我国中生代火山岩最为发育的区域之一［2-4］。前中生代基底主要由太古宇变质岩，古生界浅变质岩、中酸性火山岩及碎屑岩组成；盖层主要由中生代中期陆相中酸性火山岩和中生代晚期-新生代裂陷—玄武岩组成（图1）。区内构造发育，以NE-NNE 向断裂为主，其次为NW、近EW 及近SN 向，断裂交切呈网格状。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geology sketch of the study area

区域内NE-NNE 向深大断裂控制着含铀沉积建造、含铀古火山岩及侵入岩、中生代火山岩带的喷发及分布；深大断裂交切复合部位，控制着火山盆地、火山机构和潜火山岩体的展布。铀矿化主要受NE-NNE 向区域断裂、火山构造、酸性火山岩、潜火山岩、低序级断裂和密集裂隙带等复合控制［2-6］，区域内已发现小型铀矿床1 处（701 矿床）及铀矿化异常点百余处，铀矿化类型主要为火山热液型。

铀矿化部位热液蚀变强烈，多期次热液活动促使地球物理、地球化学场发生变化，致使铀、钍、钾元素重新分配，其为利用航放数据寻找铀矿提供了理论依据。

2 典型铀矿点矿化特征及控矿因素

2.1 主要铀矿点矿化特征

区内产出4 处铀矿点及20 余处矿化异常点，成矿类型主要为火山岩型，主要铀矿点矿化产出特征如下:

A1 铀矿点产于满克头鄂博组潜流纹斑岩与满克头鄂博组流纹质晶屑凝灰岩的接触带附近，铀矿化沿NE 向构造蚀变带分布，与断裂和潜流纹斑岩关系密切。富矿体产于潜流纹斑岩中，呈脉状、扁豆状、团块状产出。铀矿化异常带断续长220 m，宽3～20 m，矿化不均匀，铀品位平均为0.05%，最高为0.104%。铀矿化主要与硅化、绿泥石化、绢云母化关系密切。

751 铀矿点产于满克头鄂博组流纹岩，铀矿化受NE 向断裂的次级构造裂隙带控制，铀矿化带长50 m，宽2～6 m，铀平均品位可达0.606%，可见硅钙铀矿、钙铀云母；铀矿化主要与硅化、绿泥石化、钾长石化、高岭石化、碳酸盐化、黄铁矿化、褐铁矿化关系密切。

2.2 铀控矿因素

研究区内铀矿化主要受深大断裂、火山构造、中酸性火山岩、潜火山岩、热液蚀变等多因素控制。

1）铀矿点、矿化异常点多处于NE、NW向断裂交汇部位，受控于NE 向深大断裂的次级构造破碎带。

2）与火山机构形成相伴随的火山构造，是控制火山岩浆活动晚期潜火山岩侵位以及成矿热液活动的重要通道和汇聚场所，利于含矿流体迁移、析出成矿。区内铀矿点、矿化异常点多位于火山机构及断裂交切复合部位。

3）铀矿化赋存于低次序裂隙带、层间破碎带及岩体内外接触带。

4）赋矿围岩主要为上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩，其次为上侏罗统玛尼吐组、白音高老组和二叠系林西组、大石寨组、哲斯组中酸性火山岩夹沉积碎屑岩。

5）区内铀成矿多与晚侏罗世-早白垩世酸性潜火山岩关系密切，尤以流纹斑岩、花岗斑岩、正长斑岩等潜火山岩最佳。

6）铀矿化主要与硅化、绿泥石化、绢云母化、高岭石化、钾长石化、黄铁矿化关系密切。

3 铀矿多源信息分析及找矿模型构建

3.1 铀矿多源信息分析

1）伽马能谱异常信息

伽马能谱数据包含钾、铀、钍3 个天然放射性核素含量信息。不同地球化学环境下，钾、铀、钍活动性强弱表现不一。铀成矿作用过程中，伴随着压力、温度、pH 及Eh 值等成矿物理-化学条件的变化，钾、铀、钍元素亦产生再分配，形成规律性分布的扩散晕。理论上，成因类型及成矿物理-化学条件相似的矿床具有相似的表征成矿环境的放射性特征［7-10］。因此，利用钾、铀、钍元素之间的地球化学特征差异，构建航放参数模型来反映其重新分配特征［11-14］，减小干扰、提高信噪比，能更好的发掘航放数据中与铀矿化有关的放射性异常信息和成矿环境信息。

A1 铀矿点地面伽马能谱测量结果显示（图2），钾、铀、钍含量背景值一般为2.3%～4.5%、4.2×10-6～5.9×10-6、12.8×10-6～15.2×10-6；铀矿化地段钾、铀、钍含量一般为7.7%～13.5%、150.35×10-6～670×10-6、18.5×10-6～2.8×10-6。显然，铀矿化地段钾、铀、钍含量均高于背景值，均有增高趋势，且钾、铀含量增高幅度显著高于钍含量，致使F 参数（U×K/Th）峰值突出。经查证，A1铀矿点铀矿化地段发育硅化、绢云母化、绿泥石化等热液蚀变，其中绢云母、钾长石为富钾矿物。化学分析表明在成矿作用过程中含矿热液交代作用致使赋矿围岩中钾、铀、钍等元素重新分布，在矿化部位U、K2O、Al2O3、Fe2O3、FeO 元素迁入（表1），铀、钾含量显著增加，而钍元素由于化学性质较为稳定，增高趋势不明显。

图2 研究区A1 铀矿点地质、地面伽马能谱综合测量图Fig.2 Geological section and ground gamma spectrum of uranium occurrence A1 in the study area

表1 研究区A1 铀矿点岩石样品分析结果Table 1 Analysis results of rock samples from uranium occurrence A1 in the study area

航放数据（据核工业航测遥感中心2009年实测）显示，受植被覆盖及矿体隐伏等因素影响，航放铀异常及高场未能直观反映铀矿化异常部位（图3a、b），而航放F 参数（U×K/Th）能突显、增强与铀矿化相关的信息（图3c）。经对航放F 参数进行提取，其高值晕总体呈NE-NNE 向展布，局部呈近EW向、近SN 向展布（图3c、图4），主要沿解译推测F3 断裂、F4 断裂两侧分布，多位于NE与NW 向断裂交汇部位。铀矿点多位于或邻近航放F 参数高值晕（＞0.8×10-2）。

2）化探异常信息

U 化探异常为探寻铀矿的直接有利信息。研究区仅在东部开展了1:20 万化探测量工作，1:20 万铀地球化学图显示（图3d），研究区U背景值为1.79×10-6，铀矿点、矿化异常点多位于U 含量高值区（＞3.0×10-6）。经对U 含量高值区进行提取，其总体呈NE-NNE 向展布，局部呈近EW、NW、近SN 向展布（图3d、图4），主要沿综合解译推测的F2 断裂北西侧及F3、F4 断裂两侧分布，在断裂及火山机构交切复合部位分布广泛。

3）遥感信息

图3 南木-哈拉苏地段地质图及综合异常图Fig.3 Geology map and comprehensive anomalies of Nanmu-Harasu sector

图4 研究区铀成矿远景预测图Fig.4 Predicted prospective map of uranium metallization in the study area

研究区线性构造发育，主要发育NNE、NE 向，其次为NW 及EW 向，构成该区主要构造格架，其相互交切，形成网格状断裂系统，具等间距 分布特征（图3e、图4）。NNE-NE 向断裂控制着铀矿化带的展布。环弧构造发育，在南木、柴河林场、三七林场等区域分布集中，受多组线性构造控制，主要分布于F3、F4 断裂两侧分布，NE 向断裂与其他断裂交汇部位分布密集（图3e、图4）。环弧断裂多呈环与环相交、相切或相套，多为火山机构、火山隆起、潜火山岩体、侵入岩体的反映。铀矿点、矿化异常点多位于线性与环弧构造交切复合部位。

区内近矿围岩蚀变发育有赤铁矿化、褐铁矿化、水云母化、绿泥石化等。应用ETM遥感数据铁染蚀变能有效提取赤铁矿化、褐铁矿化，羟基蚀变能有效提取识别水云母化、绿泥石化。本次采用ETM 遥感数据对铁染蚀变、羟基蚀变进行了提取（图3f、图4），蚀变信息相对较弱，多为点状、斑状，总体沿断裂构造、火山机构或岩体接触带展布，断裂密集分布部位蚀变规模及强度显著提高。区内铀矿床（点）多位于或邻近遥感蚀变异常。

3.2 铀矿找矿模型构建

基于研究区铀成矿地质特征、控矿因素，结合航放、化探、遥感等信息，确定了研究区火山岩型铀矿成矿预测要素（表2）。

针对确定的成矿预测要素，基于GIS 层次分析法，对各预测因子图层制订数量化准则和等级，并赋予相应的权重值（表3），构建研究区铀成矿预测层次分析模型。

4 远景预测

根据建立的层次叠置模型，将各因子计算结果计入各预测要素图层属性表事先定义的权重字段中，对所有图层进行叠置运算并对属性值进行代数运算。

利用预测模型，对扎兰屯地区铀成矿进行了预测，预测成矿远景区7 处（图4）。成矿远景区主要呈NE 向展布，多处于NE 向与NW 向断裂交汇部位。其中，I、II、III、IV、V 区成矿地质条件有利，构造交切复合，航放F 参数异常规模大且异常值突出，U 化探异常分布较广，弧环构造发育，覆盖多处铀矿（化）点，与前人预测成矿远景区相一致［15］，不再详细介绍。

表2 研究区火山岩型铀矿成矿预测要素一览表Table 2 A list of prediction factors of volcanic type uranium metallization in the study area

表3 扎兰屯地区火山岩型铀矿预测评价层次分析模型Table 3 AHP model for the prediction and evaluation of volcanic uranium metallization in Zhalantun area

柴河远景区（VI 区）:处于NE 向F1 断裂与NW 向区域断裂交汇部位，存在多处火山机构，上侏罗统满克头鄂博组、白音高老组中酸性火山岩分布较广。航放F 参数高值晕，多沿NE 向断裂展布，规模较大，高值较为突出；南部发育4 处U 化探异常；弧环构造较为发育；南东部发育遥感羟基异常，蚀变程度较强，受构造控制作用明显，尚未发现铀矿床（点），具备一定成矿潜力。

博克图远景区（VII 区）:位于II 区铀矿化异常带向南延伸部位，处于NE 向F3 断裂与NW 向区域断裂交汇部位，存在多处火山机构，晚侏罗世-早白垩世潜火山岩较为发育，上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩分布广泛。该区存在多处NE 向展布的航放F 参数高值晕，异常值突出；弧环断裂密集发育；断裂沿线发育羟基异常，尚未发现铀矿床（点），具备较好的成矿潜力。

5 结论

1）在典型铀矿点成矿地质特征分析的基础上，对控矿因素进行了总结。区内火山岩型铀成矿主要受NE-NNE 向区域断裂、火山构造、上侏罗统中酸性火山岩、晚侏罗世-早白垩世酸性潜火山岩、低序级断裂和密集裂隙带等复合控制。

2）基于铀成矿地质特征及控矿因素，结合航放、化探、遥感铀成矿等多源信息分析，确定了研究区内火山岩型铀成矿预测要素，包括:中酸性火山岩；NE-NNE 向断裂构造；环状、线状火山构造、潜火山岩；硅化、绿泥石化、钾长石化、高岭石化、碳酸盐化、黄铁矿化、褐铁矿化等地质要素，航放F参数高值晕（＞0.8×10-6）、化探U 高值区（＞3.0×10-6）等物化探 要素，羟基、铁染异常、线性断裂与弧环构造交汇部位等遥感要素。

3）基于GIS 层次分析法，构建了火山岩型铀矿预测评价层次分析模型，预测铀成矿远景区7 处，其中柴河（VI 区）、博克图（VII区）为新预测远景区，成矿地质条件优越，综合异常信息丰富，具备较好的找矿潜力。