論砂巖型鈾礦斷隆成礦的觀點

劉德長，崔煥敏，趙英俊

（核工業北京地質研究院，北京，100029）

摘要：本文專題論述了砂巖型鈾礦斷隆成礦的觀點：包括斷隆成礦的鈾礦地質遙感證據，斷隆有利成礦的原因，斷隆成礦觀點與傳統觀點的不同，斷隆成礦受控于中國特殊的大地構造背景等。通過上述研究指出，斷隆成礦是在中國這塊大地上尋找砂巖型鈾礦值的重視的區域模式。

關鍵詞：后遙感應用技術；砂巖型鈾礦；斷隆成礦觀點

1 引言

在應用遙感技術研究鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦過程中，開拓了“后遙感應用技術”[1]。

后遙感應用技術是作者對遙感應用進行新思維基礎上提出的新理念。其技術內涵是指將遙感技術與傳統地學方法和現代信息技術相結合的遙感信息深化應用技術。它強調了遙感技術的應用不僅限于遙感技術本身的應用，還應該包括遙感技術的延伸應用。

圍繞新理念，探討了后遙感應用技術提出的理論依據、基本內涵、技術構成、研究內容、應用思路和工作程序等，使理念不斷完善與系統。同時，開發了5項具體技術：①鈾資源數字勘查區構建技術；②遙感與其它地學信息集成技術；③地學信息三維可視化技術；④鈾成礦過程的計算機模擬技術；⑤虛擬找礦與虛擬勘探技術等。這些技術前后銜接，構成一個整體。在后遙感應用技術的支持下，通過對鄂爾多斯盆地鈾礦的研究，提出砂巖型鈾礦斷塊成礦的新理論。該理論包括：①斷隆成礦的觀點；②構造—地球化學障的控礦模式；③與油氣有關的成因類型；④雙向思維的找礦判據。其中斷隆成礦的觀點是該理論的核心。

塔里木盆地與鄂爾多斯盆地相同，同屬我國克拉通上的大型盆地，均集鈾、煤、石油、天然氣多種能源礦產共存成藏。近年來作者等又對塔里木盆地北緣鈾成礦區域地質構造背景進行了研究，進一步發現斷隆成礦的一些新證據。

在上述研究工作的基礎上，本文將從鈾礦地質遙感研究的新發現，斷隆環境孕育著源—運一聚的成礦條件，斷隆成礦強調砂巖鈾礦的深部成礦作用，斷隆成礦受控于中國特殊的大地構造背景等幾個方面對斷隆成礦觀點進行專題論述。

2 鈾礦地質遙感研究的新發現

這里所謂的鈾礦地質遙感，即上述后遙感應用技術在鈾礦地質領域的應用。換句話說，它不只是遙感技術本身在鈾礦地質領域的應用，還包括了遙感技術與鈾礦地質的其它方法（地質、物化探、水文等）和現代信息技術（GIS技術、三維可視化技術、仿真—虛擬技術等）相結合的深化應用。

在應用鈾礦地質遙感研究鄂爾多斯盆地和塔里木盆地砂巖型鈾礦床和礦化集中區的區域地質構造背景過程中，發現幾乎所有的鈾礦床和礦化集中區均產于斷隆構造及其邊緣地帶。

（1）東勝鈾礦床

通過對鄂爾多斯盆地北部東勝—杭錦旗地區的ETM彩色合成圖像（圖1）、MODIS圖像以及MSR集成圖像等多種遙感信息的深入解譯和分析發現，研究區較大的線性構造主要有F1、F2、F3，它們大致均呈NWW向平行展布，貫穿整個研究區。

圖1 東勝-石彎子斷隆構造遙感影像及解譯圖

F1—本害敖包-準格爾召斷裂； 　②　F2、F3—河套斷陷南緣斷裂；③　F4—格爾蓋-白音森布爾斷裂；　　④　F5—建設灣-榆樹壕斷裂。

其中F3線性構造為河套斷陷南緣斷裂，是一條至今仍有明顯活動的斷裂，影像上明顯可見由南向北流入黃河的各大河流經此斷裂處，受斷裂活動的影響，都發生了彎曲。F2為鄂爾多斯盆地北部烏蘭格爾隆起北緣斷裂，為一條被地震剖面和地表地層逆沖現象所證實的斷裂，在ETM753影像上表現為南北兩側色調、紋理明顯不同的分界。上述兩條區域斷裂，多見于該區前人研究的地質和地球物理場特征研究報告，是兩條已知的區域性大斷裂。ETM遙感圖像客觀、形象地反映了這一地質上的認識成果。F1線性構造展布呈NWW向，在泊江海子以西除表現為南北兩側色調、紋理的明顯分界外，還表現為同方向的山體直線性長距離延伸等影像特征。該條斷裂至今未見報導，是本文新發現的一條區域性斷裂。野外地質檢驗表明，沿F1線性構造，在東勝南部的念經疙瘩處見有硅化，碳酸鹽構造角礫巖；沙沙圪臺南面見有第三系與白堊系呈斷層接觸，斷面向南傾，傾角40°-50°，呈正斷層性質；在泊江海子西側的格點爾蓋一帶地表發現明顯的斷裂帶；在杭錦旗西北側的阿拉善地區，線性構造表現為南北高差近40-50米，延伸5-6公里NWW向狹窄的地貌陡崖。在對F1斷裂厘定的基礎上,通過對F1與F2、F3限定地區的ETM圖像的進一步分析，發現該區的西部發育有NW和NE向兩組斷裂（F4和F5）。這兩組斷裂的東側和西側在遙感影像上色調和紋理明顯不同。這樣，由F1、F2（或F3）、F4、F5組成了一個東寬西窄的楔形體。該楔形體上的影像色調和與周圍不同，紋理比周圍明顯發育，反映輓近地質時期，該楔形塊體的抬升，并遭受剝蝕，形成獨立的斷塊隆起。該斷隆呈NWW向，最寬處約60公里，長約150公里，在三維可視化圖上（圖2）其斷隆形態顯得更為形象和真切。

圖2 東勝-石灣子斷隆構造遙感三維數據圖像

經綜合地質、物化探資料分析，該斷隆構造是在烏蘭格爾隆起背景上發育起來的（圖3）；其上發育三疊—侏羅系的富鈾層，是一富鈾斷塊，為該區后期的疊加成礦提供了鈾源。

圖3 斷隆構造遙感解譯與重力信息疊合圖

（紅色代表重力高值，為烏蘭格爾隆起；藍色代表重力低值）

（2）巴什布拉克鈾礦床

巴什布拉克鈾礦床位于前人所謂的蘇魯切列克地塊的南緣，與哈什坳陷北掾相鄰的地帶。蘇魯切列克地塊經ETM遙感圖像解譯，實際上是南天山褶被帶中一個被3條大斷裂切割而成的隆起斷塊，即三角形的斷隆構造（圖4）。斷隆的東側是NNW向的查爾干納右行走滑大斷裂；南側是近EW向的天山南緣區域大斷裂；西側是NE向的闊普坎塔什斷裂。在遙感圖像上這3條斷裂圍限范圍內的影像色調與周圍明顯不同，且地層紋理發育，反映其為一隆升的塊體。斷隆上分布的地層主要是元古界結晶片巖系，其次是下古生界碳酸鹽系和中上石炭統碎屑巖系，局部發育白堊紀地層。從隆起坳陷的相符相成作用和斷隆東側侏羅系斷陷盆地的存在可大致判斷該斷隆構造是從早侏羅紀開始逐漸隆升的。白堊紀沉積時元古界結晶片巖系已大面積剝露出地表，這從侏羅系底部礫巖礫石中結晶片巖礫石少，而白堊系底部礫巖中結晶片巖礫石的大量出現得以佐證。元古界結晶片巖系放射性底數高，一般為13—24γ，平均為20γ，說明該斷塊為一富鈾斷塊，為巴什布拉克地區的鈾礦形成提供鈾源或主要鈾源。

（3）日達里克鈾礦床

圖5 柯坪-庫車地區喜馬拉雅期斷塊構造格局遙感解譯圖 ① 盆緣斷裂； ②亞南斷裂； ③輪臺-沙雅斷裂； ④阿克蘇河斷裂 Ⅰ 康村斷隆構造； Ⅱ 沙雅斷陷構造（紅色圓點示日達里克礦床位置）

圖5 柯坪-庫車地區喜馬拉雅期斷塊構造格局遙感解譯圖 ① 盆緣斷裂； ②亞南斷裂； ③輪臺-沙雅斷裂； ④阿克蘇河斷裂 Ⅰ 康村斷隆構造； Ⅱ 沙雅斷陷構造（紅色圓點示日達里克礦床位置）日達里克鈾礦床位于康村斷隆構造的南緣。康村斷隆是由EW向的塔里木盆地北側的盆緣斷裂和NEE向的亞南斷裂（二者向東相交）與NNW向的阿克蘇河斷裂圍限形成的隆起斷塊—長三角的斷隆構造（圖5）。該斷隆構造是在庫拜坳 陷 發生褶皺變形背景上形成的。上新世末的喜山運動使該斷塊與其南鄰的沙雅斷塊發生了構造反轉。構造反轉的結果，使上新世以前的塔北隆起下降，其上沉淀了厚約30—100m的第四系沉淀物，而庫拜坳陷，除拜城向斜繼續下降外，整體在隆起。由于隆起，中—新生代的地層被剝露出來，遭受風化剝蝕。所以，以往所指的庫拜坳陷只是指中生代到上新世（N2）以前意義上的坳陷，而上新世末的喜山運動之后，它不再是一個坳陷，而是一個斷起的斷塊—斷隆。

此外，鄂爾多斯盆地的店頭礦床位于渭北斷隆的北緣，國家灣礦床位于固原—隴縣斷隆上，磁窯堡礦床位于吳山­—大羅山斷隆的西緣（圖6）；塔里木盆地北緣的柯坪鈾礦化集中區位于柯坪斷隆的東段等。實際上，松遼盆地的錢家店等礦床也是位于斷隆構造的邊緣。

圖6 鄂爾多斯盆地斷隆構造與鈾礦床（礦點）空間位置示意圖

紅色圓點為鈾礦床（大）和礦點（小）

通過上述鈾礦床和礦化集中區的區域構造背景與斷隆構造關系的研究，取得如下幾點主要認識：（1）中國克拉通盆地或構造活化（大型）盆地的鈾礦床和礦化集中區大多分布在斷隆構造及其邊緣，主要是邊緣地帶。因此，圍繞斷隆構造及其邊緣是這類盆地區域找礦的主要方向。（2）不同斷隆構造的形成背景、演化歷史、成礦潛力和成礦前景均不盡相同。當然，斷隆有利于成礦，并不是說所有的斷隆構造都能形成鈾礦。另外，同一成礦斷隆構造的不同部位（如內部和邊部）成礦環境和成礦條件也會不同。因此，找礦時要對不同的斷隆構造和斷隆構造的不同部位鈾成礦條件進行具體地分析。（3）斷隆構造上的鈾礦化，既可以是砂巖型的，也可以是碳硅泥巖型的和熱流體型的；既可以是新礦化，也可以是老的礦化。即使砂巖型鈾礦化，可以是氧化帶前鋒—地球化學障類型的，也可以是構造—地球化學障類型的，或者是二者疊加復合型的。因此，圍繞斷隆構造及其邊緣找礦，應拓寬找礦的目標類型，開展多目標找礦。（4）根據斷隆成礦觀點，找礦既要重視盆地邊緣，但也不要拘泥于盆地邊緣，盆地內部的斷隆區也是區域找礦的方向。

3 斷隆環境孕育著源—運—聚的成礦條件

斷隆構造之所以有利于鈾成礦，主要在于斷隆的隆升作用，斷隆邊部有利的沉積環境和斷隆邊緣貫穿性斷裂的構造—地球化學障作用。這些成礦要素在斷隆構造及其邊緣的有機結合，構成了砂巖型鈾礦成礦過程中源—運—聚條件的統一，從而形成有利鈾成礦的區域地質構造背景。

(1)斷隆的隆升作用

①斷隆的隆升作用，會使深部鈾礦床和富鈾層被抬升到地表，或者使深部鈾礦床得以暴露，易于發現；或者遭受風化剝蝕，為新的成礦過程提供鈾源；

②隆升會造成高的地勢環境，有利于形成地下水的補給區；

③隆升引起的高位，還會導致油氣向斷隆方向的運移。

(2)斷隆邊緣的沉積環境

斷隆邊緣是最易形成粗碎屑堆積的沉積環境，粗碎屑的堆積有利于地下水滲透和深部油氣等還原性物質的蝕變改造，是有利的賦礦空間，其地層是有利的含礦層。此外，斷隆邊緣既可能是發育不整合面的環境，又是使不整合面易剝露出地表的地段。不整合面也是有利于深部還原性物質橫向遷移，并控礦的一種構造面；由于斷隆的隆起和相鄰盆地的下陷，在斷隆邊緣還易形成斜坡帶，構成隆起—斜坡帶的成礦格局，有利于層間氧化帶類型鈾礦的形成。

（3）斷隆邊緣斷裂的構造—地球化學障作用

斷隆構造的邊緣 被斷裂帶控制。當邊緣斷裂為從地表深切盆基底的貫穿性斷裂時，在鈾成礦過程中會起到構造—地球化學障的作用。 一是，這類斷裂切斷地表產生的減壓作用，可導致斷隆上補給區的含鈾、含氧地下水向斷裂帶定向驅動。二是，它溝通了深部，可以引導地下水、油、氣，甚至熱流體等還原性物質沿斷裂向上運移，在斷裂與有隔檔層的粗碎屑巖復合地段，與順該含礦層向斷裂定向流動的含鈾、含氧水發生還原和酸化作用，導致鈾的沉淀富集。三是，切穿地表的斷裂還是地下水的排泄帶，使“卸貨”（鈾沉淀）之后的地下水沿斷裂不斷地被排泄掉，從而保證了含鈾、含氧地下水能夠源源不斷地向斷裂與含礦層復合的地段遷移富集 。這樣便在斷隆邊緣形成有利成礦的地下水循環系統，控制了鈾礦床的形成。 鑒于這種地球化學障的形成是由于斷裂及其活動引起的，不同于從氧化帶進入還原帶形成的地球化學障，故命名為構造—地球化學障，其成礦作用成為構造—地球化學障作用。

4 斷隆成礦強調構造和深部物質在鈾成礦中的重要作用

斷隆成礦觀點的核心是強調構造（斷塊構造、斷裂構造、環狀構造、褶曲構造、層間構造等），特別是深位貫穿性斷裂構造和石油、天然氣，甚至熱流體等深部還原性物質在砂巖型鈾礦成礦中的重要作用。因此，該類型鈾礦的形成不只是個淺部地質作用成礦過程，而是深部與淺部成礦地質作用整合。從鈾源來看，各種途徑鈾源中的鈾均是分散的，只有把各種途徑來源的鈾聚集起來才能成礦，這就需要地下水的作用。顯然，地下水是分散鈾遷移富集的載體。但是，只靠地下水的作用，并不能使分散在各種環境下的鈾更多的富集在一起，形成大礦。這是因為，地下水無法穿透隔水層，也就無法跨越隔水層，將分散在不同層位的鈾富集到一起。但是貫穿性斷裂的存在，溝通了深部與淺部各種地層，不僅使石油、天然氣等深部物質對地層鈾的預富集作用更加有可能，而且使含礦層上下層位中的鈾可能進入含礦層。從鈾的遷移來看，斷裂構造是石油、天然氣等深部還原性物質上升的通道，為堿性地下水的產生創造了條件，從而為鈾的更易遷移提供了載體；如前所述，斷裂構造還是減壓帶（也是排泄帶），促進了含鈾地下水向斷裂帶的定向流動。從鈾的沉淀富集機制來看，斷裂構造及其上下盤附近，特別是斷裂與成礦有利砂體相切地段，是深部還原性氣體相對豐富的地段，從而成為鈾成礦富集的地球化學變異地帶（還原、酸化），造成向斷裂帶定向驅動來的含鈾、含氧地下水中鈾的沉淀富集。

傳統找礦理論重視沉積體系和鈾礦化特征的研究，但對構造和深部物質運移跡象的研究重視不夠。這是因為在國外大地構造背景上總結出的成礦模式（如傳統的層間氧化帶模式）不涉及斷裂和深部物質。實際上，在中國大地構造背景上尋找砂巖鈾礦床，要重視這兩方面條件的有利配合。所以，該類型砂巖鈾礦的找礦，不僅要重視沉積體系和鈾礦化特征的研究，而且要重視石油、天然氣，甚至熱流體等深部物質的找礦信息研究，尋找有利砂體與貫穿性斷裂復合，并有油氣等還原物質運移跡象（主要是蝕變）和有鈾礦化顯示的地段。

5 斷隆成礦受控于中國特殊的大地構造背景

鄂爾多斯盆地和塔里木盆地的鈾礦是產于克拉通（地臺）背景上的鈾礦。它與伊犁、吐哈等產生于造山帶山間盆地的鈾礦所處的大地構造背景不同。另外，中國克拉通不同于國外克拉通是破碎、活化的地臺。

（1）中國的克拉通遠比國外的克拉通（如北美地臺、俄羅斯地臺、西北利亞地臺等）規模小得多（圖7），實際上是一些小塊克拉通（準地臺）[2]。

圖7 大西洋（陸）半球構造簡圖（據任紀舜等）

（2）中國的地臺基底固結時間晚，活動性強。世界大型地臺地殼最早固結時間均在含氧大氣圈形成之前，構造活動弱，如南非和澳大利亞地臺，那里的地殼分別在3000Ma或2500Ma固結以后即很穩定。南非地臺甚至在3000Ma前的地層中的細菌、有機質，以及波痕、干裂等保存完好，幾乎沒有褶皺、斷裂，更不要說巖漿活動。中國克拉通最早固結時間是在含氧大氣圈形成之后（含氧大氣圈的時限以距今22億年計），經歷了多旋回發展，活動性大得多，交替褶皺、斷裂和局部巖漿活動[3]。

(3)中國的克拉通晚期又經歷了構造活化。自晚三疊世時期具有劃時代意義的印支運動以來，先后東面受到太平洋板塊，西南面受到特提斯洋板塊和印度洋板塊的推擠，發生了構造化。構造活化的主要標志是斷塊活動和深部物的上涌。有人形象的比喻“中國地臺是個破碎的盤子，又被踩了一腳（活化）”。在這種大地構造背景上形成的砂巖型鈾礦不是受斷塊構造控制，就是被斷塊構造改造（如東勝鈾礦床），很難是國外的那種與斷裂和深部物質無關的淺部成礦模式。因此，斷隆成礦是中國破碎、活化克拉通上合乎邏輯的必然產物，是值得重視的區域找礦模式。

結語

⒈在砂巖型鈾礦找礦中要引進國外的成礦理論和模式，更要從中國砂巖鈾礦的實際出發，建立我們自己的成礦理論和模式。

⒉遙感技術往往能夠發現常規地質方法不易發現的地質體和地質現象，從而有利于地質人員進行創新思維。如果能夠將這種思維與鈾礦地質的其他信息，如地質、物化探、水文等信息集成，將會把遙感的應用“從技術層面提升到科學層面”[4]。

在成文過程中得到崔欣和張宏光的幫助，在此深表感謝！

參 考 文 獻

[1] 劉德長，等。后遙感應用技術研究[M]。北京：宇航出版社，2007。

[2] 任紀舜，王作勛，等。從全球看中國大地構造[M]。北京：地質出版社，2001。

[3] 劉德長，孫文鵬，等。中國鈾礦構造與成礦演化[M]。北京：原子能出版社，1991。

[4] 陳述彭。礦產資源與遙感信息深度開發應用[A]，2007遙感科技論壇文集[C]。北京：地震出版社，2007，373～375。