劉德長  葉發(fā)旺  張靜波

后遙感應(yīng)用技術(shù)是將遙感技術(shù)與傳統(tǒng)地學(xué)方法相結(jié)合，與其它現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的遙感信息深化應(yīng)用技術(shù)^[1]。它比單一的遙感技術(shù)更能發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢，具有更好的應(yīng)用效果。本文將闡述作者在后遙感應(yīng)用技術(shù)支持下提出的斷隆成礦觀點(diǎn)，以及其地質(zhì)意義。

1 東勝鈾礦床所處于的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景是斷隆構(gòu)造環(huán)境

通過對鄂爾多斯盆地北部東勝-杭錦旗地區(qū)的ETM彩色合成圖像（圖1）、MODIS圖像以及MSR集成圖像等的解譯和分析，發(fā)現(xiàn)東勝鈾礦床所處的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景為斷隆構(gòu)造環(huán)境。

圖1 東勝-杭錦旗地區(qū)ETM753假彩色合成圖像

該斷隆構(gòu)造為一近NW向的楔形斷塊，東西長約150公，南北寬約60公里。楔形的尖端指向西（圖2）。斷塊內(nèi)大面積出露三疊紀(jì)延長組，侏羅紀(jì)延安組、直羅組，局部地方還出露古生代地層，其時(shí)代顯然比斷塊周圍的地層時(shí)代老（斷塊周圍主要出露為白堊紀(jì)和第三紀(jì)地層），表明該斷塊為一隆起的斷塊，作者將其命名為東勝-石灣子斷隆構(gòu)造。斷隆構(gòu)造的北緣受獨(dú)貴特拉鎮(zhèn)—恩格貝斷裂（F3）和哥可沙拉—響沙灣斷裂（F2）兩條平行的區(qū)域性大斷裂控制。獨(dú)貴特拉鎮(zhèn)—恩格貝斷裂，位置偏北，為河套斷陷南緣斷裂，是一條自今仍有明顯活動的區(qū)域性大斷裂；哥可沙拉—響沙灣斷裂，位置偏南，為烏蘭格爾隆起北緣斷裂，是一條被地震剖面和地表逆沖正斷層證實(shí)的區(qū)域性大斷裂。斷隆構(gòu)造的南緣受本害敖包-準(zhǔn)格爾召（F1）區(qū)域性大斷裂控制。該斷裂是作者通過遙感圖像的解譯首先發(fā)現(xiàn)的，并進(jìn)行了野外追索，在不同地段其地表構(gòu)造特征表現(xiàn)不同：在東勝南部的念經(jīng)疙瘩處見有硅化、碳酸鹽構(gòu)造角礫巖；在沙沙培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(zhì)（黃賢芳 2002）；在泊江海子西側(cè)的格點(diǎn)爾蓋一帶地表發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂面（圖3）；

圖2東勝-杭錦旗地區(qū)構(gòu)造解譯圖

1—一級線性構(gòu)造；2—二級線性構(gòu)造；3—三級線性構(gòu)造；四—環(huán)狀構(gòu)造；5—東勝鈾礦床

在杭錦旗西北側(cè)的阿拉善地區(qū)，線性構(gòu)造表現(xiàn)為南北高差近40-50米，延伸5-6公里NWW向狹窄的地貌陡崖。斷隆構(gòu)造的西端受NE向的建設(shè)灣-榆林壕斷裂（F4）和NW向的格點(diǎn)爾蓋-白音森布爾斷裂（F5）控制，這兩組斷裂的東側(cè)和西側(cè)明顯不同，東側(cè)出露白堊紀(jì)地層，西側(cè)則被沙漠覆蓋。

圖3 格莫爾蓋的斷層剖面

該斷隆構(gòu)造的輪廓在DEM支持下的三維圖（圖4）上，其地貌隆起顯示得更為形象和真切，也反映其近期仍處于隆起狀態(tài)。

圖4 東勝-杭錦旗地區(qū)斷隆構(gòu)造遙感資料三維可視化圖像

作者根據(jù)后遙感應(yīng)用技術(shù)理念，將遙感信息與傳統(tǒng)地學(xué)信息（地質(zhì)、物化探等）結(jié)合，利用GIS分析功能，對上述東勝-石灣子斷隆構(gòu)造進(jìn)行了深化研究，包括：斷隆構(gòu)造的深部結(jié)構(gòu)，地層構(gòu)成和剝蝕程度，含鈾性及鈾的遷移趨勢，斷隆內(nèi)部的斷裂構(gòu)造，斷隆構(gòu)造發(fā)生與發(fā)展、構(gòu)造熱事件等6個方面。研究表明，東勝-石灣子斷隆構(gòu)造是在烏蘭格爾隆起背景上發(fā)展起來的長期隆起的富鈾斷塊，其上發(fā)育延長組，延安組等富鈾地層，以及直羅組下段辮狀河沉積的有利含礦層；斷隆構(gòu)造內(nèi)部活動性小，整體性強(qiáng)；隆起具不平衡性，表現(xiàn)為東北高，而西南低；斷隆在早白堊世或之后發(fā)生了構(gòu)造熱事件，表現(xiàn)為玄武巖的噴溢；斷隆內(nèi)部的鈾有明顯的活化遷移現(xiàn)象，方向有從斷隆內(nèi)部向邊緣遷移的趨勢，并形成了一個較為穩(wěn)定的水動力循環(huán)系統(tǒng)。

斷隆構(gòu)造是在該區(qū)早期的蝕源區(qū)-斜坡帶成礦環(huán)境背景上形成的，其形成經(jīng)歷了一個發(fā)生、發(fā)展的過程，最早是南緣斷裂的形成，南緣斷裂經(jīng)歷了一個從東向西的發(fā)展過程。安定組沉積時(shí)，由于該斷裂的活動，東勝地區(qū)缺失了安定組地層。早白堊世后期斷隆南緣斷裂全線貫通。新生代由于河套斷陷下降，該區(qū)進(jìn)一步隆起，斷隆構(gòu)造形成。它的整個發(fā)生、發(fā)展過程對該區(qū)大型鈾礦床的形成起了重要作用。

2 鈾礦床除受含礦層控制外，還受斷隆構(gòu)造南緣斷裂控制

東勝鈾床礦體受一定層位元控制，賦存在中侏統(tǒng)直羅組下段的辮狀河砂巖地層里。該含礦層產(chǎn)于延安組暗色巖系的古風(fēng)化面之上，為砂質(zhì)辨狀河砂巖，具良好的滲透性和連通性，含有較多的有機(jī)質(zhì)、炭質(zhì)、植物殘骸、黃鐵礦等還原性物質(zhì)，并具有良好的泥-砂-泥結(jié)構(gòu)。

雖然鈾礦賦存在一定的層位里，但工業(yè)鈾礦卻呈近EW向帶狀分布（圖5），與斷隆南緣斷裂——本害敖包-準(zhǔn)格爾召斷裂在東段的展布方向大體一致，顯示出東勝鈾礦床的形成與斷裂構(gòu)造在空間分布上的密切關(guān)系。

圖5  斷隆南部邊緣斷裂與鈾礦床空間分布關(guān)系示意圖

（1—水系，2—1號斷裂，3—鈾礦段）

經(jīng)對該斷裂進(jìn)行了后遙感應(yīng)用技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)其為從地表切入盆地基底的貫通性斷裂，深度穿過了鄂爾多斯盆地上古代生油層，部分甚至切入結(jié)晶基底(圖6)；斷裂的活動次數(shù)多，時(shí)限長貫穿于整個鈾成礦過程；斷裂的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生過壓-張反轉(zhuǎn)，斷裂的壓-張反轉(zhuǎn)，有利于深部物質(zhì)沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移；從斷裂與油氣的關(guān)系看，該斷裂曾是油、氣等深部物質(zhì)向上運(yùn)移的信道。

圖6 斷裂構(gòu)造與航磁疊合圖 (斷裂的西段在航磁上有明顯反映)

斷裂的貫通性在鈾成礦過程中起到了關(guān)鍵作用。正是由于它切穿地表，又溝通深部，既可導(dǎo)致含鈾、含氧地下水向斷裂帶的不斷流動，又可導(dǎo)致深部油氣等還原性物質(zhì)的向上運(yùn)移，造成地球化學(xué)場的改變，形成有利于鈾沈淀富集的屏障，控制鈾礦的形成與分布。同時(shí)，貫通性控礦斷裂的多次活動導(dǎo)致了鈾成礦的多期性。

3 鈾成礦與油氣關(guān)系密切

東勝鈾礦床不同于傳統(tǒng)的層間氧化帶類型的鈾礦床，與油氣關(guān)系密切，主要證據(jù)有：（1）在礦床的西部從遙感圖像上發(fā)現(xiàn)一反映油氣噴出中心的大型環(huán)狀構(gòu)造。該環(huán)狀構(gòu)造地表巖石普遍含甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戍烷、正戍烷等氣體，且含量很高，甲烷、乙烷一般為數(shù)十到數(shù)千微升，最高可達(dá)6041微升/千克。斷隆構(gòu)造的南緣斷裂正好切過該環(huán)狀構(gòu)造，成為噴出中心油氣向東西兩側(cè)運(yùn)移的道通。據(jù)祝民強(qiáng)和張杰林等研究，沿該斷裂有明顯的油氣滲漏現(xiàn)象^[3]。

（2）經(jīng)鉆孔巖芯觀察和礦石的顯微研究，發(fā)現(xiàn)礦石中含大量瀝青脈（圖7）。據(jù)杜樂

天，歐光習(xí)等研究，礦石中可見許多油氣包裹體和油珠^[4]（圖8）。

圖7  礦化巖石的瀝青脈

圖8 含礦砂巖中的油氣包裹體（據(jù)歐光習(xí)，2004）

（3）核工業(yè)208大隊(duì)對富礦巖石、貧礦巖石和無礦巖石酸解烴類進(jìn)行的化學(xué)分析表明，烴類含量在富礦巖石中比非含礦巖層明顯增高^[5]。

（4）對各種顏色巖石的地球化學(xué)特點(diǎn)及空間分布特征研究表明，綠色砂巖主要是由Fe²⁺引起的，而藍(lán)色砂巖可能是由Mo元素引起的，它們均是油氣二次還原作用的結(jié)果。

從鈾礦床的鈾礦物特征來看，鈾礦物不是由四價(jià)鈾和六價(jià)鈾組成的瀝青鈾礦，而是由四價(jià)鈾組成的鈾石（USiO₄•nH₂O），表明該鈾礦床形成于強(qiáng)還原環(huán)境條件下，否則四價(jià)鈾便會氧化成六價(jià)鈾，不再成為鈾礦物的主體；研究還發(fā)現(xiàn)與鈾礦物共生的礦物有硒鉛礦（PbSe），Se^2－負(fù)二價(jià)是典型的強(qiáng)還原產(chǎn)物，從而進(jìn)一步表明了該鈾礦床形成于強(qiáng)還原環(huán)境，作者認(rèn)為這個強(qiáng)還原環(huán)境的存在與深部油氣等還原性物質(zhì)沿?cái)嗔褞�上升到含礦層位密切相關(guān)。

4 鈾礦化的復(fù)雜性與復(fù)合性

東勝鈾礦床具有明顯的復(fù)雜性與復(fù)合性。

據(jù)肖新建對東勝鈾礦床南北向勘探線的10個鉆孔的直羅組含礦砂巖與非含礦砂巖的鈾和主要伴生元素（釩、鉬、硒等）的含量及分布規(guī)律進(jìn)行研究，認(rèn)為與傳統(tǒng)層間氧化帶卷鋒構(gòu)造的元素分布區(qū)段十分相似，表明早期具有層間氧化帶類型的特征，后期疊加了油氣和低溫流體的成礦作用^[6]。夏毓亮等對東勝鈾礦床進(jìn)行了同位素年齡測定，鈾礦體卷頭部位U-Pb等時(shí)線年齡為8±1Ma、20±2Ma，翼部的U-Pb等時(shí)線年齡為120±11Ma，85±2Ma，77±6Ma^[7]。不僅說明了該區(qū)鈾成礦具多期性，而且經(jīng)歷了一個逐漸發(fā)展增長的過程。

東勝地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的工業(yè)鈾礦，既具有層間氧化帶型鈾礦的某些特征，又具有非層間氧化帶型鈾礦的某些特點(diǎn)（表），表現(xiàn)出明顯的復(fù)雜性和復(fù)合性。

表  鄂爾多斯盆地某鈾礦床的鈾礦化特征表

值得一提的是，經(jīng)對東勝地區(qū)地表觀察200多個鉆孔資料分析，發(fā)現(xiàn)神山溝一帶的鈾礦化，從東北向西南，巖石顏色由黃色變?yōu)榛疑�，處于黃色區(qū)域與原生色的灰色區(qū)域的氧化-還原過渡帶，它控制了神山溝等地區(qū)的鈾礦化（彩圖A）。礦帶呈NW-SE方向展布，與斷層無關(guān)，而是受東北高西南低地形的控制，屬典型的層間氧化帶型鈾礦化。這與斷隆新生代東北部隆起，西南部下降的活動方式相一致，可能是新生代以來形成的鈾礦化，進(jìn)一步表明了斷隆構(gòu)造上鈾成礦的復(fù)雜性。

5 斷隆構(gòu)造的發(fā)生發(fā)展與鈾成礦過程息息相關(guān)

東勝-石灣子斷隆構(gòu)造的形成經(jīng)歷了一個發(fā)生，發(fā)展的過程，這一過程與該區(qū)鈾的成礦過程息息相關(guān)。

（1）斷隆構(gòu)造發(fā)育初期，南緣斷裂整體未形成前（即白堊世后期前），斷隆構(gòu)造所在地區(qū)仍與北部大青山隆起區(qū)相連，構(gòu)成大青山-河套蝕源區(qū)與南部斜坡帶的格局，鈾源主要來自蝕源區(qū)古老地層的花崗巖和含礦層（沉積時(shí)的預(yù)富集），形成了早期的（約120Ma）層間氧化帶型鈾礦床（彩圖B）。

（2）早白堊世后期，斷隆南緣斷裂整體形成，由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力處于擠壓后的松馳狀態(tài)，斷裂力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了壓張轉(zhuǎn)換。據(jù)楊華等（2001）分析，認(rèn)為盆地中部晚侏羅至早白堊世為上古生界天然氣的生成高峰期，同時(shí)也是天然氣的主要運(yùn)移時(shí)期。天然氣的主要運(yùn)移向北和北東方向^[8]。斷裂的活動導(dǎo)致深部油氣（以氣為主）上升，沿控礦斷裂上升的油氣一方面改造了早期形成的層間氧化帶型鈾礦；另一方面造成了有深部物質(zhì)參與新的成礦環(huán)境和作用，形成了80Ma左右的鈾礦化（彩圖C）。

（3）新生代，由于河套斷陷的發(fā)生，斷隆構(gòu)造形成，并與蝕源區(qū)隔開。由于干旱氣候條件下斷隆的不斷隆升，使延長、延安和直羅組富鈾層、含礦層遭受剝蝕，并暴露地表，為成礦提供了新的鈾源，使成礦作用得以進(jìn)繼續(xù)進(jìn)行，形成20Ma和8Ma的鈾礦化（彩圖D）。

多次鈾成礦作用的疊加形成了該區(qū)大型鈾礦床。

6 斷隆成礦觀點(diǎn)提出的地質(zhì)意義

（1）東勝地區(qū)由于斷隆構(gòu)造及其活動導(dǎo)致了繼外流型盆地后的成礦作用，導(dǎo)致了早期鈾礦化的改造，導(dǎo)致了鈾的多期成礦和多期鈾礦化的疊加，形成了該區(qū)大型鈾礦床。并使鈾礦化具復(fù)雜性和復(fù)合性�？傊�，沒有斷隆構(gòu)造就沒有該區(qū)鈾礦成礦的種種特殊性。

（2）東勝地區(qū)的鈾礦是產(chǎn)于中國的地臺背景上的鈾礦床。它既不同于次造山帶的鈾礦床，也不同于國外典型地臺上的鈾礦床。因?yàn)橹袊�的地臺不同于國外巨大而穩(wěn)定的地臺，是破碎、活化的地臺，斷隆成礦是這一特殊大地構(gòu)造背景上合乎邏輯的產(chǎn)物，而斷隆成礦的觀點(diǎn)是從其出發(fā)總結(jié)的觀點(diǎn)。

（3）斷隆成礦觀點(diǎn)的核心是強(qiáng)調(diào)構(gòu)造（特別是深位貫通性斷裂）和地下流體（主要是油、氣等）在砂巖型鈾成礦中的重要作用。因此，砂巖鈾礦的找礦不僅要重視沉積體系和鈾礦化、物質(zhì)成分的研究，而且要重視構(gòu)造和地下流體，主要是油氣沿構(gòu)造運(yùn)移跡象的研究。砂巖斷隆成礦觀點(diǎn)的提出，突破了傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的砂巖型鈾礦是淺部成礦作用，與深部物質(zhì)無關(guān)的觀點(diǎn)。

（4）強(qiáng)調(diào)斷隆構(gòu)造是中國地臺型盆地值得重視的鈾礦找礦的區(qū)域模式，指出鄂爾多斯盆地進(jìn)一步找礦的重點(diǎn)應(yīng)圍繞斷隆構(gòu)造及其邊緣。為鄂爾多斯盆地的進(jìn)一步找礦提供了新思路。

彩圖A 東勝地區(qū)原生色氧化色氣還原色和鈾礦化分布圖   圖B  東勝鈾礦床形成過程計(jì)算機(jī)模擬圖之一

彩圖C  東勝鈾礦床形成過程計(jì)算機(jī)模擬圖之二    彩圖D  東勝鈾礦床形成過程計(jì)算機(jī)模擬圖之三

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