賈立城，劉武生，李曉翠，汪遠志、付 錦

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京100029；2.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊050002）

四川盆地為我國4大沉積盆地之一，面積約23×104km2。盆地四周為高山環(huán)繞，西北為龍門山，東北為米倉山－大巴山，東南為巫山、大婁山，西南為大相嶺。盆地內(nèi)部為中高山、低山及丘陵，因廣泛出露侏羅紀至白堊紀的紅色巖系，素有 “紅色盆地”之稱。四川盆地礦產(chǎn)資源豐富，特別是天燃氣資源量居全國之冠，也是我國砂巖型鈾礦較早取得突破的地區(qū)之一。發(fā)育于盆地川北低平褶帶的川北鈾礦帶為我國南方重要的砂巖型鈾礦成礦帶之一。

研究區(qū)位于盆地北部、東北部邊緣，呈東西向展布，長約240km，寬40～50km，面積約1×104km2。川北鈾礦主要發(fā)育于研究區(qū)東部，目前已落實多個中、小型的砂巖型鈾礦床，從成礦條件看仍具有較大的資源量上升空間。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地位于揚子陸塊西北角，是在上揚子克拉通基礎(chǔ)上發(fā)展起來的大型疊合盆地，其東西兩側(cè)分別受燕山期強烈活動的龍門山、米倉山、大巴山和雪峰山等逆沖推覆構(gòu)造所控制[1，2]，為具前陸盆地性質(zhì)的大型內(nèi)陸坳陷盆地，呈北東向菱形展布。盆地形成于印支期，后經(jīng)喜馬拉雅運動全面褶皺形成現(xiàn)今的構(gòu)造面貌[3]。中三疊世之前的基底演化期，包括新太古代結(jié)晶基底形成階段、元古代褶皺基底形成階段和古生代直接基底形成階段，奠定了四川盆地良好的鈾源基礎(chǔ)；晚三疊世之后，印支運動使上揚子海盆結(jié)束了大規(guī)模的海侵活動，四川盆地進入造山前陸盆地發(fā)育階段[4]，分別于中、晚侏羅世和早白堊世各自沉積了一套沖積扇－河流湖泊沉積體系的雜色碎屑巖建造[5，6]，古氣候條件為潮濕以及由潮濕向干旱轉(zhuǎn)變，植物、動物繁盛，其遺骸隨碎屑物質(zhì)迅速搬運、埋藏，有利于增加儲鈾砂體的還原能力，并使鈾發(fā)生預富集。晚白堊世－始新世，四川盆地處于弱擠壓的構(gòu)造環(huán)境下，其北緣和東部含礦目的層廣泛出露地表，有利于潛水的滲入，形成潛水氧化作用。始新世－第四紀，四川盆地強烈擠壓變形，盆地北緣和東部發(fā)育褶皺構(gòu)造，在構(gòu)造變形相對較弱的地區(qū)有利于層間氧化帶的發(fā)育。

研究區(qū)在構(gòu)造分區(qū)上歸屬于川北低平褶帶，整體表現(xiàn)為一區(qū)域性大向斜，為盆地北緣 （米倉山－大巴山）強烈褶皺區(qū)的山前凹陷，發(fā)育NWSE和NEE－SWW向兩組斷裂構(gòu)造，NEE向斷裂多為基底斷裂，控制著區(qū)域主構(gòu)造線走向。與斷裂構(gòu)造伴生的是一系列寬緩褶皺，軸向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致 （圖1）。

圖1 川北地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map in north Sichuan area

研究區(qū)基底及蝕源區(qū)由中元古界至三疊系組成，鈾源層 （體）比較發(fā)育，而且發(fā)現(xiàn)了不少鈾礦點、礦化點，區(qū)域放射性γ場偏高。

研究區(qū)蓋層以侏羅－白堊系為主體，地層發(fā)育比較齊全，但新生界基本缺失，基巖長期裸露并遭受風化剝蝕。砂巖型鈾礦賦礦層主要為下白堊統(tǒng)蒼溪組 （K1c），屬半干旱－干旱條件下的沖積扇－河流相雜色碎屑巖建造，假整合于蓬萊鎮(zhèn)組 （J3p）之上。蒼溪組地層主要巖性為紫色、灰色、灰綠色細粒長石砂巖及巖屑長石砂巖，夾磚紅色、棕紅色粉砂巖及泥巖，底部常夾數(shù)層灰色、灰白色透鏡狀礫巖或砂礫巖，富含有機質(zhì)、炭化植物碎屑。

2 典型鈾礦床及成礦規(guī)律分析

2.1 典型鈾礦床

川北地區(qū)鈾礦化類型單一，主要為沉積成巖后生疊加改造型，以南江花臺寺 （303）鈾礦床為典型代表。該礦床發(fā)育于川北成礦帶中東部，礦區(qū)位于NEE－SWW向新華向斜的南翼東段。新華向斜為區(qū)域性寬緩復式向斜，南翼地層傾向NW 310°～330°，傾角一般在6°～15°。向斜核部為下白堊統(tǒng)白龍組 （K1b），兩翼為上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組 （J3p）、下白堊統(tǒng)蒼溪組 （K1c）。

礦區(qū)含礦層蒼溪組 （K1c）直接出露地表，為一套河流相雜色中－細碎屑沉積巖。在剖面上，該組由9個巖石粒度下粗上細的正向半韻律層組成，每個韻律層均可劃分為兩個巖性段，即下部以砂巖為主的淺色層和上部以泥巖為主的紅色層。下部淺色層主要為淺灰色至深灰、灰黑色巖屑砂巖，局部見含炭屑礫巖透鏡體和紫色泥巖夾層；上部紅層為紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾薄層細砂巖。各韻律層厚度不等，常沿走向和傾向有增厚和變薄的現(xiàn)象。

工業(yè)鈾礦體主要賦存于第1韻律層淺色砂巖的中、下部，距底部沖刷面0～8m，礦體產(chǎn)出有多層性。平面上，礦體長軸方向同古河道方向一致，呈帶狀展布。

礦石類型以巖屑砂巖 （巖屑占35%～50%，石英40%～50%，長石＜10%）型為主，占礦床儲量的95%以上。礦石顏色為深灰色和灰黑色，鈣質(zhì)膠結(jié)緊密，富含細分散狀有機物質(zhì)。礫巖型鈾礦石僅局部可見。泥巖型鈾礦石為巖屑砂巖型鈾礦石的夾層。

花臺寺鈾礦床具有層控特征，受沉積相控制，礦體主要就位于曲流河邊灘微相或河流侵蝕作用形成的沖刷凹槽內(nèi)，順河道方向展布。有機質(zhì)的吸附及還原沉淀是礦化的主要成因，因此在有機質(zhì)增高部位礦化變富[7]。此外，地下水沿裂隙或不整合面的滲入改造可造成鈾礦化再富集，使局部礦化品位變高[8]。

2.2 鈾成礦規(guī)律

川北目前已落實多個中、小型鈾礦床，發(fā)現(xiàn)的鈾礦 （化）點、異常點繁多，鈾礦化類型為花臺寺式沉積成巖疊加后生改造型。主要含礦層為蒼溪組 （K1c），在研究區(qū)的東部上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組 （J3p）也發(fā)育礦化[9]，但規(guī)模有限。綜合分析區(qū)域上的鈾礦化特征，筆者認為，研究區(qū)砂巖型鈾礦化具有以下規(guī)律：

（1）鈾礦化在空間上主要分布于基底隱伏斷裂構(gòu)造的兩側(cè)和寬緩背、向斜兩翼；

（2）鈾礦化受下白堊統(tǒng)蒼溪組 （K1c）與上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組 （J3p）區(qū)域性假整合面控制明顯，產(chǎn)在不整合面之上；

（3）礦體定位于蒼溪組 （K1c）河道亞相下部第1韻律層的淺色砂巖中，受淺色砂體控制。礦體形態(tài)與產(chǎn)狀隨淺色層砂體的變化而變化；

（4）礦體規(guī)模及形態(tài)常受河道底部形態(tài)控制。在河道底部水流沖刷凹槽中，礦體常呈透鏡狀；

（5）含礦淺色砂體的物理化學特征，決定了礦化的品位和規(guī)模。即砂體的原始孔隙度發(fā)育，有機質(zhì)、黏土、黃鐵礦含量高，礦體常變富、變大；

（6）后生疊加改造：礦床具有后生疊加改造特征，在裂隙帶疊加改造的地段，礦體常較富、較大。

3 區(qū)域預測評價

3.1 區(qū)域預測要素

在鈾礦床的解剖及成礦規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，筆者認為川北地區(qū)鈾礦以花臺寺式沉積成巖疊加后生改造型為主，找礦目的層主要為蒼溪組 （K1c）。本著以地質(zhì)工作為主、物化遙探測手段為輔的原則，在典型礦床研究和成礦規(guī)律總結(jié)的基礎(chǔ)上，厘定了本區(qū)砂巖型鈾礦的若干預測要素。

3.1.1 鈾源要素

研究區(qū)內(nèi)存在兩種鈾源：一是外部鈾源，即來源于蝕源區(qū)大巴山地區(qū)的富鈾基底巖石。該區(qū)前震旦系結(jié)晶基底和古生界褶皺基底變質(zhì)巖系，其巖石鈾含量高，為 （3.6～16.0）×10－6；二是內(nèi)部鈾源，即賦礦沉積建造本身富鈾。

3.1.2 構(gòu)造要素

鈾礦化在區(qū)域上主要分布在基底隱伏斷裂構(gòu)造的兩側(cè)和寬緩復背斜或向斜兩翼。產(chǎn)在侏羅系與白堊系之間的假整合面之上，沖刷凹槽中堆積有含碳化有機物質(zhì)的礫巖、砂礫巖、含礫砂巖等，往往形成鈾礦體。假整合面、沖刷面既是含鈾溶液的通道，也是含鈾溶液的富集場所。

3.1.3 建造要素

鈾礦化主要賦存于下白堊統(tǒng)蒼溪組雜色巖層中，并受雜色層內(nèi)的淺色層控制。

區(qū)內(nèi)蒼溪組最多可劃分出12個韻律層，每個韻律層由下部淺色砂巖、砂礫巖、礫巖與上部紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖組成。韻律層之間多為沖刷面，每個韻律層都有鈾礦化產(chǎn)出。蒼溪組底部第1韻律層為主要含礦層，礦化受淺色層、淺色砂體控制，含礦巖性為灰或灰綠色含碳質(zhì) （有機質(zhì)）巖屑砂巖、含礫砂巖、砂礫巖、礫巖和泥巖。在預測區(qū)的中西部劍門關(guān)－蒼溪－沙河一帶，蒼溪組底部第1韻律層十分發(fā)育。在花臺寺，與鈾礦化有關(guān)的淺色層厚度約為15～50m。

3.1.4 沉積相要素

研究區(qū)早白堊世蒼溪期沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，物質(zhì)來源豐富，主要發(fā)育沖積扇－河流相沉積體系。鈾礦化嚴格受沉積相帶控制，主要分布在古河道的邊灘或心灘中，鈾礦體產(chǎn)出于富含有機質(zhì)、碳質(zhì)、黃鐵礦的河道亞相砂巖、砂礫巖中。

3.1.5 地面伽瑪能譜異常

該區(qū)地面伽瑪能譜異常一般與鈾源豐富區(qū)和礦體地表出露區(qū)相對應，二者具有很好的對應關(guān)系。在研究區(qū)中東部的沙河－南江－巴中地區(qū)存在大面積的伽瑪能譜異常高場區(qū)，是值得重視的地區(qū)。

3.1.6 航磁異常要素

區(qū)內(nèi)正低航磁化極異常梯度帶及不同特征磁異常分界線與深大斷裂帶和補－徑－排體系的局部排泄帶有關(guān)，對含礦層內(nèi)的后生蝕變具有指示作用，是間接反映了鈾礦化的一個因素。區(qū)內(nèi)自通江以北至蒼溪一帶分布有條帶狀航磁化極異常帶 （圖2），說明該帶是有利于砂巖型鈾礦成礦的地段。

圖2 川北預測區(qū)航磁化極異常分布圖Fig.2 Distribution of aerial magnetic anomaly in the north of Sichuan

3.1.7 化探異常要素

化探異常是反映鈾礦化的因素之一。研究區(qū)內(nèi)的化探U／Th高值異常能較好的反映出鈾礦化，礦化多產(chǎn)于U／Th＞0.44的區(qū)域及其附近地段 （圖3）。

圖3 川北預測區(qū)U／Th地球化學異常圖Fig.3 Geochemical anomaly of U／Th in the north of Sichuan

3.2 預測變量構(gòu)置

本次預測主要采用礦床模型綜合地質(zhì)信息預測技術(shù)[10]，在GIS平臺上應用MRAS軟件進行預測區(qū)圈定，這就要求把預測要素轉(zhuǎn)化為有效的圖層變量[11]。根據(jù)上述預測要素，筆者結(jié)合實際情況分別構(gòu)置了該區(qū)的預測變量 （表1）。

表1 預測變量構(gòu)置表Table 1 Construction of predictive variables

3.3 預測區(qū)圈定

3.3.1 方法選擇

通過對構(gòu)置的預測變量作進一步分析，發(fā)現(xiàn)部分地質(zhì)變量之間明顯存在一定的相關(guān)性。例如，構(gòu)造條件實際上控制了沉積相的展布，而沉積相的展布也大體上決定了含礦建造的分布。說明這些預測變量不能滿足獨立性條件，因而不宜選用證據(jù)權(quán)法來圈定預測區(qū)。鑒于上述原因，研究區(qū)砂巖型鈾礦預測區(qū)的圈定方法采用特征分析法。特征分析是一種多元統(tǒng)計分析方法，它是傳統(tǒng)類比法的定量化方法。該方法具有計算簡單、意義明確的特點，在礦產(chǎn)資源定量預測中常被用來圈定預測區(qū)。

3.3.2 最小預測區(qū)圈定

將以上構(gòu)置的9個預測變量依次代入MRAS軟件的特征分析法模塊中，圈定出最小預測區(qū)。

運用最小預測區(qū)的圈定原則[12]，依據(jù)計算得出的每個預測單元的成礦有利度，初步圈定靶區(qū)19片。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實際成礦地質(zhì)條件進行審核，對靶區(qū)進行適當?shù)牟鸱?、合并和修邊，最終圈定鈾成礦靶區(qū)18片 （圖4）。

圖4 川北地區(qū)鈾礦預測成果圖Fig.4 Prognosticate map of uranium mineralization in the north of Sichuan

4 靶區(qū)評述與找礦方向

4.1 靶區(qū)評述

本次潛力評價圈定的18片靶區(qū)主要分布在川北預測區(qū)的中東部，特別是一、二類靶區(qū)集中分布在南 （江）－通 （江）－巴 （中）一帶，顯示出較好的成礦潛力。結(jié)合實際地質(zhì)情況分析，該區(qū)具有以下有利成礦條件：

（1）鈾源豐富：賦礦砂巖的重礦物以磷灰石、鋯石為主，物源主要來自米倉山區(qū)出露的黑云母花崗巖。該巖體含鈾豐度高，已發(fā)現(xiàn)大量原生鈾礦化點，可為盆地內(nèi)成礦提供充分的鈾源。

（2）控礦構(gòu)造發(fā)育：該區(qū)位于川北低平褶帶，構(gòu)造樣式以寬緩的背向斜為主，寬緩褶皺的翼部是花臺寺式鈾礦發(fā)育的有利部位。

（3）有利相帶發(fā)育：含礦層以河流相沉積為主，河道亞相砂巖成分復雜，巖屑含量高，含豐富的有機質(zhì)，粒度較粗，具有較高的滲透性，有利于含氧含鈾水滲入改造。

（4）有利的沉積建造和古氣候條件：富含有機質(zhì)的淺色層分布穩(wěn)定，有利于沉積成巖期鈾的吸附富集。沉積后期為干旱古氣候，發(fā)育紅色碎屑巖建造。在斷裂、裂隙發(fā)育區(qū)，有利于后生改造。

4.2 鈾礦找礦方向

川北成礦帶為鈾礦找礦工作老區(qū)，經(jīng)過多年的投入已取得一些成果，但找礦效率明顯偏低，主要是因為對礦床成因的認識不夠全面，過分強調(diào)了沉積成巖成礦作用，忽視了后生改造的控制作用。今后應加強礦床成因分析，正確厘定成礦要素與預測要素，特別是加強對斷裂、褶皺、裂隙帶和不整合面等與后生改造有關(guān)的構(gòu)造要素的研究?？傮w而言，該區(qū)具有較好的砂巖型鈾礦成礦條件，特別是中東部的南 （江）－通 （江）－巴 （中）一帶，成礦條件優(yōu)越，并具備較好的工作基礎(chǔ)，應把老礦區(qū)擴大和礦區(qū)外圍落實新礦床作為重點突破的對象。此外，在西部的旺蒼一帶也有一些應引起注意的預測區(qū)，鑒于其工作程度較低，可作為新區(qū)進行探索。

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