砂岩型铀矿是我国目前铀资源勘查主攻的目标类型,但在勘查过程中,往往侧重地层的岩性、岩相等控矿因素研究,而对断裂构造控矿重视不够(或被忽略)。通过对中国砂岩型铀矿遥感影像特征的系统研究,发现我国主要砂岩型铀矿区均有控制工业铀矿产出的断裂构造存在。在此基础上,剖析了控矿构造的特点及其控矿作用,提出构造-地球化学障的成矿新模式。最后论述了构造-地球化学障模式与传统氧化带前锋模式的区别,并探讨了其提出的重要意义。
关键词:断裂构造 控矿作用 构造-地球化学障 重要意义
1 遥感影像特征研究的新发现
对中国主要砂岩型铀矿区的遥感图像进行系统研究后的一个重要发现是,所有的砂岩型铀矿区均有控矿断裂带存在。由于这些断裂带通常被第四系覆盖,在野外很难发现,而且应用一般的图像处理方法也不易突出断裂的影像信息。因此,这些断裂的存在及其控矿作用长期被忽视。为了引起对这一问题的重视,首先将这些断裂的厘定证据及与铀矿化的关系阐述如下:
1.1 控矿断裂的影像标志
经研究,有两种情况:
(1)控矿断裂的线性特征明显,表现为浅色调背景上的深色带或暗彩色带。沿色带走向各点像素值稳定,延伸较长;横向上光谱值变化较大,色带的宽度较大,有时无明显的边缘结构,图像上边界显得模糊不清(图1)。
图1 龙川江盆地控矿断裂在影像上表现为SN向的暗色晕带
1—断裂; 2—矿化点
Fig.1 Ore-controlling fault is expressed as SN orientation dark faint zone
in Long chuan jiang basin
1 – Fault 2 –Uranium occurrence
(2)控矿断裂也可能表现为不同影像特征区的分界线。这种控矿断裂虽线性特征不十分明显,但两侧的色调、纹理、地貌景观截然不同。在东胜矿区的热红外图像上,这种界线还表现为地热低场和高场的分界线。
1.2 控矿断裂的地球物理标志
根据影像解译的断裂构造,在多数情况下与地球物理数据(包括重力、磁力、地震)反映出来的断裂构造相一致。如在伊犁盆地地震测量资料分析表明,在切过径流区的几条地震剖面上,都有地震解译的断层存在。逐一确定每条地震剖面解译的断层的位置,发现地震方法确定的断层与遥感解译的断裂位置吻合,是一些切穿基底的断裂。在东胜矿区航磁、重力解译的断裂也与遥感图像解译的控矿断裂构造相一致。
另外,有的矿区还可见航空放射性伽玛能谱高场沿控矿断裂带分布的现象。
1.3 控矿断裂的地形、地貌、水系标志
这些控矿断裂由于被第四系覆盖而不易被地质人员识别,因此常被忽视。但通过遥感图像的详细分析,仍可究其蛛丝马迹。如在地形上形成断层陡坎,地貌上表现宽大的河谷,并且控制河流的流向和水系的变化,有时导致泉水、湿地和植被沿断裂线状分布等。图3显示了吐哈盆地的一条东西向控矿断裂带。其南侧,水系表现为单条河道,而北侧,水系则突然散开(图2)。巴彦塔拉盆地的NE向控矿断裂不仅切穿N2的盖层,而且NW向河流遇断裂后发生90度的大拐弯[1]。这些现象都是断裂存在的证据。
图2 断裂构造表现为河道散开的结点连线
Fig. 2 Fault displays knot where drainages disperse connect line
1.4 遥感解译断裂的野外查证
经野外查证,有的控矿断裂为第四系覆盖下的隐伏断裂,地表虽难以辨认,但它们在遥感图像上宏观特征清楚。同时,多种信息的综合标志明显。经野外钻探,发现沿控矿断裂有矿化蚀变,甚至出现钻孔漏水现象。这些都反映了断裂带的客观存在。有的属半覆盖或未覆盖的断裂,只要在野外认真查证,可以观察到断裂构造的形迹,如东胜地区遥感图像上解译的准格尔召―王家塔控矿断裂,经野外验证,发现有构造角砾岩,并见断裂上、下盘地层有明显的滑动现象(图3)。
图3 准格尔召-王家塔断裂野外照片(镜头向东拍摄)
Fig. 3Field photo showing Zhungeerzhao-Wangjiata fault
( Camera due to east )
上述断裂构造与铀矿化空间分布关系的研究表明,铀矿化无论在平面上,还是在剖面上,均受上述断裂构造控制。在平面上,矿床和矿点沿控矿断裂呈串珠状带状分布。因此,控矿断裂带的方向控制着矿化带的分布方向。如,腾冲龙川江盆地的控矿断裂走向南北向,铀矿床、矿点呈南北向带状分布;伊犁盆地的控矿断裂走向东西向,铀矿床、矿点呈东西向带状分布[2]。在剖面上,矿体分布在靠近断裂构造形成的局部氧化-还原过渡带或强化还原带边部。双断裂控制双氧化―还原过渡带的形成,从而控制双矿卷矿体的出现(图4)。
图4 吐哈盆地双断裂控制双氧化-还原过渡带示意图
1—第四系;2—下第三系;3—中下侏罗统;4—中石炭统;5—正断层;6—逆断层;7—矿体
Fig. 4Sketch map showing double faults control double oxidation-reduction transition zone
1-Quaternary 2- Paleogene 3- Middle-lower Jurassic 4- Middle Carboniferous
5- Normal fault 6-Thrust fault 7-Ore body
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