0 引言

航磁数据在寻找铁磁性矿物及提取地质构造方面有着独特的优势 (胡旭芝等，2006；王涛等，2007；于长春等，2007；夏玲燕等，2008；张玄杰等, 2012, 2016；史建民等，2014；闫晓兰，2014；周稳生等，2014；程华等，2015；高玲举等，2015；涂广红等，2015；吴凌根等，2015；柳建新等，2016；乔中坤等，2016；闫亚芬等，2016；张楠等，2016)，而近些年随着铀矿开采需求量的增大，磁法测量被逐渐应用于寻找层间氧化带砂岩型铀矿.部分学者提出了砂岩型铀矿上比较直观的磁场特征，例如氧化-还原过度带上方存在微磁异常，并探讨了微磁异常的形成机理 (倪卫冲，1998；吴小羊和刘天佑，2005；赵素涛等，2006；江民忠等，2007；刘祜等，2009；付锦等，2015)，这些研究的理论基础是氧化还原过渡带附近盆地盖层的磁性存在升高现象，属于从微观的角度对铀赋矿层位的微弱磁性变化进行探讨.鉴于层间氧化带砂岩型铀矿的形成需要特定的“补-径-排”体系，在空间上严格受地球化学分带的控制，矿体产于氧化-还原过渡带，铀矿体的空间规律性很强，故本次研究的重点不在于寻找铀矿床附近的微磁异常，而是从宏观的角度对砂岩型铀矿所处区域的航磁数据进行全面研究，区分成矿体系中不同构造部位的航磁异常形态，以达到快速缩小找矿范围的目的.笔者以伊犁盆地为例，针对铀成矿特点总结了不同构造区块的航磁异常特征，在此基础上利用化探工作中应用较多的衬值滤波法对航磁数据进行信息增强，可以更清晰地反映铀矿区的空间位置.

1 研究区概况 1.1 区域地质背景

伊犁盆地在大地构造位置上归属于哈萨克斯坦南部东段中天山隆起带中的伊犁微板块，是在石炭-二叠纪弧间裂陷槽基础上发展演化而成的内陆中新生代山间裂陷-坳陷复合型盆地 (张国伟等，1999).盆地基地具有二元结构：结晶基底为前寒武纪基底，主要由一套浅变质的碎屑岩和混合岩构成；直接基底为上古生界石炭—二叠系海相火山喷发沉积和海相、海陆过渡相碎屑沉积组合.盆地盖层以三叠系和侏罗系为主，白垩系及上覆新地层发育不全.

盆地主要发育近东西向的逆断裂，这些断裂构造控制了盆地的形成和产出状态，使盆地在平面上呈西窄东宽的楔形展布，剖面上呈北陡南缓的不对称箕状向斜盆地.

1.2 铀成矿特征

目前伊犁盆地已发现的铀矿床均位于盆地南缘构造相对稳定的斜坡带上，呈近东西向带状展布.铀矿化主要产于中下侏罗统水西沟群，该群为一套陆相暗色含煤碎屑岩建造，岩性为灰色、灰黑色砂岩、泥岩夹煤层.沉积相模式为冲积扇-扇前辫状河-滨湖三角洲-湖沼相.此建造自下而上划分为八道湾组、三工河组和西山窑组等3个组，8个沉积旋回.铀矿化按赋矿岩性可分为砂岩型、煤岩型和泥岩型，以砂岩型为主.砂岩型铀矿化以层间氧化成因为主，潜水氧化成因次之.

伊犁盆地的典型铀矿床具有十分明显的层间氧化带分带现象，从氧化带到原生岩石带可依此划分出强氧化带、中氧化带、弱氧化带、氧化还原前锋带和原生岩石带.

层间氧化成矿作用包含了源 (铀源)-运 (搬运、迁移)-积 (沉积、沉淀)-保 (保矿条件) 这个完整的成矿过程.伊犁盆地铀源条件较丰富，既有来自盆地基地和蚀源区的铀源，又有来自沉积主岩中的铀源.当容矿主砂岩层被抬至地下水作用圈后，含氧含铀水溶液渗入砂岩层供其发生氧化，铀自砂岩层的氧化带向同一砂岩层的氧化-还原前锋区迁移，遇到氧化还原地球化学障时逐步沉淀，并得益于良好的保矿条件最终富集成矿 (图 1).

层间氧化带型砂岩铀矿的产出部位、空间展布及其矿体形态完全受层间氧化带的发育及其特征制约.层间氧化带具有明显的地球化学分带性，其氧化带尖灭部位即前锋线在平面上具蛇曲状分布；铀元素被溶解、迁移和沉淀富集，与特定的氧化剂和还原剂的存在密不可分，砂岩铀矿体产出于层间氧化带前锋线附近和层间氧化带上、下两侧，特别富集于层间氧化带的前缘部位.在剖面上砂岩铀矿体以卷状、似卷状和不规则卷状为主，也有板状.

2 航磁数据对砂岩型铀矿空间位置的反映 2.1 伊犁盆地南缘航磁数据特征

伊犁盆地南缘的构造强度表现为东强西弱，自西向东可分为相对稳定区、过渡区和构造活动区.

西部构造稳定区的地层构造较单一，整体上为向北缓倾的单斜地层，倾角8°~10°，在航磁异常图中 (图 2a) 表现为自南向北缓慢升高的形态，北部盆内大部分为正磁场区，连续性好，上延1 km后 (图 2b) 磁场整体形态变化较小，表明了磁场主要受深部基底控制.经研究认为西部地区磁场形态主要是由伊犁盆地的结晶基地引起，结晶基地的地层为前寒武纪变质岩系，岩性主要为混合岩、碎屑岩和黑云母片麻岩等，磁性强，厚度较大 (刘俊霞等，1997).

东部构造活动区包含了郎卡-库鲁斯泰倒转凹陷带构造强烈活动区和库鲁斯泰-达拉地构造较强烈活动区等，断裂和褶皱构造发育，在盆缘断裂附近，侏罗系水西沟群与石炭系呈断层接触，受逆冲断层影响，地层直立或发生倒转.受构造强度影响，东部地区磁场形态较为复杂，高磁异常主要由石炭系中酸性火山岩引起.上延1 km后较多杂乱的高频异常消失，但磁场格局没有改变，表明了该区域磁异常主要来源于石炭系地层.

2.2 控矿因素分析

航磁数据大小与铀含量多少并无直接关联，所以必须通过其他途径来间接定位砂岩型铀矿.伊犁盆地南缘砂岩型铀矿的控矿因素与找矿标志主要包括：① 铀源；② 构造条件；③ 含矿层位；④ 沉积建造条件；⑤ 岩性-岩相条件；⑥ 层间氧化作用⑦ 水文地质条件⑧ 古气候条件.针对航磁的特征，笔者拟对构造条件和层间氧化作用开展重点研究，寻找突破口.

构造条件对研究区砂岩型铀矿的控制作用主要表现在：(1) 构造斜坡带控制了铀矿区的沉积相类型，控制了容矿砂体的展布；(2) 局部断裂构造完善了补-径-排水动力体系，有利于铀成矿；(3) 斜坡带地层中的次级隆-凹构造有利于铀的富集.拟利用航磁数据对这些构造特征展开研究，发现航磁特征与铀矿空间位置的相关性.

同时层间氧化作用是层间氧化带砂岩型铀矿最重要的成矿要素，层间氧化带的发育受构造活动的不均一性而存在较大差异，一般情况下发育完善、规模较大的层间氧化带前锋线见矿性好，而大规模的层间氧化带势必在区域构造环境等方面存在较明显的特征，也可以发挥航磁的优势.

2.3 航磁特征与铀成矿关系

经过研究认为，伊犁盆地南缘砂岩型铀矿的空间位置在航磁上是有规律可循的 (图 3).

盆地南部的蚀源区主要覆盖石炭系中酸性火山岩，地层磁性较强，磁场形态起伏较大，部分区域峰值大且伴有负值；至盆地边缘，基底呈斜坡带、断陷带或断褶带形式，盖层变厚，磁场强度降低，往盆内方向形成宽缓或密集的磁异常梯度带，该梯度带表明地层呈斜坡带向盆内倾斜，为含氧含铀水的流动提供了动力.

盆内盖层中呈现基底局部隆坳或中酸性岩体侵入形成的构造，磁场呈现亦正亦负、或者正负成对的磁异常，由于上覆有无磁性的盖层，磁场多为中频或低频磁异常，较少高频磁异常.

在氧化-还原过渡带，磁场由梯度带逐渐过渡到宽缓磁场.当宽缓磁场出现局部磁力线转折或变化时，说明存在基底局部隆起，盖层厚度可能发生变化.局部隆起是含煤地层演化所产生的还原性气体的聚集场所，使砂体还原性增强，提高了地球化学反差度.另外各种有机质组分大量存在增加了对铀矿物的吸附作用，使成矿元素聚集.另一方面，含矿含水层在隆起地段剥蚀面宽，有利于含氧水大面积的渗入，促进层间氧化作用的进行 (王谋和李盛富，2006).例如乌库尔其地区构造上存在隆起，没有发现强烈的断裂破坏和构造破碎带，在磁场形态上 (图 2a) 表现为近圆形的正异常区，该隆起对铀矿的富集有至关重要的作用.

原生带磁场变得宽缓，反映的主要是盆地深部结晶基底的磁性，往盆内方向随着基底厚度的增加，磁场缓慢抬升.如果盖层中没有含磁性地层出现，磁场几乎没有高频异常.

由于铀矿化定位于基底构造由陡变缓部位的盖层砂体中，所以伊犁盆地南缘铀矿床具有带状产出的特点，矿床通常位于磁场梯度带向宽缓磁异常过渡的区间内，并且偏向宽缓磁异常区1~3 km左右，ΔT零值可作为从氧化带进入过渡带的标志之一.鉴于铀矿化与盆地构造特征的密切关系，可通过航磁异常特征识别盆地基底和局部构造，进而确定与砂岩铀成矿密切相关的氧化-还原过渡带展布位置.

3 铀成矿区航磁信息增强显示

通过航磁数据对构造信息进行提取，可进一步确定层间氧化带砂岩型铀矿的有利成矿区段，由于铀矿体严格受层间氧化作用控制，所以在宏观上该区段和氧化-还原过渡带的位置较为近似.在航磁ΔT等值图中，铀矿体所在的氧化-还原过渡带位于磁场梯度带向宽缓磁场过渡的区间内，并不位于极高场或极低场，所以给解译工作增加了难度.

为了找到合适的信息增强方法，笔者总结了氧化-还原过渡带的磁场特征：(1) 梯度特征明显，并且与氧化-还原过渡带的延伸范围较吻合；(2)ΔT零值可作为氧化带进入过渡带的标志之一.ΔT零值线可以很容易地在图上显示，但磁场梯度带的延伸有时却显示的并不清晰，结合这两个特点，我们采用了化探异常提取中应用效果较好的衬值滤波法，结果较为理想.

3.1 衬值滤波法简介

目前在化探领域常用的衬值滤波法是在EDA (Exploratory Data Analysis) 技术 (史长义，1993) 和滤波技术基础上开发的，以小窗口代表局部异常，大窗口代表局部背景，统计参数包括上下四分点、内散度等 (史长义等，1999；廖敏等，2007；费光春等，2008).而本研究内容并不涉及异常下限的划分，所以无需统计上下四分点和内散度等参数，计算过程是将离散数据网格化后，以3×3个网格为小窗口，9×9个网格为大窗口，将小窗口与大窗口的算数平均值比值作为该点衬值，并移动窗口直至遍历全区.

由于氧化-还原过渡带的位置与航磁ΔT零值的位置较为接近，并且位于磁场变化的梯度带，较少大幅度的磁场跳跃，所以作为分母的大窗口的算数平均值为接近于0的正值或负值，这样经过比值计算后得到的衬值会出现较多交错分布的极高值或极低值，并随着磁场梯度带的延伸而呈现带状延展形态.因此经过衬值滤波法处理后氧化-还原过渡带的位置信息会得到大幅度的增强.

3.2 处理效果

由于盆地南缘的层间氧化带砂岩型铀矿均位于中西部地区，所以选择该区域为研究区，对方法应用效果进行验证.研究区内自西向东分布有三个铀矿床，氧化带前锋线呈近东西向展布.图 4a为研究区航磁异常图，图中氧化带前锋线是根据已有钻孔编录资料绘制的示意线，可以看到氧化带前锋线所在区域为磁场ΔT值由低向高变化的梯度带内，但图中梯度带的形态并不明显，不足以快速确定氧化带前锋线的位置.

图 4b为经过衬值滤波法处理后绘制的衬值等值图，可以发现氧化带前锋线所在位置呈现极高值与极低值交错分布并带状延伸的形态，特征明显，能够较清晰地指示铀成矿有利区带.需要说明的是，经过信息增强后显示的铀成矿有利区带是从区域上缩小了找矿范围，还需综合分析铀源条件、岩性-岩相条件及水文地质条件等信息，以便精确定位找矿靶区.

4 结论 4.1

伊犁盆地南缘蚀源区主要覆盖石炭系中酸性火山岩，磁场形态复杂，磁异常峰值较大且常伴有负值，往盆内方向构造斜坡带区域磁场呈现梯度带形式，铀矿床通常位于磁场梯度带向宽缓磁场过渡的区间内，ΔT零值可作为从氧化带进入过渡带的标志之一，至原生带后磁场为缓慢升高的正值区.

4.2

针对研究区砂岩型铀矿的磁场特征，创新性地采用了化探领域的衬值滤波法来处理航磁ΔT数据，处理后的图像上铀矿区呈现正负异常相间分布并带状延伸的特征，空间信息得到了大幅增强，能够从宏观上快速确定铀成矿有利区.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！