摘要
相山火山盆地被视为中国火山岩型铀矿的一个重要产区。本文基于遥感地质信息提取等新技术，对相山铀矿田遥感、航空能谱、地面重磁等多元地学信息集成和分析，揭示了相山火山盆地的总体特征、铀矿田矿区的分布规律：（1）遥感构造异常特征表现出相山铀矿田北部矿区主要分布在环形构造内，西部和东部矿区则主要分布在菱格状构造及近 SN 向线性构造的交汇处；（2）相山矿田北部矿床主要分布在钍高值区，西部邹家山矿床分布在钍钾高值区，而河源背—石洞一线矿床则分布在钍钾向铀钾过渡的区域，东部云际矿床为钍钾高值区；（3）从盆地中心向盆地外围重力异常总体由低向高变化简单，呈三级环状分布； （4）相山火山盆地磁场分布特征较为复杂，以牛头山—乐家—云际为界分为2个片区：界线以北主体为低值区，零星混杂着一些小面积的高场区，界线以南由2个高场区和穿插于其中的低值区组成，铀矿床主要分布在低值区。遥感地质信息提取的航空能谱异常、布格重力异常和地面磁测异常能够反映矿田深部有利成矿部位，对深部找矿具有指导作用。
Abstract
The Xiangshan volcanic basin is recognized as one of China's most important production areas for volcanic rock-hosted uranium deposits. This study employs advanced remote sensing geological extraction techniques to conduct an integrated analysis of multi-source geoscientific data, including remote sensing imagery, airborne radiometric surveys, and ground-based gravity-magnetic measurements from the Xiangshan uranium field. The research reveals critical characteristics of the volcanic basin and elucidates the distribution patterns of uranium mineralization: (1) Remote sensing structural analysis demonstrates distinct spatial controls on uranium mineralization: deposits in the northern ore field predominantly occur within ring structures, while western and eastern deposits are mainly localized at the intersections of rhombic-grid structures and submeridional (SN-trending) linear features. (2) Radiometric signatures exhibit systematic zonation: northern deposits correlate with high thorium (Th) anomalies; the Zoujiashan deposit in the west is associated with elevated thorium-potassium (Th-K) values; the Heyuanbei-Shidong trend occurs in transitional zones between Th-K and uranium-potassium (U-K) anomalies; and the eastern Yunji deposit coincides with a prominent Th-K anomaly. (3) Gravity data reveal a concentric zonation pattern, with Bouguer anomalies progressively increasing from the basin center toward the periphery, forming three distinct annular zones. (4) Magnetic surveys delineate a complex field pattern, divided by the Niutoushan-Lejia-Yunji structural boundary: the northern domain is characterized by a low-intensity magnetic field with localized high anomalies, whereas the southern sector comprises two high-intensity zones separated by low magnetic anomalies. Notably, uranium deposits show a preferential association with low magnetic field domains. The integrated interpretation of airborne radiometric anomalies, Bouguer gravity gradients, and ground magnetic signatures effectively constrains favorable deep-seated mineralization targets, providing critical exploration vectors for deep prospecting in the region. The methodology demonstrates significant potential for guiding uranium exploration in analogous volcanic terrains.
0 引言
相山铀矿田是中国重要火山岩型铀矿的产地。近年来，许多学者和科研人员对相山的地质构造、岩石地球化学、矿化蚀变特征及成矿机理等方面进行了深入的研究，并取得了显著的成果（张士红， 2012；张树明等，2012；林子瑜等，2013；杨庆坤， 2017；胡志华等，2018；魏欣等，2021）。
随着人类社会对矿产资源需求的不断发展，找矿工作已由地表矿、浅部矿、易识别矿转向寻找隐伏矿、难识别矿，矿产资源勘探的难度逐渐提高，地质和矿产勘查工作越来越倚重于深入研究成矿规律以及科学的矿产资源预测理论和方法（汪凡云， 2009）。遥感信息提取技术在深部找矿勘探中的应用范围逐渐扩大，更加方便研究者们重建深部各类地质对象的结构，分析各种地质现象之间的相互关系，从而更有效地进行地质研究和找矿预测。
本文利用以往获得的大量勘探生产资料及科研成果，基于遥感信息提取技术再现相山地区地学特征与铀矿化赋存规律，对相山铀矿田遥感、航空能谱、地面重磁等多元地学信息进行详细的分析，从而揭示相山火山盆地的总体特征、铀矿田矿区的分布规律，有利于为相山地区铀矿地质勘查空间提供新的依据。相山地区深部铀矿勘查靶区的确立对于未来矿产资源开发的指导具有重要价值，同时相山铀矿田老矿山的开采接替对于维持地区经济发展和资源可持续利用具有战略性意义。
1 相山地区区域地质背景
1.1 地层
相山盆地地处扬子板块和华夏板块的交界处 （图1a），毗邻南缘的相山破火山口，地理位置上位于遂川—德兴深断裂带南东侧，在清江镇东南约70 km处。相山地区地层岩性包括：上白垩统上鹅胡岭组（火山旋回 2）、下白垩统鹅胡岭组红层砂岩、砾岩，上侏罗统大丁组（火山旋回1），上三叠统安源组长石-石英砂岩、含煤页岩，下石炭统华山岭组粉砂岩、石英砂岩（图1b），印支期花岗闪长岩，加里东期花岗斑岩、片麻状花岗岩，前寒武纪片岩和千枚岩 （翁宗翔，2022）。第一次火山旋回阶段的火山活动主要以裂隙式喷发为主，导致玻屑凝灰岩、熔凝灰岩以及流纹英安质熔岩的形成，同时也带来了火山口的崩塌；第二次火山旋回阶段以中心式喷发为主，在此期间大量沉积物被堆积，最终在巨大的挤压应力作用下，形成了火山穹隆，以破火山口为中心岩相。
1.2 构造
相山火山盆地位于赣杭构造火山岩铀成矿带和赣中南花岗岩铀成矿带的交汇地带，特殊地质位置使得相山地区成为研究铀成矿和地质构造演化的重要区域，对于深入了解该地区的地质特征和铀矿资源具有重要意义。
古元古代时期，该区域经历了强烈的拗陷沉降，沉积了华南地槽系的浅海相砂质和硅质碎屑岩。加里东运动导致了本地区的褶皱回返和区域变质作用，形成了东西向褶皱带和东西向断裂带。中三叠世末的印支运动使华南地台进入了“活化” 阶段。晚侏罗世初期，基底变质岩系发生沉降运动，形成了断陷盆地。晚侏罗世燕山运动阶段，盆地经历了 2 次火山喷发和岩浆活动，最终形成相山破火山口。构造活动影响着岩石类型的分布，可以更有效的预测矿床的位置，并指导勘探工作。
1.3 区域岩浆活动
在相山铀矿田内，岩浆活动主要为燕山期（同富岩体）以及少量的加里东期小岩体（乐安岩体）。燕山期岩浆活动主要表现为酸性熔岩的喷发和溢流，伴随着花岗岩体的侵入（黄锡强，2008）。包括燕山早期的中细粒黑云母花岗岩、中细粒花岗斑岩，以及晚期的黑云母斑状花岗岩和次斑状花岗岩等。此外，脉岩主要包括花岗斑岩、斜长花岗岩、煌斑岩和辉绿岩等（邱爱金等，1999；黄锡强，2008）。蚀变岩亦有出露，例如，邹家山铀矿床围岩蚀变为水云母化、赤铁矿化和萤石化等，蚀变具多期次活动，尤其是富矿产出部位，使得多阶段蚀变沿裂隙充填叠加，并呈现出明显的分带性（胡宝群等， 2011）。该区域火山活动可划分为2个主要旋回：第一火山旋回（169～158 Ma）以流纹质沉凝灰岩、玻屑凝灰岩及熔凝灰岩为主，晚期发育流纹质沉凝灰岩，并伴随凝灰质砂岩和砂岩的沉积，该旋回末期伴随火山机构崩塌及破火山口形成；第二火山旋回 （150～140 Ma）以流纹质岩浆活动为主导，早期表现为流纹岩及结晶凝灰岩的喷发与沉积，末期大规模挤压作用形成斑碎屑流纹岩（具碎裂状、部分自形石英斑晶的流纹岩），构成火山群中心圆顶状构造的主体部分。最新一期岩浆活动（135～114 Ma） 具有次火山岩特征，表现为花岗斑岩、黑云母二长花岗斑岩、黑云母石英二长斑岩、流纹斑岩及花岗闪长斑岩等岩脉或矿脉沿断裂带侵位，主要断裂走向为北东—南西、北北东—南南西及南北向。
1—上白垩统砂砾岩；2—下白垩统鹅湖岭组碎斑熔岩；3—下白垩统如意亭组（火山）碎屑岩、流纹英安岩；4—上三叠统安源组砂（砾）岩；5—下石炭统黄龙组砂（砾）岩；6—变质岩；7—次花岗斑岩；8—斑状花岗岩；9—花岗岩；10—火山颈（推测）；11—断裂；12—矿床范围
1.4 矿床特征
相山火山盆地是中国典型的火山岩型铀矿田，区内铀矿床分布广泛，赋存位置多样，且具有较高的矿石品位。根据铀矿床的空间分布特征及主要控矿因素，该矿田可划分为 3 个成矿区：西部矿区、北部矿区和东部矿区（邵飞等，2008）。
西部和东部矿区以火山熔岩型铀矿床为主，赋矿围岩主要为碎斑熔岩和流纹英安岩；北部矿区则以次火山岩型铀矿床为主，矿体主要赋存于次花岗斑岩及其内外接触带。目前，已发现的铀矿床主要集中分布于北部和西部成矿区。北部矿区代表性矿床包括巴泉、沙洲、横涧村和湖田等；西部矿区矿床数量较多，如邹家山、居隆庵、石洞和河源背等； 东部矿区目前仅发现云际矿床。
1.5 岩石物性特征
相山铀矿田地质结构复杂，岩石类型空间分布不均，导致各地质单元在密度、磁化率和电阻率等物理性质上呈现显著差异。岩石物性统计结果表明，除变质岩具有较高密度外，其余岩石密度普遍较低；磁化率特征显示碎斑熔岩和花岗斑岩呈现较强磁性，而变质岩磁性较弱；电阻率特征表现为碎斑熔岩和花岗斑岩普遍较高，流纹英安岩相对较低，基底变质岩虽存在较大离散性但总体呈现高电阻率特征（表1）。
2 相山铀矿区多元地学异常信息处理与分析
2.1 相山铀矿区地质信息提取与分析
基于已有地质图件、研究成果及数据，通过对相山火山岩盆地地质要素的综合取舍与归并（图1b），可有效提取该区关键地学信息，明确揭示火山岩型铀矿区的主要地质特征。
相山火山岩盆地基底主要由震旦系千枚岩和片岩组成，出露于盆地周缘，其中东部笔架山—苔洲—林头一带发育下石炭统和上三叠统沉积岩。基底之上覆盖上侏罗统火山岩系，可划分为 2 个火山旋回：第一旋回以打鼓顶组酸性—中酸性流纹英安岩为主，呈不完整环状分布于盆地边缘；第二旋回以鹅湖岭组酸性碎斑熔岩为主体，构成火山岩系主要组成部分，集中分布于盆地内部，其中心部位可见含花岗（斑）岩块体的碎斑熔岩（孟艳宁等，2011）。侵入岩以燕山晚期花岗斑岩为主，呈不规则弧形分布于火山岩体周缘，尤以北部、东部和南部最为发育，另有部分岩体零星分布于盆地内部。盆地西南部出露加里东期混合花岗岩，西侧火山岩之上覆盖上白垩统红色砂岩和砂砾岩（刘军港等，2019）。
2.2 遥感构造解译与分析
基于 ETM+多波段遥感数据（8 波段精度 15 m，其余波段精度 30 m）的综合解译分析，相山火山盆地断裂构造识别精度显著提升（Masek et al.，2001； 韩玲玲等，2003）。遥感影像显示该盆地发育典型的双层环形构造，空间分布不均，与火山活动中心密切相关，主要表现为环状水系特征（图2）。
影像增强处理结果显示（图3），相山盆地内部发育显著的南北向、北东向和北西向线性构造体系。其中，北东向与北西向线性构造以沟谷地貌为特征，相互交切形成典型的菱格状构造图案，在盆地西部表现尤为突出。矿床空间分布分析表明，铀矿田北部矿区主要赋存于环形构造内部，而西部和东部矿区则集中分布于菱格状构造与近南北向线性构造的交汇部位。
图2相山地区环（弧）形构造解译图
图3相山盆地线性构造解译图
2.3 物探异常信息提取与分析
2.3.1 航空能谱数据异常提取与分析
航放场U、Th、K图像显示（图4），研究区中部椭圆形高亮区域（黄色曲线）与相山盆地范围高度吻合，呈现放射性核素含量整体偏高特征，而盆地外围则表现为低场区。盆地内部清步平—湖竹坪— 管家幢—苔洲以北区域显示绿色—青色—蓝色调，对应Th、K高值区并伴生局部U高值；以南呈粉紫色条带状展布，为U、K高值区。北部横涧村、巴泉、沙洲矿床分布于Th高值区，西部河源背—石洞一线呈现U-K向Th-K过渡特征，东部云际矿床则位于Th-K高值区。
航放场 U图像（图5）揭示相山盆地内外震旦纪地层铀放射场特征具明显分异：盆地内部整体呈现高场—偏高场特征，发育2条北东向条带状低值区，外围则为低场区。盆地内部铀分布呈现空间异质性，高场区沿西部、南部和东部盆缘呈不连续环状分布，中部为偏高场区，北部相对低值。矿床分布显示，西部邹家山、居隆庵、石洞等矿床位于高场— 偏高场向低场过渡带；北部巴泉、沙洲、横涧村、湖田及东部云际矿床则分布于高低场过渡区。
航放场 Th图像显示（图6），相山盆地外围为低场区，北部和东部属高场区，西部为偏高场区，中部和南部则呈现偏高场与低场混杂特征。矿床主要分布于高场和偏高场区，其中北部巴泉、沙洲、横涧村、湖田矿床位于高场区，西部石洞矿床处于低场区，东部云际矿床则位于偏高场区。
航放场 K 图像表明（图7），盆地整体表现为高值区，中部发育2条北东向条带状低值区，外缘为低值区。西部邹家山、河源背、居隆庵矿床分布于高值区，石洞矿床位于低值区，北部横涧村、巴泉、沙洲及东部云际矿床均赋存于高低值过渡带。
航空伽玛能谱孟赛尔变换I分量显示（图8），相山火山盆地整体呈现高场值特征，外围为低场值区，内部发育 2 条北东向条带状低值区。矿床空间分布表现为：西部邹家山、居隆庵和石洞矿床位于高—偏高场值向低场过渡带；北部横涧村、巴泉、沙洲矿床及东部云际矿床则分布于高低场过渡区。
图4相山地区航空能谱U、Th、K合成图
图5相山地区航空能谱U图
图6相山地区航空能谱Th图
图7相山地区航空能谱K图
图8相山地区航空能谱孟赛尔变换[I]分量图
航空伽玛能谱孟赛尔变换 H 分量显示（图9），相山盆地放射性元素分布具有区域分异特征：外围主要为 Th、U-Th混合区；南部湖田—凤山—林头一带为 Th、U-Th混合场区；北部巴泉—沙洲—笔架山一带为K场区；中部则为U、U-K混合场区。矿床分布表现为：西部矿床位于 U 与 U-K 混合场过渡带，北部矿区处于 K与 U-K混合场过渡区，东部矿区与 U、K场密切相关。
航空伽玛能谱孟赛尔变换S分量（图10）揭示盆地放射性元素纯度空间差异显著：外围为低值区，中部整体呈高值区。其中北部为连续高值区，已知矿床主要分布于此；东部云际矿床为低值区；西部除石洞矿床位于低值区外，其余矿床均分布于高值区；南部则呈现高低值混合特征，反映该区放射性元素分布格局的复杂性。
图9相山地区航空能谱孟赛尔变换[H]分量图
图10相山地区航空能谱孟赛尔变换[S]分量图
2.3.2 布格重力场分析
相山地区布格重力场图显示（图11），火山盆地轮廓清晰，重力异常呈现由低向高的三级环状分布格局：中部（如意亭—云际—尧岗—湖竹坪—如意亭）和西部（梅溪—牛头山—王龙）为重力低值区； 中值过渡带呈环状展布，其外边界与火山盆地边界一致，北部横涧村、巴泉、沙洲及东部云际、西部邹家山、河源背、居隆庵等矿床主要分布于该环带内； 盆地北侧、东侧和南西侧则表现为重力高值区。
2.3.3 地面磁测数据异常提取与分析
相山地区磁场图显示（图12），火山盆地磁场分布具明显分区特征：以牛头山—乐家—云际为界，北部主体为低值区并夹杂小范围高场区；南部由 2 个高场区及穿插其中的低值区组成，其中南缘呈条带状展布，相山—云际—辽里村一带构成另一高场区。铀矿床主要赋存于低值区及高低值过渡带。
图11相山地区布格重力场图
图12相山地区磁场图
3 结论与认识
通过对上述清晰信息的地学分析，得到一些有关相山火山盆地认识与总结：
（1）结合相山地区的地质概况，基于多波段遥感影像显示相山火山盆地具有环形构造、双层结构，但不均衡，表现为环状，相山火山盆地内部存在一系列南北向、北东向和北西向线性构造。盆地内部北东向和北西向线性构造相互交织构成典型的菱格状。相山铀矿田北部矿区主要分布在环形构造内，西部和东部矿区则主要分布在菱格状构造及近南北向线性构造的交汇处。
（2）铀、钍和钾等放射性元素的分布与地质作用有着密切的关系，放射性核素的含量总体较高，盆地外围相对呈现为偏低场区。北部横涧村、巴泉、沙洲矿床表现为 Th 高值区；东部云际矿床表现为 Th-K 高值区；西部河源背—石洞一线表现为 U-K向Th-K过渡。航空伽玛能谱孟赛尔变换（IHS）代表放射总场强度（I）、放射场类型 H 及放射场纯度 S 三个分量，清晰揭示了相山火山盆地的能谱异常，为铀矿勘查提供了关键线索。
（3）相山地区的布格重力场图显示，相山火山盆地的重力异常呈三级环状分布，中部和西部为低值区，主要的矿床分布在中值区即高低值过渡带以环状形态围绕着盆地中心；盆地北侧、东侧和西南侧为高值区，与火山盆地的地质结构紧密相关。
（4）相山地区磁场分布特征较复杂，牛头山— 乐家—云际界线以北整体为低值区、以南沿盆地南缘展布的条带区域和相山—云际—辽里村一带为高场区，零散混杂着小面积的低场区。铀矿床主要分布在低值区和高低值过渡区域。
（5）通过对相山铀矿田遥感、航空能谱、地面重磁等多元地学信息提取与分析，揭示了相山火山盆地的总体特征、铀矿田矿区的分布规律，矿床的主体分布在北部和西部，找矿潜力大，对相山铀资源量的大幅度提升具有重要的意义。
