在古生代早期成吉思_塔尔巴哈台造山带自哈萨克斯坦东延至西准噶尔地区（Zhao et al., 2013），塔尔巴哈台_谢米斯台成矿带作为其重要组成部分在巴尔喀什湖北缘至准噶 尔盆地西北侧孕育（图1），境内地段简称为谢米斯台成矿带，铀多金属成矿作用显著，白 杨河地区是重要的U_Be_Cu_Au矿集区（沈远超等，1993； 申萍等，2010； 王谋等，2012； 朱 永峰，2014），同时，研究矿区内白杨河微晶花岗斑岩成因机制也有助于理解西准噶 尔地 区在石炭纪晚期构造演化的历程（Zhang et al., 2014）。尽管对成矿带内Au_Cu等贵重、 有色 金属勘查和研究已经取得明显进展，但铀矿勘查相对滞后，迫切需要开展成矿预测，明确找 矿勘探方向（王谋等，2012）。本文在对成矿带开展地质矿产调查的基础上，围绕铀矿预测 进 行白杨河典型铀矿床解剖，建立成矿带火山岩型铀成矿预测模型，在GIS平台上提取有利的 铀成矿信息，试图用特征分析法圈定找矿远景区，明确火山岩型铀矿下一步的找矿方向。
        谢米斯台成矿带处在西伯利亚板块与塔里木板块之间，是古亚洲洋 演化并最终造山形成的中亚型复杂造山带（图1）。古亚洲洋中存在多个小陆块，谢米斯台 成矿带是巴尔喀什_准噶尔微陆块的重要组成部分，其南侧为准噶尔中央地块，北、西和东 侧是图瓦_巴颜乌拉震旦纪—寒武纪活动陆缘（图1）。区域经历了前震旦纪陆核生成和多陆 块形成、震旦纪—早石炭世古亚洲洋打开与关闭、晚石炭世—二叠纪碰撞后演化、三叠纪以 来 的陆内演化4个地质构造演化阶段（Burmistrow et al., 1990; Choulet et al., 2012; 薛 春纪等，2014）。
        谢米斯台成矿带广泛出露上古生界，志留系浅变质海相碎屑沉积岩仅零星出露（沈远超等， 1993；He et al., 2006）。泥盆系构成了谢米斯台成矿带的主体，由中酸性火山熔岩、火 山碎屑岩和沉积岩组成，包括下统马拉苏组（D₁ml）和孟布拉克组（D₁mb）， 厚度5519 m；中统呼吉尔斯特组（D₂hj），厚438～1851 m；上泥盆统朱鲁木特组（ D₃zl），厚613～1165 m，少量塔尔巴哈台组（D₃te），主要岩性为熔结凝灰 岩、流纹岩、安山岩等。出露下石炭统海相碎屑沉积岩和中基性_中酸性火山熔岩及火山碎 屑岩，主要分布在谢米斯台山南坡，从下至上包括和布克河组（C₁hb）、黑山头组（ C₁hs）、南明水组（C₁nm）、巴塔玛依内山组（C₁bt），厚度1200～93 00 m。中石炭统—下二叠统为陆相中酸性_酸性火山熔岩及火山 碎屑岩，中石炭统由石钱滩组（C₂sq）陆相 砾岩、砂岩、碳质泥质粉砂岩组成，下二叠统包括哈尔加乌组 （P₁he） 和卡拉岗组 （P₁kl）， 为陆相中酸性火山熔岩及 火山碎屑岩， 厚度2153 m， 是区内矿床、 矿点的含矿地层 （图2）。 中生界和新生界主 要分布在成矿带南、 北两侧， 分别构成和什托洛盖构造盆地、 和布克赛尔构造盆地 （图 2）。
        成矿带内出露的侵入岩主要为偏碱性的花岗岩，时代多为海西晚期（杨海英等，2005；杨 梅珍等，2006；徐新等，2008）。在空间上受构造控制明显，岩体展布方向与区域构造线基 本一致，呈北东东向延伸。海西晚期岩浆侵入按照时间先后，大致依次出现超基性岩 、闪长岩、钾长花岗岩、花岗斑岩、次 火山岩、霏细斑岩及辉绿岩（周良仁等，1987； 周涛发等，2006）。海西晚期侵入体的 典型代表是波尔托复式岩体、库鲁木苏岩体和赛力克岩体，以岩基产出。
        成矿带地质构造主要为华力西期断裂构造和褶皱构造， 燕山期和喜马拉雅期出现地壳升降 运动， 导致古生界地层褶皱及早期断裂构造的复活 （Li et al., 2006; 刘刚等， 2012）。 古生代褶皱构造多为复式背斜和复式向斜， 和什托洛盖-巴阿托斯特复式向斜 （由②、③、④、⑤号小向斜组成）、 白杨河复向斜与吾尔喀什尔山复背斜是该时期主 要的褶皱构造 （图2）。
        成矿带内断裂活动强烈，主要出现近东西向和北东向2组区域性大断裂。前者如铁列克德断 裂，呈舒缓波状东西向延伸41 km左右，倾向南，倾角约75°，切割上泥盆统，控制中、上 泥盆统的南部边界，沿断裂带可见中、上泥盆统的火山岩系与下泥盆统的火山碎屑沉积岩或 陆源碎屑沉积岩直接接触，压性特征明显，继承性长期活动，早期为压性，后期火山强烈活 动时局部显示张性，古近纪以来显示右行压扭性。后者如孟布拉克大断裂，走向65°～70° ，倾向南东，倾角60°～75°，呈舒缓波状延伸约80 km，切割泥盆纪、石炭纪的所有地层 ，也 切割了海西晚期的钾质花岗岩体，具左行压扭性质，石炭纪末期和二叠纪为其主要活动时 期。
        谢米斯台成矿带内现已发现白杨河、中心工地、新西工地、七一工区、十月工区、马门特等 铀矿床、矿点/矿化点以及Ⅰ～Ⅳ号异常点。白杨河是谢米斯台成矿带内典型铀矿床。
        白杨河铀矿区出露于上古生界（图3a、b）。泥盆系仅出露上统塔尔巴哈台组，与石炭系、 二叠 系均呈断层接触，主要由紫红色熔结凝灰岩、凝灰熔岩、流纹岩、紫红色气孔状安山岩、绿 色杏仁状玄武岩等组成，夹少量凝灰质砂岩、凝灰质泥岩；紫红色流纹质凝灰熔岩中锆石 U_ Pb等值线法测得（（401.1±3.1） Ma）的成岩年龄，确定地层时代为早泥盆世晚期（马 汉峰 ，2010）。石炭系仅出露下统黑山头组、和布克河组，由碎屑岩、火山碎屑岩组成。下二叠 统哈尔加乌组为陆相中酸性火山熔岩及火山碎屑岩，主要由凝灰砾岩、火山角砾岩、凝灰岩 、凝灰砂岩、安山玢岩、灰黑色粉砂岩、火山碎屑岩等组成。
        白杨河铀矿区出露的岩体主要为杨庄微晶花岗斑岩岩体，该岩体内见辉绿岩脉和闪长岩脉侵 入。杨庄岩体东西长约6 km，平均宽约1 km，东部最宽，西部次之，中部宽度居中，呈平躺 的“花生"状（图3b）。
        矿区断裂构造发育。总体上走向以东西向为主，且为多期多次活动的继承性断裂。其次为北 东、北西向及南北向断裂，规模相对较小。在白杨河矿区发育杨庄断裂，是杨庄花岗斑岩体 的 南界，走向100°左右，断层面倾向北，倾角为65°～75°，在矿区范围延伸9 km以上，该 断裂构造控制了杨庄花岗斑岩体的分布，岩体呈带状产在断裂上盘。
        从地表看，铀矿体的规模都比较小，最长者400 m，一般数十米，多成孤立的矿体分布，整 个矿体群有北西向展布的趋势。钻孔深部揭露的矿体呈板状、脉状、透镜状产在微晶花岗斑 岩体与泥盆系地层接触带附近（图4）。岩体与地层接触带的铀矿石品位较高，最高可达13% ，厚度2～3 m，长度可达400 m。
        除产在接触带附近的铀矿体外，少部分矿体赋存在花岗斑岩体或地层内部。根据矿体产状， 白杨 河矿区可见到位于接触带部位的铀矿体（Ⅰ类）、泥 盆系中的铀矿体（Ⅱ类）、微晶花岗斑岩内部的铀矿体（Ⅲ类）（图4）。统计表明，Ⅱ类和Ⅲ类铀矿体多位于距接触带20～50 m范围内，个别 矿体距接触带的距离超过50 m。
        铀矿体产在微晶花岗斑岩的内外接触带，受裂隙和花岗斑岩接触面的双重控制，接触带附近 的裂隙发育地段及裂隙交叉区是矿化富集部位，赋矿岩性为微晶花岗斑岩及晶屑玻屑凝灰岩 。该矿床主要由2个矿体组成，1号矿体规模较大，矿体形态复杂，呈不规则透镜体或矿巢断 续出现。铀矿体走向105°～127°，倾向北北东，倾角50°～75°，地表长度161.6 m，厚 度2～10 m，平均厚度5.97 m，上薄下厚，深度从地表至地下140 m，品位0.187%～0.275 %， 随深度增大，平均品位0.263%，高品位样品的铀含量大于2%，个别达4.538%。2号矿体规 模小， 呈不规则板状延伸或断续的透镜状，倾向95°，倾伏角20°，透镜体单个长4～15 m，平均 厚度2.13 m，延深52.6 m，平均品位0.234%。
        矿体产在微晶花岗斑岩的内外接触带，受断层、花岗岩斑岩体内凹接触面和有利的凝灰岩、 碳质泥板岩三者联合控制，赋矿岩性是花岗斑岩、凝灰岩、凝灰质砂岩和碳质泥板岩。主 要 矿体呈似层状，走向近南东向，倾向南，倾角28°～35°，长约300 m，宽约50～100 m，平 均厚度2.61 m，厚度变化系数为89%，深度在40～300 m之间，比较稳定，仅在边缘出现分 支 ，平均品位0.165%，品位变化系数70%～189%，品位与厚度相关系数0.32，含矿系数0.57 。次级矿体为巢状或透镜状，规模小、延伸短、品位较富，沿走向、倾向均不稳定。
        白杨河矿床铀矿石可划分为原生矿石和氧化矿石，原生矿石铀矿物主要是沥青铀矿，氧化矿 石次生铀矿物主要为硅钙铀矿和钙铀云母，在深度150～200 m附近仍可见到，由于氧化深度 较大，大部分原生矿石均不同程度的发生氧化作用，形成次生铀矿物。根据围岩可划分为花 岗斑岩型铀矿石、凝灰岩型（晶屑岩屑凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质砂岩）铀矿石、辉绿岩 型铀矿石和氧化型铀矿石（图5a～d）。铀矿石主要为自形粒状结构，脉状构造、假流纹构 造、浸染状构造和块状构造等。
        矿区的铀主要以铀矿物的形式存在，其次为吸附的铀和含铀矿物。铀矿物分为原生铀矿物和 次生铀矿物2种，次生铀矿物主要为硅钙铀矿，还有少量的硅铜铀矿，多呈脉状或薄膜状充 填于裂隙中、铀矿石表面或在坑道壁上，它们是现在铀矿石中的主要铀矿物；原生铀矿物主 要有沥青铀矿和铌钛铀矿，其中最主要的为沥青铀矿。
        预测模型以矿床成因模式为基础，是矿床成因模式向勘查模式的转换。预测模型是资源评价 的基础，是资源评价变量选择和优化的依据（陈毓川等，1996；陈建平等，2009; 董庆吉等 ，2010；史蕊等，2013）。根据对谢米斯台成矿带控矿特征的研究，成 矿带内具有工业价值的铀矿床类型与接触带有直接关系，接触带上发育多处铀矿点，矿化密度大，强度高；矿床的定位与次一级断裂构造有密 切关系，次级构造既是成矿热液的通道，又控制铀矿体的产出和基本形态，岩石破碎裂隙区 易发育淋滤和交代作用，有利于铀的活化和迁移富集；成矿带内铀高场区是铀矿体在地表的 露头或踪迹，为找矿提供直接信息。
        铀矿床的预测模型概括为： ① 成矿有利地层是下泥盆统马拉苏组、孟布拉克组、中泥 盆统呼吉尔斯特组和上泥盆统朱鲁木特组、塔尔巴哈台组以及下石炭统和布克河组； ② 微 晶花岗斑岩及其内接触带是成矿有利部位，流纹岩和酸性凝灰岩也是有利的成矿岩性； ③ 断裂和褶皱有利于铀的活化和富集，近东西向主干和北东向次级断裂都是成矿有利构造； ④ 水系沉积物地球化学测量中U_Be元素异常区，选择大于异常下限的区域作为有利成矿地 段（图6）。
        基于对成矿带预测模型的认知，典型铀矿床或铀矿（化）点均发育在酸性火成岩体与地层接 触带内外两侧；构造活动发育区，以断裂构造两侧一定影响范围内为铀矿物集中富集区。本 文拟选择有利赋矿地层、控矿构造、有利酸性火成岩体、U_Be组合元素异常区等因素开展成 矿预测。
        成矿带内下泥盆统马拉苏组和孟布拉克组属滨、浅海相火山碎屑建造；中泥盆统呼吉尔斯特 组以陆相为主的中酸性火山岩及火山碎屑岩建造；上泥盆统朱鲁木特组和塔尔巴哈台组为陆 相_海陆交互相中酸性火山岩及火山碎屑岩建造。下石炭统和布 克河组分布在白杨河矿床至七一工区之间，呈狭长带状，在研究区西部成片状分布，岩性为海相沉积碎 屑岩夹安山玢岩，黑山头组为浅海相、海陆交互相中 基性火山岩，中酸性火山岩及火山碎屑岩建造，分布在 白杨河西端与和什托洛盖附近。下泥盆统和下石炭统的铀平均含量4.54×10- 6，为区内有利的成矿地层（图7）。
        不同规模的褶皱和断裂构造带形成的致矿范围不同（赵鹏大，2002；Zhao, 2006; Zhou et al., 2006），为解决不同规模构造在成矿预测中的致矿影响范围，以线型构造为中心，根 据一定的半径构建缓冲区，表征该缓冲区内成矿活动可能较为集中。
        谢米斯台成矿带复背斜、复向斜以及近东西向、北东向的大断裂构造带是主要的控矿构造带 。吾尔喀什尔山复背斜、和什托洛盖-巴阿托斯特复式向斜与白杨河复向斜等褶皱构造体系 以及铁列克德断裂、孟布拉克大断裂等断裂带（组）控制铀矿床的空间展布，次级断裂控制 矿体的定位。分别提取主干断裂和次级断裂进行缓冲，设置它们的致矿范围分别为1 km和0 .5 km，形成构造体系的控矿域。
        成矿带内主要赋矿围岩为微晶花岗斑岩和流纹岩等酸性火成岩。白杨河工区为酸性流纹岩和 流纹质凝灰岩、Ⅰ～Ⅳ号异常点均为酸性流纹岩和流纹质晶屑岩屑凝灰岩，中心工地赋矿围 岩以酸性微晶花岗斑岩和凝灰岩为主，七一工区和十月工区的赋矿围岩都是流纹岩，马门 特赋矿围岩是酸性角砾凝灰岩，谢米斯台成矿带自西部到东部的铀矿化主要赋存于该类酸性 岩体中；结合钻探工程揭露的铀矿化特征分析，酸性岩体与其周边地层接触带部位也是重要 的赋矿层位。
        对杨庄岩体、库鲁木苏岩体和赛力克岩体等酸性岩体进行提取，并对岩体以2 km为半径进行 缓冲，构建接触带的赋矿区，作为重要的预测要素之一。
        隐伏岩体及断裂构造的解译有利于提高深部预测的可靠性。采用网格化方法（网格化间距20 0 m）对谢米斯台成矿带的航磁数据进行标准化分析，通过化极处理消除斜磁化的影响。分 析航磁ΔT磁场在水平及垂向上的变化规律，判断磁性体边界及断裂构造的位置，在此 基 础上推断隐伏岩体的面积、位置和断裂构造的走向、规模等深部成矿地质信息（图8）。
        U_Be组合元素异常数据是谢米斯台铀成矿预测的重要信息，对成矿远景区的圈定具有直接指 示意义。
        选取与火山岩型铀矿床密切相关的水系沉积物中U、Be成矿元素的化学异常数据作为预测因 子。U、Be元素地球化学异常基本呈团块状展布于成矿带内，U、Be元素分别呈高场和中低异 常场分布在白杨河矿床及外围、七一工区和十一工区等地段，尤其在白杨河矿区呈现明显的 浓集中心，在和布克赛尔及和什托洛盖地区亦有浓集中心发育。
        U元素采用累频分级方式确定异常下限，根据谢米斯台成矿带内的异常特征划分为4级：异常 高 背景区（75%累频），异常外带（85%累频），异常中带（95%累频），异常内带（98%累频） ，大于85%累频的异常带均是成矿有利区；Be元素采用75%累频的等值线作为异常边界，大于 75%累频的范围作为成矿带内地球化学异常区。
        特征分析法是一种多元统计分析方法，表现为类比的数学思想。其基本思想是针对某 一类矿产中，通过一定的数学方法找到该类矿床的共性表现，这一共性反映了该类型矿床的 地质因素之间的特定关系(Agterberg et al., 2002; Cao, 2004; Wu et al., 2005; Chen et al., 2012)。
        参与远景区圈定的预测要素信息不宜过多，且应尽力避免过于偏重于某一要素（如避免均选 择与构造相关的等密度、优益度信息），否则会导致圈定结果的失真。在选取圈定要素时应 更多的考虑其存在标志出现与否，使要素分布具有均衡性、代表性和概括性的特点。
        在对新疆谢米斯台成矿带火山岩型铀成矿要素分析的基础上，选取变量结构相对简单，且能 直接反映研究区成矿、控矿特征的预测要素进行远景预测区的圈定，主要预测要素：① 预 测区含矿地层和赋矿岩体分布数据；② 控矿、含矿断裂构造的缓冲数据；③ 根据航磁基础 数据解译推断的隐伏构造和岩体；④ 预测区铀、铍元素化探异常数据；⑤ 已知铀 矿(化)点 的位置分布数据，区内已知铀矿床、矿(化)点是找矿的重要线索，将其缓冲区域作为圈定要 素之一。　　
        预测单元的划分是开展预测工作的重要环节，划分的单元网格能够使预测区内不同的地段具 有明确地质意义，能够反映预测要素组合，具有统计对比意义，便于在GIS环境下处理与成 图。
        选择划分方法简单的、便于计算机操作的、多种要素特征分析综合的网格化单元法，实现预 测单元的划分。笔者经过反复尝试，将对谢米斯台成矿带划分预测单元网格设为5 km×5 km ，即 长×宽是5 km×5 km，该网格非常适宜在1∶20万地质底图开展火山岩型铀成矿预测，明确 预测区每个已知铀矿床、矿(化)点分布在相对应的单元网格内，该类单元网格作为预测模型 单元。
        单元成矿有利度的计算是定量圈定预测远景区 及其分级评价的基础。根据单元内变量和铀矿 化信息，采用特征分析法计算单元的成矿有利度。特征分析法是传统类比法的一种定量化方 法，通过研究预测模型单元的控矿变量特征，查明变量之间的内 在联系，确定各个地质变量的成矿和找矿意义，建立起铀矿成矿有利度类比模型，然后将模 型应用到预测区，将预测单 元与模型单元的各种特征进行类比，用它们的相似程度表示预测单元的成矿有利性，计算网 格单元的成矿后验概率值。               笔者借助MRAS软件的特征分析模块对谢米斯台成矿带进行预测。首先将研究区MAPGIS格式的 区文件划分成5 km×5 km的网格单元，然后对前面依据成矿预测模型所建立的有利成矿图层 进行区文件属性提取，再分别计算各图层的特征分析变量权重系数（表1），据此计算研究 区内各个网格单元的成矿后验概率值。
        依据火山岩型铀矿床后验概率等值线图（图9）以及区域内已有矿床的分布概况，大致划分 出A、B、C三级成矿远景区共10个。其中，A级成矿远景区3个，分别为赛力克远景区、白杨 河远景区和七一工区远景区；B级成矿远景区3个，分别为典特洛地远景区、十月工区远景区 、马门特远景区；C级成矿远景区4个，分别为亚特勒远景区、波尔托远景区、查干阿特力远 景区、阿得尔克远景区。A级成矿远景区内各成矿要素配套齐全、铀背景值较高且铀异常 分布范围广泛，火山岩型铁矿床主要赋存于岩体及 周边接触带附近，区域内已勘查矿床较多， 包括白杨河铀矿床等。B级成矿远景区内各成矿要素配套较齐全，矿化线索比较明显，成矿 潜力较大。C级成矿远景区内各成矿要素配套一般，发育一定的矿化线索，有一定的成矿潜 力。就本次预测结果看，后验概率的高值区与已知矿床（点）的分布具有良 好的空间 吻合性，表明预测结果的准确程度，并预示谢米斯台成矿带具有良好的找矿潜力。
        （1） 根据前人研究成果及对地质、物探、化探资料的综合分析建立谢米斯台成矿带火山岩 型铀成矿预测模型，铀矿体主要赋存在微晶花岗斑岩体及其接触带地层内。该模型对分析火 山岩型铀成矿因素提供重要指导意义。
        （2） 利用GIS平台提取赋矿地层、含矿围岩、控矿构造、航磁推断隐伏岩体及断裂构造、U _ Be元素异常组合、矿床和矿化点等有利成矿信息作为预测要素进行综合分析和预测。与传统 的单一的预测方法相比，这种大数据的融合提高了成矿预测的合理性和可靠性。
        （3） 运用特征分析法共圈定了10个成矿有利远景区，其中A级远景区3个，B级远景区3个， C级远景区4个。预测结果表明，91％的已知矿床（点）位于成矿远景区内，说明了本次预测 工作的合理性。此外，这些已知矿床（点）周围仍有较大的资源潜力，应在今后的勘查工作 中得到重视。