寧夏磁窯堡地區地質構造特征與侏羅系鈾成礦前景

摘 要：磁窯堡地區位于鄂爾多斯盆地西緣褶皺沖斷帶中段，構造活動十分強烈。本文從地層特征、中新生代各時期構造性質及形變樣式、構造單元次級劃分等方面闡述了研究區地質構造特征，并對構造作用與鈾成礦關系進行了探討，結合區內已知鈾礦化特征，認為該區具有形成層間氧化帶砂巖型鈾礦的有利條件，有良好的找礦前景。

關鍵詞：磁窯堡地區；地質構造特征；鈾成礦作用

磁窯堡地區位于寧夏回族自治區東部，與鹽池縣相接。大地構造位置處于鄂爾多斯盆地西緣褶皺沖斷帶中段，也是我國東、西兩大構造域的銜接地帶和不同性質構造單元的交匯復合部位[1]，位于鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊之間（圖1），總體上構造活動性較強，一直以來人們對磁窯堡鈾礦研究工作關注度不高。因此，筆者在前人工作的基礎上，通過分析該區燕山-喜山期構造運動特征，構造作用與水成鈾礦成礦的關系，認識到在磁窯堡地區存在相對穩定的構造環境和構造斜坡地段，對鈾成礦十分有利。并結合區內已知鈾化特點，認為研究區具有良好的鈾找礦前景，對下一步鈾礦找礦工作具有一定的指導意義。

1 構造背景

中-新生代，華北板塊受華南板塊、伊佐奈歧和印度等板塊離散、匯聚的影響，經歷了從被動大陸邊緣向主動大陸邊緣轉化的地球動力學演化過程[2]，鄂爾多斯盆地西緣作為華北板塊的一部分，與其經歷了相同的演化過程。但因所處的獨特大地構造位置，在不同地質歷史時期有著不同的性質與邊界，演化過程十分復雜[3]。特別是印支、燕山和喜山等3期構造運動對其影響最明顯，使盆地西緣在強烈擠壓構造背景下，發生褶皺、俯沖和整體抬升，形成了盆地西緣現今的構造格局（圖2）。

2 地質構造特征

2.1 基底和蓋層特征

基底及蝕源區由前寒武系結晶地塊及古生界地層組成。鈾豐值較高，為后期沉積提供了豐富的物源和鈾源。

蓋層由三疊系、侏羅統、白堊統、新近系和第四系組成（圖2），就侏羅紀沉積而言，三疊系構成其直接基底。其中上三疊統延長組（T3y）為一套在潮濕氣候條件下形成的陸相碎屑巖含煤、含油建造，在同沉積時就可吸附鈾，是富鈾層，為后期沉積提供了部分物源和鈾源。中侏羅統在磁窯堡地區分布廣泛，延安組（J2y）為溫暖潮濕氣候條件下形成的一套河流-湖泊三角洲相碎屑巖含煤、含油建造，三角洲相、河流相砂體發育。鈾富集從沉積時就已開始，是富鈾層，為找礦目的層；直羅組（J2z）為一套河流-湖泊相沉積，下部河流相砂體發育，為研究區主要找礦目的層；安定組（J2a）為干旱條件下堆積的河湖相紅色細碎屑巖，不具找礦意義。

2.2 構造運動特征

磁窯堡地區處于鄂爾多斯盆地西緣褶皺沖斷帶中段，位于鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊之間，由于獨特的大地構造位置，其構造運動相當復雜。

三疊紀-中侏羅世， 西緣構造帶沒有發生大規模的造山，該時期湖盆展布范圍寬闊，總體屬陸相殘延克拉通內疊合盆地[4]。

侏羅紀沉積之后經歷了多期次構造-改造[5]，其中燕山運動第Ⅲ幕以強烈的擠壓沖斷作用和抬升剝蝕為突出特點，使侏羅系及其以前的地層發生摺皺斷裂和隆升，形成一系列近南北走向的褶皺沖斷帶，發育古銀川隆起，奠定了盆地西緣褶斷帶的雛形；燕山運動第Ⅳ幕、第Ⅴ幕以來，西緣褶斷帶活動加強，向盆內逆沖，盆地地層遭受強烈剝蝕。此時銀川古隆起帶達到最高峰，沉積蓋層被剝蝕殆盡，至此該褶皺沖斷帶已趨成熟并基本定型（圖3A）。之后經歷了剝蝕夷平。這一時期對層間氧化帶鈾礦的形成較為有利。

喜馬拉雅運動，表現為保持斷裂、褶皺構造形態不變條件下的差異抬升剝蝕作用和近東西向構造走滑作用，賀蘭山轉變為斷塊山，銀川地塹式斷陷盆地形成（圖3B），并在其斷陷內形成了數千米的新生代沉積物，從而扭轉了區內的構造格局，逐步呈現出今日的構造面貌（圖2）。

2.3 次級構造單元特征

研究區位于鄂爾多斯盆地西緣褶皺沖斷帶中段，褶皺和斷裂構造發育。依構造屬性，自西至東依次將研究區劃分為賀蘭山斷褶帶、銀川斷陷、橫山堡一馬家灘斷褶帶等三個次級構造單元（圖2）。

2.3.1 賀蘭山斷褶帶和銀川斷陷

賀蘭山斷摺帶分布于賀蘭山大斷裂以西地區，構造比較復雜，總體表現為復背斜構造，斷裂構造特別發育。軸部由元古界構成，兩翼均有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系和白堊系出露；銀川斷陷受賀蘭山大斷裂和黃河大斷裂控制，其基底由奧陶系及以前地層構成。中侏羅世-漸新世，銀川斷陷為一南北向高隆起帶，它同當時的賀蘭山斷摺帶一起構成西部剝蝕區，剝蝕作用強烈，鈾豐值較高，為后期沉積提供豐富的物源和后期層間氧化帶的形成提供充足的含鈾含氧水。

2.3.2 橫山堡-馬家灘斷摺帶

西以黃河大斷裂為界，東為馬柳斷裂與天環向斜呈NS向齒狀沖斷線相接，該斷褶帶為南北向展布的構造帶，具有明顯的分段性。依構造屬性，自北至南劃分為橫山堡斷褶段、磁窯堡一馬家灘斷褶段、石溝驛褶斷段等三個次級構造單元（圖2）。

（1）橫山堡斷褶段

北界至陶樂，南界被黎家新莊斷層相截，西界為黃河斷裂，東側逐漸傾入天環向斜，主要出露古生界地層。該帶基底卷入變形，發育典型的厚皮構造[6]。由一系列走向近NNE或NE向的褶皺群及與之相伴的斷層組成，由于受南北向的沖斷層的切割逆沖，褶皺形態都不完整，呈半背斜、半向斜狀。在橫剖面上呈西仰東覆的疊瓦狀排列，構成反沖組合。自晚侏羅世該帶上升呈SN向斷塊狀隆起，成為含鈾含氧水的補給區。

（2）劉家莊-馬家灘斷褶段

北起黎家新莊斷層，南止馬家灘之南的中衛-中寧斷裂，西起黃河斷裂和煙筒山斷層，東以馬柳斷裂為界，組成地層為中生界，從北向南，構造變形程度逐漸增強。北段磁窯堡一帶，以褶皺為主，斷層較少，褶皺寬緩穩定，軸面東傾，向南傾伏，構造比較簡單；南段馬家灘一帶，褶皺、斷裂發育密集成帶，方向性、成排性明顯，以一系列由西向東逆沖推覆體組成的薄皮構造為主，與斷裂平行發育一系列NNW向長短軸褶皺，構造圖像復雜。該斷褶段是控制磁窯堡地區砂巖型鈾礦化及異常分布的主要構造。

2.3.3 石溝驛褶斷段

分布于黃河大斷裂以東、煙筒山斷裂以西地區，構造相對簡單，為一寬緩完整的橢圓形大向斜，次級褶皺不發育，在向斜翼部有走向逆斷層出現。西翼稍陡于東翼，核部地層為直羅組，兩翼地層為延安組、二疊系、三疊系，中侏羅世后本區一直隆起遭受剝蝕，未見早白堊世沉積。

3 構造作用與鈾成礦

3.1 構造為鈾成礦提供良好的鈾源

該區處于逆沖帶的內側，受逆沖作用的影響，該區中生代沉積的碎屑物直接由元古界地層的剝蝕產物組成，其鈾豐度值均較經過二次搬運沉積的碎屑物要高，可為東部目的層提供良好的鈾源。

3.2 構造對含礦層變形的控制

晚侏羅世以來的構造運動使該區含礦層遭受強烈的構造變形（褶皺、斷裂）和隆升剝露。在北部橫山堡地段造成找礦目的層剝蝕殆盡，不具備形成砂巖型鈾礦的條件；在磁窯堡-馬家灘地段，整個中生代一直處于相對穩定的構造環境，只發育有輕微的褶皺構造，斷裂構造不發育。該地段在晚侏羅世后銀川地區長期繼承性隆起，形成了有利于鈾成礦作用的單一的東傾構造斜坡帶（圖3），在西部翹起端，侏羅系地層大面積出露，給含鈾含氧水滲入、運移造成一個適宜的水動力環境，形成層間氧化帶和鈾礦化。一直到漸新世賀蘭山進一步崛起，銀川斷陷的形成，才結束了鈾的成礦作用；在石溝驛地段向斜東翼部位，發育相對穩定的局部構造斜坡，對成礦有利。

3.3 構造對砂體空間展布的制約

中侏羅世，研究區處于弱擠壓構造環境之下，古氣候潮濕，辮狀河砂體發育，富含有機質和黃鐵礦。砂體具有一定的規模，并發育頂底板隔水層，即具有砂巖型鈾礦化的泥-砂-泥地層結構條件。尤其是直羅組下段發育辮狀河砂體，厚度一般為30～50米的。膠結較疏松，孔隙度較大，富水性強，滲透性好，對層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成十分有利。延安期構造活動相對平靜，其中發育一定規模的河流相砂體，亦對層間氧化帶的發育和鈾礦化的形成有利。

3.4 構造對氧化、還原作用的改造

區內中侏羅統直羅組和延安組中均發育早期紅色、晚期黃色兩種氧化，鈾礦化與晚期氧化關系最為密切。通過構造演化分析，認為早期紅色氧化砂巖經過沖斷推覆、抬升剝蝕、疊合埋深及斷塊分隔等后期改造作用；晚期黃色氧化沿背斜兩翼發育，且繼承早期紅色氧化并對其進行疊加改造，使鈾進一步富集成礦。喜山運動形成銀川斷陷切斷了西部蝕源區（賀蘭山）地下水，造成地下水流向完全改觀，滲入作用受到限制，氧化作用不發育，相反沿斷裂來自深部的還原性氣體沿斷裂構造和砂巖層向上部運移、逸散，后生還原作用開始增強，古氧化帶發生“二次”還原蝕變，使古地下水氧化作用所形成的鈾礦化受到一定的疊加改造。

4 區內已知鈾礦化特征

區內發現泥巖型和砂巖型鈾礦化。在石溝驛為泥巖（煤）型鈾礦化，屬于同生沉積。在碎石井、磁窯堡為層間氧化帶砂巖型鈾礦化，鉆探控制面積達30多平方公里，分析品位一般在0.001～0.0999%之間，碎石井最高分析品位達0.3%。目前發現的鈾礦化帶沿寬緩的背（向）斜翼部展出，鈾礦化體以板狀為主，其次為卷狀、透鏡狀等形態。含礦層巖性為疏松、較疏松灰色中粗粒砂巖，上下均有穩定的隔水層，氧化帶呈舌狀體展布，其外圍灰色巖石中含有豐富的有機質和黃鐵礦。鈾礦化體分層產出于層間氧化帶及其氧化帶上、下翼， 即氧化還原過渡帶之間，具多層狀，鈾礦化體明顯受層間氧化帶和構造控制。

5 結束語

5.1 在磁窯堡地區，燕山運動第Ⅲ幕塑造了本區基本構造形式，同時伴隨構造運動滲入型氧化作用和鈾成礦作用，鈾礦化受氧化帶和構造控制明顯；喜山運動形成的銀川斷陷，使該區鈾成礦作用基本停止。

5.2 地質構造特征決定了研究區鈾源充足、發育地質環境相對穩定的構造斜坡帶、砂體發育和后生蝕變作用強，對層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成十分有利。通過近幾年的勘查，區內已有較好的鈾礦化現象[7]，顯示該區具有良好的找礦前景。

5.3 石溝驛地區有可能存在后生砂巖型鈾礦化，值得進一步探索。

參考文獻

[1]趙紅格，劉池洋，等.鄂爾多斯盆地西緣構造分區性及其特征[J].石油與天然氣地質，2006，27（2）：173～179.

[2]萬天豐，中國大地構造學綱要[M].北京：地質出版社，2004.

[3]白云來，王新民，等.鄂爾多斯盆地西緣構造演化及與相鄰盆地關系[M].北京：地質出版社，2010.

[4]楊華，陶家慶，等.鄂爾多斯盆地西緣構造特征及其成因機制[J].西北大學學報（自然科學版），2011，41（5）：863～867.

[5]李衛紅，徐高中，等.鄂爾多斯盆地后期改造與砂巖型鈾成礦關系初步分析[J].地質科學與環境學報，2006，28（3）：19～23.

[6]楊圣彬，耿新霞，等.鄂爾多斯盆地西緣北段中生代構造演化[J].地質評論，2008，54（3）：307～314.

[7]賈恒，李保俠.鄂爾多斯盆地西緣惠安堡地區構造地質及鈾成礦特征[J].鈾礦地質，2012，28（3）：148～151.

作者簡介：鄧繼燕（1969-），女，四川大竹縣人，工程師，一直從事鈾礦地質勘查和研究工作。