伊犁盆地烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂體發育特征與鈾成礦分析

王強強，邱余波，2，劉俊平，張虎軍

(1.核工業二一六大隊，新疆 烏魯木齊 830011； 2.成都理工大學核技術與自動化工程學院，四川 成都 610059)

地質找礦

伊犁盆地烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂體發育特征與鈾成礦分析

王強強1，邱余波1，2，劉俊平1，張虎軍1

(1.核工業二一六大隊，新疆 烏魯木齊 830011； 2.成都理工大學核技術與自動化工程學院，四川 成都 610059)

砂體發育特征決定了鈾礦體的分布，通過對烏庫爾其鈾礦床中侏羅統西山窯組上段Ⅶ1及Ⅶ2兩個亞旋回砂體厚度特征的分析，得出了砂體構形變化的部位是成礦的有利部位，即砂體厚度由厚變薄的過渡地段，有利于鈾礦的富集。此外，鈾礦體主要賦存于孔隙度較高、滲透性較好的長石巖屑類粗砂巖、含礫粗砂巖和中砂巖中，成礦最好的粒度為粗砂巖。

伊犁盆地；烏庫爾其；砂體發育特征；鈾成礦分析

烏庫爾其礦床的砂巖型鈾礦化最早發現于20世紀50年代中后期，其后的近五十年間該區的鈾礦找礦工作處于停滯狀態。20世紀90年代，隨著伊犁盆地南緣可地浸砂巖型鈾礦找礦工作的深入，烏庫爾其地區鈾礦找礦工作重新進入議事日程并列入重點找礦區段。隨著評價、普查和詳查工作的逐步開展，鈾礦化規模不斷擴大，控制資源量不斷增加，直至成為伊犁盆地南緣可地浸砂巖型鈾礦田的重要組成部分。

眾所周知，砂體是砂巖型鈾礦體的賦存介質，砂體的發育特征控制著層間氧化帶展布延伸，同時對鈾礦化有很大的影響，甚至對鈾礦體的形態和品位都有強的制約作用。因此，砂體研究對鈾成礦作用的深入探討和指導找礦都具有十分重要的現實意義。鑒于此，本文通過收集烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂體相關數據，結合室內的鏡下鑒定，總結該層位的砂體發育特征，為今后該層位的地浸開采和外圍找礦提供參考。

1 礦床地質概況

伊犁盆地是在塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊的南北對沖擠壓應力作用下形成的大型內陸山間坳陷盆地[1]。盆地后期構造運動具有北強南弱，東強西弱的特點，根據后期構造運動特點，盆地可分為北部斷隆帶、中央拗陷帶和南部斜坡帶三個基本構造單元。南部斜坡帶后期構造活動有明顯差異，可劃分為中西段構造相對穩定區和東段構造活動區。烏庫爾其鈾床位于伊犁盆地南緣中西段構造相對穩定區，總體構造形態為一次級微隆起區，稱烏庫爾其微凸起(圖1)。烏庫爾其微凸起的軸部位于397線至445線間，寬約1.8km，軸部的走向及傾向略呈北北西向，傾角4～6°，凸起的翼部分別向東西兩側傾斜，傾角3～7°。礦床內不發育斷層，但在礦床以北1km處發育一條近東西向隱伏壓扭性斷層，橫跨南部斜坡帶中-西段。烏庫爾其鈾礦床東西長8km，南北寬5km，面積約40km2。

圖1 伊犁盆地南緣構造分區示意圖

2 巖石學特征

巖性主要由砂級以上的可滲透性巖石構成，有礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖、粗-中-細粒砂巖，圍巖成分中有粉砂巖、泥巖等不滲透性巖石，礦石則均由滲透性巖石構成。Ⅶ旋回含礦巖石總體以中-粗粒砂巖為主，垂向上的粒度總體上呈下粗-上細的正韻律或正韻律組合。視電阻率曲線多表現為帶鋸齒的箱型或松樹型[3]，可以清楚地看出沉積地層的垂直正旋回組合。不同粒級巖石原生色調均以灰、灰白色為主，氧化后呈褐紅、淺黃色。肉眼可見的有機質主要是炭化植物碎塊(圖3(a))，也有細小的炭屑，局部定向分布，呈微細水平紋層出現。以泥質膠結為主，固結疏松，局部可見少量鈣質或鐵質(黃鐵礦)膠結。巖石多為塊狀構造，細砂巖中可見小型斜層理或波紋層理。

本文選取研究區Ⅶ旋回砂體的14件樣品，進行鏡下鑒定，將砂巖碎屑顆粒進行歸類統計含量，最后在Folk(1968)的分類圖上進行投點，樣品投點大部分落于砂巖分類圖的Ⅵ區，為長石巖屑砂巖(圖2)。碎屑物占巖石的87%～89%，以石英、長石、巖屑為主，有少量的云母、重砂礦物及炭化植物碎屑。石英呈它形粒狀，主要為單晶石英；長石主要為鉀長石，少量酸性斜長石，長石普遍發生了中等-強黏土化蝕變(圖3(b))，黏土礦物以次生成因為主，主要為高嶺石，原生黏土礦物較少[4]；巖屑大多為凝灰巖及中酸性熔巖巖屑(圖3(c))；云母以白云母多見，也可見到黑云母。填隙物占11%～13%，由細粉砂質和黏土礦物構成，細粉砂質填隙物多由微晶石英、長石組成，部分填隙物發生重結晶，生成顯微鱗片狀絹云母，個別樣品局部表現為碳酸鹽膠結(圖3(d))或自生鐵礦物膠結。

據巖石學特征結合前人研究表明，烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段地層為曲流河沉積[5]，含礦巖系的碎屑物質成分與南部蝕源區主要地層的巖石成分基本一致，成熟度低，具近源沉積特征。并在后生改造中，普遍發生了溶蝕、交代和重結晶作用。

Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長石砂巖；Ⅴ.巖屑長石砂巖；Ⅵ.長石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖圖2 烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂巖分類圖解

3 砂體平面展布特征

烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段Ⅶ1和Ⅶ2兩個亞旋回均發育層間氧化帶和鈾礦體，通過分析對比鉆孔資料，分別統計了兩亞旋回砂體厚度，繪制了其砂體等厚度圖。在礦區東南部，兩亞旋回砂體均被剝蝕，其剝蝕界線基本相同。在礦床西北，施工鉆孔較少，控制程度較低。

Ⅶ1亞旋回砂體厚度一般1.00～23.50m不等，最厚26.20m，平均厚度9.17m，發育不穩定。從砂體等厚圖中可以看出(圖4)，砂體高值區出現了明顯的幾個沉積中心，平面上呈“島狀”沿北東-南西向展布，向北西及南東砂體變薄。較厚砂體集中在349線以東-389線以西和405線以東-445線以西，厚度在12～24m左右；333線-349線以西、389線以東-975線以西、及453線以西砂體明顯變薄，局部地段砂體缺失，巖性以泥巖、粉砂巖為主。砂體厚度高值分布呈現出在349線到373線近東西向展布，381線到389線向北展布，405線到445線向北東展布。

圖3 烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂巖手標本和鏡下照片

Ⅶ2砂體與下部的Ⅶ1亞旋回砂體間由較穩定的泥巖、粉砂巖所隔開。砂體厚度一般1.00～22.80m不等，最厚24.10m，平均厚度11.13m，發育不穩定。從砂體等厚圖中可以看出(圖5)，砂體高值區同樣出現了幾個沉積中心，平面上總體呈“島狀”延北東-南西向展布，向北西砂體變薄。較厚砂體集中位于333線-341線，357線以西-373線南部以東，373線北部以東-389線以西，413線以東-429線以西及445線南部以東-461線，厚度在10～20m左右。中間地段厚度小于6m或缺失。砂體厚度高值分布呈現出在389線以西呈北東向展布，405線以東向北展布。

圖4 西山窯組上段Ⅶ1亞旋回砂體等厚度及鈾礦體分布示意圖

圖5 西山窯組上段Ⅶ2亞旋回砂體等厚度及鈾礦體分布示意圖

Ⅶ1及Ⅶ2兩亞旋回砂體厚度展布特征無較大差別，砂體高值區在平面均呈“島狀”沿北東-南西向展布，“島間”砂體發育較差，橫向連通性不好。 Ⅶ1及Ⅶ2兩亞旋回均為北東-南西向古曲流河沉積。

4 鈾成礦分析

從圖4、圖5可以看出，Ⅶ1亞旋回鈾礦體分布于357線以東-389線以西和405線以東-429線以西，共發育兩處鈾礦體，鈾礦體平面投影沿走向長度為1200～1700m，沿傾向長度為100～500m不等；Ⅶ2亞旋回鈾礦體位于349線以東-373線以西、373線以東-389線以西、413線以東-429線以西及445線以東-461線以西等地段，由四個鈾礦體組成，平面投影沿走向長度為800～1000m，沿傾向長度為50～300m不等。兩亞旋回鈾礦體均呈北東向展布，平面投影以“港灣狀”分布于砂體由厚變薄的部位。在剖面上鈾礦體位于層間氧化帶前鋒線附近及其兩翼的外側，即氧化-還原過渡帶[6](圖6)，Ⅶ1及Ⅶ2亞旋回砂體層間氧化帶在剖面上發育寬度不一，呈疊瓦狀或倒置疊瓦狀形態分布。層間氧化帶前鋒線沿著主河道的疏松砂巖層發育，在主河道沉積區，層間氧化帶向北延伸，沿河道呈多個連續地“舌”形體出現[7]。礦體主要由卷頭和翼部組成，形態以短頭短尾和長頭短尾型為主，卷狀礦體又具有卷頭厚、卷體窄、翼部短的特征，卷頭寬度一般50～150 m，翼部寬度一般50～100 m，下翼長、上翼短或不發育。鈾礦體的產狀與地層產狀一致，局部見有微角度斜交現象，礦體總體傾向北，傾角5～10°，局部由于層間氧化帶尖滅線發育方向的改變而呈北西向。

眾所周知，層間氧化帶砂巖型鈾成礦主要受鈾源、層間流體、砂體發育特征、巖性巖相及構造控制。前人研究表明，南部蝕源區廣泛分布C-P 中酸性火山巖及華力西中晚期花崗巖，出露面積大于3000km2，鈾含量為( 4～14.3) × 10- 6，為砂巖型鈾成礦提供了主要鈾源[8]。層間流體主要來自與基巖裂隙水的補給，而基巖裂隙水受大氣降水的補給[9]。層間氧化帶發育期間，西山窯組上段含水層開啟并遭受大氣降水與地下潛水的補給和淋濾，干旱炎熱的氣候環境使這些滲入水富含溶解氧(達1.83mg/l[9])，形成含鈾含氧水從南部蝕源區進入山窯組上段疏松砂體。結合烏庫爾其鈾礦床西山窯組上段砂體發育特征，當含氧含鈾水流經砂體由厚變薄，泥巖夾層增多，滲透性變差，流體的運移速度變緩，水巖作用時間充裕，同時由于還原劑的存在，消耗了含氧含鈾水中的氧份，最終使鈾元素富集成礦，并同時形成了層間氧化帶前鋒線。隨層間氧化帶的向前推移，砂巖型鈾礦體不斷向前推移。鈾元素多以瀝青鈾礦，鈾石等鈾礦物主要賦存于礦化砂巖的填隙部位及碎屑物、礦物的孔隙或解理中[10]。烏庫爾其西山組上段“港灣狀”鈾礦體多位于烏庫爾其北西西向微凸的軸部兩側，這與凸起兩側地層傾向和層間流體流向有關，由此可知構造也是控制烏庫爾其上段鈾礦體的主要因素之一。此外，Ⅶ1及Ⅶ2鈾礦體所賦存砂體厚度及礦石粒度的統計顯示，西山窯組上段Ⅶ1及Ⅶ2砂體鈾成礦最佳厚度為10～15m，而厚度小于10m或大于15m的砂體中鈾礦體發育較差或不發育(圖7(a))；鈾礦體賦存于孔隙度較高、滲透性較好的粗砂巖、含礫粗砂巖和中砂巖中所占比例高達80.8%，成礦最好的砂巖為粗砂巖(圖7(b))。

圖6 369號勘探線Ⅶ1與Ⅶ2亞旋回礦體形態剖面示意圖

圖7 砂體厚度、粒度與鈾礦化分布百分比圖

5 結 論

1)烏庫爾其鈾礦床中侏羅統西山窯組上段(Ⅶ旋回)可根據兩套較為穩定的砂體，分為Ⅶ1及Ⅶ2兩個亞旋回，多呈正韻律沉積，均發育層間氧化帶及鈾礦體。鈾礦體主要賦存于孔隙度較高、滲透性較好的長石巖屑類粗砂巖、含礫粗砂巖和中砂巖中，成礦最好的粒度為粗砂巖；鈾成礦最佳厚度為10～15m，厚度較小較大均不利于成礦。

2)Ⅶ1及Ⅶ2兩亞旋回砂體發育不穩定，為曲流河沉積，從砂體等厚圖中可以看出，砂體在礦區內出現了明顯的幾個沉積中心，呈“島狀”分布。局部地段砂體缺失，巖性為泥巖、粉砂巖。砂體發育的不穩定性決定了鈾礦體呈“港灣狀”分布。

3)當含氧含鈾水流經西山窯組上段(Ⅶ1及Ⅶ2兩亞旋)砂體厚度由厚變薄，泥巖夾層增多的部位時，由于滲透性變差，流體的運移速度變緩，水巖作用時間充裕，同時由于還原劑的存在，消耗了含氧含鈾水中的氧份，最終使鈾元素富集成礦，并同時形成了層間氧化帶前鋒線。Ⅶ1及Ⅶ2兩亞旋回砂體成礦有利地段為砂體由厚變薄的部位，即砂體構型變化部位。

致謝:論文完成過程中，得到了核工業二一六大隊一分隊相關技術人員的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝!

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The relationship between the development characteristics of sandbody and uranium mineralization analysis of upper Xishanyao formation in Wukuerqi uranium deposit，Yili Basin

WANG Qiang-qiang1，QIU Yu-bo1，2，LIU Jun-ping1，ZHANG Hu-jun1

(1.Geologic Party No.216，China National Nuclear Corporation，Urumqi 830011，China;2.College of Applied Nuclear Technology and Automation Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China)

The development characteristics of sandbody determines the distribution of uranium ore，according to the Middle Jurassic section Ⅶ1and Ⅶ2Xishanyao formation of the Wukurqi uranium deposit on two sub-cycles sand thickness and sand than features analyze，and the sand conformational change parts of the site are favorable mineralization，thick sand thickness by thinning the transition area is conducive to the enrichment of uranium ore.Besides，uranium ore mainly occur in high porosity and permeability of the better class of coarse lithic feldspathic sandstone，pebbly sandstone and coarse sandstone，the best mineralization granularity is coarse sandstone.

Yili Basin；Wukuerqi；development features of sand；uranium mineralization analysis

2014-11-29

全國鈾礦資源調查評價計劃項目“新疆伊犁盆地南緣可地浸砂巖型鈾礦遠景調查”資助(編號：1212011220775)；整裝勘查關鍵基礎地質研究計劃項目“新疆伊犁盆地砂巖型鈾礦整裝勘查區關鍵基礎地質研究”資助(編號：12120114007601)

王強強(1987-)，男，2010年畢業于中國地質大學(武漢)，助理工程師，目前從事鈾礦地質勘查工作。E-mail:734995876@qq.com。

P512.2

A

1004-4051(2015)07-0053-05