塔里木盆地庫車坳陷砂巖型鈾礦成礦潛力分析*

莊紅紅，毛自強，張濤，陳銘，白兆華

(1.中陜核工業集團二一四大隊有限公司，陜西西安710064;2.成都理工大學沉積地質研究院，四川成都610059; 3.長慶油田分公司勘探部，陜西西安710000;4.中陜核工業集團二一一大隊有限公司，陜西西安710024)

塔里木盆地庫車坳陷砂巖型鈾礦成礦潛力分析*

莊紅紅1，2，毛自強1，張濤3，陳銘1，白兆華4

(1.中陜核工業集團二一四大隊有限公司，陜西西安710064;2.成都理工大學沉積地質研究院，四川成都610059; 3.長慶油田分公司勘探部，陜西西安710000;4.中陜核工業集團二一一大隊有限公司，陜西西安710024)

∶庫車坳陷位于塔里木盆地北緣，新近系庫車組出露面積廣，沉積厚度大，為客觀認識塔里木盆地庫車坳陷新近系庫車組的成礦潛力，通過對成礦地質條件分析認為，上新統庫車組發育以河流相為主的一套雜(紅)色陸相碎屑巖系，具有有利的泥-砂-泥結構;構造抬升控制著砂巖型鈾成礦作用的發生，成為地層中鈾活化、淋濾的有利通道;盆地北緣蝕源區的下元古界綠片巖，下二疊統火山巖及凝灰巖和華力西中、晚期花崗巖體提供豐富的鈾源;具有完善的地下水動力系統，補-徑-排體系完善;鈾成礦與含油氣構造具有空間上的一致性，油氣參與了鈾成礦，發育的深大斷裂溝通了深部烴源巖與上部圈閉，盆地深部油氣逸散的有利地帶，為砂巖型鈾礦成礦提供了還原障;同時盆地具有有利的地形地貌條件。由此推斷，塔里木盆地庫車坳陷砂巖型鈾礦成礦條件較好，可作為有利的勘查目標區。

∶庫車坳陷;上新統庫車組;砂巖型鈾礦;成礦地質條件

0 引言

19世紀80年代以來，核工業系統加強了在北方中新生代盆地尋找砂巖型鈾礦的工作力度，在遼西—冀北建昌盆地、內蒙二連盆地、測老廟盆地、鄂爾多斯盆地、伊犁盆地、吐哈盆地等均已獲得具有一定儲量的鈾礦床。經過多年的勘探，新疆、內蒙已探明的鈾礦資源儲量由1995年僅占全國探明總量的8.5%，到2010年底已提高了23. 9%，中國鈾礦資源儲量分布格局發生了重大變化。找礦實踐證明，北方中新生代盆地中進行鈾礦找礦大有可為，但總體而言，鈾礦地質勘查程度還較低，北方中新生代大型盆地應該仍是今后尋找砂巖型鈾礦的主攻盆地［1-2］。

塔里木盆地是中國最大的內陸盆地，面積約56×104km2，近年來，在盆地中先后發現了多個引人矚目的大型油田。據前人資料，在盆地庫車坳陷中新生代地層中發現有日達里克砂巖型鈾礦床，鈾礦化主要產于上新統庫車組之紅(雜)色層，共發現5個含礦地段(日達里克東段、中段、西段、南段和日格布拉克)，共圈定出大小礦體67個。而通過本次綜合研究，認為塔里木盆地庫車坳陷具有有利的砂巖型鈾礦成礦條件。

1 區域地質概況

庫車拗陷位于塔里木盆地北部，處于南天山造山帶與盆地邊緣過渡帶，是華力西運動以后發展起來的中新生代坳陷，坳陷走向呈北東東展布，自西向東逐漸變窄，西北高東南低之勢，面積4.27 ×104km2.喜山末期的構造運動使庫車坳陷呈“四帶三凹”的構造格局，即北部單斜帶、克拉蘇-依奇克里克構造帶、秋里塔格背斜帶、塔北前緣隆起帶及拜城凹陷、陽霞凹陷、烏什凹陷(圖1)。

圖1 區域構造單元劃分圖Fig.1 Map of regional tectonic unit division

按照傳統的“次造山帶”砂巖鈾礦成礦和控礦理論，庫車坳陷中新生代正處于強烈造山區，不利于形成砂巖鈾礦化，但根據前人研究認為新疆及其鄰區的可地浸砂巖鈾礦成礦條件有其獨特的規律性［4］。庫車坳陷地區構造活動頻繁，具多期次構造運動的特點，其中喜山運動構造抬升期控制著砂巖型鈾成礦作用的發生。喜山末期的構造運動最強烈，形成了南天山山前一系列逆沖斷層，眾多的斷裂組合具有繼承性、構造活動的多期疊加性及連通輸導性等特征，這些斷裂構造不僅有利于油氣的生成、運移和聚集成藏，也對砂巖型鈾礦成礦作用產生重大影響。

區域地層從元古界至第四系均有出露，北部和西南部為前中生界老地層，中部為中新生界，南部為第四系覆蓋區(圖2)。北部的天山褶皺帶主要出露前中生代地層，構成中新生代盆地的基底及蝕源區。南部地區出露中、新生界，其中三疊系-侏羅系分布在天山褶皺帶山前;白堊系位置偏南，在北部單斜帶、直線褶皺帶均有出露;新近系分布于北部單斜帶南緣、烏什凹陷、拜城凹陷、秋里塔格復背斜和南部平緩背斜帶;第四系在盆內廣泛分布［3］。

圖2 庫車坳陷地質概況略圖Fig.2 Geological sketch of Kuche depression

2 鈾礦成礦條件分析

2.1 構造條件

喜山運動晚期的上新世末-更新世運動，使天山劇烈抬升，盆邊褶皺強烈，斷裂發育，成為地層中鈾活化、淋濾的有利場所，而盆地中構造條件相對穩定，地層產狀平緩，有利于鈾的徑流和富集。對鈾成礦比較有意義的斷裂有2條∶南天山山前斷裂帶和亞南斷裂帶(圖3)。

其中南天山逆沖斷裂帶長950 km以上，斷面北傾。具有規模大、生成時間早、活動歷史長、切割層位深以及沿斷裂帶巖漿活動強烈等特點，構成庫車坳陷與南天山褶皺山系的分界線，對整個塔里木盆地演化、鈾成礦的沉積環境有著明顯的控制作用［4］。主要表現在2個方面∶一是該斷裂控制了上新世各相帶的沉積展布;二是來自天山山區的地表水及冰雪融水流經該斷裂帶發生下滲，為地下水的補給窗口，能促進氧化帶的發育及鈾礦床的形成。

亞南逆沖斷裂帶長380 km以上，向南傾。為庫車拗陷與塔北隆起的分界線，切割深度在20 km以上，向上切穿了第四系，為深部油氣等還原物質上升提供了良好的運移通道，地表顯示泉水、植被發育及鹽沼。該斷裂帶構成了地下水的排泄源，使上新世封存的層間水產生減壓，部分排泄，促使地下水流動及層間氧化帶的發育，正是斷裂帶(排泄源)的存在控制著鈾礦化的形成。

總體上這些構造控制著地下水補給、徑流、排泄良性循環系統，構成了砂巖型鈾礦床的基本格架。

2.2 鈾源條件

該區中、新生代地層沉積物主要來自北部天山山區，部分可能來自塔中古隆起。北部蝕源區經歷了長期的地質構造演化歷史，由巖漿作用帶來的深部鈾源和變質作用產生變質熱液帶來鈾源，可以通過后期構造作用，由大氣降水氧化淋濾轉入地下水，補給進入盆地內含水層。據1985—1988年核工業216大隊5分隊在南天山區調的結果，鈾源層主要有下元古界(Pt1)綠片巖，下二疊統(P1)火山巖及凝灰巖和華力西中、晚期花崗巖體(，)(表1)。巖石的鈾含量均低于古鈾豐度，為中、新生代地層的形成提供了大量的物源和鈾源。

同時在塔中古隆起上，許多地方新近系上新世地層直接覆于古生代地層上，在現今的塔中隆起仍有前中生代地層出露，表明塔中隆起在中、新生代地層沉積時一直處于剝蝕狀態，也為庫車盆地提供了物源和鈾源。

表1 盆地蝕源區巖石鈾含量統計表Tab.1 Statistics of contents in uranium provenance area rocks

2.3 巖性巖相條件

塔里木盆地含礦層位有中上侏羅系、下白堊系和新近系，其中中上侏羅系層位中產有薩瓦布其含鈾煤型小型鈾礦床、下白堊系層位中產有巴什布拉克中型鈾礦床，新近系層位中產有日達里克等小型礦床［5］。但在庫車坳陷內，侏羅系及白堊系地層出露范圍有限，且埋深遠遠超過可地浸砂巖型鈾礦埋深500 m的界限，因此，針對庫車坳陷，白堊系、侏羅系層位找礦前景不大，主攻層位應為新近系，尤其是上新統(N2)［6］。

本區出露上新統地層為庫車組(N2k)，該地層分布范圍廣，延伸穩定且厚度大，埋深相對較淺，除盆緣和褶皺發育的兩翼較陡外，其產狀普遍較平緩，一般為5°～10°.巖性巖相條件為以洪(沖)積扇相-濱湖相為主的一套雜(紅)色或灰色陸相碎屑巖系，砂泥比大于1，具有有利的泥-砂-泥結構。砂體分布穩定，頂底板亦存在較好的隔水層，并有較豐富的植物碎片［7］。據鉆孔資料反映有多層厚達10～30 m的砂體且為含水層，膠結疏松，透水性好，且埋深淺。這些皆是砂巖型鈾礦成礦必備的條件。

沖積平原是以河道-泛濫平原為組合的沉積組合，其中河道是含鈾碎屑沉積物的主要輸送渠道，庫車坳陷在新近系發育以辮狀河道為主的沉積相，沖積平原主要由河床和河漫亞相組成［8-10］。日達里克含礦巖石的沉積環境為沖積平原中的辮狀河道沉積，其巖性為松散的中-粗長石石英砂巖、砂礫巖，孔隙度較大，滲透性較好，有利于鈾浸出、遷移;也有利于鈾的沉淀，為鈾的沉淀提供良好的場所。

2.4 水文地質條件

該區處于庫車前陸盆地北部水文地質單元中的北部凹陷水文地質區，地下水動力系統發育相對完善，地下水水化學分帶明顯，補-徑-排體系完善，現代水文地質條件與古水文地質條件具良好的繼承性［3］。

塔里木盆地北緣地勢高，斷裂構造發育，構造開啟程度高，是上新統的含水巖組補給區。南天山的隆起使盆緣遭受剝蝕，有利于含鈾含氧水從盆緣向其滲入向盆地徑流。來自蝕源區的含氧含鈾基巖裂隙潛水流入目的層承壓含水層，地下水沿承壓含水層徑流方向為鈾成礦提供了有利的鈾源、水源。徑流區總體為山前帶，地下水徑流區廣大，北部山前到秋里塔格，水力梯度為0.13～0.12，流向由北向南。局部地段，由于受斷裂構造等限制，地下水徑流條件相對改變，可能在亞南斷裂形成局部排泄，羅布泊是塔里木盆地全區的區域性排泄區。故研究區具備良好的補徑排系統。

2.5 砂體還原性條件

靠近盆山結合帶部位的盆緣地段構造活動頻繁，是盆地深部油氣逸散的有利地帶，因此砂巖型鈾礦大多發育于大型含油氣盆地的邊緣［11］。越來越多的資料證明，盆地內鈾的成礦與含油氣構造具有空間上的一致性，而且成因上有著密切的聯系［12］。在該區的日達里克礦化，主要產于紅(雜)色巖系，由于新近系沉積時古氣候條件干旱，沉積地層中缺乏有機質等還原性物質，需要后期的油氣等介質的參與，提高地層中的還原容量，給鈾礦化提供良好的氧化-還原地球化學環境。日達里克礦床砂巖中見有與鈾礦化密切伴生的后生脈狀瀝青等有機質，說明油氣參與了鈾成礦作用(圖4)。

在庫車坳陷中，陽霞凹陷、拜城凹陷和烏什凹陷埋藏深度大，有機質成熟度高，成為重要的生油氣凹陷，克拉蘇—依奇克里克構造帶和秋里塔格沖斷帶內的一系列背斜或斷背斜圈閉，是油氣主要聚集場所(圖5);同時發育了一系列深大斷裂，溝通了深部烴源巖與上部圈閉和儲集層，成為重要的油氣運移通道。依據砂巖型鈾礦與油氣藏空間上密切的共生/伴生關系，庫車坳陷處在沉積盆地邊緣油氣逸散帶中，為尋找砂巖型鈾礦的有利區域。

圖4 日達里克礦床成礦模式圖(據阿種明等，修改，2005)Fig.4 Metallogenicmodel diagram of Ridalike

圖5 庫車坳陷構造位置與油氣分布圖(據張斌，修改，2012)Fig.5 Structural location and oil-gas distribution in Kuche depression

2.6 地形地貌條件

庫車拗陷北為天山，周邊受到斷裂圍限，陸源碎屑物的沉積分異作用好，發育較完整的沉積體系，即沖積扇相-河流相-湖泊相，這對形成大型或超大型的砂巖型鈾礦床極為有利。盆地由西向東傾斜，盆地北緣由北向南降低，來自昆侖山、天山的河流搬運大量泥砂出山，大部分堆積在山麓，該區地勢較陡顆粒粗。一部分進入沖積平原帶，該帶屬于地下水的徑流區，巖石粒度中等，主要以中、細砂及泥為主，顏色以黃褐、黃灰、灰、灰白為主。該帶為河流下游較有利于砂巖型鈾礦的形成，尤其是構造變異部位更為有利。

盆地凡有河流流經的地方植被發育，而在荒漠、半荒漠地區植被極不發育，則有利于地表水含氧和滲入淋濾作用，使地下水中的氧較為豐富，這對活性鈾的帶出和形成氧化帶都十分有利。

3 結論

鈾成礦作用是一個長期發育過程，是多種地質因素綜合作用的結果，它需要時間、空間、物質供給等多方面成礦條件的相互配合。

因此，以庫車坳陷的構造情況、鈾源條件、巖性巖相條件、水文地質條件、砂體還原性、地形地貌等方面作為切入點，探討庫車坳陷砂巖型鈾礦成礦潛力，認為，庫車坳陷具備各類成礦要素，庫車坳陷地區是一個尋找砂巖型鈾礦的有利區域，而N2k是該區內尋找砂巖型鈾礦化的主要目的層，具有良好的成礦潛力。

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Analysis on m ineralization potentiation of sandstone type uranium in Kuche depression of Tarim Basin

ZHUANG Hong-hong1，2，MAO Zi-qiang1，ZHANG Tao3，CHEN Ming1，BAIZhao-hua4

(1.214 Battalion，Co.，Ltd.，In China Shanxi Nuclear Industry Group Company，Xi’an 710024，China; 2.Research Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdou，610059，China; 3.Exploration Department，Petrochina Changqing Oil Field Company，Xi’an 710000，China; 4.211 Battalion，Co.，Ltd.，In China Shanxi Nuclear Industry Group Company，Xi’an 710024，China)

∶Kuche depression is located in the north rim of Tarim Basin，the outcropped of Kuche Formation(Neogene System)in Kuche depression iswide，and the sedimentary thickness is large，in order to understand the metallogenic potential of Kuche Formation(Neogene System)in Kuche Depression of Tarim Basin，through the analysis ofmetallogenic geological conditions，the lithology of Pliocene Kuche Formation is mainly variegated continental clastic rock series(red)of fluvial facies，with favorable mud-sand-mud structure.Tectonic uplift controlled the occurrence of the sandstone type uranium mineralization，which became the favorable channel for activating and leaching of uranium in the formation. The north rim of the basin is the region of exterior，which can provide abundant uranium source，inclu-ding the green schist of Early Proterozoic group，the volcanic rock of Early Permian and the granite rock ofmiddle-late Variscan.The groundwater dynamic system is perfectwith recharge-runoff-discharge area.he space Uranium mineralization with oil and gas construction are consistent，the oil and gas participated in the uranium mineralization，the deep fault became the communication of deep hydrocarbon source rock and the Upper trap，the zone of basin of deep oil and gas from escaping is favorable reducing barrier for sandstone type uranium mineralization.At the same time，Depression has favorable terrain conditions.From what has been discussed above，safely draw the conclusion that sandstone type uranium mineralization condition is good in Kuche depression of Tarim Basin，which can be used as a favorable exploration target area.

∶Kuche depression;Pliocene Kuche group;sandstone-type uranium deposits;ore-forming geological conditions

∶P 619.14

∶A

00/j.cnki.xakjdxxb.2015.0314

∶1672-9315(2015)03-0356-07

∶2015-01-20責任編輯∶李克永

∶陜西省地質勘查基金項目(61201304173)

∶莊紅紅(1987-)，女，山東臨沂人，博士，E-mail∶346229801@qq.com