新疆吐哈盆地十紅灘鈾礦床南礦帶含礦砂體與鈾礦體的空間展布關(guān)系

劉治國(guó)　趙　旭　楊冰斌　王　騰

(核工業(yè)二〇三研究所)

吐哈盆地位于新疆東部，大地構(gòu)造單元位于哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊東南部，西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊的拼合部位[1-2]。該盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，多旋回沉降，是一個(gè)疊合擠壓型的含鈾、煤、石油及天然氣的沉積盆地。該盆地可劃分為北部坳陷、南湖隆起和艾丁湖斜坡帶3個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。十紅灘鈾礦床南礦帶位于吐哈盆地西南緣的艾丁湖斜坡帶上，礦帶內(nèi)及外圍構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，斷裂構(gòu)造主要有鷹咀崖斷裂，褶皺構(gòu)造均為寬緩的背斜和向斜[3-6]。該礦帶總體呈NW向展布，東西長(zhǎng)5.5 km，南北寬約2.2 km，夾持于區(qū)域31#～32#線。該礦帶內(nèi)現(xiàn)已探明的礦體分為西、中、東3段，由11個(gè)礦體組成。十紅灘鈾礦床南礦帶的含礦砂體為辮狀河，含礦砂體和礦體在空間上分布不均勻，本研究通過對(duì)該礦帶的含礦砂體與鈾礦體的空間展布關(guān)系進(jìn)行分析，為該區(qū)鈾礦找礦勘探工作提供有價(jià)值的線索。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

吐哈盆地位于天山山脈中部(圖1)，北為博格達(dá)—巴里坤褶皺帶，東為哈爾里克褶皺帶，南為覺羅塔格褶皺帶，西北為喀拉烏成褶皺帶。盆地東西長(zhǎng)約600 km，南北寬60～130 km，總面積約5.3×104km2。為分析區(qū)域地形起伏規(guī)律，從盆地中選取穿過十紅灘鈾礦床南礦帶(研究區(qū))的AB剖面進(jìn)行了分析(圖1、圖2)，發(fā)現(xiàn)該剖面反應(yīng)了吐魯番至十紅灘地區(qū)的地形變化特征，北部博格達(dá)山明顯高突，在剖面上最高海拔大于4 000 m，向南吐魯番與十紅灘之間海拔較低，接近0或負(fù)值；從博格達(dá)山至盆地中心艾丁湖，形成了一個(gè)較陡的斜坡帶；南部覺羅塔格山在剖面上的最高海拔約1 500 m，也是一個(gè)向艾丁湖方向傾斜的斜坡帶；總體上覺羅塔格山為地下水的補(bǔ)給區(qū)，斜坡地帶為徑流區(qū)，而艾丁湖為排泄源區(qū)。

圖1　吐哈盆地地形地貌特征

圖2　研究區(qū)地形起伏特征

2　十紅灘鈾礦床南礦帶地質(zhì)特征

十紅灘礦區(qū)基巖為石炭系變質(zhì)火山巖，蓋層主要為中下侏羅統(tǒng)水西溝群的一套含煤碎屑建造。該群可進(jìn)一步劃分為下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組和中侏羅統(tǒng)西山窯組。根據(jù)地層序列，西山窯組可劃分為4個(gè)巖性段，十紅灘鈾礦床南礦帶產(chǎn)于第一巖性段。西山窯組第一巖性段(J2x1)為辮狀河沉積體系[1-2]，中下部以礫巖、砂質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖為主，向上逐漸過渡為中粒、中—細(xì)粒，富含大量炭化植物碎屑及鐵質(zhì)結(jié)核，頂部為第二煤層(M2#)。該段由礫石-砂質(zhì)礫巖-砂巖及煤層組成的良好韻律層及較典型的二元結(jié)構(gòu)，砂巖中發(fā)育各種交錯(cuò)層理及平行層理[2]。含礦砂體夾持于第二煤層(M2#)與下侏羅統(tǒng)三工河組(J1s)頂部泥巖之間。該段巖層中主要發(fā)育2層砂體，上、下層砂體中對(duì)應(yīng)發(fā)育2層層間氧化帶，礦體主要受該2層砂體中的層間氧化帶控制。礦區(qū)構(gòu)造僅見十紅灘小型背斜，其核部地層為八道灣組，翼部為三工河組及西山窯組，軸向NE12°，向N傾覆(圖3)。

圖3　 十紅灘鈾礦床南礦帶地質(zhì)特征

該礦帶現(xiàn)已探明的鈾礦體可分為3段，西段礦體位于20#～8#線，由Ⅰ-3#、Ⅱ-3#礦體組成，呈向N突出的牛扼狀，前者產(chǎn)于砂中，后者產(chǎn)于下砂體中；中段礦體位于7#～17#線，由Ⅰ-2#、Ⅰ-4#、Ⅰ-5#、Ⅱ-1#、Ⅱ-4#、Ⅱ-5#6個(gè)礦體組成，呈近SN向不規(guī)則帶狀展布，前三者產(chǎn)于上砂體中，后三者產(chǎn)于下砂體中；東段含礦砂體位于23#～31#線，由Ⅰ-6#、Ⅱ-6#、Ⅲ-1#3個(gè)礦體組成，呈向N突出的牛扼狀，前兩者產(chǎn)于下砂體中，后者產(chǎn)于上砂體中。

3　含礦砂體空間展布特征

區(qū)域上西山窯組第一巖性段(J2x1)中的含礦砂體呈近EW向帶狀展布，受十紅灘背斜影響輕度隆起。該含礦砂體有明顯膨大、收縮特點(diǎn)，其厚度變異系數(shù)為0.32～0.6(表1)，表明砂體并非均勻分布，受SN向辮狀河河道控制，并且上、下砂體河道的吻合性較好。

表1　西山窯組第一巖性段含礦砂體產(chǎn)出特征參數(shù)

3.1　含礦砂體形態(tài)特征

3.1.1下亞段含礦砂體

下亞段砂體由東至西可劃分為5個(gè)辮狀河河道。辮狀河河道內(nèi)砂體明顯變厚(表2)，河道中砂體厚度一般為5.2～34.6 m，兩側(cè)的泛濫平原砂體厚度為1.8～8.4 m。辮狀河河道呈近SN向展布，局部變化較大，在河道兩側(cè)有支流發(fā)育，相交處砂體厚度、寬度較大。河道內(nèi)南部砂體變薄，粒度較粗，向下游砂體厚度逐漸變厚，粒度變細(xì)，北端砂體有連為一體的趨勢(shì)。礦帶西部?jī)珊拥乐胁看嬖谝幻黠@變窄部位，顯示出上、下游砂體在平面上較為寬大。

表2　下亞段含礦砂體特征參數(shù)

3.1.2上亞段含礦砂體

上亞段含礦砂體由東至西也可分為5條辮狀河道，特征與下亞段含礦砂體基本相似，而且上、下河道位置吻合性較好，特別是Ⅲ#河道下游一帶上、下砂體連通，成為1個(gè)統(tǒng)一的砂體。東部河道中心線在0#線以東，主河道的砂體厚度由上游12 m向下游逐漸增厚至20 m，河道兩側(cè)河岸砂體厚度為4～10 m。西部河道中心線位于16#～20#線，主河道砂體厚度由上游20 m向下游逐漸變薄至12 m，河道兩側(cè)砂體厚度為9.6～13.8 m。中部河道中心線位于8#～12#線，主河道砂體厚度從上游8 m逐漸增厚至18 m，河道兩側(cè)砂體厚度為2.5～8 m。

3.2　砂體產(chǎn)狀特征

西山窯組第一巖性段下亞段底板西段表現(xiàn)為向N傾斜的寬闊凹槽，傾角為3°～5°，顯示出2條河道的特征。十紅灘背斜東翼為一向E傾斜的斜坡，傾角為5°～19°，十紅灘背斜核部產(chǎn)狀變化較大，最大傾角可達(dá)39°[2]。該斜坡上發(fā)育有若干個(gè)近EW向的短徑河道；東部底板中部存在一橢圓形洼陷，其東南部為一向N傾斜的凹槽，傾角為3°～18°，且發(fā)育明顯的2條河道，河道之間為一微弱凸起。西山窯組第一巖性段上亞段砂體底板產(chǎn)狀變化特征與下亞段砂體基本相似。

3.3　后期構(gòu)造特征

受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，十紅灘鈾礦床南礦帶以發(fā)育近SN向構(gòu)造為主。根據(jù)區(qū)域物探航磁資料解譯，該礦帶由西至東凹陷與凸起相間排列，即32#～0#線為東底紅灘凹陷，0#～7#線為十紅灘凸起(十紅灘背斜)，7#～15#線為十紅灘東凹陷，15#～31#線為艾丁凸起。其中西段Ⅳ#、Ⅴ#河道分布于東底紅灘凹陷區(qū)，中段Ⅲ#河道位于十紅灘背斜東翼，呈斜坡帶狀，東段Ⅰ#、Ⅱ#河道分布于艾丁凸起上。

4　含礦砂體與鈾礦體的空間展布關(guān)系

對(duì)十紅灘鈾礦床南礦帶礦體與對(duì)應(yīng)砂體等厚圖、砂體底板等值線圖進(jìn)行了融合處理，結(jié)果如圖4、圖5所示。綜合分析圖4、圖5可知：鈾礦體明顯受控于辮狀河河道，其中西段礦體分布于Ⅳ#、Ⅴ#河道 ，中礦段分布于主河道內(nèi)，東段礦體分布于主河道與支流河道的交匯區(qū)；砂體底板對(duì)礦體的形成有明顯的控制作用，西礦帶礦體分布于凹槽內(nèi)，中礦帶礦體分布于十紅灘背斜東翼的斜坡上，東礦帶礦體位于底板凹槽內(nèi)，砂體底面上的凹槽、斜坡帶和古河道為地下水的運(yùn)移通道，對(duì)砂巖型鈾礦成礦十分有利[7-10]。

圖4　十紅灘鈾礦床南礦帶西段下亞段礦體分布特征

十紅灘鈾礦床南礦帶礦體主要受辮狀河河道、砂體底部凹槽和后期構(gòu)造等因素的控制。在后期構(gòu)造形成的凹陷內(nèi)，河道對(duì)礦體有明顯的控制作用；在隆起區(qū)或隆起邊部的河道，礦體則受隆起上的凹槽或隆起邊部的斜坡帶控制。通過對(duì)十紅灘鈾礦床南礦帶含礦砂體與礦體空間展布關(guān)系的分析，本研究將在西礦帶、中礦帶的含礦層位進(jìn)行相應(yīng)勘探工作，主要工作范圍是沿十紅灘背斜兩側(cè)進(jìn)行勘查，對(duì)于靠近隆起部位的區(qū)域應(yīng)考慮隆起對(duì)含礦層間氧化帶、河流方向的影響，對(duì)于遠(yuǎn)離隆起部位的區(qū)域應(yīng)重視構(gòu)造斜坡對(duì)產(chǎn)鈾砂體及含氧含鈾流體的影響，勘探線按近SN向布設(shè)。

圖5　十紅灘鈾礦床南礦帶下亞段礦體分布特征

5　結(jié)　論

(1)十紅灘鈾礦床南礦帶侏羅系西山窯組第一巖性段的含礦砂體主要分布于5條辮狀河河道中，該巖性段上亞段、下亞段砂體中的河道位置基本吻合，具有繼承性。

(2)礦體受辮狀河河道、砂體底板和后期構(gòu)造的聯(lián)合控制，在構(gòu)造凹陷區(qū)，礦體一般位于底板凹槽與辮狀河河道相吻合的位置，在隆起區(qū)或隆起邊部，礦體位于隆起區(qū)內(nèi)的河道與洼陷吻合區(qū)或隆起邊部斜坡帶上的河道中。

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