柴達木盆地北緣砂巖型鈾礦類型及找礦方向研究

馮偉 宋憲生

摘要：柴達木盆地北緣中新生代凹陷區是砂巖型鈾礦的有利地區。本文從中新生代地質一構造演化與砂巖型鈾礦成礦關系分析入手，結合找礦目的層、層間氧化帶、鈾礦化發育特征，對層間氧化帶砂巖型鈾礦類型進行了劃分，提出了以中下侏羅統為主要找礦目的層、以古層間氧化帶為主攻方向，以鈾成礦有利的山地區為背景的蝕源區凹陷區為找礦的有利地段的找礦思路。

關鍵詞：柴達木盆地北緣；地質一構造演化；砂巖型鈾礦；找礦方向

柴達木盆地為我國第三大內陸含油氣、含煤盆地。近半個世紀以來，柴達木盆地北緣業已發現數十處砂巖型鈾礦點、礦化點和眾多的異常點、帶，構成了砂巖型鈾礦找礦的重點地區。近年來，砂巖型鈾礦的找礦實踐，雖在冷湖、魚卡和北大灘等地發現了較好的找礦線索，但由于該區構造復雜，找礦難度較大。為此，有必要對柴達木盆地北緣砂巖型鈾礦類型和找礦方向進行探討。

1.區域地質背景

研究表明，柴達木盆地北緣（以下簡稱柴北緣）為一塊斷帶，屬于祁連造山帶類前陸逆沖推覆構造帶，其北界為達肯大板一宗務隆山斷裂帶，即柴達木盆地北界；南界為冷湖-陵間斷裂帶。由北向南柴北緣可劃分出4個斷褶構造帶：南祁連斷褶帶、柴北緣逆沖推覆構造帶（柴北殘山帶）、前陸滑脫拆離帶及前陸盆地低應變構造帶（圖1），這幾個構造帶的有機組合構成了柴北緣地區的基本構造格局。研究區位于柴北緣殘山帶上的賽什騰一烏蘭凹陷地區的中新生代盆地。

1.1盆地基底

主要由元古界達肯大板群和全集群中深變質巖、寒武一三疊系碎屑巖夾火山巖及加里東—燕山期中酸性花崗巖類組成。其中變質巖中鈾含量為3.49～3.40×10^-6；Th為20.29～14.50×10^-6，Th/U為5.95～4.26。碎屑巖中鈾含量為3.2～5.5×10-^-6，Th為13.86～23.88×10^-6，Th/U為4.31～6.71。花崗巖鈾含量為2.5-6.4×10^-6，Th為12.8～50.10×10^-6，Th/U為5.12～7.83。受構造改造蝕源區巖石破碎強烈，鈾源體中鈾活化率一般在25.9%～60.5%，表明盆地蝕源區能為盆地提供豐富鈾源。

1.2盆地蓋層

柴達木盆地北緣蓋層主要為侏羅系、白堊系、第三系和第四系。其中中下侏羅統是一套灰色含煤碎屑巖建造，主要發育河流一沼澤一湖泊相，其中賦存較多的鈾礦點、礦化點及異常點，是層間氧化帶型砂巖鈾礦的首選找礦目的層。其次新第三系獅子溝組和上油砂巖組為雜色碎屑巖建造，以河湖相為主，也賦存較多的鈾礦化點、異常點等，是研究區次要找礦的目的層。另外，中侏羅統鈾含量較高，其中含炭質巖石和劣質煤層中鈾一般在6～20×10^-6之間，局部在砂巖和煤中富集，可達到工業品位或形成地表鈾礦體。其次新近系獅子溝組，上油砂山組鈾含量在2.3～2.8×10^-6，局部達到5.0～7.0×10^-6。因此，中侏羅統和新近系具有衍生鈾源條件。

2.中、新生代地質構造演化與砂巖型鈾成礦的關系

中、新生代以來，柴達木盆地共經歷了兩次從斷陷坳陷到擠壓隆升的完整演化階段。前一階段，早中侏羅世形成了一套以含煤碎屑巖建造為特征的砂巖鈾礦成礦目的層，晚侏羅世一白堊紀的構造反轉，奠定了層間氧化帶發育的基礎；后一階段，古近紀弱伸展一上新世早期的坳陷作用，目的層被掩埋，上新世一第四紀擠壓反轉，盆地進入了現代層間氧化的時期。

2.1晚侏羅世一白堊紀一古構造帶的形成為古層間氧化帶的發育奠定基礎

該時期構造活動是控制柴北緣中生代地層分布最為重要的一期構造幕。肖安成教授認為該期構造活動形成了受陡傾斷裂控制的北西向古構造帶，而且建立了該期古構造活動特征分析的理論模型（肖安成等，2005）。同時指出，斷塊的整體抬升造成中生代地層均勻剝蝕，在新生代地層與侏羅系或下白堊統問形成平行不整合或小角度不整合。這種模型恰好反映出在逆沖推覆斷層的作用下，中下侏羅統（目的層）被掀斜、暴露地表，可接受含鈾含氧水進入目的層形成地下水的循環系統，進而發育層間氧化和鈾的富集。據此認為這種古構造帶特征分析的理論模型正是砂巖型鈾礦成礦的理論模式，它揭示了古層間氧化帶的形成機制。

2.2上新世晚期一第四紀一新構造運動造成目的層呈斷塊疊瓦狀構造斜坡帶

該時期構造活動是晚侏羅世一白堊紀構造形成的古構造帶的繼承和加強，使古構造帶進一步抬升和隆起，更進一步促進了盆地的擠壓縮短和逆沖推覆構造進一步發展，新生代地層多數表現為背斜構造帶，同時盆緣老地層被推覆于盆地蓋層之上。鉆探證實，盆地蓋層則表現為斷塊疊瓦狀的斜坡構造帶。上新世末，晚喜山運動使柴達木盆地結束了坳陷發展時期，進入褶皺上升回返階段，第四系與下伏第三系之間普遍存在不整合現象，柴達木盆地現今絕大多數地面背斜構造形成于此時。晚喜山運動之后，柴達木盆地中心已遷移到東部三湖地區，成為第四紀的新坳陷。更新世末的新構造運動，使盆地整體回升，徹底結束了柴達木湖盆的沉積史，目前廣布于盆地東部地區的封閉性鹽湖（如臺吉乃爾湖、達布遜湖、霍布遜湖及澀聶湖）即為第四紀沉積中心湖泊消亡的殘跡（薛廣華等，2002）。此時柴北緣地區處于盆地總體的地下水徑流區，而且，柴北緣地區的中新生代盆地內同樣為一完整的水文地質單元，那么發育于盆地邊部的斷塊構造斜坡帶就具有形成層間氧化帶的水文地質條件。如魚卡地區東部綠梁山前，在斷塊斜坡目的層中已發現現代層間氧化帶及鈾礦化。據上分析，柴北緣成礦目的層在中新生代構造演化中，發生過兩次掀斜作用，發生過兩次后生氧化和鈾的聚集成礦作用，即形成了古、現代層間氧化帶砂巖型鈾礦化（劉林，2008）。

3.砂巖型鈾礦類型劃分

據上分析，可將柴北緣鈾礦化類型劃分為現代層間氧化帶型和古層間氧化帶型兩種（圖2）。

圖2柴北緣魚卡地區東部古、現代層間氧化帶發育示意圖

3.1現代層間氧化帶砂巖鈾礦

逆沖推覆式、反向逆沖式和雙推雙斷式均有利于現代層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成，其中逆沖推覆式盆地南緣、反向逆沖式和雙推雙斷式形成的構造斜坡體與現代地下水的補徑排系統相一致，具有形成現代層問氧化帶的前提。魚卡凹陷南部斜坡體的鉆探結果佐證了上述推論。

只要具有有利的地層結構和一定厚度的砂體，就有可能形成氧化帶型鈾礦，因此現代層間氧化帶砂巖鈾礦也是柴北緣的找礦類型。

3.2古層間氧化帶砂巖鈾礦

逆沖推覆構造在盆地北緣形成的構造斜坡體與蝕源區相向，與地下水的補徑排系統相悖，故發育在該區段的層間氧化帶可能為古層間氧化帶，也就是它的形成是在燕山早期伸展構造樣式發育階段形成的，那么與該層間氧化帶有關的鈾礦化可能就是古層間氧化帶鈾礦。正如上已述及的魚卡凹陷北緣灘間山發育的鈾礦化可能就是古層間氧化帶砂巖鈾礦。此類鈾礦化的分布主要位于南祁連山山前南緣。故此可以推論出柴北緣區找礦目的層向盆外傾斜的地段是古層間氧化帶砂巖鈾礦的發育區段。

4.砂巖型鈾礦找礦方向研究

4.1以中下侏羅統為主要目的層，兼顧第三系

柴北緣中下侏羅統地層為一套含煤碎屑巖建造，屬灰色一黑色原生地球化學類型，具有較強還原能力。巖相主要為河流一三角洲一湖泊沉積體系，泥-砂-泥地層結構發育，砂體層數多，厚度適中，富含炭屑、黃鐵礦等還原物質，具有砂巖型鈾成礦有利的地層結構和砂體特征。該層位中業已發現了結綠素、綠草山、北大灘等鈾礦點，并在魚卡東部、北大灘等地區鉆孔中發現了砂巖型鈾礦體、礦化體。因此中下侏羅統為柴北緣主要找礦目的層。新近系的上油砂山組和獅子溝組為河湖相沉積，氧化砂體發育，柴北緣新近系為含油氣層位，油氣對層間氧化帶具有較強的還原能力，前人曾在該層位中發現鈾礦化點、異常點，由此認為新近系為柴北緣砂巖型鈾礦找礦的次要目的層。

4.2以尋找古層間氧化帶砂巖型鈾礦為主攻方向

古層間氧化帶發育時間較長，礦化作用較發育。鉆探查證已探明，區內的砂巖型鈾礦化主要受該類型層間氧化帶控制。現代層間氧化帶水動力系統在區內氧化作用持續時間較短、普遍規模較小，故受其控制所發育的層間氧化帶型鈾礦化規模有限、鈾含量較低。因此，柴北緣砂巖型鈾礦找礦方向應以尋找古層間氧化帶類型為主。

4.3以含鈾建造、富鈾巖體發育的山地區為蝕源區斷陷區為重點地段

據上述綜合分析認為，柴北緣魚卡東部、北大灘、烏蘭凹陷東部地區是砂巖型鈾礦找礦的重點區段。（1）魚卡東部地區。蝕源區為達肯達坂山、綠梁山富鈾花崗巖體和元古界、古生界火山巖巖石等，可為鈾成礦提供了較豐富的鈾源。通過鉆探查證，該區盆地中發育中侏羅統大煤溝組（J₂d）和石門溝組（J₂s）地層，地層中砂體發育，厚度5.0m～33.4m，平均13.24m；巖性以細砂巖—粗砂巖為主；砂體中氧化發育，見4～6層層間氧化帶，厚度3.8m～71.1m。并且在該區已發現鈾工業孔，多個鈾礦化孔。（2）北大灘地區。北部蝕源區富鈾花崗巖體和元古界、古生界巖石發育，其中發育有尕海417鈾礦化點、阿木內克山310鈾礦點，南部發育有上泥盆統富鈾建造，其中發育烏蘭681火山巖型鈾礦化點，可以為鈾成礦提供豐富的鈾源。通過鉆探查證，該區盆地內發育中侏羅統石門溝組（J₂s）地層，埋深0～316.4m，砂體厚度5.20m～30.20m，平均13.58m；巖性以細砂巖—粗砂巖為主，層間氧化帶發育2～4層，厚度4.8m～20.7m。并且在該區已發現1個工業孔，4個鈾礦化孔，6個鈾異常孔。（3）烏蘭凹陷西北緣。位于阿木內克山310鈾礦點的南側，也具有豐富的鈾源。在阿木內可山南緣發現中侏羅統，不整合于震旦系下巖組之上，巖性主要為泥巖、炭質泥巖、砂巖、砂礫巖等，局部夾有煤線。出露東西長約3.6km，總體向盆內傾斜。砂體含有炭屑、炭質細紋和少量黃鐵礦結核等，褐鐵礦化較強，一般伽瑪強度62～68γ，局部277γ。