巴音戈壁盆地塔木素鈾礦床含礦砂巖特征分析

張 良，王鳳崗，劉國寧

（1.核工業二〇八大隊，內蒙古 包頭014010；2.核工業北京地質研究院 中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

礦床行政區劃屬內蒙古自治區阿拉善盟阿拉善右旗管轄，位于塔木素蘇木境內，交通便利。礦床采用一般工業指標圈定礦體，作者統計發現，砂巖型礦石所占比例最大（占比55.5%），因此本文僅針對砂巖型鈾礦石進行分析探討。

1 砂巖類型

含礦地層為下白堊統巴音戈壁組上段（K1b2），在該區屬扇三角洲沉積體系，礦床特點為“近源、相變快、礦層多”。對砂巖礦石與砂巖圍巖的類型進行對比分析：巴音戈壁組上段砂巖礦石按?？松皫r分類法，主要為長石砂巖，占92.1%；其次為巖屑長石砂巖，占6.5%；長石石英砂巖僅占1.4%（表1）。巴音戈壁組上段砂巖圍巖按?？松皫r分類法，主要為長石砂巖，占86.4%；其次為巖屑長石砂巖，占10.7%；長石石英砂巖僅占2.9%。巴音戈壁組上段砂巖礦石和砂巖圍巖按?？松皫r分類法，二者均以長石砂巖為主，不同的是砂巖礦石中長石砂巖比例更高（占92.1%），而巖屑長石砂巖和長石石英砂巖類比例均低于無礦砂巖。

另由于長石易水解，因此該區巴音戈壁組上段砂巖在成巖前所經受的搬運距離較短，這與該區處于扇三角洲相沉積環境相吻合。

2 砂巖物質成分

表1 巴音戈壁組上段砂巖礦石及圍巖主要類型

砂巖礦石是砂巖經過成礦作用改變而成的，因此其主要礦物成分（包括巖屑）仍然繼承了砂巖的特點。砂巖礦石中碎屑含量55%～95%不等（部分樣品碎屑排列顯示定向性），平均88%；碎屑中石英含量10%～80%，平均41.0%；長石含量15%～85%，平均52%；巖屑主要為花崗巖屑，含量1%～60%，平均8%；填隙物含量5%～45%，平均12%。砂巖圍巖中碎屑含量65%～93%不等（部分樣品碎屑排列顯示定向性），平均85.8%；碎屑中石英含量42%～85%，平均64.1%；長石含量13%～50%，平均33.6%；巖屑主要為花崗巖屑，含量1%～41%，平均5.3%；填隙物含量7%～35%，平均14.2%（表2）。

表2 砂巖礦石與圍巖主要物質成分統計表

從分析可知，砂巖礦石中石英含量小于砂巖圍巖而長石含量略多于圍巖，填隙物的含量兩者接近，這或許與砂巖的非均質性有關。

3 砂巖化學成分

通過砂巖礦石與砂巖圍巖的硅酸鹽化學全分析對比（表3），首先礦床砂巖中SiO2的含量明顯低于砂巖克拉克值，而FeO、TFe2O3、Al2O3、CaO、P2O5、Na2O的含量則明顯高于砂巖克拉克值，其他成分含量較為接近。

表3 硅酸鹽化學全分析一覽表

砂巖礦石中的SiO2、FeO、Al2O3、P2O5、K2O含量略高于砂巖圍巖，TFe2O3、MgO、Na2O、TiO2、CaO含量則低于砂巖圍巖。

上述物質成分特點與礦床物源以花崗巖類巖石為主和搬運距離較短，不穩定礦物未得到充分流失，即砂巖成分成熟度較低的情況一致。燒失量含量較高，說明砂巖的有機質含量較高，還原能力較強。值得注意的是，砂巖礦石中Ca、Mg含量明顯高于砂巖克拉克值。

4 砂巖礦石蝕變特征

塔木素鈾礦床中砂巖顏色可分為灰色、褐紅色和褐黃色三類，灰色為還原環境，褐紅色、褐黃色則為氧化環境，從巖石的穿插關系來看，褐紅色氧化早于褐黃色氧化，鈾礦（化）體主要產于氧化砂巖與灰色砂巖或灰色泥巖相鄰部位，部分產于還原帶的灰色砂巖中。個別鈾礦（化）體位于完全氧化帶靠近過渡帶位置，其礦化與氧化砂巖所夾的灰色細碎屑巖關系密切，礦化位于砂巖與泥巖的界面附近。

4.1 還原砂巖礦石蝕變特征

通過礦石中氧化砂巖環境樣對比還原砂巖環境樣統計結果（表4），可以看出，灰色砂巖礦石中有機炭、S2-、CO2、ΔEH平均含量高于氧化砂巖類礦石。從有機炭的含量變化來看，灰色砂巖類礦石中明顯也高于氧化類砂巖礦石。這些有機質以及石油瀝青在缺氧條件下產生的大量烴類，沿構造或可滲透巖層運移，在異地形成還原障對其圍巖產生還原作用。具有較強的原生及后生還原能力，利于含氧含鈾水中的鈾在還原程度大的地段沉淀富集、成礦。二價硫的含量灰色砂巖礦石中平均含量最高（0.51%），高于氧化類砂巖礦石（0.36%），說明灰色砂巖礦石中具有較高含量的黃鐵礦，處于強烈的還原環境。

Fe3+/Fe2+的比值卻相差較大，在氧化類砂巖礦石中比值為1.92，而灰色砂巖中為1.12，說明氧化類砂巖礦石經歷了強烈的氧化作用。

4.2 氧化砂巖礦石蝕變特征

針對褐紅色氧化砂巖礦石和褐黃色氧化砂巖礦石，分別統計環境指標樣（表5），褐紅色砂巖礦石中全硫平均含量（1.49%）明顯高于褐黃色砂巖礦石中全硫平均含量（0.44%），這也代表了褐紅色砂巖礦石中的石膏含量高于褐黃色砂巖礦石中的石膏含量，而褐紅色砂巖礦石中Fe3+含量明顯高于褐黃色砂巖礦石，這也許是砂巖成褐紅色的原因。從實際工作來看，鈾礦體的產出與后期的褐黃色氧化砂巖關系更為密切。

4.3 砂巖礦石中蝕變礦物特征

礦石除了繼承砂巖的礦物組分外，也生成了一系列新的礦物。本文針對具有代表性的碳酸鹽化及石膏化做簡單研究。

根據砂巖中蝕變礦物統計表（表6）也可看出，砂巖中膠結物是以方解石和石膏為主，且砂巖礦石中的方解石及石膏平均含量略高于砂巖圍巖中的平均含量。

表4 砂巖礦石環境指標樣統計一覽表

表5 氧化砂巖礦石環境指標樣統計一覽表

表6 砂巖蝕變礦物含量統計表

首先是碳酸鹽化：依據觀察和數據分析，可分為白云石化、方解石化兩種，作者借助硅酸鹽全分析數據統計后（表3），發現砂巖礦石中Ca、Mg含量明顯高于砂巖克拉克值。由于斜長石中含鈣（如花崗巖中雖然沒有碳酸鹽，但仍可含5%的CaO），因此，不能用全分析中的CaO含量代替方解石中的鈣。而砂巖中除白云石外，基本不含其他含鎂礦物，因此MgO的含量可代表白云石的含量，而統計出砂巖中的MgO的含量明顯高于砂巖克拉克值，這說明砂巖中白云石含量高。

另一種重要的膠結物是石膏，巴音戈壁組上段砂巖中可見三種形態的石膏產出，即順層產出的石膏、切穿層理呈脈狀產出的石膏和較均勻分布在砂巖膠結物中的石膏，這些具有沉積成因和后生成因的特點。從礦物間相互關系可以看出，石膏形成時間要晚于該地區的白云石系列礦物形成時間（圖1），而且，石膏是在干旱炎熱，蒸發強烈的條件下形成，表明在形成石膏階段該地區的環境為干旱的環境，水體蒸發強烈，導致水中礦化度增高并封存，這可能也是該地區地下水礦化度高、涌水量大的重要原因之一。

最后通過引用主流的分析方法是染色法和電子探針分析成果加以證實：“砂巖型鈾礦石為高碳酸鹽型鈾礦石，碳酸鹽平均含量為22.29%，其中碳酸鹽膠結物主要為白云石（9.70%）、含鐵白云石（9.33%）及鐵白云石（3.20%）”[2]，“碳酸鹽膠結物大多數為白云石和鐵白云石”[3]。

無論是白云石、鐵白云石還是方解石，它們屬于不同時期成巖-改造的產物，均屬鈣質膠結物。以上分析說明塔木素鈾礦床中巴音戈壁組上段砂巖是以鈣質膠結及膏質膠結為主。加之埋深很深，地層壓實作用大，受后期地下鹵水浸泡后，其硬度也變大，這或許是塔木素鈾礦床砂巖致密的原因。

5 結論

（1）塔木素鈾礦床中砂巖均屬長石砂巖，因此該區巴音戈壁組上段砂巖在成巖前所經受的搬運距離較短，而砂巖礦石中長石砂巖比例更高（占92.1%），而巖屑長石砂巖和長石石英砂巖類比例均低于無礦砂巖。

圖1 石膏及白云石系列膠結物[2]

（2）砂巖礦石中石英含量小于砂巖圍巖而長石含量略多于圍巖，填隙物的含量兩者接近。

（3）砂巖礦石中的SiO2、FeO、Al2O3、P2O5、K2O含量略高于砂巖圍巖，TFe2O3、MgO、Na2O、TiO2、CaO含量則低于砂巖圍巖。

（4）灰色砂巖礦石中有機炭、S2-、CO2、ΔEH平均含量高于氧化砂巖類礦石。褐紅色砂巖礦石中的石膏含量高于褐黃色砂巖礦石中的石膏含量，而褐紅色砂巖礦石中Fe3+含量明顯高于褐黃色砂巖礦石，這也許是砂巖成褐紅色的原因。從實際工作來看，鈾礦體的產出于褐黃色砂巖關系更為密切。

（5）塔木素鈾礦床中巴音戈壁組上段砂巖是以鈣質膠結及膏質膠結為主。加之埋深很深，地層壓實作用大，受后期地下鹵水浸泡后，其硬度也變大，這或許是塔木素鈾礦床砂巖致密的原因。