二連盆地哈達圖地區(qū)砂巖型鈾成礦條件分析

劉國寧,張 鋒

（核工業(yè)二○八大隊,內(nèi)蒙古 包頭 014000）

自20世紀80－90年代中后期,核工業(yè)二〇八大隊先后在二連盆地發(fā)現(xiàn)查干、蘇崩、努和廷等鈾礦床,進入21世紀初發(fā)現(xiàn)了賽漢高畢、巴彥烏拉鈾礦床及若干個礦產(chǎn)地及礦點。近年來,在烏蘭察布坳陷中東部發(fā)現(xiàn)哈達圖鈾礦床,找礦成果豐碩。哈達圖鈾礦床為古河谷砂巖型鈾礦床,鈾礦化均產(chǎn)自下白堊統(tǒng)賽漢組上段灰色砂巖中,受構(gòu)造、地層及巖石地球化學等條件因素的制約,礦體有著高品位,單層厚度較薄、埋藏較深的特征,與同為古河谷砂巖型鈾礦床的巴彥烏拉及賽漢高畢有著一定的區(qū)別,如何深入分析研究區(qū)的鈾成礦條件與因素并總結(jié)規(guī)律與經(jīng)驗,為哈達圖下一步勘查工作奠定基礎,同時能夠拓寬找礦空間,對外圍找礦工作具有一定的指導意義。

1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造條件

研究區(qū)位于烏蘭察布坳陷的中東部,被北部的巴音寶力格隆起和塔木欽隱伏凸起、西部的東方紅凸起和南部的蘇尼特隆起所夾持,由腦木根北部、齊哈日格圖、格日勒敖都、呼格吉勒圖四個三級構(gòu)造單元構(gòu)成（圖1）,區(qū)內(nèi)發(fā)育近東西向西拉木倫基底構(gòu)造、北東向蓋層內(nèi)控盆構(gòu)造和北西向新構(gòu)造。

圖1 研究區(qū)基底埋深等值線圖

2 研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)

研究區(qū)及附近地表出露地層為古近系,且大面積被第四系（Q）覆蓋,賽漢組無露頭。根據(jù)鉆孔揭露資料,自下而上揭遇地層有：下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、二連組（K2e）和古近系（E）,研究區(qū)找礦目的層為賽漢組上段。

目的層小層序劃分。研究區(qū)賽漢組上段發(fā)育3～5個較大的沉積旋回,沉積厚度大,分布范圍廣,以研究區(qū)XXX孔為例,從下往上可以劃分出三個亞層（圖2）。

圖2 研究區(qū)典型鉆孔地層結(jié)構(gòu)圖（XX號孔）

第一亞層（K1s2-1）：位于賽漢組上段底部,與賽漢組下段呈突變接觸,反映了河道底部沖刷接觸關系,河道砂體粒度較粗,含卵礫,局部存在正粒序及反粒序,泥巖夾層不發(fā)育或少發(fā)育,砂體疏松,固結(jié)程度低,頂部以紅色泥巖、粉砂巖結(jié)束。電阻率曲線表現(xiàn)為箱形、鐘形。

第二亞層（K1s2-2）：位于賽漢組上段中部,與第一亞層頂部泥巖呈突變接觸,發(fā)育多個沉積韻律,泥巖夾層局部發(fā)育,砂體相對穩(wěn)定,規(guī)模較大,頂部以相對較厚的紅色泥巖結(jié)束。電阻率曲線在總體上表現(xiàn)為箱型。

第三亞層（K1s2-3）：位于賽漢組上段的上部,發(fā)育2～3個大的韻律層,泥巖夾層多發(fā)育,砂體粒度變細且連續(xù)性相對較差,大部分呈透鏡體分布,頂部的紅色泥巖質(zhì)純,具塑性和粘性。因此,第三亞層具有明顯曲流河沉積的二元結(jié)構(gòu),在電阻率測井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為齒形。

3 研究區(qū)鈾源條件

3.1 研究區(qū)基底和蝕源區(qū)的含鈾性

研究區(qū)基底和周邊蝕源區(qū)中廣泛發(fā)育華力西期-燕山期中酸性巖漿巖,鈾含量較高,平均鈾含量（3.6～8.3）×10-6,為研究區(qū)鈾成礦作用提供了主要的鈾源。

研究區(qū)北西部蝕源區(qū)發(fā)育西里廟-艾勒格廟復式花崗巖帶,主體為華力西晚期黑云母花崗巖（衛(wèi)境巖體）,呈巖基狀,燕山期花崗巖體（西力廟巖體）呈巖株、巖墻狀,華力西晚期衛(wèi)境巖體現(xiàn)測鈾含量（2.9～5.7）×10-6,計算原始鈾含量19.5×10-6,活化丟失57%；燕山期西里廟巖體現(xiàn)測鈾含量（0.9～31.5）×10-6,計算原始鈾含量17.8×10-6,活化丟失49%。南緣溫都爾廟隆起主要發(fā)育華力西期中酸性巖漿巖,侵位于元古界和古生界變質(zhì)巖中,巖石原始鈾豐度平均5.7×10-6,活化丟失89%。

華力西期-燕山期中酸性侵入巖及上侏羅統(tǒng)中酸性火山巖是本區(qū)主要的鈾源層（體）,元古界變質(zhì)巖及上古生界中酸性火山巖等是本區(qū)次要的鈾源層。

3.2 鈾遷移特征

根據(jù)放射性場暈的分布規(guī)律可以揭示鈾的遷移特征,伽瑪異常場和釷異常暈的分布區(qū)大致反映原始富鈾地質(zhì)體的分布范圍,鈾、活性炭吸附氡測量和釙法測量等異常暈的分布反映具有鈾預富集作用的地質(zhì)體,包括巖漿分異、變質(zhì)和沉積等預富集作用,活性鈾遷入高場直接反映了鈾元素的遷移方向。

研究區(qū)北西蝕源區(qū)分布有大面積伽瑪異常場、釷異常暈,明顯受花崗巖體和艾勒格廟群變質(zhì)巖系控制；在研究區(qū)北西邊緣大面積發(fā)育呈北東向帶狀展布的鈾、氡異常暈,鈾、釷異常暈出現(xiàn)明顯分離現(xiàn)象,活化鈾遷入高場明顯處于靠近坳陷一側(cè),說明鈾從蝕源區(qū)向研究區(qū)內(nèi)部遷移特征明顯。

4 研究區(qū)古氣候條件

早白堊世賽漢期為潮濕、半潮濕氣候,為鈾的預富集主要時期,而到了晚白堊世-古新世古氣候開始轉(zhuǎn)為干旱-半干旱氣候,由于擠壓構(gòu)造應力場背景下,研究區(qū)北部發(fā)育構(gòu)造反轉(zhuǎn),賽漢組上段擠壓抬升遭受剝蝕,風化剝蝕和淋濾作用強度大,地表植物不發(fā)育,含氧水順砂巖滲透層運移到地層深處,形成了潛水氧化和潛水-層間氧化,同時保證了鈾的富集與遷移,該時期為鈾的主要成礦階段。古新世-漸新世古氣候完全轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊?半干旱,研究區(qū)接受了一套以紅色為主的粗碎屑巖和泥巖沉積（表1）,為該區(qū)的保礦提供了有力條件。

表1 研究區(qū)古氣候、沉積建造特征示意表

5 研究區(qū)目的層巖石地球化學特征

研究區(qū)目的層巖石地球化學特征類型分為兩種：巖石原生地球化學類型和巖石后生地球化學類型。

5.1 賽漢組上段巖石原生地球化學類型

巖石的原生地球化學類型直接受沉積、成巖環(huán)境控制,研究區(qū)賽漢組上段不同亞層具有不同的原生地球化學類型。

第一亞層（K1s2-1）：以礫質(zhì)辮狀河充填沉積為主,巖性主要為淺黃色、黃色、亮黃色砂質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖,多含卵礫,部分鉆孔見少量淺灰色、灰色粗砂巖、砂質(zhì)礫巖。而灰色屬于原生地球化學類型。

第二亞層（K1s2-2）：以砂質(zhì)辮狀河充填沉積為主,巖性以黃色砂巖為主,下部往往出現(xiàn)灰色砂體,灰色砂體粒度中等偏細,灰色砂體主要發(fā)育河道的邊緣部位,以灰色細粒砂巖為主,富含有機質(zhì)、黃鐵礦,屬于原生地球化學類型。

第三亞層（K1s2-3）：頂部以洪泛沉積為主,巖性主要為紅色、褐紅色泥巖、粉砂巖,多見鐵錳質(zhì)發(fā)育,反映了半干旱、干旱的古氣候環(huán)境,總體上表現(xiàn)為原生氧化地球化學類型。下部發(fā)育曲流河道充填沉積,巖性主要為黃色、紅色、灰白色砂巖,普遍發(fā)育高齡土化,此外,局部發(fā)育少量灰色砂巖。灰色砂巖屬于原生還原環(huán)境、紅色砂巖屬于原生氧化環(huán)境。

5.2 巖石后生地球化學類型

巖石的后生蝕變包括后生氧化及后生還原作用兩種蝕變類型。

5.2.1 后生氧化作用

后生氧化作用在賽漢組上段三個亞層中普遍發(fā)育,表現(xiàn)為黃色氧化,氧化作用有強有弱,強氧化巖石呈黃色、亮黃色,發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化；弱氧化巖石表現(xiàn)為灰白色、淺灰色砂巖中發(fā)育大量星點狀、條帶狀褐鐵礦化斑點。

5.2.2 后生還原作用

研究區(qū)找礦目的層賽漢組上段之下的賽漢組下段為區(qū)域范圍內(nèi)的含煤地層,下部騰格爾組為產(chǎn)油層位,均為富含還原介質(zhì)的載體,通過斷裂構(gòu)造通道可以向上伏地層提供后生還原作用的介質(zhì)。

研究區(qū)后生還原作用主要有兩種表現(xiàn)形式,其一為使早期氧化作用形成的黃色氧化巖石被后期還原改造為灰色、淺灰綠色,巖石中仍見黃色古氧化殘留痕跡,此類砂巖中有機質(zhì)、炭屑較為少見；其二為原來本身為灰色巖層,經(jīng)過還原介質(zhì)的進一步還原作用,使其顏色加深,變?yōu)樯罨疑⒒液谏?并沿層面或構(gòu)造面發(fā)育大量炭化植物碎屑（或呈似層狀）,炭屑表面往往發(fā)育大量結(jié)核狀、細晶狀黃鐵礦,其形成與后生還原作用有關。但后生還原改造作用往往與構(gòu)造活動有關,分布范圍相對局限,從野外地質(zhì)編錄和取樣分析結(jié)果來看,后生還原作用主要集中在研究區(qū)鈾礦床F63-F64線附近,該區(qū)域的富礦段與后生還原作用密切相關。

6 結(jié)論

（1）種種跡象表明,研究區(qū)受上述條件和因素制約,控盆構(gòu)造的發(fā)育控制了古河道的展布空間,賽漢組上段為多期次河道疊加,每一小層序?qū)黄诤拥?特別是第二、第三期使得河道寬度變寬且持續(xù)時間較長,形成了規(guī)模巨大的砂體,擴大了鈾儲藏空間。

（2）鈾源條件決定了研究區(qū)為多物源疊加區(qū),研究區(qū)基底為一套中酸性巖漿巖,鈾含量較高,北西部發(fā)育西里廟-艾勒格廟和西南烏爾塔巖體均為富鈾花崗巖體且長期處于隆起和剝蝕狀態(tài),為研究區(qū)提供了豐富的鈾源。

（3）目的層賽漢組上段由3～5個小層序構(gòu)成,第一亞層和第二亞層砂體發(fā)育連續(xù),頂部都有較厚的泥巖、粉砂巖構(gòu)成穩(wěn)定的隔水層,具有典型的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu),有利于砂巖型鈾成礦。

（4）研究區(qū)鈾礦化均產(chǎn)自賽漢組上段第一亞層及第二亞層的灰色、深灰色砂體中,蝕變條件好,圍巖多發(fā)育褐鐵礦化,礦體中發(fā)育炭化植物碎屑及細分散狀、結(jié)核狀黃鐵礦等還原介質(zhì),與研究區(qū)鈾成礦關系密不可分。