內蒙古巴彥烏拉鈾礦床地質特征

潘宏峰，劉成東*，萬建軍，趙 嚴

（東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室，江西 南昌 330016）

從20年90年代起，前人對巴彥烏拉鈾礦的成礦條件、鈾的來源、礦物組成和化學成分等方面進行了大量的研究，在成礦理論、找礦方法和思路、成礦規律等方面有了更大的創新與發展，成立了巴彥烏拉鈾礦遠景區，確定了其礦化類型為古河谷砂巖型，圈出了3個礦體，在此基礎上進行了一系列地浸試驗。本論文主要對鈾礦床的地質特征進行總結與討論[1-6]。

1 區域地質

巴彥烏拉鈾礦床位于二連盆地馬尼特坳陷的西部，呈北東向展布[2]。該坳陷的北西緣為一套由中酸性侵入巖、沉積變質巖及火山-沉積巖組成的巴音寶力格隆起；該坳陷的南東緣則主要由一套中酸性侵入巖和一套沉積變質巖的蘇尼特中央隆起。根據盆山耦合關系推定，巴音寶力格隆起和蘇尼特中央隆起是盆地內主要的沉積物源及鈾源的最主要來源[4]。此坳陷受北東向賀根山基底斷裂及其派生的次級斷裂的控制。區內基底地層發育不全，主要由古生界的下寒武統溫都爾廟群（?1wn）、上石炭統寶力格廟組（C2bl）及下二疊統西烏珠穆沁旗組（P1xj）組成。區內中新生代沉積蓋層也發育不全，主要由侏羅系上統的布拉根哈達組，下白堊統的阿爾善組、騰格爾組、賽漢組，古近系伊爾丁曼哈組，新近系通古爾組，寶格達烏拉組和第四系組成[6]。該區出露的巖漿巖二疊紀和侏羅紀中酸性侵入巖巖體為主。該區礦產以下白堊統賽漢組下段（K1s1）煤礦為主，從西到東均有分布。盆地內煤與鈾關系密切，鈾在煤的上面，煤可以在成礦的過程中提供還原環境，對鈾的富集也有一定的吸附作用，因此在盆地的許多區域可以一邊找煤的同時也可找鈾[6]。

2 礦床地質特征

巴彥烏拉鈾礦床位于內蒙古蘇尼特左旗北28km處，礦體呈北東向展布。賽漢組上段的兩側底板坡度傾向于為上段的北西-南東，南北兩側的兩端底板比南部更高，而研究區北部目的層位兩側的底板遠高于南部，致使底板的縱向坡度下降相對較陡，具有越往中部則由陡變緩的特征。總體來看，與古河谷盆地特征和發育方向基本一致。

本次局部凹陷的內蓋層地質斷裂主要針對下白堊統的騰格爾組及其之下部分形成地層，但對位于賽漢組下段的形成影響覆蓋范圍有限，十分薄弱，但在位于賽漢組最后一段的古河谷地層斷裂中不一定能夠完全發育。在晚期早白堊世至古近三年紀長期有一段時間的煤質沉淀和復合氧化反應間斷期，氧化反應淋漓強烈，是該區氧化帶和鈾礦成礦的主要形成階段[1,2]。

礦區地層由下白堊統賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、古近系伊爾丁曼哈組（E2y），第四系（Q）組成。

賽漢組下段（K1s1）厚度最大可以達到400米，最低50米，該地層在研究區廣泛分布，該套地層沉積于盆地演化所處斷坳轉換期間的沉積環境，沉積厚度變化較大。該套砂巖地層在研究區的北西、南東近源區由于遭受部分氧化、部分未被氧化而呈現出不同的顏色分布特征，同時，由于其屬于氧化還原帶，成為了砂巖型鈾礦找礦的主要目的層，該套巖石類型主要有砂巖、含礫砂巖、泥質砂巖、泥質粉砂巖等，由于其遭受氧化還原程度的不同，而呈現出灰色、灰綠色、黃色等分帶特征。

伊爾丁曼哈組（E2y）在該鈾礦床上的巖質地貌巖性分布活動范圍很大，巖性主要成分是紅色泥石質、含有大量沙質的紅色泥巖和含有黃色、灰白色的砂巖相互層疊所組成，通常我們可以清楚看到礦床到處可見到具有明顯的紅色鈣質巖石結核和含有鐵質與錳質的紅色斑點，是位于巴彥烏拉鈾礦床的一個含有鐵礦和鈣質包括表層水體與土壤的一個區域性地質隔水層的頂板。

賽漢組上段（K1s2）的主要沉積環境屬于河流相沉積，該套沉積地層出露厚度變化范圍較大，在0～300m左右，由于遭受構造抬升，該套地層的現今底板埋深在20～320m之間，該套地層的沉積環境及物源嚴格受構造控制，因此該套地層主要分布在盆地凹陷的中部。底部地層主要呈現倒韻律的特征，由于沉積水動力的周期性變化，該套地層中部及以上呈正粒序特征并發育了3～5個韻律層疊加，主要巖性呈現出由砂礫巖向泥質砂巖變化的特征，直至頂部以顆粒細小的薄層泥巖、粉砂巖結束該階段的沉積活動。由于沉積環境及地形的差異，該套地層呈現出河道中部厚，往南北兩側逐漸減薄的特征。

第四系（Q）：在該地層為表土層且主要以松散的沉積或者堆積物為主，如早期沖積或者風積而來的風化砂土、沉降物，并被后期植物所覆蓋保護。

3 礦石特征

根據鈾礦石野外和鏡下觀察，鈾礦石主要性質可以大致分為以下兩類:一類為砂巖型礦石；二類為礫巖型礦石。礦物由碎屑物、粘土礦物、有機碳、黃鐵礦和碳酸鹽這五種成分組成，下面對它們的具體特征進行分析，如下所述。

巴彥烏拉鈾礦床砂巖型礦石碎屑物石英占56%左右，長石占23%左右，巖屑占5%左右；礫巖型碎屑物巖屑占58%左右，石英占14%左右，長石占13%左右。另外，礦石碎屑物中的有機炭含量相對較高，最多2.7%，平均0.4%。石英主要是來源于花崗巖，通常在電子顯微鏡下可以看到單晶、多晶的石英，并且大部分都帶有波形的消光。長石主要見到的是條紋長石。巖屑主要是花崗巖。黏土類的礦物主要是以雜基的形式存在，主要組成成分是高嶺石、水云母及蒙皂石。黏土礦物通常對于鈾有強烈的吸附和氧化作用，在電子顯微鏡下礦石碎屑巖中的黏土礦物通常都包括鈾。有機碳的含量比圍巖要高，炭屑多數呈細脈狀、根須狀，碳屑細胞結構十分清晰。細脈狀的碳屑通常呈現淡黑色，不透明，在砂屑中接近平行的條帶狀地順著一個層理方向延伸。根須狀的炭屑呈現淡黑色或深紅棕色，不透明的炭灰質半透明，具有就地掩埋、未經搬運的特征。有機炭可以為鈾礦提供還源物質，含量比圍巖高，且對鈾具有吸附作用，通常表現為在電子顯微鏡下炭屑普遍含鈾。黃鐵礦的化合物含量相對較高，一般1%～5%，低者最高含量達10%～28%，在本地區內經常發現，多以膠結物的形式生產，碎屑物中較少。按找成因大致可分為成巖期、成巖—后生期和后生期黃鐵礦。在電子顯微鏡下，由于大多數鈾礦物的出現在黃鐵礦的周圍或內部，所以兩者之間關系密切，并且這種呈膠結物狀的黃鐵礦被認為是一種吸附變質鈾十分重要的載體。碳酸鹽總體含量很低，有利于地浸開采。

礦石隨著品位的不同粒級分布的特征也就會有所差異，品位較高的礦石主要有砂質礫巖、細砂巖；品位相對較低的砂質礦石，大多數都是砂質礫巖，其次是中細砂巖、中粗砂巖，細砂巖最少。因此我們可以得到高品位的礦石以砂質礫巖和細砂石混雜為主，品位較低的礦石以砂質礫巖為主。巴彥烏拉礦床內砂巖礦石的以雜基支撐為主、顆粒支撐為輔，其膠結類型則以基底式膠結為主、孔隙式膠結為輔。

4 結論

（1）礦區地層自下而上為下白堊統賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、伊爾丁曼哈組（E2y），第四系。區內巖漿巖成分為二疊紀和侏羅紀的中酸性侵入巖為主。巴彥烏拉鈾礦床受賽漢組上段古河谷砂體控制，巴音寶力格和蘇尼特中央隆起兩隆起構成鈾成礦的主要物源及鈾源區。

（2）砂巖礦石主要由砂質砂巖等各類結晶礦石和砂質礫巖等各類砂質礦石共同作用組成，本地地區的各種高品位砂巖礦石多，主要屬灰色砂質礫巖與粗礫質砂巖相互作用混雜，品位較低的砂巖礦石多，主要屬灰色砂質和細礫巖。由四種礦物物質組成的主要結構部分分別是粘土碎屑物，粘土性膠質礦物，有機物和含Fe、S等化學成分的碳酸鹽。砂巖型石英礦石的碎屑物以顆粒石英型的結晶石和顆粒長石為主，次之的則是巖屑；礫巖型的碎屑物以如炭屑和石英屑等各類型顆粒為主，次之的是石英，長石。礦石碎屑物中的有機炭含量高。粘土礦物主要以雜基形式存在，成分以高嶺石、水云母及蒙皂石為主，礦物普遍含鈾。有機炭與鈾礦化有較密切的關系。本區黃鐵礦分布范圍較廣、含量相對較高，多以膠結物的形式生產，碎屑物中含量較少，黃鐵礦和鈾礦化過程關系密切，鈾類礦物往往和黃鐵礦緊密的共生，以膠結物產出的該礦碎屑物是其吸附態鈾的重要載體。碳酸鹽總體含量很低，適合地浸開采。