松辽盆地地浸砂岩型铀成矿铀源分析

宫文杰，张振强，于文斌，杨 冰

（1.核工业243大队，内蒙古 赤峰 024006；2.核工业240研究所，辽宁 沈阳 110032）

松辽盆地地浸砂岩型铀成矿铀源分析

宫文杰1，张振强2，于文斌1，杨 冰1

（1.核工业243大队，内蒙古 赤峰 024006；2.核工业240研究所，辽宁 沈阳 110032）

通过研究松辽盆地钱家店铀矿床和盆地南部铀矿化认为，松辽盆地砂岩型铀成矿作用独特，其成因可归结为双混合叠造型。其铀源也具有多源性，既有蚀源区铀源，又有盖层铀源，还有深部铀源，它们共同组成松辽盆地铀成矿的铀源。

松辽盆地；砂岩型铀矿；铀源；分析

1 概 述

松辽盆地呈NNE向展布，面积约2.6×105km2，是我国最重要的含油气、煤盆地。铀矿地质工作始于20世纪50年代，80年代后期开始了较为系统的铀矿区调工作，90年代开始了大规模的可地浸砂岩型铀矿区域评价找矿工作，上世纪末发现了钱家店铀矿床。近两年找矿又有新的突破，在盆地南部发现了新的工业铀矿化。通过系统研究，认为松辽盆地铀矿化不同于传统的层间氧化带型，而是双混合叠造型［1］。作为铀成矿的铀源也存在多源性。

1.1 大地构造位置

松辽盆地位于北亚陆间区的东部，北为西伯利亚板块、南为中朝板块、东为佳木斯板块；早二叠世晚期海西构造运动使中朝板块与西伯利亚板块发生碰撞，形成统一的欧亚大陆，也形成了松辽盆地的拼合基底［2］。

1.2 盆地结构

1.2.1 基底

盆地基底主要由前古生代中深变质片麻岩、大理岩，浅变质的绢云母绿泥石片岩、千枚岩、砂板岩、灰岩、火山岩以及海西期的黑云母花岗岩、花岗闪长岩组成。

1.2.2 盖层

松辽盆地自晚侏罗世晚期开始裂陷至今，经历了白垩纪、新近纪和第四纪的多次沉降和沉积作用，沉积了厚达万米的沉积盖层。盖层具有明显的双层结构，由中、新生代断、坳两层组成［3］。断陷层分割性强，几乎均受NNE向为主的生长断层控制，形成一系列NNE向展布的孤立断陷或断陷群。坳陷层总体呈碟形，构造平缓，具有统一的沉降中心，断裂规模较断陷层小。地层有下白垩统沙河组、营城组和登娄库组，上白垩统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组，新近系和第四系。

2 铀源分析

按照铀的来源可分为外源和内源两大类［4］。外源是指盆地沉积盖层之外的基底蚀源区铀源，包括盆地边部隆起基岩区提供的铀源和盆地盖层覆盖下的基底铀源；内源是指来自盆地盖层中的铀源，包括来自含矿岩系本身的铀源和上覆及下伏沉积地层中的铀源。在后生改造成矿期，外源和内源均起作用，当层间氧化带沿含水层走向发育距离很长时，内源也成为重要的铀源条件。铀源是必要条件，越富铀越好。

在以渗入型为主的砂岩型铀成矿作用中，多认为铀主要来自盆地周边隆起的蚀源区、含矿层本身及其上覆地层，其中周边蚀源区是铀的重要来源；而在以渗出作用占优势的铀成矿作用过程中，盆地含矿层以下的地层乃至深部基底将不可避免地成为铀的提供者。其实，在盆地盖层沉积之后的演化历史中，在以构造运动为主要驱动力的后生改造过程中，盆地盖层均经历了多期次的隆升和沉降作用，盆地地下水动力也相应地从渗入作用向渗出作用多次演变，从而影响着盆地的后生改造类型及成矿元素的聚集与分散活动。因此，即使在以渗入作用占优势的铀成矿过程中，渗出作用及其所提供的成矿物质也都十分重要，甚至十分必要。

2.1 蚀源区铀源

松辽盆地南部物质来源主要是西部蚀源区和东部蚀源区，其次是南部蚀源区。

表1 松辽盆地周边蚀源区各种岩石含铀丰度统计表Table 1 Uranium abundance in rocks from provenance area around Songliao Basin

续表1

从表1可知，西部蚀源区火山岩及侵入岩含铀丰度较高，花岗岩、花岗闪长岩铀质量分数为 5.2×10-6～9.1×10-6， 平均值为 6.96×10-6，铀的浸出率为6.55%～37.5%，平均值为21.85%，反映有铀迁移现象。凝灰岩、粗安岩铀质量分数为 5.5×10-6～7.7×10-6， 平均值为5.98×10-6。千枚岩、板岩、片岩和石英砂岩等浅变质岩、砂岩铀质量分数也较高，为3.3×10-6～7.1×10-6，平均值为 4.59×10-6。南部蚀源区侵入岩、火山岩含铀丰度高，为1.7×10-6～6.47×10-6。 平均值为 4.4×10-6， 存在较多的地面铀异常点、带，并有铀迁移现象。

东部蚀源区海西期花岗岩铀质量分数为2.36×10-6～5.5×10-6，平均值为 3.83×10-6。 燕山期花岗岩铀质量分数为 1.78×10-6～8.9 ×10-6，平均值为 5.2×10-6。

2.2 盖层铀源

钻孔岩心微量铀分析数据表明（表2）：泉头组地层铀质量分数为 1.14×10-6～3.76×10-6，平均值为3.09×10-6；青山口组铀质量分数为1.18×10-6～2.80×10-6，平均值为 1.75×10-6； 姚家组为 2.67×10-6～11.83×10-6， 平均值为4.49×10-6； 嫩江组铀质量分数为 0.4×10-6～3.96×10-6， 平均值为 2.02×10-6。

地表及钻孔测量数据表明（表2、3），盆地盖层具有较高的初始铀含量，如姚家组地表灰绿色泥岩铀质量分数为3.37×10-6。钻孔中灰色泥岩铀质量分数为 4.75×10-6～5.0×10-6，灰色砂岩铀质量分数为4.2×10-6；嫩江组地表灰绿色、灰色泥岩铀质量分数为3.56×10-6～3.79×10-6。钻孔中灰色泥岩铀质量分数为3.96×10-6。同时存在从灰色岩石到红色岩石铀含量降低的现象，如姚家组灰色泥岩铀质量分数为 4.75×10-6～5.0×10-6，紫色泥岩铀质量分数为 2.67×10-6～4.12×10-6； 嫩江组灰色泥岩铀质量分数为 3.96×10-6， Th 质量分数为 14.2×10-6，w（Th）/w（U）值为 3.59， 紫色泥岩铀质量分数为 0.8×10-6， Th 质量分数为 11.77×10-6， w（Th）/w（U）值为14.71；灰白色砾岩铀质量分数为0.4×10-6， Th 质 量 分 数 为 11.0×10-6， w（Th）/w（U）值为 27.5。

表2 白垩系地层钻孔含铀丰度统计表Table 2 Uranium abundance from drill holes in Cretaceous strata

2.3 深部铀源

松辽盆地深部地下水的渗出作用较强［5］，成矿元素部分来自于含矿层及其下伏地层，包括深部基底岩石。下白垩统断陷层系主要为一套富含火山物质的陆源碎屑岩系，含铀量也较高；另外，上白垩统嫩江组作为一个区域性烃源岩系，在沉积过程中因富含有机质而吸附了大量的铀，在压实成岩的过程中也为其下伏及上覆地层提供部分铀源。

作为基底的古生界岩石铀质量分数高达4×10-6～8×10-6， 为富铀层。 基底中广泛分布的花岗岩、酸性火山岩铀质量分数普遍较高，一般为 5×10-6～6×10-6。 由于深部油田水的上

升还原作用，矿区地下水中铀含量增加了，从区域上地下水中铀质量浓度小于1 μg·L-1到钱家店矿床铀富集带的地下水中铀质量浓度达到 n×100 μg·L-1至大于 1 000 μg·L-1［6］。矿区内含矿层砂体由原生的紫色、紫灰色被还原成灰、灰白色，产生广泛的高岭石化，砂岩中铀质量分数从n×10-6增加至n×10-5。

表3 松辽盆地盖层地表铀质量分数统计表（缓发中子分析）Table 3 Uranium content（Buffer neutron method）of ground samples from cover in Songliao Basin

表4 松辽盆地和辽河盆地中石油的U、Th质量分数［7］Table 4 Contents of U， Th in oil of Songliao Basin and Liaohe Basin［7］

对取自钱家店矿床下部含油层中的石油进行铀、钍分析（表4）［7］，发现钱家店矿床铀质量分数高达 290×10-9， 平均值为 170×10-9，比辽河盆地石油中的铀质量分数高数十倍，辽河油田石油中铀质量分数为 6×10-9～15×10-9，平均值为 10×10-9。

由此可见，后期深部油田水中的上升还原蚀变作用为矿床提供了部分铀源。上升的油田水中的铀主要来自于油田水对深部地层及上升过程中对各种围岩的萃取作用。

3 典型矿床铀源分析

铀多以络合离子形式溶于水，随含矿溶液一起运移。 通过氢、氧同位素测定也可间接说明铀的来源。

左家和等（2000年）对钱家店铀矿床26个样品的氢、氧同位素进行线性相关分析［1］，认为：（1）矿区地下水明显分为两种，第四系地下水的稳定同位素集中分布于降雨线右角，而含矿层地下水分布于降雨线左侧，这两类水没有交叉重合，具有各自的运动范围和途径，预示着含矿层地下水不是简单的由第四系地下水向矿层深部运移的结果。（2）稳定同位素组成离散度较大，反映地下水与围岩发生了明显的同位素交换作用。

钱家店矿区地下水氚的测定结果，其值均为负值（低于本底），反映含矿层地下水经历了较长时间的迁移，具有较长的迁移途径。

以上同位素的分析也间接说明，铀有经过长距离迁移的蚀源区来源，也有就地取材的盖层和深部油层来源。

4 结 论

松辽盆地铀源为多源，由内源与外源共同构成。蚀源区岩石铀含量高，且浸出率高，能为铀成矿提供丰富外部铀源。地层岩石本身和深部上升油田水也可为铀成矿提供一定内部铀源［8］。

［1］李胜祥.松辽盆地地质演化史与砂岩型铀矿找矿方向研究［D］. 北京：核工业北京地质研究院，2002.

［2］吉林油田石油地质志编辑委员会.中国石油地质志：卷2吉林油田［M］.北京：石油工业出版社，1987:10—15.

［3］高瑞祺，蔡希源.松辽盆地油气田形成条件与分布规律［M］. 北京：石油工业出版社，1997:10—30.

［4］黄世杰.层间氧化带砂岩型铀矿的形成条件及找矿判据［J］. 铀矿地质， 1994， 10（1）:6—13.

［5］赵忠华.深源成矿论在松辽盆地南部可地浸砂岩型铀矿预测评价中的初步运用［J］.矿物岩石地球化学通报， 2002， 20（1）:45—48.

［6］夏毓亮，林锦荣，李子颖.松辽盆地钱家店凹陷砂岩型铀矿预测评价和铀成矿规律研究［R］.北京:核工业北京地质研究院，2003:105—117.

［7］李子颖，陈安平，方锡珩，等.鄂尔多斯盆地北部地浸砂岩型铀矿时空定位和成矿机理研究［R］.北京:核工业北京地质研究院，2005.

［8］张振强，于文斌，董文明，等.松辽盆地地浸砂岩型铀成矿条件研究［R］.沈阳:核工业240研究所，2005.

Analysis of uranium sources in in-situ leachable sandstone-type uranium deposit in Songliao Basin

GONG Wen-jie1， ZHANG Zhen-qiang2， YU Wen-bin1， YANG Bing1
（1.Geological Party No.243， CNNC， Chifeng， Inner Mongolia 024006， China；2.Research Institute No.240，CNNC，Shenyang，Liaoning 110032，China）

By studying Qianjiadian uranium deposit and uranium mineralization in south of Songliao Basin， it is suggested that sandstone-type uranium ore formation of Songliao Basin is unique， which can be summarized as double mixing superimposed origin-related type.Uranium ore formation is of multi-sources， which not only come from provenance area， but also from the cover and deep-sourced.These three kinds of sources together contribute to uranium mineralization of Songliao Basin.

Songliao Basin； sandstone-type uranium deposit； uranium sources； analysis

P598；P619.14

A

1672-0636（2010）01-0025-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.01.005

2009-07-11

宫文杰（1969—），男，内蒙古赤峰人，工程师，长期从事铀矿地质生产工作。E-mail：gwj-xzx@163.com