我国中新生代陆相盆地含铀沉积建造类型、特征及其研究意义

陈戴生

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

我国中新生代陆相盆地含铀沉积建造类型、特征及其研究意义

陈戴生

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

将我国中新生代陆相盆地含铀沉积建造类型划分为陆相暗色（灰色）含煤碎屑沉积建造、陆相红色（杂色）碎屑沉积建造及陆相红色含膏盐沉积建造3类，并概述其沉积特征。探讨了沉积建造研究在砂岩型铀矿科研及生产找矿方面的意义。

中新生代陆相盆地；含铀沉积建造；区域构造演化；古气候变迁

关于沉积建造的含义和分类，不同学者有着不同的理解和分类方案（前苏联鲁欣，20世纪六七十年代；王鸿祯，1979；孟祥化，1985）。

笔者认为，沉积建造是在一定构造条件下所形成的一套岩石地层组合特征，反映了沉积时的大地构造背景、地质演化历史、古气候、古地理等制约沉积特征的综合因素。

1 含铀沉积建造形成受控于区域构造演化及古气候变迁的背景条件

含铀沉积建造系指具有赋存铀矿化层位的沉积建造，它受控于盆地区域构造演化及古气候变迁是不言而喻的。在一般情况下，中新生代陆相盆地演化历史大致经历了3个阶段：第1阶段，即盆地形成的初期或称雏形阶段，常以断陷或裂陷盆地出现 （松辽盆地、二连盆地）。初期阶段的盆地往往是一些孤立的小盆，互不连通。这个阶段的水动力机制是急流、快速、水流无主流线，因而沉积相多半是辫状河或冲（洪）积扇，心滩及冲积扇扇体为主要沉积场所，沉积物分选性差、大小各异，无适宜的聚铀砂体，因而本阶段不利于含铀沉积建造的形成。随着盆地的继续下陷和水域面积的扩大，盆地逐渐进入发展的全盛期，亦即盆地演化的第2阶段，许多孤立的小盆逐渐连成片。这个阶段的水动力条件是水域面积扩大，水动力强弱因地而异，沉积相主体是河湖三角洲相或湖相，在局部潮湿气候地区则为湖泊沼泽沉积或三角洲前缘沉积，形成陆相暗色（灰色）沉积建造，伴有煤、菱铁矿等沉积矿产（如新疆伊犁盆地、吐哈盆地等）。随着晚中生代白垩纪后期盆地的整体抬升，盆地面积逐渐缩小，气候渐趋干旱并出现红层，在一定沉积相及古气候条件下形成红层中夹有灰色层的地层结构（如衡阳盆地）。盆地演化至第3个阶段 （古近纪—新近纪），进入盆地的萎缩（衰亡）阶段，以盆地中出现石膏、岩盐为盆地萎缩和干旱气候的显著标志，形成陆相红色含膏盐沉积建造。这个阶段的水动力条件很弱，曲流河、曲流河三角洲及干盐湖为主要沉积场所（如二连盆地）。

含铀沉积建造受古气候变迁的控制，这是由于在潮湿、干旱、半干旱-半潮湿等不同气候条件下，可形成不同的沉积建造、不同容矿层的岩性组合及不同成因类型的砂岩型铀矿床［9］。

2 我国陆相盆地3种沉积建造类型及其特征

2.1 陆相暗色（灰色）含煤碎屑沉积建造

此类建造为我国目前砂岩型铀矿储量及增长量均居首位的含铀沉积建造，以伊犁盆地、吐哈盆地下侏罗统水西沟群（J1-2sh）及二连盆地下白垩统巴彦花群赛汉组（K1bs）为代表。水西沟群（J1-2sh）为煤系地层，广布于北疆地区（准噶尔盆地、吐哈盆地和伊犁盆地等处）自下而上可划分出八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）和西山窑组（J2x）， 按煤层自下而上可细分为12个煤层，各煤层间以砂岩（或泥岩）相隔。在伊犁盆地5～8煤层之间的砂体中产有可观储量的卷状铀矿体（目前正在用地浸法开采）。其岩石学特点是：砂岩一般为岩屑砂岩或岩屑长石砂岩，岩屑含量较高，一般为20%～40%，局部可达60%，岩屑成分主要由火山岩和火山碎屑岩组成，与盆缘基底岩石相一致。岩石成熟度低、磨圆度差。岩石中含大量黑云母、斜长石等不稳定矿物，反映了近源、快速的沉积特征，沉积组合在剖面上有着下粗上细的二元结构特征（图1）。

巴彦花群赛汉组（K1bs）形成于二连盆地演化发展的第2阶段，即坳陷发展阶段，在坳陷内沉积了一套以河流-湖泊相为主的含煤碎屑岩系，遍布于二连盆地各个坳陷，也是二连盆地主要产煤层位。由于煤层间砂体发育，埋藏浅，富含还原物质，具泥－砂－泥地层结构，目前已在二连盆地中东部马尼特坳陷找到了巴彦乌拉砂岩型铀矿床。含矿主岩为辫状河砂体，灰、暗灰色中细粒砂岩，含煤线。采用砂岩分类三角图定名为岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，岩屑成分除大量的火山岩屑外，还有较多的花岗岩岩屑（聂逢君，2010）。从巴彦乌拉BZK128线钻孔沉积相分析图来看，基本反映了赛汉组沉积期的沉积学特征（图2）。

2.2 陆相红色（杂色）岩屑沉积建造

陆相红色（杂色）岩屑沉积建造以四川盆地下白垩统苍溪组（K1c）、湖南衡阳盆地白垩系—古近系车江组（K2～E1c）及二连盆地上白垩统二连组 （K2e）为代表。岩石颜色为红褐色、砖红色、紫灰色及浅灰色等，在总体为红色地层中夹有浅（灰）色层，孢粉组合及古生物化石均反映为热带、亚热带气候特征。

此类建造中铀矿化常产于浅（灰）、紫（红）色交互层中的浅（灰）色砂岩中，这是由于红层中的浅（灰）色层局部常含有机质及黄铁矿等聚铀剂，因而是我国砂岩型铀矿赋矿层中位居第二的含铀沉积建造，不容忽视。如衡阳盆地大浦铀矿田产于车江组（K2～E1c）红层中的浅（灰）色砂岩中，有多个砂岩型铀矿床产出，是核工业早期铀矿基地（表1）。类似情况产于广西壮族自治区十万大山盆地、金鸡盆地的砂岩型矿床均产于红层中的浅（灰）色砂岩中。在川北南江—通江铀成矿区内，几个砂岩型铀矿床毫无例外地产于下白垩统苍溪组（K1c）红层所夹浅（灰）色砂岩中（表 2）。

图1 库捷尔太矿床中下侏罗统水西沟群综合地层柱状图 （据李胜祥，王保群等修改，2005）Fig.1 Comprehensive strata column of Shuixigou Group，Middle-Lower Jurassic in Kujieertai deposit（Modified after Li Shengxiang， Wang Baoqun， et al.， 2005）

2.3 陆相红色含膏盐沉积建造

陆相红色含膏盐沉积建造是具有相当特色的沉积建造，它形成于盆地演化的萎缩期和古气候的干旱期，如二连盆地古新统脑木根组（E1n）、始新统阿山头组（E2a）和伊尔丁曼哈组（E2y）等层位。岩石颜色多为棕红色、黄色及杂色。岩性为泥岩、粉砂岩和泥灰岩等，常含石膏砂岩、石膏层、天青石和钙质结核等（图3）。在我国南方，以衡阳盆地始新统茶山坳组（E2c）为代表，岩性为棕色粉砂岩、泥岩，含硬石膏及钙芒硝，厚150～300 m，沉积相分析为古盐湖，是衡阳盆地曲流河及其三角洲的泄水区。在西北地区，位于宁夏回族自治区与内蒙古自治区交界处的素海图盆地，为贺兰山山前坳陷带上的残留小盆地，在渐新统（E3）地层中有石膏层、含石膏砂岩、粉砂岩等层位。在石膏层 （或含石膏砂岩）下伏的泥岩、粉砂岩中发育铀矿化，具有多量次生铀矿物（图4），20世纪80年代曾一度认为是膏结岩（钙结岩）型铀矿，经野外认真观察，铀矿化明显受周边断裂构造控制。

图2 巴彦乌拉BZK128线钻孔沉积相分析图 （据陈安平，聂逢君等，2009）Fig.2 Analytical map of drill hole sedimentary facies along exploration line No.BZK128 in Bayanwula area(After Chen Anping， Nie Fengjun， et al.， 2009)

以上划分的3类含铀矿碎屑建造，其沉积特征可概括有以下共性：

（1）陆相盆地沉积建造具有多旋回性和多韵律性

无论是形成于挤压背景中的前陆盆地，还是形成于拉张背景中的断陷盆地，盆地中的垂向升降运动是普遍存在的，因而沉积建造具有频繁的旋回性（或称韵律性）。反映在地层剖面中岩石组合有规律、周期性重复的现象，即多个粗-或细-粗-细的沉积层序反复互层。单个韵律常是下粗（心滩或边滩沉积物）上细（泛滥平原或越岸沉积）。砂岩型铀矿化常赋存于单个韵律的下部组分中。

（2）近源是陆相沉积区别于海相或海陆过渡相沉积最主要的标志

近源是陆相沉积固有的沉积特征。近源意指盆地中陆源碎屑沉积物主要来自近蚀源区的花岗岩、火山岩或其他老地层。由于我国砂岩型铀矿具有 “近源、浅成”的特点，因而，近蚀源区（或基底）的铀矿条件（含活性铀的浸出能力）极为重要，也是目前评价盆地铀成矿前景的依据之一。无数实例都可证明这一论点（略）。

表1 衡阳盆地汪家冲矿床区域地层表 （综合）Table 1 Regional stratigraphic scale of Wangjiacong deposit in Hengyang Basin （Comprehensive）

图3 二连盆地脑木根矿床铀矿化示意图Fig.3 Uranium mineralization sketch of Naomugen deposit in Erlian Basin

（3）具有低成熟度的岩石类型

一般来说，中、新生代盆地中砂岩的成分成熟度及结构成熟度都很低，尤其是中、小型断陷盆地。如由一系列NE、NEE向小盆地组成盆地群的二连盆地、海拉尔盆地等。二连盆地砂岩中岩屑含量一般大于50%，最大可达70%。海拉尔盆地含矿主岩伊敏组（K1y）砂岩中岩屑含量可达60%～80%，岩屑成分主要是盆地周边中酸性流纹岩、凝灰岩和安山岩等。

（4）复杂变化的水动力条件和多样性的层理类型、沉积构造

含铀碎屑物在搬运-沉积过程中，由于受古地形、古气候及搬运介质、水流强度等因素的控制，因而形成复杂变化的水动力条件、古地理景观及多样性的层理类型 （槽状交错层理、平行层理等），以及弱水动力条件下形成的水平层理、沙纹交错层理。

表2 川北花台寺矿床地层表 （据原核工业西南282大队，1990）Table 2 Strata in Huataisi deposit in north of Sichuan Province（After the former Southwest Geological Party No.282， CNNC， 1990）

图4 素海图盆地60号点铀矿化示意图Fig.4 Uranium mineralization section of uranium occurrence No.60 in Suhaitu Basin

3 含铀沉积建造研究意义

依据盆地演化及古气候变迁研究所划分和确立的我国3类含铀矿沉积建造有着重要的研究意义和实用价值，有助于推进找矿工作部署及缩小盆地中找矿目的层的选择，也是我国砂岩型铀矿床基础地质理论的一个重要组成部分。

从我国地质实际出发，在我国北方中新生代盆地中，尤其在大型盆地中，应以寻找陆相暗色（灰色）含铀沉积建造中铀矿化为重点，时代以中下侏罗统、中侏罗统及下白垩统地层为主。目前此类建造中已在伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地和二连盆地中东部等都落实了砂岩型铀矿床。

在我国南方（川北、华南），红层盆地分布广泛（时代K2、E1和E2）， 应以寻找红层中所夹的浅（灰）色砂体为主，要求红层中所夹浅色（灰色）砂体具有一定的厚度（15～20 m），且稳定性要好。

对于西北（含内蒙古自治区）干旱气候区，应在研究红色含膏盐沉积建造的基础上，积极探索钙结岩（或膏结岩）型铀矿床。根据国外经验（澳大利亚及纳米比亚），应加强近代气候研究及地貌第四纪沉积学研究。

致谢：本文在构思过程中获得陈志勇高级工程师提供的清晰思路，在此深表谢意。

［1］ 朱 夏，徐 旺.中国中新生代沉积盆地［M］.北京：石油工业出版社，1990.

［2］ 吴崇筠，薛叔浩，杜永林，等.中国含油气盆地沉积学［M］.北京：石油工业出版社，1992.

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The type，character and significance of uraniferrous formation in Meso-Cenozoic continental basin in China

CHEN Dai-sheng
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Uraniferrous formation in Meso-Cenozoic continental basin is divided into three types in this paper， continental grey coal bearing clastic rock formation， continental red （variegation） clastic rock formation and red continental gypsum bearing formation，and their features are summarized.The significances of the sedimentary formation in research and exploration are discussed for sandstone hosted uranium deposits.

Meso-Cenozoic continental basin； uraniferrous sedinetary formation； regional structural evolution；palaeoclimate change

P619.14；P584

A

1672-0636（2012）03-0135-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.03.003

2012-03-26

陈戴生（1936—），男，浙江海盐人，高级工程师（研究员级），长期从事我国中新生代盆地砂岩型铀矿成矿规律研究。E-mail:Chends1936@126.com