尼日尔阿泽里克砂岩型铀矿控矿因素初探

许 强，秦明宽，范洪海，顾大钊，王生云

（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）

尼日尔阿泽里克砂岩型铀矿控矿因素初探

许 强，秦明宽，范洪海，顾大钊，王生云

（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）

尼日尔（Niger）阿泽里克（Azelik）铀矿位于阿尔利特（Arlit）砂岩铀矿省西南部。在结合前人研究的基础上，通过对阿泽里克铀矿进行野外地质勘查，对各种野外现象进行分析总结，初步探讨了阿泽里克砂岩型铀矿控矿因素。阿泽里克铀矿受构造控制明显，矿化均位于NE与NW向断裂交叉处。矿化同时受沉积控制，矿化层为下白垩统阿萨乌阿（Assaousas，Kla）组砂岩。矿化砂岩以河流相中粗粒砂岩为主，孔隙度、渗透率良好，利于流体在砂岩中流通。矿床热液蚀变现象明显，存在碳酸盐化、褐铁矿化、铜矿化、还原性流体还原作用。

尼日尔；阿泽里克；砂岩型铀矿；控矿因素

尼日尔铀资源丰富，据IAEA资料显示，2010年尼日尔已成为世界第五大产铀国。2010年的铀产量高达4 198 t，占全球铀总产量（53 663 t）的7.8%。尼日尔已发现的33个铀矿全部为砂岩型铀矿［1］，这在全球铀生产国中也是惟一的。

该地区的铀矿床为传统的砂岩型矿床，矿化受层位控制，阿泽里克铀矿是尼日尔首个发现的铀矿。1957年，法国地矿机构在阿泽里克勘探铜矿时发现了铀异常，之后，法国原子能机构普查了阿泽里克构造，在阿泽里克构造内的下白垩统阿萨乌阿组砂岩中发现了铀矿［2］，分布在下白垩统阿萨乌阿组砂岩中。东华理工大学（2009年）对阿泽里克地区铀矿进行了研究，认为阿泽里克地区的铀成矿受构造、沉积、热液流体共同控制［3］。

1 地质背景

1.1 大地构造

尼日尔阿尔利特砂岩型铀矿省位于伊勒姆登（Iullemmeden）大型盆地东北部阿加德兹（Agadez） 次级盆地（Tim Mersoi sub-basin）中（图1）。伊勒姆登盆地为被古老结晶地块所环绕的大型中间地块上不对称的内克拉通盆地，面积约 63万km2［4］。 由于东北部阿伊尔地块向西和南西方向的持续挤压和垂直隆升作用，致使盆地持续向南西方向掀斜，盆地整体呈现为NE到SW向缓倾的大型掀斜盆地，地层产状平缓，一般仅几度。伊勒姆登地区自元古代末的泛非运动之后，固化稳定，只发生缓慢的间歇性沉降运动，并形成伊勒姆登大型盆地，沉积了从寒武系到第四系地层。随着时代推移，盆地沉积中心逐渐向南西转移。自寒武纪至白垩纪末的0.5 Ga里，地层累积厚度仅2 000 m，说明盆地沉积速度缓慢。这种构造活动较弱的单斜大型盆地有利于形成大型砂岩型铀矿。

1.2 区域构造

图1 阿泽里克铀矿大地构造位置图Fig.1 Geotectonic location of Azelik uranium deposit

阿加德兹盆地受近SN向阿尔利特断裂（即Azawa断裂）控制，区域上分为东、西两部分［5］（图2）。阿尔利特断裂东部出露大量古生代、中生代地层，岩浆活动频繁，为稳定盆地内相对活动地区。阿尔利特断裂西部主要出露中生代和新生代地层，缺失老地层，未见岩浆活动痕迹，存在后期NE向和NW向断裂活动。沿阿尔利特断裂两侧分布着丰富的砂岩型铀矿，有阿尔利特铀矿、阿库塔（Akouta）铀矿、 伊姆拉伦（Imouraren）铀矿和阿泽里克铀矿等砂岩型铀矿，为世界著名的砂岩型铀矿省，其中，阿泽里克铀矿位于阿尔利特断裂西侧，阿尔利特铀矿、阿库塔铀矿、伊姆拉伦铀矿位于阿尔利特断裂东侧。尼日尔砂岩铀矿省总体特征为：（1）断裂控矿。铀矿床沿南北走向的阿尔利特大断裂分布。 （2）多层位控矿。含矿层位有中下石炭统盖祖曼组（Guezouman，C1-2g）、中下石炭统塔拉特组（Tarat，C1-2t）、上侏罗统奇雷兹林组（Tchirezrine，J3tch）、下白垩统阿萨乌阿组（K1a），含矿层位多，时代跨度大。

图2 阿尔利特—阿泽里克地区地质略图Fig.2 Geological sketch of Arlit-Azelik area

1.3 矿区地质

阿泽里克地区受NE向3条大的区域性断裂带（阿泽里克断裂带）控制，形成隆起（地垒）和凹陷（地堑）相间出现的三隆二坳格局，自南向北依次为：南部波古夏隐伏断隆带、顿蒂（Teyndi）凹陷、中部特吉达（Teguidda）断隆带、伊拉文吉汗（Irhawengirhan）凹陷、北部提格曼尼（Tigrmanin）隐伏隆起（图3）。阿泽里克背斜位于特吉达断隆带，核部出露二叠系地层，背斜边部出露三叠系—侏罗系地层，阿萨乌阿组地层只在背斜边部局部出露。主要构造线分为3组，主构造线方向NE，次级构造线方向NW。阿泽里克铀矿含T矿、G矿和Ir矿3个铀矿，均位于阿泽里克背斜北西翼，位于NE与NW方向断裂交叉部位。

图3 阿泽里克地区地质略图Fig.3 Geological sketch of Azelik area

1.4 区域地层

阿加德兹盆地基底主要由前寒武系组成，分为下前寒武系与中上前寒武系。盆地盖层由古生代、中生代和新生代组成。地层之间多数为假整合，或冲刷不整合，缺乏明显的角度不整合。由老到新，地层有向南超覆的趋势。在阿尔利特地区，石炭系直接不整合于基底之上。阿泽里克地区主要出露地层为下石炭统至下白垩统（图4），阿萨乌阿组与下伏上侏罗统奇雷兹林组不整合接触，与上覆下白垩统伊腊泽尔（Irhazer，K1ir）组泥岩整合接触。

2 矿床控矿特征

2.1 构造控矿特征

图4 阿泽里克地区地层综合柱状图 （据聂逢君，2009）Fig.4 Composite strata column of Azelik area （After Nie Fengjun， 2009）

阿泽里克铀矿床的位置明显示出了构造控矿的特征：（1）在尼日尔砂岩铀矿省整体层面上，阿泽里克铀矿沿阿尔利特大断裂分布，位于阿尔利特大断裂西侧。（2）在阿泽里克地区层面上，从已知的3个矿床G矿、T矿和Ir矿来看，矿化均位于阿泽里克地区NE与NW向的构造交叉部位。

T矿T3采坑有NW向及NE向断裂穿过，并切穿阿萨乌阿组与伊腊泽尔组地层（图 5）。

断裂构造活动期次及样式对铀成矿的具体作用尚在研究中，但是可以肯定的是，断裂构造为铀成矿流体提供了运移通道。

2.2 沉积控矿特征

阿萨乌阿组位于侏罗系与白垩系之间的不整合面之上，上覆为伊腊泽尔组泥岩，所以阿泽里克铀矿被不透水层泥岩与不整合面上下所限制。

阿泽里克铀矿的3个Ir、G、T铀矿在研究区内含矿层位基本相同，均为下白垩统的阿萨乌阿组砂、砾岩。阿萨乌阿组在全区出露面积有限，总厚度0～20 m不等。除Ir矿床埋藏地下之外，在G、T矿床阿萨乌阿组主要围绕背斜核部四周出露。

阿泽里克地区阿萨乌阿组岩性以含岩屑中粗砂岩为主，部分为砾；岩屑以花岗岩岩屑为主；砂岩为颗粒支撑、无或含极少量杂基；分选较好—较差、磨圆较好。非矿化砂岩主要呈褐红色，为原生色。矿化砂岩主要为浅灰绿色、灰褐色、浅灰白色，表现为流体蚀变色。砂体厚度较薄，2～20余米厚不等。阿萨乌阿组地层中不见植物碎屑、碳屑、黄铁矿等还原性物质，故阿萨乌阿组原生沉积环境为氧化环境。阿萨乌阿组砂岩发育斜层理、平行层理、槽状交错层理 （图6），为强水动力河流相沉积标志，该相带砂体的孔隙度、渗透率均良好，有利于流体在砂体中流通。

图5 T矿T3采坑地质剖面图Fig.5 Geologic sections of the pit T3in mine T

图6 阿泽里克地区阿萨乌阿组沉积构造Fig.6 Sedimentary structures of Assaousas Formation in Azelik area

2.3 流体控矿特征

阿泽里克铀矿含矿砂岩中可见明显的热液流体蚀变现象，矿化砂岩呈现浅灰绿色、灰褐色、灰白色混杂，可见大量碳酸盐脉体发育，强烈的碳酸盐胶结，铜蓝绿色铜矿化脉体发育。

2.3.1 还原性流体的还原作用

阿泽里克铀矿阿萨乌阿组矿化砂体之上均覆盖有一层n×10～n×100 cm厚不等的浅灰绿色泥岩，该浅灰绿色泥岩为伊腊泽尔组底部泥岩，此现象无论在采坑剖面还是在钻孔岩心上均有明显的显示，这是该区最典型的找矿标志（图7a）。此浅灰绿色泥岩的原生色为褐黄色，浅灰绿色泥岩中可见未被还原的褐黄色团块，说明浅灰绿色为后生还原流体蚀变所致。另外，阿萨乌阿组含矿砂体主要呈现浅灰绿色、灰白色混杂灰褐色，而阿萨乌阿组砂岩原生色为褐红色，所以含矿砂体在铀成矿之前或铀成矿期必有还原性流体蚀变使之呈现浅灰绿色、灰白色，并使之还原容量增加，具备捕获铀的能力。

2.3.2 碳酸盐化

碳酸盐化是阿泽里克地区最强的热液活动，在野外露头、采坑剖面、钻孔岩心中均可见碳酸盐化发育，表现为发育大量碳酸盐脉体和砂岩中强烈的碳酸盐胶结。尤其是含矿砂岩有强的碳酸盐胶结与交代，形成的碳酸盐矿物晶粒大、干净，可以包裹砂屑，最大的可达5～6 mm。碳酸盐脉体有白色脉体，也有烟黄色脉体（图7b），烟黄色碳酸盐脉体在内，白色碳酸盐脉体在外，说明烟黄色碳酸盐脉体比白色碳酸盐脉体形成时间早。白色碳酸盐脉体在含矿砂岩中与非矿化砂岩、泥岩一同发育，烟黄色碳酸盐脉体只在含矿砂岩中可见，所以推测烟黄色碳酸盐脉体这一期流体活动与铀成矿关系密切。

图7 阿泽里克矿区流体蚀变现象Fig.7 Alteration phenomena of fluids in Azelik uranium deposit

2.3.3 褐铁矿化

阿泽里克地区铀矿化与褐铁矿化关系密切，凡是铀矿化砂岩均普遍存在褐铁矿化（图7c），非矿化砂岩中则无褐铁矿化。褐铁矿化表现为褐铁矿化脉体顺层发育和切层发育，或者呈团块状。铀矿物与褐铁矿化共生，在褐铁矿化脉体周围见次生铀矿发育。褐铁矿化不仅在近地表的野外露头、采坑剖面上发育，在埋深达200 m的钻孔岩心上也发育，所以褐铁矿化与深部流体活动有关，推测为铀沉淀时发生氧化还原反应所致。

2.3.4 铜矿化

阿泽里克地区铜矿物与铀矿物共生，铀矿化砂岩中多见铜矿化，表现为铜蓝绿色带状顺层发育，或者呈团块状（图7d），非铀矿化砂岩中则无铜矿化现象。在铜矿化脉体周围常可见次生铀矿物发育。值得注意的是，位于阿尔利特断裂东侧的伊姆拉伦铀矿（其含矿层位为上侏罗统奇雷兹林组）有明显的铀与铜共生现象，与阿泽里克铀矿相似，而阿库塔铀矿（其含矿层位为下石炭统盖祖曼组）、阿尔利特铀矿（其含矿层位为中下石炭统塔拉特组）则无铀、铜共生现象。铜矿化与铀矿化的关系尚不清楚。

3 结论与讨论

尼日尔阿泽里克铀矿受构造、沉积、流体方面控制：（1）铀矿与构造关系密切，分布于NE与NW方向断裂交叉部位。 （2）铀矿赋矿层位主要为下白垩统阿萨乌阿组砂岩，为河流相沉积。含矿砂岩以中粗粒砂岩为主，颗粒支撑，无杂基，分选较好，磨圆度好，孔隙度与渗透率均好，利于流体在砂体中流动。（3）热液流体改造现象明显，有还原性流体还原作用、碳酸盐化、褐铁矿化、铜矿化。其中还原性流体的还原作用使阿萨乌阿组砂体具备了捕获铀的能力。碳酸盐化具多期次，与铀成矿关系密切。褐铁矿化推测为铀沉淀时发生氧化还原反应所致。铜矿化与铀成矿的关系尚待研究。

［1］张书成，谈成龙.非洲三国铀矿［M］.北京：核工业北京地质研究院，2010.

［2］ Bigot G.The find of uranium deposits in Niger［M］.World Mining，1973:4.

［3］聂逢君，林双幸，严兆彬，等.尼日尔特吉达地区砂岩中铀的热流体成矿作用［J］.地球学报，2010，31（6）:819-831.

［4］ Selley R C.African Basins［M］.New York:Elsevier，1997.

［5］ Cazoulat M.Geological environment of the uranium deposits in the Carboniferous and Jurassic sandstones of the western margin of the Air Mountains in the Republic of Niger［C］//Geological Environment of Sandstone Type Uranium Deposits.Vienna： IAEA，TECDOC， 1995， 328:247-263.

［6］ Maurice Pagel， Sabine Cavellec， Pierre Forbes.Uranium deposits in the Arlit area （Niger） ［C］//MineralDepositResearch:Meeting the Global Challenge Proceedings of the Eighth Biennial SGA Meeting.Beijing:Springer，2005:303-305.

Preliminary discussion on ore-controlling factors of Azelik sandstone type uranium deposits in Niger

XU Qiang， QIN Ming-kuan， FAN Hong-hai，GU Da-zhao，WANG Sheng-yun
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Azelik uranium deposit is located at the southwest of Arlit sandstone type uranium province in Niger.Based on the former prospecting in Azelik uranium deposit，analyzing and summarizing field phenomena，mineralization controlling factors are studied rudimentally.Structural controls on uranium deposits are evident because uranium deposits are located at crossover areas of NE and NW faults.Sedimentary controls on uranium metallization are indicated by the mineralization lies in Assaousas Formation of Lower Cretaceous.Mineralized sandstone is mainly middle-coarse grained sandstone which is suit for the circulation of mineralizing fluids due to good porosity and permeability.There are very obvious hydrothermal alterations in uranium deposits which include carbonatization， ferritization，copper-mineralization and reducing action of reductive fluids.

Niger； Azelik； sandstone type uranium deposits； controlling factors

P619.14；P584

A

1672-0636（2012）03-0149-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.03.005

核能开发项目：“尼日尔区块铀矿综合识别评价技术及应用研究”，资助项目编号：地HF230-1。

2012-03-31

许 强（1978—），男，山西平遥人，在读博士生，研究方向：铀矿地质。E-mail:x.q.2000@163.com