内蒙古巴音塔拉盆地砂岩型铀矿后生蚀变性质及其成矿意义

肖滋泽

（昆明理工大学，云南昆明 650000）

内蒙古巴音塔拉盆地砂岩型铀矿后生蚀变性质及其成矿意义

肖滋泽

（昆明理工大学，云南昆明 650000）

巴音塔拉盆地目前探明的铀矿化主要赋存于赛汉组辫状河道砂体中。通过对含矿主岩的岩性特征、后生蚀变与矿化分析研究，认为该区成矿依靠多期次改造形成的后生蚀变岩以及丰富的含铀、含氧水沿断层渗透还原改造而成矿。

巴音塔拉盆地；砂岩型铀矿；后生蚀变

1 区域地质概况

巴音塔拉盆地系指二连盆地腾格尔坳陷南缘伸向温都尔庙隆起的8个NE向凹陷之一，它是在温都尔庙加里东褶皱基底上发育形成的中新生代断陷湖盆系列之一，平面上呈NE向“反S”狭长状，现代地势南高北低，西高东低，呈宽缓河谷状，其河谷主体中游呈NE向展布，在南西上游和北东下游呈近SN向，南东侧发育有8条宽0.2～3 km、长6～12 km的NW向支谷，北西侧有五登和赛乌苏两大出水口，河谷盆地长约55 km，宽5～15 km。主、支谷总面积近1 000 km2（图1）。

据实钻结果和有关区域地质资料，考虑到该区侏罗系为中-酸性火山岩系，下白垩统为盆地沉积主体，所以把盆地盖层与基底界线定在下白垩统与上侏罗统之间。盆地基底和周边蚀源区主要为下二叠统和上侏罗统以及燕山早期侵入岩，燕山早期侵入岩体大面积出露于盆地南东侧蚀源区，产状为岩基和岩株，展布方向同盆地走向一致，岩性主要为花岗岩和闪长岩。由于期次差别，岩性有所变化，但是比较接近偏酸性，为同一岩浆源的多次活动产物。其中，黑云母花岗岩、钠长石化花岗岩、花岗斑岩和石英闪长岩等，常共生在一起，形成杂岩体。主体由分布最广的黑云母花岗岩构成（粗粒、中粗粒和细粒）。闪长岩体形成较早并散乱分布在杂岩体边缘。花岗斑岩是在后期岩浆活动中形成，受弧形构造影响，呈岩脉、岩墙和小岩株产出。另外，岩浆侵入活动中还伴有闪长玢岩脉，细粒花岗岩脉、花岗斑岩脉、霏细斑岩脉及石英脉的侵入，局部相应有黑钨矿和电气石等矿化。

该杂岩体侵入在前侏罗纪地层，现呈缓坡丘陵地貌，其间有近于垂直盆地展布方向的NW向8条主要支谷，剥蚀程度中等，节理裂隙较发育，有时可见受平行六面节理影响造成的球状风化花岗岩。该岩体是盆地最主要的物源和铀源，对盆地水成铀矿起着重要作用。盆地盖层以下白垩统巴彦花群（K1b）为沉积主体，其上缺失上白垩统和古近系，仅覆盖了新近系宝格德乌拉组和少量的第四系［1］。巴彦花群主体是一套陆相断陷湖盆沉积。自下而上分为阿尔善组（K1ba）、腾格尔组（K1bt）、赛汉组（K1bs）。其上部的腾格尔组上段和赛汉组是铀矿化的主要层位，它们出露于盆地的东南缘。

2 铀矿床地质特征

从区域地质演化背景分析，该区寻找地浸砂岩型铀矿的目的层为巴彦花群的腾格尔组（K1bt）和赛汉组（K1bs）。它们的后生蚀变演化直接关系到本区铀成矿作用。

2.1 含铀层位的划分依据

该区是在多期构造活动作用下发育起来的断陷盆地，其沉积条件复杂，湖盆早期初始断陷充填和湖盆中期沉降扩张都不利于铀成矿层位的形成，自湖盆开始萎缩到衰亡就具备了形成目的层的条件，所以腾格尔组的上段和赛汉组是找矿层位。

2.1.1 腾格尔组

该组发育齐全，分布广泛，钻孔普遍揭露，与下伏层位接触关系不清，与上覆层位呈不整合接触，在赛汉组分布区与之呈微角度不整合接触，除此之外，直接被新近系覆盖，或者由于构造抬升直接暴露地表。岩石原生地球化学颜色类型主要为灰色和黑色类型，成岩度较赛汉组好。南东侧以扇三角洲体系为主，砂体发育，分选性磨圆度差-较好，不含动物化石，偶在泥和粉砂薄夹层中见到炭屑；北西侧以深-浅湖体系为主，泥页岩层理发育，局部可见介形虫和螺贝等动物化石。局部地段可见碳酸盐化（白云石、方解石和菱铁矿等）、黏土化（主要为高岭土）（图2）和油浸、油斑岩石。

该组经历了3次抬升，第1次是在该组沉积后，盆地由断陷转为坳陷，沉积范围收缩，使腾格尔组裸露，待赛汉组沉积后，发生第2次抬升，该抬升是第1次抬升的继续，从整体上加强了区域抬升的强度，造成从上白垩统（K2）到中新统（N1）层位的缺失间断；覆盖新近系红层之后，盆地发生第3次抬升，并持续至今，而且抬升的规模和强度愈来愈大，所以正是这种抬升构造环境，才使得腾格尔组能够成为找铀目的层，应当意识到抬升能够使腾格尔组直接出露，甚至使深部油气运移聚集到不整合面附近而逸散氧化成稠油或沥青，同时也使其上的赛汉组发生次生还原。

2.1.2 赛汉组

该组微角度不整合于腾格尔组之上，其上覆盖有新近系红色黏土层。该组厚度不大却稳定，一般小于130 m，钻孔可以揭穿，多已发生后生蚀变而形成呈黄色或白色类未成岩后生岩石（图3），原生岩石类型主要为杂色类型，局部为灰色类型，岩石一般松散未成岩，不含明显的动植物化石，仅在顶部层位偶见有立生植物根系，下部所夹灰色粉砂和泥质粉砂薄层可见炭屑。该组是在腾格尔组沉积后，盆地发生第1次抬升，使腾格尔组初次剥蚀，在盆地整体隆升的构造背景以及宽阔平坦的地形和温暖潮湿向半干旱转型的气候条件下，形成一套河流相沉积。

2.2 含矿主岩的岩性特征

巴音塔拉盆地目前探明的铀矿化主要赋存于赛汉组辫状河道砂体中，其次见于腾格尔组扇三角洲前缘的砂体中。赛汉组该层位沉积时为潮湿向半干旱转型气候，自身岩石主要为杂色类型：下部（尤其是底部）河道水面以下沉积岩石为还原岩石，上部漫滩和暴露水面的沉积岩石多为氧化岩石。该层位沉积后，经第2次抬升后长期遭受古潜水氧化作用，使渗透砂体发生第1次氧化，将铀初次富集在最大氧化深度界面附近，但是待被上新统红层覆盖封闭后，又进入了第3次抬升阶段，在主谷能接受到深部油气作用的部位进行二次还原，局部出现具有还原能力的岩石，在通过断层和与支谷构成水力联系的层位，将含铀含氧水渗入到古河谷中，进行二次氧化。当其中形成的潜水氧化带遇到高衬度地球化学障处，前锋线尖灭富集成矿，所以该层位是巴音塔拉盆地主要的找矿目的层。呼和地段赛汉组砂质辫状河砂体主要由蓝色含砾中细砂岩夹炭质泥岩。砂岩的成分以长石和石英为主，黏土矿物主要为蒙皂石（64%～80%）和高岭石（8%～28%），少量伊利石（3%～13%），分选较好，松散，透水性好，厚度20～25 m，由于广泛存在长石水解作用及以蒙皂石为主的黏土化作用，局部导致砂体发蓝和在结构上的“散架”现象［2］（图4）。

腾格尔组扇三角洲前缘的砂体为白色、浅灰色、灰色砂岩、砾岩、含砾砂岩夹薄层粉砂岩和泥岩。在希锡地段岩石高岭土化强烈，局部见有富含炭质有机质，岩石硬度大。

从胶结的黏土矿物看，腾格尔组以高岭土化为主，赛汉组以水云母和蒙皂石为主，反映了古水介质的不同和差异沉积作用的结果。腾格尔组中高岭土化是温室气候下酸性环境的产物，一般高岭土化在某种程度上反映了近缘快速堆积特点，向湖心高岭土化逐渐减少；而赛汉组沉积和沉积后古气候逐渐转变为半干旱，水介质偏向碱性，出现水云母和蒙皂石之类的矿物。

3 后生蚀变与矿化

砂岩型铀矿化的铀常呈吸附状态赋存于具高吸附性的岩石和矿物中，这是铀地球化学的一个重要特点［3］。含铀地层沉积后，以水为介质，发生水岩作用，成矿元素被带进或带出，而在原生岩石上叠加后生蚀变，在有利成矿条件具备的条件下就会在地球化学障处富集成矿。该区目的层腾格尔组和赛汉组都有蚀变以及其相应的矿化，探讨其后生蚀变性质及其成矿至关重要。

根据现有资料分析，该含矿层位蚀变复杂，期次多，重叠改造明显，强弱表现不一。按照目的层形成后地质演化发展过程，腾格尔组层位主要具备3个期次的蚀变作用空间，即：第1～3次抬升阶段；而赛汉组主要具备两个期次的蚀变作用空间，即：第2～3次抬升阶段。

3.1 腾格尔组后生蚀变

该组后生蚀变主要为灰色类原生岩石。地下水的补给、运移和排泄对层间砂岩型铀矿化的形成起着重要作用［4］。在乌兰楚鲁“天窗”采沙场有该层位出露，多已潜水氧化，见褐黄斑染、说明“天窗”位长期暴露地表，经历了干旱气候下的强氧化作用。在NW向沉积后断层发育部位，断块差异升降，含氧水下渗能力强，以致于沿层理面将该组泥岩、泥页岩氧化。除氧化蚀变外，该组还见有油气和厌氧漂白等后生还原蚀变。

综上所述，该组氧化蚀变普遍，还原蚀变见于油气和炭屑等还原源丰富层位。

3.2 赛汉组后生蚀变

该组主要为杂色类原生岩石，局部有少量红色和灰色类原生岩石，现揭穿的该层位多已是黄色、白色和蓝色类后生岩石，原因是该层位形成后经第2次抬升，遭受剥蚀和垂向氧化作用后，被红色黏土覆盖保存，在受第3次抬升而形成现今形状。其后生蚀变主要为黄色、白色、蓝色和绿色，灰色和红色为其原生色，所以要在该层位成矿只有靠多期次改造和丰富的含铀、含氧水，这样又使含铀、含氧水沿NW向断块升降产生的断层渗透，或与呼和地段赛汉组上部“白砂绿泥”层位沟通的渠道，又一次进行潜水氧化，其间呼和地段由于有油气还原造成的局部蓝色类后生还原岩石以及辫状河心滩和赛汉组底部、腾格尔组顶部泥炭沼化等还原层位，便可形成古河谷潜水氧化型铀矿化，对于没有或形成不了还原层位的部位，只能再次增加垂向氧化，使铀元素向底板腾格尔组迁移，这就是局部腾格尔组顶部形成厚大低品位铀矿化的原因。赛汉组的白色蚀变出现在砂岩层中，这种“漂白岩”是二次还原作用的结果。二次还原“漂白岩”由于含有还原物质等原因，对本区铀矿化有明显的控制作用。巴音塔拉铀矿化地段常出现在漂白岩石中或产在漂白岩附近与尖灭的原生灰色岩石的边缘，因此，二次还原“漂白岩”具有重要的指导找矿意义。在矿化地段出现蓝色蚀变，在岩心刚取出时蓝色十分明显，以后慢慢暗淡，蓝色蚀变是油气还原的结果。

在呼和地段某勘探线两个钻孔中取样品共计8件，样品均为二次还原“漂白岩”（表1）。

对该样品进行全分析测试，测试方法和依据为GB/T14506.28-93硅酸盐岩石化学分析方法X射线荧光光谱法测定主、次元素量。

通过上述岩样测试结果分析表明，这些二次还原“漂白岩”样品的w（SiO2）/w（Al2O3）值低（表1），在5.59～8.86之间变化，平均为7.48。低于佩蒂庄的长石砂岩样品的平均值（8.86）［5］，说明二次还原“漂白岩”的成分成熟度低。二次还原“漂白岩”的w（K2O＋Na2O）为5.91～6.59，平均为6.16，w（K2O）＞w（Na2O），说明该类岩石中长石主要为钾长石，也说明蚀源区为花岗质岩。此外，该类样品中全铁含量比值明显跳动，而有机质明显减小，说明二次还原“漂白岩”处在还原条件下，有机质几乎全部消失。

综上所述，赛汉组的蚀变重叠穿插，主要有2个阶段的氧化作用，又伴有还原作用。所以浅黄色、黄色和亮黄色等氧化色都可见到，而白色、绿色、蓝色和褐色也可以同时存在。渗透性好的砂层中常保留的是最新一次蚀变作用痕迹，而渗透性差的粉砂层中记载着曾经发生的蚀变。

4 结论

内蒙古巴音塔拉盆地砂岩型铀矿后生蚀变表现比较突出。含矿主岩赛汉组长时间间断被氧化后，被上覆一层封闭性良好的泥岩层覆盖，地球化学逐步向还原状态转化，再加上本区油气还原障的影响，致使原来氧化的岩石出现后生蚀变作用、淡黄色的氧化带岩石出现白色色调，后生蚀变与铀矿化关系密切。

［1］祝民强，余达淦，吴仁贵，等.内蒙古巴彦塔拉盆地构造与铀矿化的遥感地质研究［J］.国土资源遥感，2002，14（1）:9-14.

［2］祝民强，吴仁贵，余达淦，等.内蒙古巴彦塔拉盆地砂岩型铀矿地质特征与主沉积物体系归属［J］.华东地质学院学报，2003，26（3）:208-216.

［3］Dahlkamp F J.Uranium Ore Deposits［M］.Berlin：Spring Overlag，1993.

［4］祝民强，吴仁贵，余达淦，等.内蒙古巴彦塔拉盆地砂岩型铀矿化的蚀变特征［J］.铀矿地质，2004，20（4）:205-212.

［5］蔡煜琦，李胜祥.钱家店铀矿床含矿地层—姚家组沉积环境分析［J］.铀矿地质，2008，24（2）:66-72.

Epigenetic alteration and its ore-forming significance on sandstone-type uranium deposit in Bayintala Basin of Inner Mongolia

XIAO Zi-ze

（Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650000，China）

The uranium mineralization discovered in Bayintala Basin occurrs mainly in braided channel sand bodies of Saihan Formation.Through analyzing and studying the rock lithologic features，epigenetic alteration and mineralization，it is considered that the ore formation depends on the epigenetic alteration rock of multi-phased transformation and the infiltration reduction transformation of uranium rich and oxygenated water along the fault.

Bayintala Basin；sandstone-type uranium deposit；epigenetic alteration

P614.19；P598

A

1672-0636（2013）04-0205-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.04.004

2013-04-19

肖滋泽（1987—），男，甘肃张掖人，硕士研究生，主要从事固体矿产勘查。E-mail：xiaozize2763149@126.com