陆相盆地古水动力条件与铀成矿关系

陈戴生，李晓翠

(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)

陆相盆地古水动力条件与铀成矿关系

陈戴生，李晓翠

(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)

文章依据砂岩型铀矿床的研究实例，将陆相盆地古水动力条件大致分为强、中、弱3类，分析了沉积期古水动力条件与铀成矿的关系，指出中等强度的古水动力条件是我国中新生代盆地砂岩型铀矿成矿的适宜条件。文章最后简要介绍了古水动力条件的研究方法和手段。

陆相盆地；古水动力条件；砂岩型铀矿

1 研究意义

古水动力条件系指沉积时期的波浪和水流的运动状况[1]。它既是涉及古水文地质学、沉积学和沉积岩石学领域的基础地质理论问题，又是与找矿实践密切相关的实际应用问题。其研究有助于深入阐明陆相盆地的演化和发展；重建盆地沉积期古水流体系(含古流向)；盆地控矿沉积相的空间定位、展布及其对陆相盆地铀成矿的控制。

由于上述命题研究难度大、涉及面广、前人论述较少，本文仅是探索性的基础理论分析，试图说明陆相盆地沉积期古水动力条件对砂岩型铀成矿的重要意义。当前我国砂岩型铀矿资源已占我国铀矿4大工业类型的第1位(蔡煜琦等，2012)，前景十分看好，因而其研究重要性不言而喻。

2 陆相盆地沉积期古水动力条件分类

陆相盆地以其沉积期水动力变异大、沉积物相变化快的特点区别于古水动力相对平稳、沉积物相变相对较小的海相沉积区。如二连盆地(秦明宽等，2005)、海拉尔盆地等中新生代陆相盆地明显区别于滇、黔、桂地区的古生代海相沉积区[2]。

根据目前对陆相沉积期古水动力条件的研究，将古水动力条件分为3类，即高能强水动力条件、低能弱水动力条件及其两者的过渡类型(中等强度)[3]。以上3类特征鲜明：

2.1 高能强水动力条件

高能强水动力条件常见于盆地演化发展的初始阶段或某个沉积期因差异升降引起古地势相对陡峻的山区。其水动力机制是水流快速、急喘、动荡，水流无主流线，沉积物颗粒粗大杂乱，沉积构造具大型槽状交错层理、大型板状交错层理或平行层理。

2.2 低能弱水动力条件

低能弱水动力条件常见于盆地发展演化的中晚期-萎缩期或某个沉积期因差异升降引起的古地势相对低洼、封闭的地区。水动力相对平静，水流动荡较小。沉积物以松软泥质居多，有的地区因水域封闭，常使有机物聚集。沉积构造具水平层理、波状层理、斜波状层理等。有波痕、泥裂等层面构造发育。

2.3 过渡型(中等强度)水动力条件

过渡型(中等强度)常见于盆地演化发展的全盛期至萎缩期之间漫长的时期，水流强度中等，兼有强-弱之间的过渡型。有时较难识别，只能依据宏观多角度综合分析。常见沉积构造有小型槽状交错层理、小型板状交错层理、楔状层理、小型冲刷构造等。

中等强度古水动力条件可认为是我国中新生代盆地砂岩型铀成矿较为适宜的水动力条件[4-5](详见下节)。

3 沉积期古水动力条件相对应的沉积相及其与铀成矿关系的分析

砂岩型铀成矿与沉积相、沉积体系关系密切已为广大地质人员所共识，并在实践中受益匪浅。不同沉积相又被不同强度的古水动力条件制约，许多铀矿床研究实例充分证明了这一论断。

3.1 高能强水动力条件与铀成矿的关系

高能强水动力条件相对应的陆相环境是冲积扇及扇前辫状河。

冲积扇(Alluvial Fan)是发育在盆地边缘、山洪涌出山口的扇形堆积物。干旱地区称为洪积扇(Diluvial Fan)，潮湿地区称为湿地扇(Wet Alluvial Fan)。如伊犁盆地南缘中下侏罗统水西沟群(J1-2sh)底部的达拉地砾岩，辽西平庄盆地黑水三家上白垩统孙家湾组上段(K22)的冲积扇，内蒙古狼山西侧测老庙盆地广为发育的冲积扇等均为湿地扇类型。其产生是由于盆地周围蚀源区和盆地之间强烈的构造运动，蚀源区不断上升而盆地相对不断陷落，地形上造成了巨大的落差，使从山区向盆地汇流的水系(多数为间歇性水流)，在山麓地带产生很大的势能，潮湿季节冰雪融化，雨量剧增，常发生间歇性地表迳流变化，河流水容量剧增，这时河流不仅具有巨大的势能，且有很大的动能，把山区被风化、剥蚀的大量物质搬运至盆地，在盆地边缘堆积，形成平面上呈扇形的堆积物。扇前缘常为扇前辫状河，多为间歇性的无主流线的辫状河水系，多数无铀矿化，偶尔有砂岩型铀矿化显示，但规模较小，如内蒙碱泉盆地砂岩型铀矿化赋存在冲积扇扇前辫状河沉积中。

冲积扇的相标志可归结为两点：(1)岩性一般为砂砾岩，分选性差，砂砾岩为邻近山区的古老岩石，常具支撑砾岩(Proping Cong-lomerates)特征，即砾岩中棱角发育的砾石互相支撑，砾石间泥质和胶结物很少或没有；(2)冲积扇层理类型特殊，为大体平行无分选的砂砾岩层在垂向上频繁粗细交替，其间很难找到确切的层理面，这种粗细交替是快速堆积的下粗上细正韵律，说明水动力条件有急剧变化。从以上分析可以看出，高能强水动力条件不利于砂岩型铀成矿作用，关键在于缺少具有一定厚度的稳定砂体，仅在扇前辫状河沉积中有不具规模的砂岩铀矿化显示。

3.2 低能弱水动力条件与铀成矿关系

低能弱水动力条件相对应的沉积环境是湖相，包含湖沼相、河-湖三角洲相的水下部分(如三角洲前缘砂坝，远砂坝等微相)。

低能条件的沉积特征可概括为：(1)层位稳定相变小；(2)层理清晰，以水平层理及波状层理为主；(3)沉积物颗粒细小，以泥质(粒径<0.01 mm)、粉砂(0.1～0.01 mm)为主，有少量细砂(0.1～0.25 mm)；(4)湖盆进一步萎缩，潮湿区演化成湖沼相，干旱区演化成干盐湖。前者常见含铀煤型铀矿化(或矿床)，如伊犁盆地南缘东段达拉地矿床、新疆库米什盆地苏克-苏克矿床、潮水盆地唐家沟矿床等。后者常见与膏盐相伴生的铀矿化(或矿床)，如二连盆地脑木根铀矿床、查干铀矿床、苏海图盆地60号铀矿点、潮水盆地大红山泥灰岩型铀矿床等。

当前，产于上白垩统二连组(K2e)泥岩中具有相当规模的内蒙中部努和廷矿床、苏崩矿床可认为是典型的赋存于低能弱水动力条件下的湖相铀矿床(图1)，其成因类型是沉积成岩型。努和廷矿床含矿主岩以泥岩、粉砂岩为主，渗透系数<0.01 m·d-1，含矿层的涌水量低，为<50m3·d-1；而伊犁盆地可地浸的库捷尔太矿床含矿砂岩渗透系数为0.31～1.55 m·d-1，含矿层的涌水量为192～195 m3·d-1。

图1 努和廷铀矿床E336号勘探线地质剖面示意图(据旷文战等，2008)Fig.1 Schematic geologic section of No.E336 exploration line in Nuheting uranium deposit

3.3 中等强度古水动力条件及其对应沉积相

界于强-弱之间的过渡型古水动力条件，亦即中等强度的水动力条件是我国中新生代盆地砂岩型铀成矿较为适宜的古水动力条件。其对应的沉积相是河流相及河湖三角洲相，其水动力机制既不同于快速堆积的冲积扇体系，也不同于相对平稳的湖泊沉积体系。在这种水流状态下，有利于形成有一定厚度(15～30m)、较稳定的砂体以及具有较好结构的泥-砂-泥地层组合。有利相位是具下粗上细正韵律的河流相及具下细上粗反韵律的河流三角洲相。前者依据砂/泥比(或砂/地比)以及沉积构造和其它地质特征，可进一步划分出辫状河或曲流河水系，含矿砂体多数赋存在河流相下部组分中。后者依据距陆地远近，可进一步分出水上部分和水下部分。目前在三角洲平原河流相及三角洲前缘席状砂体中均已落实较好的砂岩型工业铀矿体。

图2是赋存于下白垩统巴彦花群赛汉组(K1bs)二连盆地巴彦乌拉铀矿床的一个剖面图，铀矿体赋存于辫状河下部组分砂体中。

4 陆相盆地古水动力条件研究方法和手段

4.1 古水动力条件强弱程度若干划分判据

这项工作是在已有资料综合分析的基础上筛选出若干适宜的识别判据。要点如下：

图2 巴彦乌拉地区道布地段B351号勘探线典型剖面图(据核工业208大队，2005)Fig.2 Typical section of No.B351 exploration line，Daub Lot，Bayan UI area

(1)依据某沉积期层理类型来判别水动力强弱程度；

(2)依据某沉积期沉积物粒度粗细变化来判别古水流的上游或下游；

(3)依据小比例尺相平面图可大致确定蚀源区物源方向；

(4)依据地层等厚图的厚度变化，一般可识别古河流体系的范围和主要扩展方向；

(5)此外还有许多室内研究方法，如砂岩，可用定向薄片测定长形砂粒的定向性，用以推断水流方向；依据碎屑重矿物组合及其含量变化，追溯物源和恢复母岩(略)。

4.2 古水文地质学研究

古水文地质学研究旨在研究某沉积期沉积相在空间上的展布特征，恢复古水文地质状态和古地貌，确定古水流方向及其水动力强弱程度。

4.3 野外露头定向构造测定

用岩层的斜层理倾向测定和砾石扁平面倾向测定的方法得出主要参数。根据沉积岩石学一般原理，斜层理倾向一般代表水流方向，砾石扁平面倾向代表逆水流方向。1个露头点上需测定100～200个测点，然后将结果用玫瑰图表示，优选水流方向。

5 结 语

本文通过实例，分析了沉积期古水动力条件相对应的沉积相及其与铀成矿的关系，指出中等强度的古水动力条件是我国中新生代盆地砂岩型铀成矿较为适宜的水动力条件。

古水动力条件是沉积地质等研究的重要内容之一，研究方法必须在实践中不断完善，努力提高野外判断能力。

[1]冯增昭.沉积岩石学[M].北京：石油工业出版社，1994.

(，Continuedonpage251)(，Continnedfrompage222)

[2]冯增昭，鲍志东，李尚武，等.滇黔桂地区早中三叠世岩相古地理[M].山东：石油大学出版社，1994.

[3]薛禹群，朱学昌，等.地下水动力学[M].北京：地质出版社，1979.

[4]焦养泉，吴立群，杨生科，等.铀储层沉积学——砂岩型铀矿勘查与开发的基础[M].北京：地质出版社，2006.

[5]H.G.里丁.沉积环境和相[M].北京：科学出版社，1985.

AnalysisoftheRelationshipBetweenPaleohydrodynamicConditionandUraniumMineralizationintheContinentalBasin

CHEN Dai-sheng，LI Xiao-cui

(CNNCKeyLabotatoryofUraniumResourcesExplorationandEvaluationTechnology，BeijingResearchInstituteofUraniumGeology，Beijing100029，China)

Based on a large number of deposit instances，the paleo-hydrodynamic condition in the continental basin can be divided into strong，medium and weak categories; through analysis of relationship between sedimentary facies corresponding certain paleo-hydrodynamic conditions of moderate strength is more suitable for the uranium mineralliztion of sandstone-type uranium. Finally，this paper briefly introduces the research methods and means of paleo-hydrodynamic conditions.

continental basin; ancient hydrodynamic conditions; sandstone-type uranium deposit

2013-02-06 [改回日期]2013-09-11

陈戴生(1936—)，男，高级工程师(研究员级)，1956年毕业于南京大学地质系，长期从事我国中新生代盆地砂岩型铀成矿规律研究。E-mail：chends1936@126.com

1000-0658(2014)04-0219-05

P641.3

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