潮水盆地西部半槽河地区砂岩型铀矿成矿潜力分析

陈静，荣骁，杨昆，郭长林

（核工业203研究所，陕西咸阳，712000）

潮水盆地西部半槽河地区砂岩型铀矿成矿潜力分析

陈静，荣骁，杨昆，郭长林

（核工业203研究所，陕西咸阳，712000）

通过对潮水盆地西部半槽河地区区域地质特征及铀成矿条件分析，认为相对稳定、适度抬升的盆地构造背景有利于后生含氧、含铀水的渗入改造及铀的迁移和再富集作用；盆地北部蚀源区变质岩中含有晶质铀矿，长期隆升的古老蚀源区为盆地成矿提供了丰富的铀源；目的层中侏罗统青土井组为温湿气候下的扇三角洲沉积环境，扇三角洲平原河流相主砂体是铀富集成矿的有利赋矿空间；区内经历了多次后生氧化改造作用，氧化带规模较大，氧化带前锋线附近是铀矿体聚集、赋存的有利部位；矿化一般产在潜水氧化带底部和层间氧化带上、下翼。半槽河地区具备良好的砂岩型铀成矿潜力。

潮水盆地；半槽河地区；铀成矿条件；河流相砂体；后生氧化改造

潮水盆地半槽河地区行政隶属甘肃省临泽县平山湖乡和内蒙古自治区阿拉善右旗阿拉腾朝克苏木，位于大红山铀矿床南侧。范围西起合黎山，东至腾格里沙漠，北起北大山，南至龙首山，面积约1.98万km2。从20世纪50年代至今，先后有玉门石油管理局104、105队、甘肃煤田145队、内蒙古有色地勘院以及核工业203研究所等多家单位在半槽河地区开展了基础地质、物化探等工作，为下一步地质找矿奠定了良好的基础。然而前人工作以找煤为主，铀矿地质工作程度较低。笔者拟通过对半槽河地区进行系统铀成矿条件分析，探讨其找矿潜力，为区内铀矿找矿的新突破提供依据。

1 盆地区域地质特征

潮水盆地位于甘肃中北部和内蒙古西南部，为中新生代断陷盆地［1-2］。盆地坐落于阿拉善地块西南缘，夹持于南部龙首山铀成矿带与北部北大山、狼娃山、鸡心山放射性高场之间，呈向南凸的“V”字型。

1.1 基底

盆地基底可划分为“四坳四隆”8个一级构造单元，可细分为“七凸九凹”16个二级构造单元①［3-5］。研究区位于盆地西部，总体上处于盆地高位区，构造相对稳定。由北向南横跨大红山断陷、跃进山凸起、马鞍山凹陷、平易隆起四个构造单元（图1）。南部基底为古元古界龙首山群、中元古界敦子沟群、新元古界韩母山群及元古宙—古生代花岗岩；北部基底由古元古界北大山群、石炭系、二叠系及古生代花岗岩组成。研究区位于盆地西部跃进山凸起之上，基底主要由古元古界龙首山群组成，有利于形成砂岩型铀矿。

图1 潮水盆地西部半槽河地区构造地质简图Fig.1 Structural geology sketch of Bancaohe area in thewest of Chaoshuibasin

1.2 盖层

盆地盖层由中新生代地层组成，由下而上分别是侏罗系、白垩系、新近系。侏罗系分布较广，可划分为下侏罗统芨芨沟组（J1j）、中侏罗统青土井组（J2qn）和上侏罗统沙枣河组（J3sh）。下侏罗统芨芨沟组零星出露于潮水盆地东部的南缘和北缘，该组为盆地伸展（拉张）断陷初期形成的沉积建造，具有断陷初期填平补齐的沉积特点，以角度不整合直接覆盖于盆地基底之上；中侏罗统青土井组主要分布于半槽河地区，为一套含煤的碎屑岩建造，属于扇三角洲沉积体系，与下伏地层芨芨沟组呈角度不整合接触，该层位发育唐家沟煤岩型铀矿床以及多处砂岩型铀矿化；上侏罗统沙枣河组仅在盆地东部即阿拉善右旗以东的南部龙首山北缘、中部青土井地区和北部阿拉善右旗、红沙岗地区有零星出露，盆地内被覆盖，是一套半干旱环境形成的以红色为主的沉积建造，与下伏地层呈不整合接触。白垩系由下白垩统庙沟群（K1mg）和上白垩统金刚泉组（K2j）组成，庙沟群分布广泛，为一套河湖相沉积，该地层有砂岩型、泥岩型铀矿（化）显示，金刚泉组只出露于盆地南部艾力布盖地区；新近系中新统白杨河组（N1b）在盆地东南部、西部分布广泛，有膏结岩型铀矿化显示。半槽河地区发育中侏罗统青土井组和新近系白杨河组，缺失白垩系，在新近系白杨河组无铀矿化显示，而中侏罗统青土井组中砂体规模大，发育泥-砂-泥结构，后生氧化改造作用明显，铀矿化显示较好，确定中侏罗统青土井组为工作区找矿目的层位。

1.3 沉积演化

本区沉积演化经历了早中侏罗世伸展断陷、晚侏罗世挤压抬升、早白垩世伸展断陷、晚白垩世挤压抬升、中新世全面沉降及上新世以来的强烈挤压断隆6个阶段。伸展断陷阶段，形成了盆地找矿目的层及砂岩型铀矿化的初始富集，局部地势低洼地段形成与同生沉积有关的泥岩型、膏结岩型铀矿；挤压抬升阶段，找矿目的层发生强烈后生改造，在构造相对稳定地段形成层间氧化带型铀矿、潜水氧化带型铀矿。

2 铀成矿条件分析

2.1 构造

潮水盆地半槽河地区总体上处于构造挤压抬升环境，构造相对稳定，有利于盖层找矿目的层的沉积分异作用和沉积相带的完善发育。本区构造以断裂构造为主，褶皱构造次之。研究区位于跃进山凸起之上，总体上为一地层倾向SE方向的单斜构造，产状平缓，倾角10°～28°。局部受断裂活动影响，形成一些规模较小的褶皱构造。南部以F5断裂为界，北部以F1断裂为界。区内主要发育近EW、NW和NE向3组断裂构造。北部的F1断裂为多期次活动的压扭性断裂，由F1-1、F1-2南北两条分支断裂组成，早期断裂活动控制了华力西期岩浆活动，中晚期断裂活动控制了中侏罗统的分布，是侏罗纪盆地北缘控盆断裂。目的层形成之后，适度抬升的盆地构造背景有利于后生含氧、含铀地下水的渗入改造以及铀的迁移和再富集作用。

2.2 铀源

潮水盆地是一中新生代的渗入型自流水盆地，地下水由南北两侧向盆地中部汇聚，并由西向东流出盆地，发育有完整的地下水补径排系统［6］。盆地蚀源区由北部古元古界北大山群、新元古界震旦系以及狼娃山、鸡心山等富铀岩体等组成，铀背景值较高。北大山群铀丰度值较高，铀含量一般为6×10-6～10×10-6，局部混合岩和黑云母石英片岩中含有晶质铀矿，是区内良好的铀源层。研究区周缘古生代花岗岩体分布面积大，几乎占据北大山蚀源区面积80%以上，构造裂隙发育，风化剥蚀强烈，铀背景值6×10-6～15×10-6，钍含量15×10-6～35×10-6［7］。蚀源区不仅为盆地目的层的沉积形成提供了物质来源，而且在盆地发展演化过程中长期持续提供了含氧、富铀地下水补给，为盆地内目的层中层间氧化带多期次发育及砂岩型铀成矿提供了良好的物质来源和地下水渗流驱动力［8］。盆地沉积演化表明从石炭纪至侏罗纪时期，蚀源区长期处于隆升和氧化剥蚀环境，有利于基岩风化壳的发育和铀元素迁移［9］。在相对干旱的气候环境中，在后生地下水的长期作用下，大量的铀向盆地聚集。

2.3 岩性岩相

中侏罗统青土井组（J2qn）主要分布于潮水盆地西部半槽河地区，该区为一地层倾向SE方向的单斜构造，产状相对稳定，顶板埋深0～260.00m，钻孔揭露青土井组为一套粒度较粗的含煤碎屑岩建造，局部夹暗棕色泥岩，是温湿气候环境下形成的扇三角洲沉积体系。由北向南可划分为扇三角洲平原、扇三角洲扇前缘、滨浅湖相沉积。扇三角洲平原河流亚相主砂体是铀富集成矿最有利的赋矿空间，也是砂岩型铀矿成矿最有利的岩性岩相条件［10］。北部扇三角洲平原相主要发育正韵律，局部见倒韵律。根据对研究区钻孔资料统计，青土井组泥—砂—泥结构发育，见1～10层砂体，厚度为2.00～102.20 m，平均16.51 m。砂体分选性较好，固结较疏松—疏松，炭屑、黄铁矿等还原剂含量丰富，反映青土井组原生沉积环境为还原环境。

青土井组沉积岩石不同环境中的特征矿物及物质组成不同。氧化环境中主要由赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、水针铁矿和方解石组成；氧化还原过渡环境主要由高岭石、绿泥石、水云母和方解石组成；还原环境主要由黄铁矿、绿泥石、铁白云母、菱铁矿、有机质、炭屑物、烃类和胶磷矿组成。

2.4 地球化学特征

通过对工作区青土井组（J2qn）岩石地球化学环境参数样品统计得出（表1）：普通砂岩中，从红色→黄色→灰色，随氧化程度的减弱，铀含量呈逐步增高趋势，在灰色还原砂岩中含量达到最大值。∑S和Corg含量总体升高，与铀含量变化趋势一致。Fe3＋/Fe2＋先升高后又急速降低，在灰色还原砂岩中值最小，符合氧化还原环境的特征。灰色矿石砂岩中U、C含量明显高于普通砂岩，其Th/U比值较小，铀镭平衡，略偏铀，Fe3＋/Fe2＋明显偏低。由此表明目的层青土井组（J2qn）原生灰色砂岩为富含有机质、Fe3＋/Fe2＋低、相对富铀的还原地球化学环境，对砂岩型铀成矿有利。黄色砂岩处于低有机质、低铀的强氧化地球化学环境，与原生灰色砂岩相比∑S、Corg明显降低，Fe3＋/Fe2＋明显增加，U含量降低，说明铀发生了活化迁移，在前锋线附近氧化-还原过渡带沉淀、富集成矿。由此可见铀元素易富集在还原环境，而灰色砂岩铀含量较红色砂岩高，这说明相对还原环境铀更加富集，尤其在灰色、深灰色、灰黑色砂岩中更为显著。

2.5 后生氧化改造

半槽河地区后生氧化改造作用强，目的层青土井组潜水、层间氧化带广泛发育（图2、3）。潜水氧化带平均深度达223.50m，最大深度332.10 m，氧化带最厚达213.00 m。潜水氧化带底部的深灰色泥质细砂岩、泥质粉砂岩中，常发育铀矿化或铀异常。本区发育1～9层层间氧化带，埋深114.80～346.60m，平均厚度8.75m（表2）。岩石颜色以浅黄色、褐黄色、浅紫红色为主，随着氧化作用的减弱，岩石颜色由均匀状变为条带状、斑块状及斑点状。岩性有中砂岩、泥质细砂岩、含砾粗砂岩及砂质砾岩等，发育褐铁矿化、赤铁矿化及高岭土化等。由西部L319线向东部L240线，潜水氧化带厚度变薄。垂向上，由上向下层间氧化作用逐渐减弱，上部叠加晚期潜水氧化作用，改造作用强，岩石固结疏松—较疏松，下部受晚期氧化改造作用影响小，岩石固结较疏松，局部致密。根据钻探资料，推测层间氧化带东西长约40 km，倾向延伸约1～2 km，大致控制长度20 km。

表1 半槽河地区岩石地球化学环境参数统计表Table 1 Statistics of petrochem ical environment parameters in Bancaohe area

本区总体为一NW向展布的长期隆起带，从中侏罗世晚期到中新世剥蚀淋滤时间长达138 Ma，具备形成层间氧化带型铀矿条件。先后经历了中侏罗世—早白垩世（158.4～140.4 Ma）、晚白垩世—早中新世（98.9～23.8 Ma）、全新世以后（1.6 Ma以后）3次后生氧化改造作用，为早期铀矿化的聚集和晚期叠加成矿提供了丰富的含氧、富铀地下水，是铀矿形成的主要时期。多期次后生改造作用是工业矿体形成的关键，氧化带前锋线附近是铀聚集成矿的有利部位。来自北部狼娃山、鸡心山富铀岩体的含氧、富铀水，在半槽河中部有利地段有可能形成与层间氧化带有关的铀矿体。由此说明后生氧化改造作用对本区砂岩型铀矿形成有控制作用。

图2 ZKL319-5孔173～192m发育层间氧化带，氧化带岩性为浅黄色砾岩、砂质砾岩Fig.2 Pale yellow conglomerate and sandy conglomerate of interlayer oxidation zone developed in depth of 173～192m of Borehole ZKL319-5

图3 ZKL19-1孔发育潜水氧化带，见褐铁矿化蚀变，氧化带底部见铀矿化显示Fig.3 Limonite alteration and uranium m ineralization at the bottom of phreatic oxidation zone in Borehole ZKL19-1

表2 半槽河地区中侏罗统青土井组氧化带统计表Table 2 Statistics of oxidation zone in M iddle-Jurassic Qingtujing Formation

2.6 铀矿化

半漕河地区铀矿化显示较好，赋存于青土井组中上部灰色碎屑岩中。铀矿化异常带呈近EW向展布，东西长约16 km，宽约1 km。已发现4个铀矿化孔、4个铀异常孔，铀矿化埋深140.00～344.00 m，厚度0.10～1.00 m，品位0.013 0%～0.027 0%。铀矿化（异常）与后生氧化作用关系密切，产在潜水氧化带底部或层间氧化带上下翼。含矿岩性为富含炭屑和黄铁矿等还原剂的灰色泥质中细砂岩、粉砂岩（图4）。矿石中随U含量的升高，U、Th、Ra和Corg含量明显高于普通砂岩，其Th/U值为0.19，比值较小，Kp值为0.98，铀镭平衡，略偏铀，有利于铀成矿。Fe3＋/Fe2＋明显偏低，显示还原环境下铀成矿的特点。该层位铀成矿潜力较大，是寻找砂岩型铀矿的有利目标层位［11］。

3 结论

1）半槽河地区相对稳定且适度抬升的盆地构造背景有利于后生含氧、含铀水的渗入改造及铀的迁移和再富集作用，为砂岩型铀成矿提供了有利的构造条件；

2）长期隆升的古老蚀源区为盆地铀成矿提供了更加优越的铀源条件；

3）中侏罗统青土井组温湿气候下的扇三角洲沉积体系，是砂岩型铀成矿的有利相带，扇三角洲平原河流亚相主砂体是铀富集成矿的有利赋矿空间，是下一步找矿的有利岩性岩相；

4）半槽河地区经历多期次后生氧化改造作用，氧化带发育规模较大，氧化带前锋线附近是铀矿体聚集、赋存的有利部位；区内铀矿化显示较好，矿化一般产于潜水氧化带底部和层间氧化带上、下翼的灰色、深灰色富含炭屑和黄铁矿泥质、细砂岩中，是下一步找矿的有利部位。

图4 潮水盆地半槽河地区L159号勘探线剖面图Fig.4 Prospecting profile L159 of Bancaohe area in Chaoshuibasin

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Analysis on sandstone type uranium depositmetallogenic potential of Bancaohe area in the west of Chaoshuibasin

CHEN Jing， RONG Xiao，YANG Kun ，GUO Changlin
（Research Institute No.203，CNNC，Xianyang，Shanxi 712000，China）

Through the analysis on the regional geological characteristics and uranium metallogenic conditions of Bancaohe area in the west of Chaoshui basin，it is considered that stable rather than active，moderate structural uplift is favorable for the epigenetic oxygenouswater seeping into the strata to transform，migrate and enrich uranium；metamorphic rocks of source area in the northern of the basin contain uraninite，and experienced long-term uplift which provides a uranium source for the metallogeniesis.The target layer of Middle Jurassic Series Qingtujing Formation forms at fan delta depositional environment under humid climate，which produces main sand body for the uranium metallogenic space.The study area has experienced several epigenetic oxidation transformations and resulted at large-scale oxidation zone.Uranium mineralization is near the oxidation zone generally concentrated at the bottom of phreatic oxidation zone and the upper and lower part of interlayer oxidation zone.Therefore，Bancaohe area has good potential for sandstone type uranium metallogenic.

Chaoshui basin；Bancaohe area；uranium metallogenic conditions；fluvial sand body；epigenetic oxidation transformation

P588.21+2.3;P619.14

A

1672-0636（2015）02-0085-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.02.005

中国地质调查局全国铀矿资源调查评价项目，项目编号为1212011220783。

2014-08-07；

2014-10-08

陈静（1985—），女，陕西咸阳人，助理工程师，主要从事铀矿地质勘查与研究工作。

E-mail:554856808@qq.com