巴音戈壁盆地TMS铀矿床矿体空间展布特征与找矿预测

彭云彪 ， 王 强 ， 戴明建 ，2， 刘 璐 ， 彭 爽

（1.核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010；2.中国地质大学（武汉）资源学院，武汉 430074）

TMS铀矿床隶属于滨太平洋铀成矿域大兴安岭铀成矿省巴丹吉林—巴音戈壁盆地铀成矿区［1-2］，是巴音戈壁盆地目前唯一的特大型铀矿床，是重要的砂岩型铀矿研究区。许多学者对巴音戈壁盆地铀成矿条件、沉积相特征、构造特征和层间氧化带特征等开展了研究［3-8］。然而TMS铀矿床的铀矿化特征与典型层间氧化带型矿化不同［9］，具有含矿层数多、矿体连续性差、矿石岩性多样、控矿因素复杂等特点，显示其成矿的复杂性和独特性。因此，研究TMS铀矿床矿体空间展布特征与找矿预测要素，对在矿床外围和邻区开展铀矿找矿工作有重要的意义。

1 地质背景

巴音戈壁盆地地处中蒙交界处，总面积约80 000 km2，为我国北方中新生代6大含铀沉积盆地之一，是重要的后备铀资源聚集地［3-4］。巴音戈壁盆地所处大地构造背景是塔里木板块、哈萨克斯坦板块、西伯利亚板块和华北板块4大板块构造的结合部位［10-11］，受印度板块向北推挤的影响，形成于走滑拉分构造活动背景下［12-13］，隶属于特提斯构造域，发育单断与双断式的沉积盆地。盆地呈近东西向展布，整体具有 “5坳8隆”特征（图1），其中5个坳陷包括拐子湖坳陷、苏红图坳陷、查干德勒苏坳陷、因格井坳陷和银根坳陷［7-8］。因格井坳陷为目前盆地内最重要的铀矿富集区。

TMS铀矿床位于因格井坳陷北东部，断裂构造系统总体上沿袭了区域断裂与控盆断裂构造系统的特点，其构造线的总体方向存在北东、近东西向两组。近东西向早而北东向晚，这些断裂构造不仅控制了盆地隆坳相间的构造格局，同时也控制了沉积体系的类型和空间展布特点，进一步控制了盆地的构造演化和区域的铀成矿作用。

矿床范围内钻遇沉积盖层主要为下白垩统巴音戈壁组下段（K1b1）和上段（K1b2）以及第四系（Q）。巴音戈壁组上段分为下（K1b2-1）、中（K1b2-2）、 上（K1b2-3）3 层岩性结构（图 2）， 其下部以大套深灰色、灰色泥岩为主，岩石中多见水平层理，局部为页理构造，炭屑与黄铁矿等还原介质较发育，为一区域性一级标志层；中部以浅红色、紫红色、褐黄色、黄色、灰色砂岩、粉砂岩为主，夹薄层泥岩和泥灰岩，整体粒度较粗，砂岩厚度大，可见交错层理和平行层理，为主要找矿层位；上部整体以细粒沉积物为特征，湖盆一侧以厚层灰色、深灰色泥岩为主，发育炭屑与黄铁矿等还原介质，湖盆边缘由于相变主要发育粉砂岩、细砂岩等，见少量含砾砂岩，为一区域性标志层。第四系主要为一些风成沙土，厚度较薄。矿床范围内巴音戈壁组上段为主要找 矿 目 的 层［6，14］， 埋深主要在 700～900 m 之间，处于构造斜坡带上，矿床南西段埋深可达900余米。总体形态南北埋深较浅而中间较深，呈北东向展布，从北东向南西逐渐变深，到最西部又开始变深。

图1 巴音戈壁盆地构造分区示意图Fig.1 Schematic map of structure division of Bayingebi basin

图2 TMS铀矿床巴音戈壁组上段地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of upper part of Bayingebi Formation in TMS uranium deposit

2 铀矿体空间展布

TMS铀矿床目前发现的铀矿化主要受沉积相与氧化砂体双重控制。铀矿体多位于扇三角洲前缘砂体与前扇三角洲泥岩过渡部位，以及氧化-还原砂体过渡部位靠近还原砂体一侧。局部铀矿化位于氧化砂体内部，但其品位一般较低，可能是原赋存于灰色砂体中的铀矿化受后期氧化作用改造的结果。矿石岩性主要为粉砂质泥岩夹薄层中、粗砂岩以及粉砂岩。氧化蚀变主要为褐铁矿化、赤铁矿化、黄钾铁矾化和绿泥石化，以黄色氧化控矿为主。

2.1 矿体类型

TMS铀矿床矿体具有 “矿体层数多、矿化岩性多样、矿体埋深大、成岩度高”等特点。既有沉积成岩型的泥岩铀矿体，又有层间氧化带型的砂岩铀矿体。

按岩性划分，可将矿床所有矿体划分为砂岩型矿体 （将粉砂岩矿体合并到砂岩矿体中，以 ZKH32-3为例）、泥岩型矿体 （以ZKH7-16为例）和砂泥混合型矿体（以ZKH36-11为例）（图3）。划分标准为其中若矿化岩性砂岩占比80%以上划归砂岩型矿体，若矿化岩性泥岩占比80%以上划归泥岩型矿体，两者混合比例小于80%时划为砂泥混合型矿体。

图3 TMS铀矿床按岩性划分矿体类型图Fig.3 Ore body types divided by lithology in TMS uranium deposit

图4 物性转换面型铀矿体空间分布样式Fig.4 Special distribution pattern of lithology interface type uranium ore bodies

图5 化学转换面型铀矿体空间分布样式Fig.5 Special distribution pattern of oxidationreducing interface type uranium ore bodies

按控矿因素划分，又可以将矿体划分为物性转换面控制矿体和化学转换面控制矿体2类 （图4、5）。物性转换面控制矿体指受沉积相变控制所形成的矿体，该类矿体主要位于强烈氧化且呈泛连通的扇三角洲前缘砂体与前三角洲泥过渡部位。化学转换面控制矿体指受氧化-还原界面控制，该类矿体主要赋存于氧化蚀变带与未蚀变带过渡部位，局部矿体残留于氧化蚀变带内部。

2.2 横向展布特征

根据不同控矿因素铀矿体的空间展布特征，总结出TMS铀矿床矿体的4种空间分布样式。其中物性转换面型可进一步划分为泥泥亚类和泥砂亚类2种分布样式（图4）。泥泥亚类指相邻钻孔上的矿体均为泥岩型铀矿体。该种矿体分布样式主要分布于前三角洲、滨浅湖内，以及水下分流间湾中，矿体呈板状；泥砂亚类指矿体一侧赋存于灰色砂体内，一侧赋存于灰色泥岩中。该种样式矿体主要分布于扇三角洲前缘与前三角洲过渡部位，铀矿体品位一般较高，矿体呈板状。其中化学转换面型可进一步划分为层间氧化亚类和氧化残留亚类2种分布样式（图5）。层间氧化亚类指相邻钻孔上的矿体受氧化蚀变带控制，并赋存于还原砂体一侧，它既可分布于单个氧化舌外侧，亦可分布于两个氧化舌之间还原砂体内。矿体形态以板状、透镜状为主，局部为卷状；氧化残留亚类指矿体赋存于氧化砂体内部灰色残留体内，该类矿体常为原层间氧化亚类富矿体受后期氧化改造之后，原矿体经过再次活化、迁移、再富集形成现矿体。该类矿体一般品位较低，形态以透镜状为主。

2.3 平面分布特征

按照上述岩性划分矿体标准，矿床内含矿主岩包括各种粒级的砂岩和泥岩。砂岩型矿石（包括粉砂岩矿石）占73.20%，泥岩型矿石（包括泥岩、泥灰岩和灰岩矿石）占26.80%。统计498个铀矿体单工程，其中砂岩型295个，占59.24%；混合型121个，占24.30%；泥岩型82个，占16.47%。目前发现的铀矿体整体还是以砂岩型为主，平面上主要分布于矿床中部与北部；而泥岩型主要分布于北矿带的南侧前三角洲泥发育部位，以及南矿带的北侧前三角洲泥发育部位（图6）。该分布特征亦反应了TMS铀矿床具有双向成矿特征。总体来说砂岩类矿体占多，越往深部砂岩类矿体的占比越来越大。

3 找矿预测

根据全国铀资源潜力评价最新铀矿床划分方案，按成因划分大类，按含矿主岩与环境划分亚类，将全国铀矿床划分为4大类9类21亚类［1-2］。结合上述TMS铀矿床铀矿体空间展布特征分析，研究认为TMS铀矿床为陆相沉积型大类砂岩型类复合成因型亚类（包括层间氧化型亚类与沉积成岩型亚类）。

铀矿找矿工作是一项系统工程，首先得研究砂岩型铀成矿系统。该系统可总结为在沉积盆地与造山带结合部位，由铀源、砂体、隔水层、含氧水溶液等地质要素和铀元素迁出、运移、富集、存储等动力过程组成的一个系统。在具体开展铀矿找矿工作时，需要各项地质要素齐全，动力过程要完整，然后针对不同成因类型铀矿体进行找矿预测。

3.1 化学转换面控制矿体预测

化学转换面控制矿体主要受层间氧化带控制，并赋存于氧化-还原转换界面附近，因此，氧化-还原界面的空间分布位置即为找矿位置。具体判据为：1）具备泛连通至蚀源区的易渗透砂体，厚度一般20～200 m；2）氧化带内发育褐铁矿化、赤铁矿化、绿泥石化和黄铁钾矾等蚀变，还原带内发育炭屑、黄铁矿化、高岭土化和碳酸盐化等蚀变；3）发育区域分布隔水层，厚度一般大于2 m；4）矿体赋存部位为单个氧化舌外侧或两个氧化舌之间还原砂体内，以及氧化砂体内部灰色残留体内。矿体形态以板状、透镜状为主。

3.2 物性转换面控制矿体预测

物性转换面控制矿体主要受沉积相变部位控制。具体判据为：1）发育大套厚层稳定分布砂体与泥岩分界面，一般为扇三角洲前缘与前三角洲过渡部位，或者是稳定发育辫状（分流）河道与河道间/泛滥平原过渡部位；2）砂体内部发育褐铁矿化、赤铁矿化等强烈氧化作用；3）矿体赋存部位为主要分布于扇三角洲前缘与前三角洲过渡部位、前三角洲、滨浅湖内，以及水下分流间湾中。矿体形态呈板状。

图6 TMS铀矿床按岩性划分矿体平面分布图Fig.6 Ore bodies distribution pattern by lithologic division in TMS uranium deposit

4 结论

1）TMS铀矿床矿体具有 “矿体层数多、矿化岩性多样、矿体埋深大、成岩度高”等特点。既有沉积成岩型的泥岩铀矿体，又有层间氧化带型的砂岩铀矿体，铀矿化主要受沉积相与氧化砂体双重控制。铀矿体类型按岩性划分，可划分为砂岩型矿体、泥岩型矿体和砂泥混合型矿体3类，并建立相应划分标准。按控矿因素划分，又可划分为物性转换面控制矿体和化学转换面控制矿体2类，其中物性转换面控制矿体指受沉积相变控制所形成的矿体，化学转换面控制矿体指受氧化-还原界面控制所形成的矿体。

2）根据不同控矿因素铀矿体的空间展布特征，横向上总结出TMS铀矿床矿体的4种空间分布样式。物性转换面型划分为泥泥亚类和泥砂亚类2种分布样式；化学转换面型划分为层间氧化亚类和氧化残留亚类2种分布样式。平面上，目前发现的铀矿体以砂岩型为主，主要分布于矿床中部与北部。

3）在具体开展铀矿找矿工作时，需要各项地质要素齐全，动力过程要完整，然后针对不同成因类型铀矿体进行找矿预测，并建立了相应找矿预测判据。其中化学转换面型铀矿体主要赋存于单个氧化舌外侧或两个氧化舌之间还原砂体内，以及氧化砂体内部灰色残留体内。物性转换面型铀矿体主要赋存于沉积相变部位，即分布于扇三角洲前缘与前三角洲过渡部位、前三角洲、滨浅湖内，以及水下分流间湾中。