塔里木盆地北缘塔里克地区构造变形特征与砂岩型铀成矿作用关系研究

韩凤彬 陈正乐 王国荣 阿种明 杨军峰 霍海龙 孙潇 鲁克改

摘   要：塔里克地区位于塔里木盆地库车坳陷东部，已发现一系列砂岩型铀矿床（点）。本次研究在野外调查和构造变形分析基础上，探讨塔里克地区中新生代以来变形期次、时限及与砂岩铀矿成矿作用关系。研究表明，该区中新生代构造变形主要为吐格尔明背斜及近EW向、NE-NNE向断裂构造。EW向断裂以逆冲推覆性质为主，NE-NNE向断裂主要为左旋走滑性质，与推测的NNW向右旋走滑断裂构成区域褶皱-断裂构造，指示区域性近NS向挤压应力性质。据生长地层发育情况，吐格尔明背斜最终定型于上新世晚期—早更新世早期。结合不整合面发育及区域资料分析，认为吐格尔明背斜在中生代晚期至新生代早期开始形成，发育一系列逆冲推覆构造和NE向左旋走滑地层。受印亚碰撞及汇聚过程远程效应影响，古近—新近纪吐格尔明背斜再次抬升剥露。新近纪持续的NS向应力作用，叠加于吐格尔明背斜之上，在背斜南翼发育近EW向断裂，形成NE向的左旋走滑断层。结合铀矿化特征，推测铀矿化（体）形成于中生代晚期—古近纪。中新世之后，早期形成的矿体随区域构造变形被改造，呈矿体倒转、正常或被剥蚀状态。

关键词：塔里木盆地;塔里克;构造变形;新生代;砂岩型铀矿

砂岩型铀矿形成、分布与构造运动具密切联系，特别是新生代构造对砂岩型铀矿的形成与保存具重要作用[1-13]。塔里木盆地北緣轮台-库车-阿克苏一带，侏罗纪以来构造活动强烈，发育多排褶皱-逆冲推覆构造。构造运动相对稳定地段，可形成大型砂岩型矿床。近年来，库车-拜城地区相继发现多处赋存于强构造活动区的层间氧化带型、地沥青砂砾岩型等矿床、矿点[2]，显示该区具良好的砂岩型铀矿找矿潜力。库车坳陷东部塔里克地区，也发现东塔里克、阳霞、油苗沟和西塔里克等矿床（点）。前人对区域地质演化和砂岩型矿床成矿规律进行研究，主要集中在库车坳陷中新生代构造演化、塔里木盆地北缘铀成矿特征、蚀变作用、成因模式及区域成矿潜力等方面[1-2;5;12;14-24]。

本文通过野外调查和构造变形分析，对塔里克地区构造变形期次、时限进行研究，探讨构造变形与砂岩型铀矿成矿作用间关系，构建强构造活动区砂岩型铀矿成矿模式，以期为该区铀矿勘查工作提供科学依据。

1  区域地质背景

塔里克地区地处塔里木盆地北缘库车坳陷东端（图1-a），出露下元古界及侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系（图1-b，表1）[9]。下元古界为绿泥石片岩;下侏罗统以灰色碎屑岩为主，砂泥岩互层夹煤层，不整合于元古界之上，煤层中发育煤岩型铀矿化;中侏罗统以杂色、红色碎屑岩为主，目前发现的铀矿点多赋存于该层位中;白垩系下部为灰色碎屑岩，中上部为杂色、红色碎屑岩，局部夹灰岩;白垩系不整合于侏罗系之上;古近系为红色、杂色夹灰绿色碎屑岩（石膏），与下伏地层呈不整合接触;新近系下部以杂色条带状碎屑岩为主，夹石膏，不整合覆盖于古近纪和中生界之上，上部为灰色砂泥岩互层。塔里克地区下元古界绿泥石片岩中有花岗岩侵入体。区域逆冲断裂和褶皱构造发育（图1-b）。

2  构造变形特征

2.1  褶皱构造

吐格尔明背斜是塔里克地区发育的大型褶皱构造为塔里克地区主体构造（图1-b）。塔里克河西侧，背斜呈NW向、NWW向展布（图2，3）;塔里克河东侧，背斜呈近EW向展布（图4）。背斜北翼地层从侏罗系至第四系均有发育，倾角45°～60°;南翼缺失中—上侏罗统、白垩系至古近系，地层倾角30°～35°。塔里克河东岸，背斜核部出露下元古界绿泥石片岩、花岗岩及侏罗系（图1-b，图3），见次级褶皱构造（图3-a）。

2.2  断裂构造

塔里克地区断裂据走向可分为两类：一类呈近EW-NWW向，为逆冲断裂;另一类呈NE-NNE向，多为走滑断裂。塔里克河东侧吐格尔明背斜核部地区（图1-b中所示图4位置），可见EW向F1断裂。F1断裂面北倾（图2），沿阳霞组煤层发育。断裂下盘发育牵引褶皱（图4），断裂带内煤层强烈变形，出现揉皱等现象，推测该断面为区域性推覆构造的主滑脱面之一。据牵引褶皱轴向与断层面夹角关系，判断该断裂为逆冲断裂。

塔里克河西侧，F1断裂发育于中—下侏罗统，为小型破碎带，为逆冲推覆性质（图2和图5中的F1断裂），伴有叠瓦反冲系统（图5-a）。上覆古近系和新近系产状近水平（图2，5），不整合于倾斜的中—下侏罗统之上，表明新生代该背斜核部区域构造活动相对趋缓。往东至塔里克煤矿一带，F1切穿下侏罗统阿合组、阳霞组。据区域地质资料，F1的东延被新近纪吉迪克组不整合覆盖，推测F1断裂形成于中新世之前。在塔里克河西侧新近系康村组中（图1-b中所示图6位置），可见近EW向F3断裂（图6-a），断层面北倾，倾角较陡（图6-a），断层面发育方解石质擦痕（图6-b）。据擦痕性质判定断层面以南地层（下盘）下降，为逆冲断层。塔里克河东侧，F3发育于康村组灰白、土黄色砂泥岩中，靠近断裂带，地层产状变化较大，北侧（上盘）地层较陡，下盘地层趋缓。断裂带由一系列叠瓦逆冲破碎带组成，总体上倾角较陡，北倾（图6-c）。因其切穿新近系康村组，推测F3断裂在中新世之后形成。地貌特征显示现今可能仍有活动。

研究区NE向、NNE向断裂为左旋走滑性质，且存在两期活动迹象。早期NE向断层发育于吐格尔明背斜核部，切割中下侏罗统，形成时代较老，可能与背斜形成时代一致。较新一组断裂主要发育于新生代地层中，如研究区东北部，NNE向（图1-b中F5）断裂切穿西域砾岩和新近系库车组;研究区西南部塔里克河西岸，NE向（图1-b中F6）断裂切穿侏罗系和新近系。由于该组断裂均切穿新近系，推测该方向断裂至少在更新世之后仍有活动。

据1∶20万区域地质资料，推测沿塔里克河发育一条NNW向的右旋走滑断层（图1-b中F7），与NE向左旋走滑断裂及EW向逆冲推覆断层相互配套，指示受区域性NS向的挤压。

2.3  构造变形时代及中新生代区域构造演化

为确定吐格尔明背斜定型时代，本次野外对发育于该背斜边缘的西域砾岩产状进行测量，在西域组砾岩中上部发现生长地层（图1-b，图7，8）。西域砾岩地层倾向基本一致，倾角从相对稳定的52°变为50°、47°、40°、35°，直至24°，最后稳定在17°～12°，据此划分出生长前地层、生长地层和生长后地层。结合前人在天山南侧山前确定的西域砾岩时代[25]，推测该生长地层大概形成于2.5～2 Ma。据前人成果和本次野外研究[1-2，5，12，14-18]，认为吐格尔明背斜及核部近EW向断裂形成于中生代晚期，吐格尔明背斜南翼近EW向断裂为中新世以后形成，背斜最终定型时代在西域砾岩沉积中上部。

区域性NE-NNE向断层在新近纪期间活动。塔里克地区中新生代构造演化可概括如下：中生代早期，区域处于隆升状态，侏罗纪地层不整合于元古代地层之上。白垩系与侏罗系之间发育不整合，暗示天山及前陆盆地内部燕山期变形的存在。中生代晚期—新生代早期，区域遭强烈挤压，吐格尔明背斜开始形成，伴随发育一系列逆冲推覆构造（如F1断裂），并逐渐开始整体性抬升与剥露。古近纪期间，构造相对稳定，随着天山隆起和前陆盆地的发育，沉积了古近纪库木格列木群膏泥岩，不整合于被剥蚀的背斜之上。古近—新近纪，区内构造活动再次强烈，吐格尔明背斜再次抬升剥露。在库拜前陆盆地内，中新统吉迪克组不整合于下伏前中新世地层上。新近纪期间，受印亚大陆碰撞远程效应影响，区域性构造活动导致天山持续隆起和库拜盆地内部强烈变形，但吐格尔明背斜核部变形不大，古近纪和吉迪克组产状相对保持平缓。塔里克地区，该阶段变形主要为NE向左旋走滑断层、NW向右旋走滑断层（推测）、背斜南翼发育的近EW向的F3断裂及背斜两翼持续变形所导致的新近纪地层倾斜。吐格尔明背斜最终在西域组沉积的中晚期（即上新世晚期至更新世早期）定型。

前人磷灰石裂变径迹和砾石统计研究指出[12， 26-31]，天山强烈隆起和两侧盆地强烈下沉主要发生在中新世以后，中新世以来特别是上新世至更新世时期是区域构造背景发生重大变化的主要时期。

3  构造变形与铀成矿作用关系

砂岩型铀矿床的形成是一个渐进过程。构造运动主要通过改变一个地区地形地貌和沉积环境，改变含矿流体流向、流速，构成有利储矿部位[2，32]。塔里克地区中新生代构造活动强烈，不利于砂岩型铀矿的形成。塔里木盆地北缘强烈断褶带内发现的陡倾和反转层间氧化带及铀矿化突破了以往对该区域铀成矿的认识[2]。如在塔里克地区克孜勒努尔组灰色砂体发现东塔里克、西塔里克和油苗沟等矿点（图9-a，b）。

分析认为，塔里克地区存在相对平缓的构造活动阶段和合适的地层结构、气候条件及铀源等砂岩型铀矿成矿的必备条件。在中新生代相对干旱的气候条件下，来自北侧天山富含铀的地表水进入库拜盆地，以中侏罗世克孜勒努尔组为代表的、发育有良好的泥-砂-泥地层结构和相对稳定的沉积相，在地层中形成矿化（体）。随后在相对强烈活动的构造平缓期，出现铀矿化叠加成矿。区域褶皱和不整合面及塔里克地区铀矿化特征分析表明，中生代晚阶段（中侏罗世之后）与古近纪期间，塔里克地区间断存在相对稳定的构造平缓期，这有利于铀矿的形成。中新世之后，随着吐格尔明背斜开始形成，早期形成的矿体随地层变形发生变形，可能导致早期形成的矿体由于处于背斜不同位置，呈现出矿体倒转、正常或被剥蚀状态（图9-c）。如塔里克河铀矿点和东塔里克铀矿点，由于处于吐格尔明背斜核部偏北侧，呈倒转状态（图9-c中情况一）;塔里克河以西部分地段，出露矿体位于吐格尔明背斜核部南侧，为正常矿体形态（图9-c中情况二）。

库车组同样具有合适地层结构及相对稳定的倾斜，有利于后期氧化地表水顺层与地层内还原介质发生氧化还原反应，铀被还原沉淀聚集成矿。该背斜最终定型于西域砾岩中上部沉积时期，后期成矿作用可能持续时间不长，可能仅形成区域性矿化，但不排除局部地段形成矿体。

4  结论

野外调查和综合分析表明，塔里克地区中生代晚期至新生代早期构造变形强烈，吐格尔明背斜开始形成，同时发育逆冲推覆构造。古近—新近纪，塔里克地区构造活动又一次增强，吐格尔明背斜再次抬升剥露。新近纪期间，库拜盆地内部强烈变形，吐格尔明背斜核部变形不大，在塔里克地区开始形成NE向左旋走滑断层和推测NW向右旋走滑断层及背斜南翼发育的近EW向断裂，新近纪地层变倾斜。吐格尔明背斜最终在西域组沉积的中晚期定型。

塔里克地区中生代晚期—新生代早期开始形成铀矿化（体）。中新世之后，早期形成的矿体随地层变形发生变形，因背斜位置不同呈矿体倒转、正常或被剥蚀等状态。

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Abstract： Talikeis located at the east part of the Kuqa depression，northern edge of the Tarim Basin. Series sandstone-type uranium deposits have been found. On the basis of field investigation and structural deformation analysis， this paper mainly focus on the deformation characteristics and stage during the Mesozoic to Cenozoic in theTalike area and their constraints on the sandstone-type uranium deposits. The Mesozoic-Cenozoic structural deformation in this area is mainly behaved as the formation of the Tugeerming anticline and its accompanying EW trending and NE-NNE trending faults. The thrust faulting of the EW trending faults， and the sinistral-slipping NE-NNE trending faults，together with the suggested dextral-slipping NNW trending faults， constitute a regional fold-fault system， indicating the regional compressive stress properties in the near NS direction， corresponding with the regional stress field. According to the development of growth strata， the Tugeerming anticline was finally formed during the late Pliocene to early Pleistocene. Combined with the development of unconformity and regional data analysis， it is considered that the Tugeerming anticline probably formed during the Late Mesozoic to the early Cenozoic， accompanied by a series of thrust nappe structures and NE trending sinistral strike-slipping faults. The Tugeerming anticline was probably uplifted and exposed again at the beginning time of the Neogene as the response to the far-distance affection of the Indo-Asian collision and afterward convergence process. During the Neogene， the continuous NS trending stress resulted in re-deformation of the Tugeerming fold， and the formation of NE trending left lateral strike slip faults and EW trending faults in the southern flank of the anticline. Combined with the analysis of uranium mineralization characteristics， it is inferred that uranium mineralization was formed during the Late Mesozoic to the Paleogene. After the Miocene， the early-formed ore bodies were transformed with the regional tectonic deformation， resulting in the state of inversion， normal or denudation.

Key words： Tarim Basin; Talike; Tectonic deformation;Cenozoic;Sandstone type uranium deposit