二连盆地砂岩型铀矿找矿方向探讨

刘鑫扬

（中国核工业地质局 北京 100013）

二连盆地是我国重要的砂岩型铀矿基地，也是重要的含油气和产煤盆地［1-2］，是北方砂岩型铀矿找矿主战场之一，其引起了铀矿地质工作者极大重视，从矿床特征、矿床成因、成矿作用、矿床控矿因素、层序地层、成矿构造等方面进行了较为详细的阐述［3-16］，但缺乏从铀源-构造-建造-改造全要素进行铀成矿条件整体分析，并从而达到盆地砂岩型铀矿全方位评价。本文将在进一步厘定二连盆地找矿目的层和成矿类型的基础上，从铀源、控矿构造、成矿建造、后生蚀变、成矿期次等方面进行铀成矿条件分析，分层位按类型指明找矿方向，以期对二连盆地铀矿勘查及部署提供依据。

1 概述

二连盆地是中国东部受中朝板块与西伯利亚板块联合控制发育起来的断-坳型裂谷中新生代沉积盆地，可进一步划分为6 个二级构造单元，即川井坳陷、乌兰察布坳陷、马尼特坳陷、乌尼特坳陷、腾格尔坳陷和苏尼特隆起［16-17］，其中在马尼特坳陷西部和乌兰察布坳陷东部已发现的铀矿带，在盆地中部的苏尼特隆起中的次级凹陷，近年来也发现了工业铀矿化。目前，二连盆地业已发现努和廷超大型铀矿床、哈达图特大型铀矿床、巴彦乌拉大型铀矿床、芒来和苏崩中型铀矿床、赛汉高毕、阿尔塔拉和章古音小型铀矿床，此外还落实了道尔苏、艾里格庙、宝拉格、乔尔古、古乃素木、白音塔拉、那仁等大中型铀矿产地，显示了巨大找矿成果和成矿潜力（图1）。

2 产铀层位潜力分析

图1 二连盆地构造分区图 （附砂岩铀矿分布）Fig 1 Distribution map of structural units and sandstone uranium deposits

砂岩型铀矿化对容矿岩系具有一定的依存性，含矿主岩主要为暗色碎屑岩建造，其铀含量应大于5×10-6。二连盆地沉积盖层主要发育有阿尔善组（K1a）、腾格尔组下段（K1t1）、腾格尔组上段（K1t2）、赛汉组下段（K1s1）、赛汉组上段（K1s2）、二连组（K2e）、伊尔丁曼哈组（E2y）。根据各盖层的颜色和铀含量，结合目前铀矿化层位，将赛汉组上段（K1s2）确定为二连盆地主要的可地浸砂岩型铀矿找矿层位，赛汉组下段（K1s1）厘定为次要的可地浸砂岩型铀矿找矿层位，腾格尔组上段（K1t2）确定为探索的可地浸砂岩型铀矿找矿层位，二连组厘定为不可地浸泥岩型找矿层位（表1，图2），详述如下：

伊尔丁曼哈组（E2y）大部发育黄褐色泥岩和砂岩，灰色砂岩少见，且泥岩铀含量为2.85×10-6，砂岩铀含量为4.05×10-6，不具铀成矿潜力。

表1 二连盆地主要地层不同岩性铀背景值统计表Table 1 Statistics on background uranium value of rocks from different stratigraphic units of Erlian Basin

图2 二连盆地地层结构综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Erlian Basin

二连组（K2e）上部主要发育暗色泥岩，铀含量达34.90×10-6，下部主要发育砖红色砂岩，铀含量为5.70×10-6。因此，二连组上部灰色泥岩具备形成泥岩型铀含矿层位，下部砂岩铀含量虽然符合条件，但是在干旱条件下形成的红色建造，未见灰色砂体，故不具砂岩型铀成矿潜力。目前，努和廷超大型铀矿床、苏崩中型铀矿床和章古音小型铀矿床发育于二连组上部灰色泥岩中，分布于乌兰察布坳陷西部的额仁淖尔凹陷内，主要受铀源和最大湖泛面控制，属沉积-成岩型铀矿化，为不可地浸型铀矿化，不是二连盆地主要找矿类型。

赛汉组上段（K1s2）主要发育红色泥岩和黄色、灰色砂岩。其中，红色泥岩铀含量为4.56×10-6，不具铀成矿潜力；灰色砂岩铀含量为15.60×10-6，具备砂岩型铀成矿潜力。目前，哈达图特大型、巴彦乌拉大型、赛汉高毕中型、芒来中型铀矿床和乔尔古、白音塔拉、那仁大中型铀矿产地均为产于赛汉组上段古河谷内的地浸砂岩型铀矿化，主要分布于乌兰察布坳陷北东部和马尼特坳陷西部的巴-赛-齐铀矿带，该矿带内赛汉组上段古河谷砂带长约300 km、宽5～20 km。该层位是二连盆地主要找矿层位，主要受赛汉晚期古河谷、后生蚀变、控矿构造等要素控制，成矿潜力巨大。

赛汉组下段（K1s1）主要发育灰色泥岩和灰色砂岩。其中，灰色泥岩铀含量为5.80×10-6，为深部层位泥岩的本底值，未见铀的预富集现象，不具铀成矿潜力；灰色砂岩铀含量为7.60×10-6，见铀预富集现象，具备砂岩型铀成矿潜力。目前，道尔苏、古乃素木、伊和乌素等中大型铀矿产地铀矿化赋存于赛汉组下段扇三角洲相砂体中，主要分布于乌兰察布坳陷北西缘、马尼特坳陷南东缘、苏尼特隆起的赛汉塔拉和阿其图乌拉凹陷、腾格尔坳陷南缘等地段。该层位是近年来二连盆地深部找矿的新突破，受赛汉早期丰富铀源、扇三角洲相、后生蚀变等要素控制，成矿潜力较大。

腾格尔组上段（K1t2）主要为灰色泥岩夹砂岩。其中，灰色泥岩铀含量为5.96×10-6，未见铀的预富集现象，不具铀成矿潜力；灰色砂岩铀含量为7.28×10-6，局部见铀预富集现象，可成为砂岩型铀矿找矿层位。

腾格尔组下段（K1t1）主要为油页岩，不具砂岩型铀成矿潜力。

阿尔善组（K1a）主要为褐色、杂色泥岩和砂岩，成矿度较高，埋深大，不具砂岩型铀成矿潜力。

3 铀成矿条件分析

3.1 铀源

铀源是成矿的物质基础，二连盆地包含三大蚀源区，即巴音宝力格隆起、温都尔庙隆起和苏尼特隆起。其中，巴音宝力格隆起区广泛分布石炭-二叠纪花岗岩和酸性火山岩，该类岩石铀含量一般为（3.7～9.4）×10-6，钍铀比为3.5～12.5，且据陈功运用U-Pb 同位素演化连续增长模式计算该类岩石的原始铀含量达（17.1～48.4）×10-6，铀活化迁移达83%～93%［18-19］，铀源丰富；温都尔庙隆起区广泛分布有早古生代花岗岩，铀含量一般为（3.9～5.9）×10-6，钍铀比为3.0～8.0，且风化程度高，铀源丰富；苏尼特隆起位于二连盆地中部，主要是在锡林浩特微陆块上发育起来，具有中元古代大理岩、石英岩、片麻岩等高级变质岩［20-21］和中酸性火山岩，其铀丰度较高，能提供大量的铀源。

二连盆地砂岩型铀矿的铀源是多方面的，除了主要来自附近隆起区的花岗岩以外，还来自地层中岩石的本身铀源。由于沉积物中钍元素比较稳定，难以活化迁移，据此估算出二连基地哈达图-齐哈日格图-乔尔古地段内源丰富，赛汉组上段氧化带提供了18.9 万t铀；芒来-巴彦乌拉-白音塔拉地段内源丰富，赛汉组上段提供了13.0 万t 铀源；额仁淖尔、脑木根、赛汉高毕、二连盐池、阿其图乌拉等地段内源较丰富，赛汉组上段氧化带各提供了超过3 万t 的铀源；准棚凹陷、那仁宝力格、伊和高勒、额合宝力格（东乌旗）等地段赛汉组上段提供约1 万t 铀源［8］。

3.2 构造

二连盆地成矿构造主要表现在基底构造控矿性、构造斜坡带和构造洼地控矿性等方面。

3.2.1基底构造控矿

二连盆地的基底可划分为前寒武纪结晶基底和晚古生代岩浆弧。结晶基底主要包括华北克拉通北缘和松嫩地块，分别位于盆地的中部和南部。其中，出露于基地中部艾勒格庙-锡林浩特 （锡林浩特微陆块，区域上属于松嫩地块）为中元古代大理岩、石英岩、片麻岩等高级变质岩和中酸性火山岩，其铀丰度较高，能提供大量的铀源，控制着赛汉组古河谷铀矿床的分布，据此，说明二连基地东部具有很好的找矿前景。盆地北部的大兴安岭地块在研究区没有结晶基底的出露。晚古生代多岛弧碰撞拼贴形成的岩浆弧（石炭-二叠纪花岗岩）、在宽阔的弧前增生区出现的大量中酸性火山岩、火山碎屑岩在盆地北部、中部和南部前中生代岩体中均大量出现，铀丰度也较高，是重要的铀源。

3.2.2斜坡带和构造洼地控矿

二连盆地各种断陷往往是由简单断陷发展演化而来，随着地壳伸展作用的持续进行，控制小型凹陷的边界断层不断地向两边扩展，凹陷也随之增大，早期不同断层段所控制的沉积中心也会相互贯通，发展成为一个统一的凹陷，即串联式的复式断陷［6］。但是这样形成的盆地完全不同于由单一断层生长而控制的盆地类型，它们在平面上呈明显的长条形，并具有多个沉积中心。与此同时，由于盆地的近源区被不断地抬升，导致沉积中心向远端迁移，形成大型缓倾斜坡带现象（图3）。分析认为，盆缘大型斜坡带有利于赛汉组下段沉积成岩叠加后生氧化带型铀矿床的形成，盆地内凹陷中央，有利于赛汉组上段古河谷型铀矿床形成。

图3 二连盆地中部前新生代凹陷分布图Fig.3 Distribution map of pre-Cenozoic sags in the middle of Erlian Basin

3.3 建造

腾格尔晚期，盆地处于稳定断陷期，辫状河三角洲和扇三角洲砂体进积，砂体规模较大，湖盆面积逐渐缩小，在其发育较好的砂体，是良好的储油层。在湖盆边缘，含氧含铀流体可经过凹陷边缘的 “天窗” 向沿着粗碎屑岩孔隙向凹陷中央氧化，形成岩石地球化学障，较有利于形成潜水-层间氧化带型铀矿化，为今后深部找矿的新探索层位。

赛汉早期，盆地进入断坳转换阶段，在盆地边缘的缓倾部位发育辫状河（扇）三角洲沉积体系，中央部位发育湖泊沼泽沉积体系，构成从盆缘向中央发育的进积型沉积序列，整体上呈现 “粗-细-粗” 的地层结构，往往出现泥-砂-泥地层结构，辫状河三角洲平原-前缘过渡部位砂体，是铀矿赋存的理想空间［8，10］。

赛汉晚期，构造活动基本停止，早期凹陷形成的构造地貌呈现 “U” 型，在此地貌环境下发育的辫状河－三角洲沉积体系，沿凹陷长轴方向形成 “古河谷”，发育大规模 “带状” 砂体，是二连盆地寻找地浸砂岩型铀矿的主要场所［10，15-16］。

二连期，是晚白垩世裂后热沉降的沉积产物，在盆地萎缩期沉积的一套河流-湖泊相沉积体系，当时气候干旱炎热，植被稀少，蒸发量大，湖泊体系从而构成该区寻找沉积成岩型铀矿的有利相带［7］。

二连盆地具有多层位多类型成矿特点，根据最新一轮铀矿资源潜力评价的成果，预测铀资源量超过20 万t，显示了巨大的铀成矿潜力［8］。

3.4 改造

依据磷灰石裂变径迹反演认为二连盆地中部赛汉期 （125～100 Ma）主要为断坳沉降期，形成该区含矿建造；二连期（100～70 Ma）发育一次构造热事件，基本未接受沉积，发育沉积成岩铀成矿作用；晚白垩世末—古近世（70～30 Ma），凹陷处于较快速抬升期，抬升幅度达500～1 200 m，持续时间为40 Ma，是二连盆地主要的后生改造成矿期；渐新世—中新世早期 （30～18 Ma），差异沉降期；中新世早期后（18 Ma—今），盆地整体缓慢抬升，准平原化过程，形成现今的蒙古高原（图4）［9］。因此，该凹陷在晚白垩世构造热事件发生时有利于发育沉积成岩铀成矿作用；晚白垩末期—始新世，在长达40 Ma 时间内十分有利于后生改造铀成矿作用发育。

图4 齐哈日格图凹陷EZK800－2031 砂岩类模拟的时间-温度曲线图［16］Fig.4 Simulated time-temperature curve of sandstone of the borehole EZK800-2031 in Qiharigtu sag

根据二连盆地已有铀矿床等时线U-Pb 年龄数据来看［8，22-25］（表2），亦说明二连盆地在99～78 Ma 主要发育沉积成岩期铀的预富集，在67～37 Ma 为后生作用的主成矿期，在25～8 Ma 为后生叠加改造成矿期。

4 找矿方向探讨

综上所述，二连盆地主要找矿目的层赛汉组上段发育古河谷型铀矿化，受古河谷，凹陷中央低洼构造、后生蚀变等控制，主要分布于各凹陷中央基底低洼处；重要找矿层位赛汉组下段和探索找矿层位腾格组上段，发育潜水-层间氧化带型铀矿化，受铀源、三角洲沉积体系、潜水-层间氧化作用控制，主要分布于各凹陷边缘斜坡带；兼顾找矿层位二连组，发育沉积成岩型铀矿化，受铀源和二连期最大湖泛面控制，局限于凹陷中部二连组湖盆中心（表3）。

表2 二连盆地及周边铀矿床成矿年代统计表Table 2 Statistics of metallogenic age of uranium deposits in and around Erlian Basin

从全盆角度，赛汉组上段古河谷型铀矿着重从两个方向突破：一是抓住已圈出的巴赛齐古河谷及两侧（即乌兰察布坳陷西部脑木根-新乌苏地区和马尼特坳陷东部那仁宝力格-伊和高勒地区）开展工作，提高控制程度，同时应对矿床间存在大面积工作程度低的区域，需要进一步控制，争取发现新的靶区；二是以乌兰察布和马尼特坳陷为重点，辐射川井、腾格尔和乌尼特三大坳陷，筛选具有形成建造间古河谷的次级凹陷，统筹兼顾、合理部署，争取古河谷找矿更大突破。

产于赛汉组下段和腾格尔组上段的潜水-层间氧化带型铀矿，沿巴音宝力格隆起带南坡和温都尔庙隆起北坡最可能形成较大规模稳定的三角洲砂体及氧化带，应加大探索力度，落实成矿远景区。目前，已发现的道尔苏、艾里格庙、古乃素木、伊和乌苏、大庙、巴彦塔拉等铀矿床或矿产地均分布于此两带内。

表3 二连盆地砂岩型铀矿预测类型Table 3 Prediction types of sandstone hosted uranium deposits in Erlian Basin

5 结论

1）进一步确定了二连盆地主要找矿目的层为赛汉组上段（K1s2），成矿类型为古河谷型；重要找矿层位为赛汉组下段（K1s1），探索找矿层位为腾格尔组上段（K1t2），成矿类型为潜水－层间氧化带型；兼顾找矿层位为二连组（K2e），成矿类型为沉积型。

2）赛汉组上段主要沿各凹陷长轴方向发育古河谷，形成古河谷型铀矿化；赛汉组下段和腾格尔组上段主要沿盆缘斜坡带发育扇三角洲沉积体系，形成潜水-层间氧化带型铀矿化。

3）二连盆地外部和含矿层内部铀源丰富，发育大规模铀成矿作用，大致可分出三期：99～78 Ma 为沉积成岩期，67～37 Ma 为后生作用主成矿期，25～8 Ma 为后生叠加改造期。

4）二连盆地找矿工作应以乌兰察布和马尼特坳陷为重点，辐射川井、腾格尔和乌尼特三大坳陷，统筹兼顾、合理部署，找矿潜力大。

致谢：特别感谢正高级工程师刘武生、张字龙，高级工程师鲁超在成文过程中给予的指导和帮助。