鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组地球化学特征及对铀成矿的指示

杨桐旭，俞礽安，荣 辉，李 彤，朱 强，司庆红，涂家润，彭胜龙

（1.中国地质调查局天津地质调查中心（华北地质科技创新中心），天津 300170；2.中国地质调查局铀矿地质重点实验室，天津 300170；3.中国地质大学，武汉 430074；4.中国地质科学院，北京 100037；5.中钢集团天津地质研究院有限公司，天津 300181；6.内蒙古自治区煤田地质局，呼和浩特 010010）

鄂尔多斯盆地是一个稳定升降、坳陷迁移的大型多旋回叠合克拉通盆地，盆内矿产资源丰富，盛产煤炭、石油、天然气、铀矿等多种能源矿产。其中，盆地东北部分布了大营、皂火壕、纳岭沟及塔然高勒等特大型、大型砂岩型铀矿床，为我国重要的铀资源基地之一。

近年来，学者们对盆地东北部砂岩型铀矿床含矿砂体的岩石学[1]、沉积学[2]、砂岩重矿物[3]、碎屑锆石U-Pb测年[4-7]、以及铀储层黄铁矿演化规律[8]等开展了大量相关研究。其中，岩石地球化学对砂岩型铀矿的物源分析和成矿作用具有重要的指示意义，前人研究发现U 元素与其伴生元素有明显的相关关系，鄂尔多斯盆地西南缘镇原地区含铀砂岩中U含量与Th、Sc、Co、Mo含量之间呈明显正相关关系[9]；大营铀矿床直罗组砂岩的Mo、V、Ce、La与U具有明显的正相关关系[10]；塔然高勒铀矿床砂岩中U 与TFe2O3、CaO、Mo、Y、∑REE含量呈明显正相关关系[11]；纳岭沟铀矿床矿化砂岩中V、Mo、Ge、Re、Se 有明显富集[12]。可见铀元素的富集会造成其他元素的富集或亏损，查明与铀伴生的各类元素的地球化学特征对于探讨铀成矿的原因具有重要的意义，但前人对含铀层位砂岩的地球化学研究主要侧重于单个矿床或矿区，并没有对东北部的典型矿床、矿点及非矿区的地球化学差异性进行对比研究和集成。

因此，笔者在前人研究的基础上，收集了鄂尔多斯盆地东北部大营、纳岭沟、皂火壕、塔然高勒等铀矿床以及中部乃马岱、乌审旗等地区直罗组砂岩的岩石学和地球化学等数据进行对比研究，进而探讨盆地东北缘至盆地中部的地球化学特征变化及其对铀成矿的指示，以求为盆地东北部直罗组物源区的演化发展和铀资源评价等方面的认识做进一步的补充。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是我国中生代典型的大型内陆沉积盆地之一，构造形态上为一走向南北、东缓西陡的不对称向斜盆地，其四周被褶皱山系所围限，北起阴山、大青山，南抵秦岭，西至贺兰山、六盘山，东达吕梁山、太行山，总面积约25万平方公里。

盆地可划分为渭北隆起、天环坳陷、陕北斜坡、晋西挠褶带、伊盟隆起、西缘构造带6个一级构造单元，研究区主要位于伊盟隆起构造单元。鄂尔多斯盆地基底由前中生代沉积-变质岩组成，并具有“双重”基底的结构特征，结晶基底为太古宇及古元古界变质岩系。直接基底由中元古界和古生界的寒武系（Є）、奥陶系（O）、上石炭统（C2）、二叠系（P）组成，之间缺失志留系（S）、泥盆系（D）、下石炭统（C1）[13]。沉积地层自下而上主要发育有三叠系、侏罗系、下白垩统、古近系、新近系和第四系（图1）。其中，三叠系在盆地东部、东北部准格尔旗呈三角形状大面积出露，向西、南西倾伏于侏罗系之下；侏罗系在盆地东部鄂尔多斯—榆林一带呈南北向带状大面积出露，向西倾伏于白垩系之下，延安组为盆地重要的含煤地层，直罗组下段为区内铀矿找矿的主要目的层，可分为上亚段（J2z1-2）和下亚段（J2z1-1）；下白垩统在盆地中部大部分地区分布，是盆地北部出露最广泛的地层；古近系和新近系极不发育，只分布于盆地北部边缘[14]。

图1 鄂尔多斯盆地北部区域地质简图[15-16]Fig.1 Regional geological map of northern Ordos Basin

2 含铀地层和岩石特征

2.1 地层特征

鄂尔多斯盆地北部分布了大营、纳岭沟、塔然高勒、皂火壕等铀矿床，其中大营铀矿床的直罗组下段厚度比较大，为几十到一百米左右，直罗组下段上亚段和下亚段均为主要赋矿层位，目地层砂岩主要为灰、浅灰色粗-中粗砂岩，其局部砂体胶结程度差、质松，碳屑富集，并发育黄铁矿[17]；纳岭沟铀矿床矿体主要赋存在直罗组下段下亚段中下部灰绿色与灰白色砂岩的过渡部位，矿体呈板状、透镜状产出，目的层砂岩粒度较粗，主要发育绿色-灰绿色、灰色砂岩，具有良好的孔渗性，富含有机质、黄铁矿等还原性介质[12]；塔然高勒铀矿床铀矿体主要赋存于中侏罗统直罗组下段，矿体埋深总体上由东向西、北向南埋深逐渐加大，主要岩性为灰色、浅灰色、绿色砂岩夹泥岩[7]；皂火壕铀矿床的赋矿层位主要为直罗组下段下亚段，目的层砂体上下由粗砂岩、细砂岩叠压组成。乃马岱地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡北部，主要含铀地层为直罗组，含铀砂体呈由东北部向西南部厚度变薄的特点，含铀岩段砂岩主要为灰-灰绿色中粗砂岩，在矿段及围岩砂岩中可清晰见到油迹残留、有机质条带以及黄铁矿化蚀变[18]。可见鄂尔多斯盆地东北部各铀矿床及乃马岱地区含矿层位均为中侏罗统直罗组下段，岩性主要为绿色及灰色砂岩，且富含有机质。

从鄂尔多斯盆地东北部至中部剖面图（图2）可以看出，北部始于伊盟隆起带的大营铀矿北部，南部终于靠近盆地中部伊陕斜坡带的乌审旗煤田勘查区，南北延伸长度280 km，直罗组下段含铀砂体由北向南厚度逐渐变薄；底部灰色砂岩减少，灰绿色砂岩厚度增大。

图2 鄂尔多斯盆地东北部至中部剖面图[19]Fig.2 Section from the northeast to the middle of Ordos Basin

2.2 岩石学特征

大营地区直罗组砂岩中，石英平均含量为23%，长石平均含量为18%[17]；纳岭沟地区直罗组砂岩中，石英平均含量为45.95%，长石平均含量为28.38%[1]。皂火壕地区石英35%～60%，长石15%[20]，塔然高勒矿区直罗组砂岩以长石砂岩为主，其次为长石石英砂岩和岩屑长石砂岩，碎屑颗粒主要为石英45%～50%和长石25%～30%，其次为岩屑3%～5%和少量云母碎片1%[7]。乃马岱研究区长石等粘土矿物含量较少，平均含量为23.00%～25.00%，主要为斜长石和钾长石，而石英则相对较多，平均含量为50%。

可以看出，盆地东北部各地区的砂岩构成较为相似，矿物碎屑含量分布较为相同，整体上从东北部到中部石英含量逐渐增多，长石含量除皂火壕地区较少外，东北部到中部呈逐渐减少的趋势，反映出盆地中部乃马岱地区物源长距离搬运的特征，也从侧面反映出其直罗组沉积古河道流向则为从北向南。

3 元素地球化学特征

3.1 主量元素特征

本次统计了前人在鄂尔多斯盆地东北部获取的直罗组砂岩主量元素地球化学数据[12，17-20]，并制作了散点图（图3）。

图3 鄂尔多斯盆地东北部各地区砂岩主量元素散点对比图Fig.3 Scatter comparison of major elements of sandstones in northeast Ordos Basin

盆地各地区直罗组砂岩在化学成分上呈现主要组分含量波动不大、硅高、铝和碱土金属元素钾、钠低的特征，表明与持续稳定的宏观表生沉积环境有关[21]，砂岩的主量元素与主动大陆边缘砂岩（ACM）的主量元素含量相似，认为目的层砂岩源区构造环境与主动大陆边缘环境关系密切[22]。由图3 可以看出SiO2含量从大营到乌审旗地区逐渐增加，而CaO逐渐减少，Na2O、K2O 变化不大，也就是从盆地东北部至盆地中部，砂岩在成岩期经历了溶蚀作用，其中长石类矿物强烈粘土化，碱金属离子流失，而较稳定的SiO2沉淀。

3.2 微量元素特征

微量元素在岩石或矿物中含量甚少，在地质地球化学过程中的浓度可发生明显变化，被视为地质地球化学过程的“指示剂”[23]，同时也能推断当时的沉积环境，反映沉积时期的地质条件，尤其在孔隙度和渗透率比较大的砂岩中更加具有指示意义[11]。我国砂岩型铀矿除U 外其它微量元素富集度普遍不高，但在北方含铀盆地中的U与其中一些微量元素存在明显的相关性。

根据前人在鄂尔多斯盆地东北部的地球化学研究数据，笔者将鄂尔多斯盆地各地区直罗组砂岩中微量元素数据进行整理，利用Sun&McDonough原始地幔标准值[24]进行标准化，获得蛛网图（图4）并进行对比分析，发现各地区微量元素呈近似分布，总体上从左到右逐渐亏损，明显富集Rb、Ba、Pb等大离子亲石元素，而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，表明砂岩的源岩可能形成于典型的俯冲带环境[20]，Y、Yb和Lu的含量较低，Sr含量中等，这与低Sr，高Y、Yb，及Eu明显负异常的经典弧火成岩地球化学特征明显不同[25]，指示砂岩有大陆岛弧沉积岩特征，但也可能有部分活动大陆边缘碎屑，也反映出从盆地东北部到中部的物源一致性。

图4 鄂尔多斯盆地各地区微量元素蛛网图Fig.4 Cobweb map of trace elements in various regions of Ordos Basin

与稳定元素Th相比，U 元素更容易在氧化风化和再旋回过程中发生溶解和流失，进而导致Th/U的升高。Th/U随着高岭石含量的增加而升高，可作为反映碎屑沉积源区风化程度的有效参数[26]。值得注意的是，乃马岱地区的Th元素明显比其他盆地北部其他铀矿区的数值高，即Th/U平均值为5.83，明显高于上陆壳平均值3.8[26]，说明物源区遭受较强程度的风化作用。

上述特征表明，鄂尔多斯盆地东北部各铀矿床与中部地区的直罗组砂岩来源一致，源岩可能形成于典型的俯冲带环境，受大陆岛弧和活动大陆边缘构造背景的影响，且盆地内部地区相较于盆地边缘的物源区，受到较强程度的风化作用。

3.3 稀土元素特征

稀土元素（REE）在沉积成岩、化学风化等外生地质作用过程中保持稳定，可以进行成岩构造环境和内源物质来源等方面的研究。研究表明在外生地质作用、低温、低压、开放体系等条件下，稀土元素也可产生分馏，呈现出规律性变化[27]。根据前人在鄂尔多斯盆地东北部的地球化学研究，笔者同样将各地区直罗组砂岩中稀土元素进行整理并制成蛛网图（图5）并进行对比分析。

图5 鄂尔多斯盆地东北部各地区稀土元素蛛网图Fig.5 Cobweb map of rare earth elements in the northeast of Ordos Basin

由图5可以看出，不同地区砂岩的稀土元素配分模式都表现为相似的“右倾”特征，无Eu的异常或有弱Eu的负异常，绝大多数样品δCe无异常或弱负异常，反映了相似的稀土元素地球化学行为。沉积碎屑岩的稀土元素主要受控于物源区的岩石成分，风化作用和成岩作用对稀土元素的再分配影响很小。由此可以推测，这个几个地区的砂岩具有相同物源和经历了类似的沉积成岩演化环境，也反映了其物源为上地壳[30]。但从盆地边缘到盆地中部，随着直罗组砂岩中U 元素含量的减少，蛛网图“右倾”逐渐平缓，LREE逐渐减少，而HREE变化不明显，表明在铀富集的过程中轻稀土元素随之发生富集，而重稀土元素变化程度不明显。

4 讨论

4.1 母岩类型分析

岩石的元素地球化学特征可以反映碎屑物质的母岩类型，不同来源的碎屑物质地球化学特征不同：基性岩的风化产物中富集镁铁质元素（Fe、Mg、Ti等）和小离子元素（Na、Sr等），中酸性岩的风化产物富集大离子元素（K、Rb、Pb、Th、U、REE等）[31]。由统计的鄂尔多斯盆地东北部铀矿区与中部地区的直罗组砂岩微量元素与稀土元素含量来看，明显富集Rb、Ba、Pb等大离子亲石元素，推测碎屑物质主要为中酸性岩的风化产物。

根据wt（K2O）%-Rb 与wt（TiO2）%-Ni 来判断母岩性质（图6），由图反映出盆地各地区直罗组砂岩的物源区母岩成分主要有中酸性成分（图6a），与酸性岩有关（图6b）。

图6 wt(K2O)%-Rb与wt(TiO2)%-Ni母岩性质判别图Fig.6 Discrimination diagram of wt(K2O)-Rb and wt(TiO2)-Ni parent rock properties

通过样品稀土元素与不同构造环境下岩石的稀土元素的比较，可以区分样品母岩的类别与构造环境，根据Nb-Y与Rb-(Y+Nb)来判别母岩类型（图7），由图可知，除大营地区个别样品数据点落在WPG和ORG区域外，其余盆地各地区大部分数据点均落在VAG（火山弧花岗岩）区域，表明其源区母岩类别为火山弧花岗岩，形成于与俯冲作用有关的活动大陆边缘环境。

图7 Nb-Y与Rb-(Y+Nb)母岩类别判别图Fig.7 Discrimination diagram of Nb-Y and Rb-(Y+Nb)parent rock category

4.2 物源区构造背景分析

为了确定鄂尔多斯盆地东北部直罗组地层的构造背景及物源属性，笔者将各矿区直罗组砂岩的物源属性进行对比。主量元素反映了沉积岩对源区的物质组成继承和搬运距离和路径的影响，因此，稳定性高的成分集中，可以反映陆块的构造背景。由图8可见，各地区构造背景相似，主要与主动大陆边缘活动相关，但盆地东北部大营、纳岭沟、皂火壕及塔然高勒等铀矿床大部分样品数据点都落在ACM（主动大陆边缘）区域，而偏向盆地内部铀矿化比较薄弱的乃马岱和乌审旗地区，还有部分样品数据点显示在ARC（岛弧）区域，说明靠近盆地内部的地区，其直罗组砂岩源区构造背景还受到大陆岛弧的影响。

图8 K2O/Na2O-wt(SiO2)构造背景判别图Fig.8 K2O/Na2O-wt(SiO2)tectonic background discrimination map

综上所述，鄂尔多斯盆地东北部大营、纳岭沟、皂火壕、塔然高勒等铀矿区与盆地中部乃马岱、乌审旗等地区直罗组砂岩源区构造背景相似，母岩类别为火山弧花岗岩，形成于与俯冲作用有关的活动大陆边缘环境，但越靠近盆地内部，受到大陆岛弧构造背景的影响也越大。

4.3 铀与伴生元素之间的关系

胡妍等[9]通过研究鄂尔多斯盆地西南缘镇原地区含铀砂岩的地球化学特征，认为含铀砂岩富集LREE，亏损HREE，U 含量与Th、Sc、Co、Mo 含量之间呈明显正相关关系。刘武生等[32]通过研究二连盆地哈达图矿床砂岩的主微量元素、△Eh、共伴生元素等，认为高品位矿石与强氧化还原能力△Eh、富Re等密切相关；张宾等[10]研究认为大营铀矿床砂岩中微量元素W、Mo、V、Ce、La在含矿砂岩中强烈富集，且Mo、V、Ce、La元素与U具有明显的正相关关系，可以作为铀矿化典型的地球化学标志；吴金钟等[11]发现塔然高勒铀矿床中，U与TFe2O3、CaO、Mo、Y、∑REE含量呈明显正相关关系，Y元素可以作为铀矿化的指示元素，Mo 元素可以作为铀矿化的参照元素；罗晶晶等[12]发现纳岭沟铀矿床矿化砂岩中V、Mo、Ge、Re、Se有明显富集，U和部分伴生元素的含量有明显的正相关性。

可见铀元素的富集会造成其他元素的富集或亏损，与铀伴生的、和铀含量关系密切的元素主要有Mo、V、Y、Th等微量元素以及稀土元素，查明这些元素的地球化学特征对于探讨铀成矿的原因具有重要的意义。因此，笔者将各地区直罗组砂岩中U、La、Ce及REE含量进行统计并制成U与伴生元素关系图（图9），来探讨鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩的地球化学特征对铀成矿的指示，由于大营、纳岭沟等大型铀矿床直罗组砂岩与乃马岱、乌审旗等地区砂岩铀含量差别很大，所以在分析各伴生元素与铀元素之间的关系时，对各元素含量分别取对数以消除铀含量差异造成的影响，从而更加明显地反映各伴生元素与铀元素之间的关系。

图9 鄂尔多斯盆地东北部各地区砂岩U与伴生元素关系图Fig.9 Relationship between U and associated elements of sandstone in northeast Ordos Basin

在盆地不同地区的直罗组砂岩中，U 和La以及U和Ce的含量存在差异。在东北部大营、纳岭沟等铀矿床直罗组砂岩中，U强烈富集，La的富集程度较盆地中部地区砂岩更加明显，表明La的富集与U关系密切。根据所有砂岩的lgU-lgLa的关系可以看出U 的含量与La 的含量具有明显的正相关关系（图9a）。与La 相似，Ce 在东北部铀矿床砂岩中相对富集，在盆地中部地区砂岩中含量较低，砂岩的lgUlgCe的关系表明U和Ce具有正相关关系（图9b），表明Ce伴随U的富集而富集。

稀土元素组成特征除了受源区母岩类型的控制外，还与铀元素的富集有一定的关系。砂岩的稀土元素配分曲线（图5）显示鄂尔多斯盆地各地区铀矿床砂岩稀土元素组成表现为轻稀土富集、重稀土相对亏损的特征。根据lgU-lgHREE和lgU-lgLREE的关系可以看出砂岩中重稀土元素含量与铀含量的相关性不明显（图9d），而轻稀土元素含量与铀含量具有明显的正相关关系（图9c），表明在铀富集的过程中轻稀土元素随之发生富集，而重稀土元素变化程度不明显，稀土元素配分模式中“右倾”的趋势从盆地边缘到中部逐渐平缓，与前文描述的内容相一致。

由上述可知，鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩主量元素与主动大陆边缘砂岩的主量元素含量相似，认为目的层砂岩源区的构造环境与主动大陆边缘环境关系密切，SiO2含量从大营到乌审旗地区逐渐增加，而CaO逐渐减少，Na2O、K2O变化不大，也就是从盆地东北部至盆地中部，砂岩在成岩期经历了溶蚀作用，其中长石类矿物强烈粘土化，碱金属离子流失，而较稳定的SiO2沉淀。微量元素与稀土元素配分模式相似，反映了相似的地球化学行为，表明盆地各地区的直罗组砂岩具有相同物源和经历了类似的沉积成岩演化，源岩可能形成于典型的俯冲带环境，源区构造背景主要为活动大陆边缘，靠近盆地内部的地区，还受到大陆岛弧的影响。

值得注意的是，从盆地边缘到盆地中部，随着直罗组砂岩中U元素含量的减少，La、Ce、LREE的富集程度降低，蛛网图“右倾”程度逐渐平缓，而HREE变化不明显。表明在铀富集的过程中La、Ce等元素与轻稀土元素随之发生富集，而重稀土元素变化程度不明显。乃马岱地区的Th元素明显比其他盆地北部其他铀矿区的数值高，该地区位于盆地内部，受到油气酸性流体的改造作用较强，形成了较强的高岭石化作用，说明物源区遭受较强程度的风化作用。

4.4 古沉积环境对铀成矿的制约

古沉积环境包括古沉积水体盐度、古气候和古沉积水体的氧化还原性等。

Sr/Ba 是判别古水体盐度的常用指标，一般认为，Sr/Ba＜1 时，沉积古水体为淡水环境（其中Sr/Ba小于0.5时，代表微咸水相，Sr/Ba在0.5～1时，代表半咸水相），而Sr/Ba＞1 时，代表沉积古水体为咸水环境[33-34]。笔者将鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩中Sr与Ba含量进行统计并制成比值图（图10），可见从盆地东北部到中部，古水体盐度均小于1，为淡水环境，但整体呈现微咸水相（大营、纳岭沟、皂火壕）到半咸水相（塔然高勒、乃马岱）再到微咸水相的趋势（乌审旗）。

图10 鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩Sr/Ba比值分布图Fig.10 Distribution map of Sr/Ba ratio in sandstones of the Zhiluo Formation in various regions of the northeast Ordos Basin

Rb/Sr可以有效用于古气候的判断[35]，由于Sr易发生淋失，Rb较为稳定，所以在干旱气候条件下，Sr淋失较少，使得Rb/Sr值较低，而当气候湿润时，Sr大量淋失导致Rb/Sr值较高。笔者将鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩中Rb 与Sr 含量进行统计并制成比值图（图11），可见从盆地东北部到中部，整体上Rb/Sr值逐渐增大，代表古气候逐渐变得湿润，特别是到了盆地中部的乌审旗地区，Rb/Sr值较其他地区更大，说明其直罗组沉积时的气候较为湿润。

图11 鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩Rb/Sr比值分布图Fig.11 Distribution map of Rb/Sr ratio in sandstones of the Zhiluo Formation in various regions of the northeast Ordos Basin

Ni/Co 比值可作为指示古水体氧化还原条件的可靠参数（Ni/Co＞7，古水体为缺氧环境；Ni/Co在5～7之间，古水体为贫氧环境；Ni/Co＜5，古水体为富氧环境）[36]。原因在于Co、Ni 在氧化条件下易溶于水，而在还原条件下不易溶于水，因而其在沉积物中的含量高低可以判别古水体氧化还原条件[35]。笔者将鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩中Ni 与Co含量进行统计并制成比值图（图12），可见从盆地东北部各地区Ni/Co比值均小于5，说明直罗组沉积时期古水体环境均为富氧环境。

图12 鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组砂岩Ni/Co比值分布图Fig.12 Distribution map of Ni/Co ratio in sandstones of the Zhiluo Formation in various regions of the northeast Ordos Basin

由上述可知，鄂尔多斯盆地东北部各地区直罗组沉积时古水体环境为淡水、富氧环境，从盆地东北部到中部，古气候逐渐变得湿润，对铀成矿作用有着重要得地质意义。

5 结论

（1）鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩中主量元素与主动大陆边缘砂岩的主量元素含量相似，与主动大陆边缘环境关系密切。SiO2含量从大营到乌审旗地区逐渐增加，而CaO 逐渐减少，Na2O、K2O 变化不大，也就是从盆地东北部至盆地中部，砂岩在成岩期经历了溶蚀作用，其中长石类矿物强烈粘土化，碱金属离子流失，而较稳定的SiO2沉淀。

（2）鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩中微量元素呈近似分布，总体上从左到右逐渐亏损，明显富集Rb、Ba、Pb等大离子亲石元素，而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，Y、Yb和Lu的含量较低，Sr含量中等，表明各地区的直罗组砂岩来源一致，可能形成于典型的俯冲带环境。稀土元素配分模式相似，反映了相似的稀土元素地球化学行为，但从盆地边缘到盆地中部，随着直罗组砂岩中U 元素含量的减少，蛛网图“右倾”逐渐平缓，LREE 逐渐减少，而HREE 变化不明显。

（3）鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩源区母岩类别为火山弧花岗岩，可能形成于与俯冲作用有关的活动大陆边缘环境，源区构造背景主要为活动大陆边缘，靠近盆地内部的地区还受到大陆岛弧的影响，且盆地内部的物源区相较于盆地边缘，受到较强程度的风化作用。

（4）鄂尔多斯盆地东北部大营、纳岭沟等铀矿床直罗组砂岩中，U 强烈富集，La、Ce、LREE 的富集程度较盆地中部地区砂岩更加明显，表明La、Ce伴随U的富集而富集，而HREE变化程度不明显；盆地各地区直罗组沉积时古水体环境为淡水、富氧环境，从盆地东北部到中部，古气候逐渐变得湿润。