茍學(xué)明，李萬(wàn)華，姬海軍，郭長(zhǎng)林，耿海軍，何大鵬

（核工業(yè)203研究所，陜西 咸陽(yáng)712000）

沙棗泉鈾礦床位于巴丹吉林盆地西南部，是我國(guó)新近在砂巖型鈾礦床之一。該礦床在成礦特征上與我國(guó)先前在伊犁盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦床略有差別[1－4]。筆者在 “內(nèi)蒙古阿拉善右旗沙棗泉地區(qū)鈾礦普查”項(xiàng)目工作中，對(duì)沙棗泉鈾礦床的成礦特征、控制因素和成因機(jī)制等開(kāi)展了系統(tǒng)研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

巴丹吉林盆地位于華北板塊、西伯利亞板塊、塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊的交接部位，構(gòu)造較為復(fù)雜。盆地以恩格爾烏蘇－巴音查干縫合線(xiàn)為界分為南、北兩部分。北部為西伯利亞板塊和哈薩克斯坦板塊；南部屬華北板塊、塔里木板塊，為內(nèi)蒙－大興安嶺古生代褶皺帶的一部分，構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈[5－8]。

沙棗泉斷陷位于巴丹吉林盆地西南部，區(qū)域構(gòu)造上歸屬于華北板塊阿拉善地塊西北部。斷陷基底及南北兩側(cè)蝕源區(qū)為古元古界龍首山群變質(zhì)巖系和加里東期基性火山巖、海西期花崗巖。其中，古元古界龍首山群變質(zhì)巖系主要分布于斷陷北側(cè)蝕源區(qū)北大山一帶，在南部慕少梁西段亦有少量出露，巖性主要為條帶狀、眼球狀混合巖夾斜長(zhǎng)角閃巖、花崗質(zhì)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖等，間有大理巖、石英巖、片巖和變粒巖等。基性火山巖均顯示偏堿性成分特征。斷陷南北兩側(cè)蝕源區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，為海西中晚期花崗巖體，具有多次侵入活動(dòng)特點(diǎn)，形成了巖基、巖株、巖墻等，脈巖發(fā)育。

盆地蓋層由中下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)構(gòu)成不對(duì)稱(chēng)寬緩向斜構(gòu)造 （圖1），地層產(chǎn)狀平緩，傾角一般在10°～20°左右，邊緣達(dá)30°。斷裂構(gòu)造有近東西向和北東向兩組。近東西向主要有北緣斷裂，該斷裂形成較晚，沿北大山南部邊緣斷續(xù)延長(zhǎng)約33km，傾向南、傾角約60°，北盤(pán)抬升，致使下白堊統(tǒng)被剝蝕，中下侏羅統(tǒng)出露地表；慕少梁東段斷裂，長(zhǎng)12km，傾向南，傾角60°左右；南緣斷裂：沿慕少梁與蘆泉山之間發(fā)育，長(zhǎng)約60km，傾向北，傾角約60°，為同生斷裂，控制了早白堊世山麓相的巨厚沉積。北東向斷裂不甚發(fā)育，規(guī)模較小，僅有一條張扭平移斷裂，位于沙棗泉西北，長(zhǎng)約18km。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層特征

沙棗泉地區(qū)主要鈾礦找礦目的層是下白堊統(tǒng)新民堡群第2巖組，根據(jù)層序地層學(xué)和層位巖性組合對(duì)比及含礦巖性的差異[9－10]，可將其分為下段 （K1xn2－1）、上段 （K1xn2－2）：

下段（K1xn2－1）：巨厚層－厚層狀棕（紅）色夾淺灰色泥質(zhì)礫巖、砂質(zhì)礫巖及暗棕色含礫泥質(zhì)粗砂巖等。上段 （K1xn2－2）：暗棕色、棕色粉砂質(zhì)泥巖、灰色泥巖夾灰色中－細(xì)砂巖，發(fā)育半溫濕氣候環(huán)境下的河流 （曲流河）－淺湖沉積體系，主要出露在盆地中央凹陷區(qū)。該層位是沙棗泉鈾礦床的主要賦礦層位。

圖1 巴丹吉林盆地沙棗泉地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 The geological sketch of Shazaoquan area in Badanjilin basin

2.2 鈾礦體特征

沙棗泉鈾礦床的礦體主要產(chǎn)于下白堊統(tǒng)新民堡群第2巖組上段 （K1xn2－2）沖積扇前緣網(wǎng)狀河流亞相含碳質(zhì)碎屑、黃鐵礦的灰色泥質(zhì)細(xì)砂巖、中砂巖之中；其次產(chǎn)于新民堡群第2巖組下段 （K1xn2－1）扇中相紅色含礫粗砂巖、砂質(zhì)礫巖及少量泥質(zhì)中砂巖中。

鈾礦化呈近東西向展布，控制長(zhǎng)度約8700m，寬度約150～800m，賦存在下白堊統(tǒng)新民堡群第2巖組上段紅色建造的灰色夾層中，賦礦巖性以灰色中－細(xì)砂巖為主，少量泥質(zhì)粉砂巖，屬半溫濕氣候條件下的沖積扇前緣網(wǎng)狀河流亞相沉積。Ⅰ號(hào)礦體呈東西走向，傾向北，傾角10°～25°，礦體形態(tài)主要為板狀、似層狀，厚度0.80～1.85m，平均品位0.0793%。鈾礦化成因與潛水氧化作用有關(guān)。礦體埋深較淺，一般在100m以?xún)?nèi)。

2.3 含礦主巖特征

含礦巖石以灰色泥質(zhì)中－細(xì)砂巖、紅色含礫粗砂巖為主，成分主要為：石英 （25%～40%）、長(zhǎng)石 （40%～65%）、巖屑 （3%～23%）、云母 （1%～8%），重礦物有綠簾石、角閃石、磁鐵礦、榍石等 （1%），自生礦物方解石、黃鐵礦等 （1%）。

含礦砂巖呈細(xì)砂－粗砂結(jié)構(gòu)，層狀、塊狀構(gòu)造。充填物有泥質(zhì)、碳屑、黃鐵礦、硬錳礦及方解石等，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，呈基底式、孔隙式、接觸式膠結(jié)，屬砂巖型鈾礦化。與鈾礦化有關(guān)的蝕變有褐鐵礦化、赤鐵礦化和鋇錳礦化等。

2.4 鈾成礦年齡

對(duì)沙棗泉鈾礦床8個(gè)礦石樣品進(jìn)行全巖U、Pb同位素測(cè)定，并采用U－Pb等時(shí)線(xiàn)法處理，獲得113、21.4Ma兩組成礦年齡。結(jié)合盆地演化史，沙棗泉礦區(qū)鈾成礦可劃分為兩個(gè)階段，即早白堊世晚期和中新世早期。

圖2 沙棗泉鈾礦床鈾的存在形式Fig.2 The existing forms of uranium in Shazaoquan ore deposit

2.5 鈾的存在形式

電子探針?lè)治龊蛷桔E蝕刻結(jié)果顯示，沙棗泉鈾礦床鈾主要呈吸附態(tài)[9]，部分為細(xì)脈狀瀝青鈾礦，分布在有機(jī)質(zhì)、碳屑、黃鐵礦及黏土礦物中 （圖2）。鈾礦物主要為瀝青鈾礦，少量為硅鉀鈾礦及含鈾碎屑鋯石。伴生元素主要有V、Mo、Se、Re、Sc、Ge等。礦石中隨著鈾含量升高，伴生元素V、Mo、Se、Re、Ga、Sc、Ge含量也有明顯的增高趨勢(shì)。

3 巴丹吉林盆地構(gòu)造基本特點(diǎn)

巴丹吉林盆地構(gòu)造作用可劃分為3個(gè)主要演化階段，即盆地早期形成階段、中期擴(kuò)展階段及晚期萎縮階段。沙棗泉地區(qū)形成也經(jīng)歷了以上3個(gè)演化階段 （圖3）。

圖3 巴丹吉林盆地沉積構(gòu)造演化示意圖Fig.3 The structural evolution model of Badanjilin basin

盆地早期形成階段：早侏羅世初期，在伸展構(gòu)造環(huán)境下，受北西西向斷裂活動(dòng)的控制，形成北西西向展布的斷陷盆地。在相對(duì)潮濕的氣候條件下，廣泛沉積了一套以灰色為主的含煤碎屑巖建造。中侏羅世末期，由于西伯利亞板塊開(kāi)始向南快速移動(dòng)，區(qū)內(nèi)遭受來(lái)自北方的擠壓，中下侏羅統(tǒng)受到強(qiáng)烈抬升、剝蝕，使后來(lái)形成的下白堊統(tǒng)與中下侏羅統(tǒng)之間出現(xiàn)廣泛的角度不整合。

盆地中期擴(kuò)展階段：早白堊世是盆地形成的主要時(shí)期。早白堊世早期巴丹吉林地區(qū)受燕山構(gòu)造活動(dòng)影響和近東西向斷裂的控制，形成近東西向展布的斷坳，初期構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，主要沉積一套山麓相灰綠色、棕紅色粗碎屑巖。早白堊世中期構(gòu)造趨于穩(wěn)定，發(fā)育沖積扇－三角洲沉積體系，在溫濕氣候環(huán)境下沉積了一套以灰色為主的含碳細(xì)碎屑巖沉積建造。早白堊世晚期，氣候趨于干旱，盆地開(kāi)始抬升萎縮，初期南、北同時(shí)發(fā)育沖 （洪）積扇沉積體系，在扇中亞相發(fā)育多條辮狀河流，出現(xiàn)河流相沉積；后期構(gòu)造活動(dòng)趨穩(wěn)，洪泛平原和湖泊洼地范圍逐步擴(kuò)大，在沖（洪）積扇前緣發(fā)育網(wǎng)狀河或曲流河沉積，形成多層灰色砂體。

盆地晚期萎縮階段：早白堊世以后，構(gòu)造擠壓抬升進(jìn)一步增強(qiáng)，導(dǎo)致缺失上白堊統(tǒng)及古近系沉積。中新世，盆地南緣局部發(fā)生斷陷，發(fā)育一套洪積扇相沉積。中新世以后構(gòu)造活動(dòng)方式以整體抬升為主，受逆沖擠壓影響，沙棗泉盆地形成了北部斜坡帶、南部斜坡帶及中央凹陷帶。

綜上所述，沙棗泉地區(qū)經(jīng)歷了盆地早期形成階段 （J）、中期擴(kuò)展階段 （K1）及晚期萎縮 （K2－Q）3個(gè)演化階段。其中，早白堊世是盆地形成的主要時(shí)期，經(jīng)歷了活躍→穩(wěn)定、再活躍→再穩(wěn)定的兩個(gè)構(gòu)造演化階段[10]。

圖4 沙棗泉鈾礦床成礦模式示意圖Fig.4 The Schematic uranium forming model of Shazaoquan deposit

4 鈾成礦模式

依據(jù)沙棗泉地區(qū)盆地構(gòu)造－沉積演化、鈾礦化特征和成礦控制因素，以及鈾成礦年齡等綜合分析[11]，認(rèn)為沙棗泉地區(qū)鈾成礦具有兩階段成礦特征 （圖4）。具體表述如下：

4.1 同生沉積－成巖預(yù)富集階段

早白堊世早期 （K1xn1－1～K1xn1－2），氣候由干旱轉(zhuǎn)溫濕，初期 （K1xn1－1）沉積以灰綠色、棕紅色粗碎屑及無(wú)分選、棱角狀礫巖為特征的山麓相快速堆積，碎屑物質(zhì)主要來(lái)源于南、北蝕緣區(qū)的前震旦系變質(zhì)巖和少量花崗巖類(lèi)。后期 （K1xn1－2）盆地穩(wěn)定沉降，湖泊擴(kuò)張，氣候溫濕，沉積了一套以灰色為主，上部夾暗棕色的細(xì)碎屑沉積建造。此時(shí)，在富含黏土和有機(jī)質(zhì)的細(xì)碎屑中出現(xiàn)鈾的初始富集，造成K1xn1－2層位的巖石鈾含量相對(duì)較高。早白堊世晚期 （K1xn2－1～K1xn2－2）：初期（K1xn2－1）沉積以南、北同時(shí)對(duì)稱(chēng)發(fā)育的沖（洪）積扇為特色，碎屑物質(zhì)主要來(lái)源于南、北蝕緣區(qū)大面積出露的花崗巖類(lèi)和殘留的前震旦系變質(zhì)巖。富鈾的海西期花崗巖釷鈾比值Th／U＞1，為4.8～18.6[7]，富鈾花崗巖體經(jīng)風(fēng)化剝蝕，其中的鈾發(fā)生了遷移，并在扇中－扇前緣亞相局部灰色還原環(huán)境中，發(fā)生鈾的初始富集。后期 （K1xn2－2）構(gòu)造活動(dòng)趨穩(wěn)定，以準(zhǔn)平原化作用為主，在扇前發(fā)育網(wǎng)狀河流 （局部可能匯聚成曲流河）沉積，在洪泛泥巖、泥質(zhì)粉砂巖中形成多層分選性較好的灰色中－細(xì)砂巖。砂巖中富含有機(jī)質(zhì)、黑云母和碳屑等還原性物質(zhì)，使鈾發(fā)生吸附聚集，局部形成了貧礦化或礦體 （圖4A），成礦年齡為113Ma。

4.2 擠壓抬升－后生氧化改造－疊加富集成礦階段

早白堊世末，構(gòu)造擠壓作用進(jìn)一步增強(qiáng)，致使盆地蓋層發(fā)生掀斜，盆地邊緣受地下水不斷滲入影響，盆地中心潛水沿裂隙帶不斷下滲，后生改造并形成疊加鈾礦化。第2巖組下段 （K1xn2－1）發(fā)育扇中亞相辮狀河砂體，上部又有第2巖組上段 （K1xn2－2）厚層泥巖作為穩(wěn)定隔水層，具有承壓含水層結(jié)構(gòu)，因此層間氧化帶發(fā)育，是后生疊加成礦的層位。與此同時(shí)，在盆地中央凹地，潛水作用也不斷深入，對(duì)目的層第2巖組上段（K1xn2－2）進(jìn)一步改造疊加，在淺層局部形成較富的鈾礦體 （品位0.1%～2%）。該階段成礦時(shí)間相對(duì)較晚，成礦年齡為21.4Ma（圖4B）。

5 結(jié)論

（1）沙棗泉鈾礦床的定位主要受下白堊統(tǒng)新民堡群第2巖組扇前緣亞相、扇中亞相控制，產(chǎn)在向斜構(gòu)造中央凹陷部位；

（2）礦床鈾的存在形式主要為吸附鈾氧化物和瀝青鈾礦，鈾礦石中伴生元素主要為V，其次為 Mo、Se、Re、Ga、Sc、Ge等。礦床形成年齡為113、21.4Ma，顯示兩階段成礦特點(diǎn)；

（3）層間承壓水前方中的鈣、錳、鋇、鐵等活動(dòng)性元素氫氧化膠體依次發(fā)生過(guò)飽和沉淀，同時(shí)鈾、鎵等的氧化物不斷被膠體所吸附，疊加成礦是沙棗泉鈾礦床的主要成礦作用方式；

（4）沙棗泉鈾礦床屬于同生沉積－后生氧化改造疊加的復(fù)成因礦床，它與我國(guó)的伊犁、十紅灘等典型層間氧化帶砂巖型鈾礦床略有差別。

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