吳兆劍，李紫楠，韓效忠*，季 輝，殷棟法，李 楊

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司北京地質(zhì)調(diào)查分公司，北京 100040)

自從上世紀(jì)水成鈾礦理論傳入我國以來，準(zhǔn)噶爾盆地一直作為我國的砂巖型鈾礦找礦的重點(diǎn)工作區(qū)，并開展了大量工作[1-4]。其周緣盆地諸如伊犁盆地、吐哈盆地等早已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大中型砂巖型鈾礦床，但準(zhǔn)噶爾盆地一直未有較大突破。近年來，隨著中國地質(zhì)調(diào)查局鈾礦工程的實(shí)施，一批鈾礦(化)點(diǎn)被陸續(xù)揭露，特別是在盆地東緣喀木斯特地區(qū)，頭屯河組底部穩(wěn)定發(fā)育具有工業(yè)意義的鈾礦體[5-7]，這預(yù)示著準(zhǔn)噶爾盆地鈾礦找礦取得了重大突破。但該區(qū)目前面臨兩個(gè)問題：①鈾礦體的延伸問題，鈾礦體是沿著北東緣巖體展布[7]，還是呈近東西向向盆內(nèi)腹地展布；②鈾礦勘查核心區(qū)地處卡拉麥里有蹄類野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)，而勘查工作的開展不可避免會(huì)對保護(hù)區(qū)環(huán)境產(chǎn)生不良影響?；诖?，本文對喀木斯特地區(qū)所處的烏倫古南斜坡帶進(jìn)行鈾成礦條件分析和成礦前景預(yù)測，以期對準(zhǔn)噶爾盆地北東部鈾礦勘查提供部分勘查思路和理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 大地構(gòu)造背景

準(zhǔn)噶爾地塊是歐亞大陸的重要組成部分，北鄰西伯利亞板塊，西接哈薩克斯坦板塊，南鄰塔里木地塊，處于阿爾泰褶皺帶、西準(zhǔn)噶爾褶皺帶、東準(zhǔn)噶爾褶皺帶和北天山(依林黑比爾根山)褶皺帶夾持的三角地帶(圖1)。盆地是疊加在先期古亞洲洋構(gòu)造域演化基礎(chǔ)上的古生代以來的復(fù)合型盆地，具有海西、印支、燕山等多期構(gòu)造擠壓、多期構(gòu)造旋回和多期沉積發(fā)展的演變特征[8-11]。二疊紀(jì)以來，準(zhǔn)噶爾地塊處于板內(nèi)盆地發(fā)展與改造時(shí)期，經(jīng)歷了印支期隆坳分異、統(tǒng)一盆地形成與燕山期前陸盆地疊加，喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)整體對坳陷的基本構(gòu)造格局影響不大[12-14]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造綱要圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[4,15])Figure 1 Structural outline map of Junggar Basin (after references [4] and [15])

1.2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h3>

根據(jù)晚海西期盆地隆坳構(gòu)造格局以及印支、燕山、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)對盆地構(gòu)造改造作用，前人將準(zhǔn)噶爾盆地劃分為烏倫古坳陷、陸梁隆起、中央坳陷、西部隆起、東部隆起和天山山前造山帶等6個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[11,16]，其中烏倫古坳陷進(jìn)一步劃分為索索泉凹陷和紅巖斷階帶，這是目前廣為接受的構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨?，而喀木斯特地區(qū)位于陸梁隆起滴北凸起。近年來，部分學(xué)者基于中生代沉積樣式和構(gòu)造變形特征對烏倫古坳陷進(jìn)行重新劃分，將陸梁隆起滴北凸起、三個(gè)泉凸起東段等劃屬烏倫古南斜坡[14,17-18](圖2b)。據(jù)下文即將討論的地震剖面和地層特征可知，烏倫古南斜坡和烏倫古坳陷在二疊世以來，大致作為一個(gè)整體進(jìn)行沉積，其地層具有南高北低的盆內(nèi)隆緣式沉積特征，具備鈾成礦的初始條件。為更形象直觀的理解該區(qū)鈾成礦過程，本文使用后一種構(gòu)造分區(qū)方法。

a-準(zhǔn)噶爾盆地北部構(gòu)造單元?jiǎng)澐?據(jù)參考文獻(xiàn)[16])； b-烏倫古坳陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(據(jù)[14,17,18]修改)圖2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪igure 2 Structural element partitioning

2 沉積特征

2.1 喀木斯特地區(qū)目的層沉積特征

喀木斯特地區(qū)位于烏倫古南斜坡帶東部(圖2b)，自下而上發(fā)育八道灣組(J1b)、三工河組(J1s)、西山窯組(J2x)、頭屯河組(J2t)和下白堊統(tǒng)吐谷魯群(K1tg)。八道灣組為高可容空間里沉積的一套沖積扇-辮狀河三角洲沉積，其下部常為厚層沖積扇砂巖、礫狀砂巖、砂礫巖，向沉積中心過渡為泥巖，上部隨著可容空間的降低，沉積辮狀河三角洲砂巖夾泥巖和煤層。三工河組為一套淺水環(huán)境曲流河-曲流河三角洲-湖相沉積，下部沉積砂巖、礫狀砂巖夾泥巖層，而上部為區(qū)域性的湖泛面，沉積厚層灰色泥巖。西山窯期，隨著可容空間的進(jìn)一步減小，盆地邊緣開始發(fā)育河流下切作用，沉積一套辮狀河-三角洲相煤系地層，下部為厚層砂巖，上部為灰色泥巖、粉砂巖、薄層砂巖和煤層組成。頭屯河期，受北天山斷裂帶和喀拉薩依斷裂帶右行走滑[19]導(dǎo)致的壓扭作用影響，盆地東緣發(fā)生逆沖作用，頭屯河組與西山窯組間發(fā)育不整合面。隨著地層的抬升和可容空間的減少，頭屯河組發(fā)育一套辮狀河-曲流河沉積，下部以辮狀河沉積為主，發(fā)育黃綠色、灰褐色礫巖、砂巖和灰綠色泥巖、粉砂巖；上部以曲流河沉積為主，發(fā)育紅褐色粗砂巖、粉砂巖、泥巖。盆地大部分地區(qū)由于擠壓抬升，在齊古期未接受沉積，而喀木斯特地區(qū)在齊古期沉積了一套干旱-半干旱環(huán)境的曲流河-洪泛平原沉積，巖性主要以紫紅色、褐紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層中細(xì)粒砂巖、紫色砂質(zhì)泥巖。垂向上表現(xiàn)出明顯的黑-灰-雜三段式展布(圖3)。

圖3 喀木斯特地區(qū)綜合柱狀圖Figure 3 Comprehensive column of Kamst area

2.2 烏倫古南斜坡帶目的層沉積特征

油田部門對準(zhǔn)噶爾盆地中生代地層厚度、砂體厚度、砂地比等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制了相應(yīng)組段的沉積體系圖[20]。由圖4可知，鈾成礦目的層頭屯河組下段在準(zhǔn)噶爾盆地北部主要發(fā)育沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲和濱淺湖亞相沉積[20]。其中烏倫古南斜坡帶西段受哈拉阿拉特山前沉積體系和德倫山?jīng)_積扇沉積體系控制，發(fā)育辮狀河-辮狀河三角洲沉積；斜坡帶東段主要受克拉美麗山前沉積體系控制，發(fā)育辮狀河-辮狀河三角洲-濱淺湖沉積，沉積體系近E-W向展布；而斜坡帶中段目的層遭受剝蝕?？傮w而言，烏倫古南斜坡帶頭屯河組以沖積扇和辮狀河為主，砂體較為發(fā)育，泛連通性良好，是良好的鈾礦找礦目的層。

3 構(gòu)造演化過程

準(zhǔn)噶爾盆地是建立在二疊紀(jì)裂陷盆地的基礎(chǔ)上、經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的震蕩型盆地[21]。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征，選取盆地東緣橫切烏倫古坳陷的地震剖面[22]開展構(gòu)造沉積演化分析。由圖5可知，盆地東緣至少發(fā)育上三疊統(tǒng)底和下白堊統(tǒng)底兩個(gè)大的不整合面，盡管白堊系頂面地震信息不清晰或缺失，但喀木斯特巖心柱清晰表明，白堊系與上覆粗粒沉積物(E-Q)呈明顯不整合接觸(圖3)。結(jié)合三個(gè)大的不整合面及生長斷層、超覆等構(gòu)造指示信息可知，烏倫古坳陷經(jīng)歷了早中侏羅世弱伸展沉積期(J1-J2)、晚侏羅世擠壓期(J3)，早白堊世均衡沉降期(K1)、晚白堊世擠壓期(K2)和新生代前陸沉積期(N-Q)。

(1)早中侏羅世弱伸展沉積期。F2和F4斷層兩側(cè)地層厚度出現(xiàn)了明顯差異，為典型的同生斷裂。圖5中，早中侏羅世地層從陸梁隆起向?yàn)鮽惞袍晗葜饾u變厚，表現(xiàn)出伸展背景下東斷西超的多級(jí)、多斷裂坡折的半地塹特征。因此，早中侏羅世盆地以發(fā)育同生正斷層為主，由于快速沉降，可容納空間急劇增大，發(fā)育辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊沉積體系；而中侏羅世末期，盆地沉降速度明顯下降，地層坡度減小，可容納空間變小，整體發(fā)育大規(guī)模的辮狀河-曲流河沉積體系。

(2)晚侏羅世擠壓期(J3)。受周緣塊體調(diào)整影響，盆地南北緣右行走滑斷裂發(fā)育，壓扭作用導(dǎo)致盆地抬升，因此本期上侏羅統(tǒng)地層普遍缺失，在地震剖面上西山窯組地震軸出現(xiàn)明顯削截(圖5)。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地北部頭屯河組下段沉積體系圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[20])Figure 4 Sedimentary system of Toutunhe Formation lower member in northern Junggar Basin (after reference [20])

F1-烏倫古東斷裂；F2-紅盆斷裂；F3-紅盆南斷裂； F4-喀拉薩依斷裂；F5-斜坡帶南斷裂圖5 烏倫古南斜坡帶地震剖面構(gòu)造解釋圖 (據(jù)參考文獻(xiàn)[22])Figure 5 Ulungur south slope belt seismic section structural interpretation(after reference [22])

(3)均衡沉降期(K1-N)。早白堊世，拉薩板塊與羌塘板塊的碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)導(dǎo)致盆地一直處于擠壓的構(gòu)造背景中[23-26]，但總體顯示為均勻沉降接受沉積的特征[27]，白堊系和新近系平穩(wěn)超覆至兩側(cè)地層，填平補(bǔ)齊作用明顯，可能為擠壓背景下均衡沉降的陸內(nèi)坳陷盆地。

(4)晚白堊世擠壓期(K2)。Kohistan-Dras島弧與拉薩地塊的碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)[25]致使準(zhǔn)噶爾盆地周邊強(qiáng)烈擠壓，構(gòu)造出現(xiàn)反轉(zhuǎn)并引起地層整體抬升，地震剖面整體呈現(xiàn)處平行層狀反射特征，頂部出現(xiàn)了剝蝕特征。

(5)新近紀(jì)-第四紀(jì)前陸沉積期(E-Q)。新生代以來，印度板塊與歐亞大陸板塊碰撞[26]的遠(yuǎn)程效應(yīng)導(dǎo)致天山快速隆升， 由南向北發(fā)育沖斷推覆。在地震剖面上，斷裂由早期的正斷層轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬?，地層變形?qiáng)烈，沉降中心向北遷移。

總體而言，頭屯河組沉積期后發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升，在F5斷裂附近曾剝蝕出露地表接受后生氧化流體的改造蝕變作用；另一方面，受喜山運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)烈，阿勒泰地塊自北向南不斷的推覆，底部出現(xiàn)滑脫層，早期的正斷層轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬樱_依斷裂活化發(fā)育，為后期含氧含鈾水的排泄提供了良好通道。

4 成礦遠(yuǎn)景分析

中國地質(zhì)調(diào)查局的鈾礦勘查主要集中于烏倫古南斜坡帶東段(卡拉麥里山北緣)?；谂杈壒┾櫟耐茢?，核工業(yè)地質(zhì)部門對卡拉麥里山北緣和青格里底山南緣均開展了大量的鈾礦勘查和研究工作，認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地北東部楔狀區(qū)鈾成礦類型為層間氧化帶型，并推斷了氧化還原前鋒線位置[7](圖6)。由圖5可知，盡管所畫的氧化還原前鋒線呈蛇曲狀沿卡拉麥里山北緣和青格里底山南緣展布，但鈾礦化主要位于卡拉麥里山北緣，工業(yè)鈾礦體在烏倫古南斜坡帶中呈近東西向展布，而向北的青格里底山南緣鈾礦化少見。

前文對烏倫古南斜坡帶成礦目的層沉積特征和構(gòu)造-沉積演化過程進(jìn)行了詳細(xì)論述，斜坡帶具有辮狀河砂體發(fā)育、目的層沉積期后剝蝕出露地表接受改造、補(bǔ)徑排體系發(fā)育等有利成礦條件。綜合斜坡帶東段地層和鈾礦化特征認(rèn)為，氧化還原分帶應(yīng)大體呈近東西向，這表明喀木斯特外圍向西的烏倫古南斜坡帶的廣大地區(qū)具有良好的找礦前景，而不是青格里底山南緣(圖6)。這極大地拓展了準(zhǔn)噶爾盆地東緣的鈾礦找礦空間，解脫了東緣重點(diǎn)找礦區(qū)位于自然保護(hù)區(qū)的困境。

1-第四系；2-新近系；3-白堊系；4-侏羅系；5-三疊系；6-古生界；7-花崗巖；8-氧化還原前鋒線；9-斷裂； 10-見礦鉆孔；11-卡拉麥里有蹄類自然保護(hù)區(qū)圖6 烏倫古南斜坡帶鈾成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(據(jù)參考文獻(xiàn)[7]修改)Figure 6 Ulungur south slope belt uranium metallogenic prospect prediction (after reference [7] modified)

5 結(jié)論

烏倫古南斜坡帶具有良好的砂體、構(gòu)造演化和后期流體改造條件，鈾成礦遠(yuǎn)景優(yōu)良，下一步鈾礦工作部署應(yīng)以該斜坡帶為重點(diǎn)，跳出卡拉麥里有蹄類自然保護(hù)區(qū)，逐步向西推進(jìn)。