王元元，王強強，王國榮，善曹特，李書海，呂俊維，陳瑞

（核工業(yè)二一六大隊，新疆 烏魯木齊 830011）

庫車坳陷蘊藏豐富的油氣、煤炭、鹽巖、銅、鈾等礦產(chǎn)資源［1-14］。庫車坳陷鈾礦找礦工作始于20 世紀30 年代，并于50 年代末期大量鋪開，80 年代中期引進水成砂巖型鈾成礦理論，進入21 世紀在日達里克地區(qū)發(fā)現(xiàn)受層間氧化帶控制的砂巖型鈾礦化［1］，拉開了庫車組砂巖型鈾礦生產(chǎn)科研工作的序幕。庫車組鈾礦化信息集中分布于秋里塔格復(fù)背斜帶［1-2］，前人工作受制于特殊的地形地貌特征及落后的交通條件，對庫車組層間氧化規(guī)律認識較為薄弱，其中的關(guān)鍵問題包括兩個：1）庫車組層間氧化帶的發(fā)育方向如何？2）庫車組層間氧化帶如何形成？關(guān)于第1 個問題，魯克改等［2］基于日達里克礦化特征提出“反轉(zhuǎn)”式層間氧化帶模型，指出層間氧化帶由北西向南東發(fā)育，給出了準確解答，但對庫車組氧化砂體的空間展布闡釋較少。關(guān)于第2 個問題，研究者多對庫車坳陷只區(qū)分了新近紀之前及之后的鈾成礦階段［3-5］，秋里塔格復(fù)背斜帶自庫車期開始沉積以來可能經(jīng)歷了庫車期早期、西域期早期等多次構(gòu)造轉(zhuǎn)換［6，15-19］，構(gòu)造轉(zhuǎn)換過程如何影響庫車組氧化砂體的形成，尚未得到有效解答。本文通過對庫車坳陷庫車組層間氧化帶及相關(guān)礦化空間分布特征分析，進行相關(guān)鈾礦化鈾鐳地球化學特征研究，結(jié)合秋里塔格復(fù)背斜帶構(gòu)造隆升過程，探討庫車組層間氧化帶的形成過程，淺析其找礦方向，以期對后續(xù)勘查工作提供理論支持。

1 地質(zhì)背景

庫車坳陷位處于塔里木盆地北緣，北靠南天山造山帶、南鄰塔北隆起，具凹陷與凸起相間構(gòu)造格局，自南而北可劃分為北部單斜帶、直線褶皺帶、拜城凹陷、陽霞凹陷、秋里塔格復(fù)背斜帶、烏什凹陷、南部平緩背斜帶等次級構(gòu)造單元（圖1），出露地層為中新生界。中生界僅分布于山前北部單斜帶、直線褶皺帶，而新生界廣布于北部單斜帶、直線褶皺帶、秋里塔格復(fù)背斜帶，并構(gòu)成后二者的主體。新生界上新統(tǒng)庫車組（N2k）分布最為廣泛，具三分特征，其下段（N2ka）為重要鈾賦礦層位，自山前向盆地可劃分為沖積扇礫質(zhì)沉積、辮狀河砂泥不等厚互層沉積、泥質(zhì)湖泊泥包砂沉積，并分布交互相的（扇）辮狀河三角洲沉積［1，20］，橫向、垂向上巖性組合具有明顯差異，沿秋里塔格山砂體多具辮狀分流河道砂體特征，為良好的鈾儲層，且多有相關(guān)鈾礦化信息分布（圖1）。

圖1 庫車坳陷構(gòu)造單元劃分及庫車組砂巖鈾成礦簡圖Fig.1 Sketch of structural units of Kuqa depression and sandstone-type uranium deposit of Kuqa Formation

2 層間氧化帶特征

庫車坳陷庫車組氧化程度整體呈北強南弱、西強東弱，層間氧化帶前鋒線大致沿秋里塔格復(fù)背斜帶展布（圖1），東西向延伸長度推測超200 km。

2.1 直線褶皺帶

直線褶皺帶中西部，在拜城北側(cè)恰木古魯克、薩喀特喀一帶，喀拉蘇河流域庫拉克、奧格拉克一帶及黑英山南側(cè)賽色克一帶，庫車組砂體巖性顯示以褐紅色、淺褐紅色、淺褐色砂礫巖為主，整體顯示為氧化環(huán)境（圖2a～e）。直線褶皺帶東部，在庫車河流域恰克瑪克其一帶，庫車組砂體巖性為灰色砂礫巖、粗砂巖，顯示為還原環(huán)境（圖2f），局部見異常，恰克瑪克其南側(cè)產(chǎn)出康村異常。

2.2 秋里塔格復(fù)背斜帶

秋里塔格復(fù)背斜帶庫車組砂體氧化程度整體呈西強東弱。在西段博孜墩、玉爾滾一帶，東阿瓦特背斜南北兩翼，見庫車組砂體多為褐紅色、淺褐紅色礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、粗砂巖（圖2g～i），分布范圍廣泛，并在玉爾滾異常區(qū)產(chǎn)出多處鈾礦化異常。中段及以東庫車組下段由9 個（I～X）砂（礫）泥沉積韻律構(gòu)成，其前鋒線分布于秋里塔格山北側(cè)。中西段滴水站、日達里克一帶，地表及鉆孔均見氧化砂體，為褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色含礫粗砂巖、粗砂巖，發(fā)育浸染狀高嶺石化及星點狀、團塊狀褐鐵礦化（圖2k～n），氧化帶及相關(guān)礦化信息分布于日達里克東部亞克里克背斜上部沉積旋回和南部向斜南北兩翼中部旋回。在中東段墩買里、溫巴什一帶，鉆孔揭露見氧化砂體，為淺黃色、灰黃色中粗砂巖（圖2o、p），并見相關(guān)礦化異常。東段尚未見到庫車組氧化砂體，據(jù)康村西異常推測該處為層間氧化帶氧化-還原過渡帶前緣。

3 賦礦砂巖鈾鐳地球化學特征

庫車組與層間氧化帶相關(guān)的砂巖型鈾礦化信息主要包括分布于秋里塔格復(fù)背斜帶西段南側(cè)的玉爾滾鈾礦化區(qū)、中西段的日達里克地區(qū)、中東段的墩買里、溫巴什、東段的康村西等礦化點。

西段玉爾滾地區(qū)5006 礦化點鈾礦化賦存于淺灰-灰白色粗砂巖中，礦化砂巖Ra含量較高，為0.009%～0.090%；U 含量為0.001%～0.014%，嚴重偏鐳；Ra/U 值為6.25～20.00（表1）。

圖2 庫車坳陷庫車組氧化砂巖特征Fig.2 Photos of oxidized sandstone in Kuqa Formation in Kuqa depression

中西段日達里克地區(qū)鈾礦化主要賦存于灰色粗砂巖中，賦礦砂體上下圍巖多為灰色泥巖或夾有灰色泥巖，礦化砂巖及圍巖多見有炭化植物碎屑分布。礦化砂巖U 含量為0.010%～0.165%，Ra 含量為0.001%～0.096%，明顯偏鈾，Ra/U 值為0.07～1.69、一般為0.37～0.93，且層位越新，Ra/U 比值越低。地表可見鈾礦化產(chǎn)出于雜色（含礫）粗砂巖中，其U 含量為0.001%～0.014%、Ra 含量為0.009%～0.090%，具偏鈾特征，Ra/U 值為0.27～0.99（表1）。

中東段溫巴什地區(qū)鈾礦化賦存于灰色中砂巖中，上下圍巖均為淺褐黃色泥巖，礦化砂巖中含有較多炭化植物碎屑，U 含量為0.011%～0.180%，Ra 含量為0.004%～0.062%，明顯偏鈾，Ra/U 值為0.34～0.38（表1）。

表1 庫車組各地段層間氧化帶型砂巖型鈾礦化鈾鐳元素地球化學參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 Geochemical parameters of U and Ra in the mineralized sandstone of Kuqa Formation in Kuqa depression

4 討論

4.1 氧化砂巖影響因素分析

庫車坳陷庫車組砂體氧化程度在空間上呈西強東弱、北強南弱的特征，并在不同區(qū)段表現(xiàn)出不同的氧化面貌，其變化主要受控于巖性巖相和構(gòu)造格局兩方面因素。

4.1.1 巖性巖相

庫車坳陷庫車組，特別是下段，自山前向盆地具有明顯的沉積相帶變化規(guī)律，依次平行展布沖積扇相、辮狀河相、泥質(zhì)湖泊相，并分布有交互相的（扇）辮狀河三角洲沉積［1，20］，直線褶皺帶整體顯示沖積扇沉積［1，20］。秋里塔格山大致位于（扇）辮狀河三角洲平原亞相到前緣亞相過渡部位［1］。

庫車坳陷庫車組下段不同相帶砂體氧化程度不同。靠近盆山結(jié)合部位的直線褶皺帶以及秋里塔格山西段，庫車組下段為沖積扇相的礫巖、砂礫巖，氧化率最高，砂體氧化呈褐紅色、淺褐紅色、淺褐色。遠離山前，秋里塔格山中東段，庫車組下段砂體顯示為辮狀河三角洲平原-前緣亞相的辮狀河道的粗砂巖、含礫粗砂巖、砂礫巖、中砂巖及河口壩中粗砂巖，氧化率較北側(cè)明顯減小，氧化砂巖顏色自西向東由褐紅色、淺褐紅色變化為褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色，后變化為灰黃色、淺黃色、淺褐黃色。

4.1.2 構(gòu)造格局

庫車坳陷具有凹陷與凸起相間構(gòu)造格局，北側(cè)直線褶皺帶、南側(cè)秋里塔格復(fù)背斜帶為庫車組主要出露部位。秋里塔格復(fù)背斜帶自庫車組開始沉積以來，經(jīng)歷了庫車期早期、西域期早期等重要構(gòu)造轉(zhuǎn)變［6，15-19］，形成了其特征的構(gòu)造分段特征。不同構(gòu)造帶、不同區(qū)段產(chǎn)出的氧化砂巖具有明顯的不同面貌，不同特征的氧化砂巖的分布范圍、產(chǎn)狀均具明顯的差異。如前文所述，庫車組氧化砂巖主要包括褐紅色（褐紅色、淺褐紅色、淺褐色）、褐黃色（褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色）、淺黃色（灰黃色、淺黃色、淺褐黃色）等3套氧化巖系。

褐紅色氧化巖系廣布于直線褶皺帶中西段南北兩側(cè)、秋里塔格復(fù)背斜帶西段南北兩側(cè)，并直接出露于地表。褐黃色氧化巖系主要見于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段日達里克地區(qū)，分布于亞克里克背斜北翼、日達里克南向斜南北兩翼，在地表局部見有出露、鉆探工程中亦得以揭露。淺黃色氧化巖系主要見于秋里塔格復(fù)背斜帶中東段日達里克以東、墩買里礦化點、溫巴什礦化點一帶，地表偶可見零星分布，主要由鉆探工程發(fā)現(xiàn)。

4.2 氧化砂體形成時限分析

如前文所述，褐紅色氧化巖系分布于直線褶皺帶南北兩側(cè)、秋里塔格復(fù)背斜帶南北兩側(cè)，被各斷褶系斷開，并在喀拉蘇河流域見褐紅色氧化巖系為西域礫巖削頂不整合覆蓋，故可將褐紅色氧化巖系形成的上限置于西域組沉積早期。褐黃色氧化巖系分布于日達里克地區(qū)，在日達里克南向斜中段顯示出其受平移錯動改造的特征，其形成時間的上限可視為日達里克斷褶系的形成時間。

鈾鐳平衡主要體現(xiàn)在氧化環(huán)境鈾被遷出（此時偏鐳，Ra/U＞1），還原環(huán)境鈾被帶入（此時偏鈾，Ra/U＜1）。玉爾滾礦化區(qū)礦化砂巖明顯偏鐳（Ra/U為6.25～20.00），而賦礦砂巖直接出露地表，排除其還原環(huán)境可能，故應(yīng)為出露地表受淋濾氧化鈾被遷出的結(jié)果，判斷該地段經(jīng)歷了鈾礦體形成、后抬升剝露地表而致偏鐳的多階段演化過程。

日達里克地區(qū)、墩買里地區(qū)及溫巴什地區(qū)礦化砂巖均顯示出明顯的偏鈾特征（Ra/U為0.07～1.69，多為0.27～0.93），結(jié)合礦化砂巖多為灰色富含炭屑的（含礫）砂巖，判斷為氧化還原過渡帶鈾遷入的結(jié)果，反映其受構(gòu)造剝蝕影響較小，形成時間較晚。同時，溫巴什礦化點與淺黃色氧化砂巖相關(guān)的鈾礦化（Ra/U為0.34～0.38），較日達里克與褐黃色氧化巖系相關(guān)的、相當層位的鈾礦化（Ra/U為0.40～0.93）更加偏鈾，結(jié)合其孔中氧化層位較多、氧化率較高、地表異常較多并產(chǎn)出上升泉等特征，判斷前者形成時間更晚，其鈾成礦作用或正在發(fā)生。

綜上所述，庫車組褐紅色氧化巖系、褐黃色氧化巖系、淺黃色氧化巖系應(yīng)依次形成，可與王元元等（待刊）秋里塔格復(fù)背斜帶褶皺低隆階段、推覆速隆階段、后生疊加階段（表2）等構(gòu)造隆升過程相互對應(yīng)，結(jié)合庫車組沉積-變形過程，可將庫車組氧化過程劃分為準同生氧化階段、層間氧化階段、后生疊加氧化階段。

表2 秋里塔格復(fù)背斜帶隆升階段劃分簡表Table 2 The stage division of tectonic uplift of Qiulitage structural belt

4.3 庫車組層間氧化過程分析

庫車組下段氧化砂巖的形成早期主要受巖性巖相控制，而中晚期受庫車坳陷，特別是秋里塔格復(fù)背斜隆升過程影響，后者不斷改變地下水補徑排體系，控制不同時期氧化砂體的分布和規(guī)模。

4.3.1 準同生氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶褶皺低隆隆升階段同期。該階段秋里塔格山走向與庫車組沉積相帶斜交，層間氧化作用主要受沉積相帶展布、與盆山結(jié)合部位的距離控制，此時層間氧化作用主要發(fā)生于沖積扇及辮狀河體系靠扇一側(cè)，地下水補徑排體系覆蓋秋里塔格山西段（圖3a）：1）在秋里塔格山西段，層間氧化范圍涵蓋南北兩翼，前鋒線位于秋里塔格山南側(cè)（圖3b）；2）在秋里塔格中段及向東，層間氧化范圍未至秋里塔格山，前鋒線位于其北側(cè)（圖3c）。

4.3.2 層間氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶推覆速隆階段同期。該階段秋里塔格山核部區(qū)域性推覆斷裂形成，阻斷了地下水的向南運移，改變了原有補徑排體系，秋里塔格西段受抬升剝蝕改造、而東段接受層間氧化作用（圖3d）：1）秋里塔格山西段受強烈隆升，先期氧化帶抬升地表，南翼氧化帶根部抬升至地表（圖3e）；2）中段及以東，因地勢較低，層間氧化作用繼續(xù)發(fā)育，前鋒線進一步向南推移（圖3f）。

4.3.3 后生疊加氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶后生疊加階段同期。秋里塔格構(gòu)造帶東西差異隆升，并分布疊加平移構(gòu)造，水文地質(zhì)背景與層間氧化階段相似，此時西段、中西段受抬升剝蝕改造，而中東段繼續(xù)接受層間氧化作用疊加（圖3g）：1）秋里塔格山西段進一步抬升，氧化帶及氧化還原過渡帶抬升至近地表（圖3e）；2）秋里塔格山中西段前期形成的氧化帶及氧化還原過渡帶剝露至地表（圖3h）；3）繼2）并受平移構(gòu)造影響，礦化信息分布于后期疊加背斜或向斜的兩翼（圖3i）；4）秋里塔格山中東段，因地勢較低，層間氧化作用繼續(xù)發(fā)育，前鋒線進一步向南推移（圖3j）。

4.4 鈾找礦方向淺析

如上所述，褐紅色氧化砂巖形成于準同生氧化階段，在秋里塔格復(fù)背斜帶北側(cè)（中東段）受其構(gòu)造隆升過程影響，在層間氧化階段、后生疊加氧化階段先后改造成為褐黃色氧化砂巖、淺黃色氧化砂巖而不復(fù)存在；而在秋里塔格復(fù)背斜帶南側(cè)（西段，如玉爾滾礦化區(qū)），在秋里塔格南斷裂發(fā)育后，得以保留（圖3d、e），并經(jīng)構(gòu)造剝露，相關(guān)礦化出露地表或靠近地表分布，故秋里塔格復(fù)背斜帶西段南側(cè)玉爾滾一帶為褐紅色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化的有利探索部位。

褐黃色氧化砂巖形成于層間氧化階段，分布于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)，為對褐紅色氧化砂巖疊加改造、前鋒線向前推移的結(jié)果，成礦條件極為有利，故秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)日達里克一帶為褐黃色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化的有利探索部位（圖3g～i）；而在秋里塔格復(fù)背斜帶中東段北側(cè)墩買里-溫巴什地段受后生疊加氧化階段的影響遭受一定程度改造，考慮到后生疊加階段時限較短，故在墩買里-溫巴什一帶可對與褐黃色氧化砂巖有關(guān)的鈾礦化進行一定探索（圖3g、j）。

淺黃色氧化砂巖形成于后生疊加氧化階段，形成時限最晚，分布于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)，為對褐黃色氧化砂巖疊加改造、前鋒線進一步向前推移的結(jié)果，相關(guān)鈾礦化異常信息分散于地表或近地表，故秋里塔格復(fù)背斜帶中東段北側(cè)溫巴什-墩買里一帶為淺黃色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化探索的有利場所（圖3g、j）。

圖3 庫車組層間氧化帶形成過程示意圖Fig.3 Schematic diagrams of formation process of interlayer oxidized sandstone in Kuqa Formation

5 結(jié)論

1）庫車組下段氧化砂巖可劃分為褐紅色氧化巖系、褐黃色氧化巖系、淺黃色氧化巖系，與各氧化巖系相關(guān)的礦化砂巖Ra/U 分別為6.25～20.00、0.07～1.69（一般為0.37～0.93）、0.34～0.38。

2）庫車組下段砂體氧化過程可分為準同生氧化階段、層間氧化階段、后生疊加氧化階段。

3）秋里塔格西段玉爾滾一帶應(yīng)尋找與褐紅色氧化巖系相關(guān)鈾礦化；中西段日達里克一帶應(yīng)尋找與褐黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化；中東段溫巴什-墩買里一帶應(yīng)尋找與淺黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化，并兼顧探索與褐黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化。

致謝：感謝核工業(yè)二八〇研究所李文賢正高級工程師、中國地質(zhì)科學院陳正樂研究員、中國地質(zhì)大學（武漢）焦養(yǎng)泉教授進行的野外指導(dǎo)；感謝核工業(yè)二一六大隊阿種明、楊軍鋒、孫瀟等（正）高級工程師、楊小強、李炳謙、李秋實等工程師、中國地質(zhì)科學院霍海龍、中國地質(zhì)大學（武漢）吳立群、陶振鵬等博（碩）士及本科生參與相關(guān)野外工作；感謝核工業(yè)二一六大隊師志龍、魯克改等（正）高級工程師在野外工作及成文過程中給予技術(shù)指導(dǎo)與支持。