劉國(guó)寧,張 鋒

（核工業(yè)二○八大隊(duì),內(nèi)蒙古 包頭 014000）

自20世紀(jì)80－90年代中后期,核工業(yè)二〇八大隊(duì)先后在二連盆地發(fā)現(xiàn)查干、蘇崩、努和廷等鈾礦床,進(jìn)入21世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了賽漢高畢、巴彥烏拉鈾礦床及若干個(gè)礦產(chǎn)地及礦點(diǎn)。近年來,在烏蘭察布坳陷中東部發(fā)現(xiàn)哈達(dá)圖鈾礦床,找礦成果豐碩。哈達(dá)圖鈾礦床為古河谷砂巖型鈾礦床,鈾礦化均產(chǎn)自下白堊統(tǒng)賽漢組上段灰色砂巖中,受構(gòu)造、地層及巖石地球化學(xué)等條件因素的制約,礦體有著高品位,單層厚度較薄、埋藏較深的特征,與同為古河谷砂巖型鈾礦床的巴彥烏拉及賽漢高畢有著一定的區(qū)別,如何深入分析研究區(qū)的鈾成礦條件與因素并總結(jié)規(guī)律與經(jīng)驗(yàn),為哈達(dá)圖下一步勘查工作奠定基礎(chǔ),同時(shí)能夠拓寬找礦空間,對(duì)外圍找礦工作具有一定的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造條件

研究區(qū)位于烏蘭察布坳陷的中東部,被北部的巴音寶力格隆起和塔木欽隱伏凸起、西部的東方紅凸起和南部的蘇尼特隆起所夾持,由腦木根北部、齊哈日格圖、格日勒敖都、呼格吉勒?qǐng)D四個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元構(gòu)成（圖1）,區(qū)內(nèi)發(fā)育近東西向西拉木倫基底構(gòu)造、北東向蓋層內(nèi)控盆構(gòu)造和北西向新構(gòu)造。

圖1 研究區(qū)基底埋深等值線圖

2 研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)

研究區(qū)及附近地表出露地層為古近系,且大面積被第四系（Q）覆蓋,賽漢組無露頭。根據(jù)鉆孔揭露資料,自下而上揭遇地層有：下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、二連組（K2e）和古近系（E）,研究區(qū)找礦目的層為賽漢組上段。

目的層小層序劃分。研究區(qū)賽漢組上段發(fā)育3～5個(gè)較大的沉積旋回,沉積厚度大,分布范圍廣,以研究區(qū)XXX孔為例,從下往上可以劃分出三個(gè)亞層（圖2）。

圖2 研究區(qū)典型鉆孔地層結(jié)構(gòu)圖（XX號(hào)孔）

第一亞層（K1s2-1）：位于賽漢組上段底部,與賽漢組下段呈突變接觸,反映了河道底部沖刷接觸關(guān)系,河道砂體粒度較粗,含卵礫,局部存在正粒序及反粒序,泥巖夾層不發(fā)育或少發(fā)育,砂體疏松,固結(jié)程度低,頂部以紅色泥巖、粉砂巖結(jié)束。電阻率曲線表現(xiàn)為箱形、鐘形。

第二亞層（K1s2-2）：位于賽漢組上段中部,與第一亞層頂部泥巖呈突變接觸,發(fā)育多個(gè)沉積韻律,泥巖夾層局部發(fā)育,砂體相對(duì)穩(wěn)定,規(guī)模較大,頂部以相對(duì)較厚的紅色泥巖結(jié)束。電阻率曲線在總體上表現(xiàn)為箱型。

第三亞層（K1s2-3）：位于賽漢組上段的上部,發(fā)育2～3個(gè)大的韻律層,泥巖夾層多發(fā)育,砂體粒度變細(xì)且連續(xù)性相對(duì)較差,大部分呈透鏡體分布,頂部的紅色泥巖質(zhì)純,具塑性和粘性。因此,第三亞層具有明顯曲流河沉積的二元結(jié)構(gòu),在電阻率測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為齒形。

3 研究區(qū)鈾源條件

3.1 研究區(qū)基底和蝕源區(qū)的含鈾性

研究區(qū)基底和周邊蝕源區(qū)中廣泛發(fā)育華力西期-燕山期中酸性巖漿巖,鈾含量較高,平均鈾含量（3.6～8.3）×10-6,為研究區(qū)鈾成礦作用提供了主要的鈾源。

研究區(qū)北西部蝕源區(qū)發(fā)育西里廟-艾勒格廟復(fù)式花崗巖帶,主體為華力西晚期黑云母花崗巖（衛(wèi)境巖體）,呈巖基狀,燕山期花崗巖體（西力廟巖體）呈巖株、巖墻狀,華力西晚期衛(wèi)境巖體現(xiàn)測(cè)鈾含量（2.9～5.7）×10-6,計(jì)算原始鈾含量19.5×10-6,活化丟失57%；燕山期西里廟巖體現(xiàn)測(cè)鈾含量（0.9～31.5）×10-6,計(jì)算原始鈾含量17.8×10-6,活化丟失49%。南緣溫都爾廟隆起主要發(fā)育華力西期中酸性巖漿巖,侵位于元古界和古生界變質(zhì)巖中,巖石原始鈾豐度平均5.7×10-6,活化丟失89%。

華力西期-燕山期中酸性侵入巖及上侏羅統(tǒng)中酸性火山巖是本區(qū)主要的鈾源層（體）,元古界變質(zhì)巖及上古生界中酸性火山巖等是本區(qū)次要的鈾源層。

3.2 鈾遷移特征

根據(jù)放射性場(chǎng)暈的分布規(guī)律可以揭示鈾的遷移特征,伽瑪異常場(chǎng)和釷異常暈的分布區(qū)大致反映原始富鈾地質(zhì)體的分布范圍,鈾、活性炭吸附氡測(cè)量和釙法測(cè)量等異常暈的分布反映具有鈾預(yù)富集作用的地質(zhì)體,包括巖漿分異、變質(zhì)和沉積等預(yù)富集作用,活性鈾遷入高場(chǎng)直接反映了鈾元素的遷移方向。

研究區(qū)北西蝕源區(qū)分布有大面積伽瑪異常場(chǎng)、釷異常暈,明顯受花崗巖體和艾勒格廟群變質(zhì)巖系控制；在研究區(qū)北西邊緣大面積發(fā)育呈北東向帶狀展布的鈾、氡異常暈,鈾、釷異常暈出現(xiàn)明顯分離現(xiàn)象,活化鈾遷入高場(chǎng)明顯處于靠近坳陷一側(cè),說明鈾從蝕源區(qū)向研究區(qū)內(nèi)部遷移特征明顯。

4 研究區(qū)古氣候條件

早白堊世賽漢期為潮濕、半潮濕氣候,為鈾的預(yù)富集主要時(shí)期,而到了晚白堊世-古新世古氣候開始轉(zhuǎn)為干旱-半干旱氣候,由于擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)背景下,研究區(qū)北部發(fā)育構(gòu)造反轉(zhuǎn),賽漢組上段擠壓抬升遭受剝蝕,風(fēng)化剝蝕和淋濾作用強(qiáng)度大,地表植物不發(fā)育,含氧水順砂巖滲透層運(yùn)移到地層深處,形成了潛水氧化和潛水-層間氧化,同時(shí)保證了鈾的富集與遷移,該時(shí)期為鈾的主要成礦階段。古新世-漸新世古氣候完全轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊?半干旱,研究區(qū)接受了一套以紅色為主的粗碎屑巖和泥巖沉積（表1）,為該區(qū)的保礦提供了有力條件。

表1 研究區(qū)古氣候、沉積建造特征示意表

5 研究區(qū)目的層巖石地球化學(xué)特征

研究區(qū)目的層巖石地球化學(xué)特征類型分為兩種：巖石原生地球化學(xué)類型和巖石后生地球化學(xué)類型。

5.1 賽漢組上段巖石原生地球化學(xué)類型

巖石的原生地球化學(xué)類型直接受沉積、成巖環(huán)境控制,研究區(qū)賽漢組上段不同亞層具有不同的原生地球化學(xué)類型。

第一亞層（K1s2-1）：以礫質(zhì)辮狀河充填沉積為主,巖性主要為淺黃色、黃色、亮黃色砂質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖,多含卵礫,部分鉆孔見少量淺灰色、灰色粗砂巖、砂質(zhì)礫巖。而灰色屬于原生地球化學(xué)類型。

第二亞層（K1s2-2）：以砂質(zhì)辮狀河充填沉積為主,巖性以黃色砂巖為主,下部往往出現(xiàn)灰色砂體,灰色砂體粒度中等偏細(xì),灰色砂體主要發(fā)育河道的邊緣部位,以灰色細(xì)粒砂巖為主,富含有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦,屬于原生地球化學(xué)類型。

第三亞層（K1s2-3）：頂部以洪泛沉積為主,巖性主要為紅色、褐紅色泥巖、粉砂巖,多見鐵錳質(zhì)發(fā)育,反映了半干旱、干旱的古氣候環(huán)境,總體上表現(xiàn)為原生氧化地球化學(xué)類型。下部發(fā)育曲流河道充填沉積,巖性主要為黃色、紅色、灰白色砂巖,普遍發(fā)育高齡土化,此外,局部發(fā)育少量灰色砂巖?；疑皫r屬于原生還原環(huán)境、紅色砂巖屬于原生氧化環(huán)境。

5.2 巖石后生地球化學(xué)類型

巖石的后生蝕變包括后生氧化及后生還原作用兩種蝕變類型。

5.2.1 后生氧化作用

后生氧化作用在賽漢組上段三個(gè)亞層中普遍發(fā)育,表現(xiàn)為黃色氧化,氧化作用有強(qiáng)有弱,強(qiáng)氧化巖石呈黃色、亮黃色,發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化；弱氧化巖石表現(xiàn)為灰白色、淺灰色砂巖中發(fā)育大量星點(diǎn)狀、條帶狀褐鐵礦化斑點(diǎn)。

5.2.2 后生還原作用

研究區(qū)找礦目的層賽漢組上段之下的賽漢組下段為區(qū)域范圍內(nèi)的含煤地層,下部騰格爾組為產(chǎn)油層位,均為富含還原介質(zhì)的載體,通過斷裂構(gòu)造通道可以向上伏地層提供后生還原作用的介質(zhì)。

研究區(qū)后生還原作用主要有兩種表現(xiàn)形式,其一為使早期氧化作用形成的黃色氧化巖石被后期還原改造為灰色、淺灰綠色,巖石中仍見黃色古氧化殘留痕跡,此類砂巖中有機(jī)質(zhì)、炭屑較為少見；其二為原來本身為灰色巖層,經(jīng)過還原介質(zhì)的進(jìn)一步還原作用,使其顏色加深,變?yōu)樯罨疑?、灰黑?并沿層面或構(gòu)造面發(fā)育大量炭化植物碎屑（或呈似層狀）,炭屑表面往往發(fā)育大量結(jié)核狀、細(xì)晶狀黃鐵礦,其形成與后生還原作用有關(guān)。但后生還原改造作用往往與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān),分布范圍相對(duì)局限,從野外地質(zhì)編錄和取樣分析結(jié)果來看,后生還原作用主要集中在研究區(qū)鈾礦床F63-F64線附近,該區(qū)域的富礦段與后生還原作用密切相關(guān)。

6 結(jié)論

（1）種種跡象表明,研究區(qū)受上述條件和因素制約,控盆構(gòu)造的發(fā)育控制了古河道的展布空間,賽漢組上段為多期次河道疊加,每一小層序?qū)?yīng)一期河道,特別是第二、第三期使得河道寬度變寬且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),形成了規(guī)模巨大的砂體,擴(kuò)大了鈾儲(chǔ)藏空間。

（2）鈾源條件決定了研究區(qū)為多物源疊加區(qū),研究區(qū)基底為一套中酸性巖漿巖,鈾含量較高,北西部發(fā)育西里廟-艾勒格廟和西南烏爾塔巖體均為富鈾花崗巖體且長(zhǎng)期處于隆起和剝蝕狀態(tài),為研究區(qū)提供了豐富的鈾源。

（3）目的層賽漢組上段由3～5個(gè)小層序構(gòu)成,第一亞層和第二亞層砂體發(fā)育連續(xù),頂部都有較厚的泥巖、粉砂巖構(gòu)成穩(wěn)定的隔水層,具有典型的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu),有利于砂巖型鈾成礦。

（4）研究區(qū)鈾礦化均產(chǎn)自賽漢組上段第一亞層及第二亞層的灰色、深灰色砂體中,蝕變條件好,圍巖多發(fā)育褐鐵礦化,礦體中發(fā)育炭化植物碎屑及細(xì)分散狀、結(jié)核狀黃鐵礦等還原介質(zhì),與研究區(qū)鈾成礦關(guān)系密不可分。