松遼盆地地浸砂巖型鈾成礦鈾源分析

宮文杰，張振強(qiáng)，于文斌，楊 冰

（1.核工業(yè)243大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024006；2.核工業(yè)240研究所，遼寧 沈陽 110032）

松遼盆地地浸砂巖型鈾成礦鈾源分析

宮文杰1，張振強(qiáng)2，于文斌1，楊 冰1

（1.核工業(yè)243大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024006；2.核工業(yè)240研究所，遼寧 沈陽 110032）

通過研究松遼盆地錢家店鈾礦床和盆地南部鈾礦化認(rèn)為，松遼盆地砂巖型鈾成礦作用獨(dú)特，其成因可歸結(jié)為雙混合疊造型。其鈾源也具有多源性，既有蝕源區(qū)鈾源，又有蓋層鈾源，還有深部鈾源，它們共同組成松遼盆地鈾成礦的鈾源。

松遼盆地；砂巖型鈾礦；鈾源；分析

1 概 述

松遼盆地呈NNE向展布，面積約2.6×105km2，是我國最重要的含油氣、煤盆地。鈾礦地質(zhì)工作始于20世紀(jì)50年代，80年代后期開始了較為系統(tǒng)的鈾礦區(qū)調(diào)工作，90年代開始了大規(guī)模的可地浸砂巖型鈾礦區(qū)域評(píng)價(jià)找礦工作，上世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)了錢家店鈾礦床。近兩年找礦又有新的突破，在盆地南部發(fā)現(xiàn)了新的工業(yè)鈾礦化。通過系統(tǒng)研究，認(rèn)為松遼盆地鈾礦化不同于傳統(tǒng)的層間氧化帶型，而是雙混合疊造型［1］。作為鈾成礦的鈾源也存在多源性。

1.1 大地構(gòu)造位置

松遼盆地位于北亞陸間區(qū)的東部，北為西伯利亞板塊、南為中朝板塊、東為佳木斯板塊；早二疊世晚期海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使中朝板塊與西伯利亞板塊發(fā)生碰撞，形成統(tǒng)一的歐亞大陸，也形成了松遼盆地的拼合基底［2］。

1.2 盆地結(jié)構(gòu)

1.2.1 基底

盆地基底主要由前古生代中深變質(zhì)片麻巖、大理巖，淺變質(zhì)的絹云母綠泥石片巖、千枚巖、砂板巖、灰?guī)r、火山巖以及海西期的黑云母花崗巖、花崗閃長巖組成。

1.2.2 蓋層

松遼盆地自晚侏羅世晚期開始裂陷至今，經(jīng)歷了白堊紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)的多次沉降和沉積作用，沉積了厚達(dá)萬米的沉積蓋層。蓋層具有明顯的雙層結(jié)構(gòu)，由中、新生代斷、坳兩層組成［3］。斷陷層分割性強(qiáng)，幾乎均受NNE向?yàn)橹鞯纳L斷層控制，形成一系列NNE向展布的孤立斷陷或斷陷群。坳陷層總體呈碟形，構(gòu)造平緩，具有統(tǒng)一的沉降中心，斷裂規(guī)模較斷陷層小。地層有下白堊統(tǒng)沙河組、營城組和登婁庫組，上白堊統(tǒng)泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組和明水組，新近系和第四系。

2 鈾源分析

按照鈾的來源可分為外源和內(nèi)源兩大類［4］。外源是指盆地沉積蓋層之外的基底蝕源區(qū)鈾源，包括盆地邊部隆起基巖區(qū)提供的鈾源和盆地蓋層覆蓋下的基底鈾源；內(nèi)源是指來自盆地蓋層中的鈾源，包括來自含礦巖系本身的鈾源和上覆及下伏沉積地層中的鈾源。在后生改造成礦期，外源和內(nèi)源均起作用，當(dāng)層間氧化帶沿含水層走向發(fā)育距離很長時(shí)，內(nèi)源也成為重要的鈾源條件。鈾源是必要條件，越富鈾越好。

在以滲入型為主的砂巖型鈾成礦作用中，多認(rèn)為鈾主要來自盆地周邊隆起的蝕源區(qū)、含礦層本身及其上覆地層，其中周邊蝕源區(qū)是鈾的重要來源；而在以滲出作用占優(yōu)勢(shì)的鈾成礦作用過程中，盆地含礦層以下的地層乃至深部基底將不可避免地成為鈾的提供者。其實(shí)，在盆地蓋層沉積之后的演化歷史中，在以構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主要驅(qū)動(dòng)力的后生改造過程中，盆地蓋層均經(jīng)歷了多期次的隆升和沉降作用，盆地地下水動(dòng)力也相應(yīng)地從滲入作用向滲出作用多次演變，從而影響著盆地的后生改造類型及成礦元素的聚集與分散活動(dòng)。因此，即使在以滲入作用占優(yōu)勢(shì)的鈾成礦過程中，滲出作用及其所提供的成礦物質(zhì)也都十分重要，甚至十分必要。

2.1 蝕源區(qū)鈾源

松遼盆地南部物質(zhì)來源主要是西部蝕源區(qū)和東部蝕源區(qū)，其次是南部蝕源區(qū)。

表1 松遼盆地周邊蝕源區(qū)各種巖石含鈾豐度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Uranium abundance in rocks from provenance area around Songliao Basin

續(xù)表1

從表1可知，西部蝕源區(qū)火山巖及侵入巖含鈾豐度較高，花崗巖、花崗閃長巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5.2×10-6～9.1×10-6， 平均值為 6.96×10-6，鈾的浸出率為6.55%～37.5%，平均值為21.85%，反映有鈾遷移現(xiàn)象。凝灰?guī)r、粗安巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5.5×10-6～7.7×10-6， 平均值為5.98×10-6。千枚巖、板巖、片巖和石英砂巖等淺變質(zhì)巖、砂巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高，為3.3×10-6～7.1×10-6，平均值為 4.59×10-6。南部蝕源區(qū)侵入巖、火山巖含鈾豐度高，為1.7×10-6～6.47×10-6。 平均值為 4.4×10-6， 存在較多的地面鈾異常點(diǎn)、帶，并有鈾遷移現(xiàn)象。

東部蝕源區(qū)海西期花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.36×10-6～5.5×10-6，平均值為 3.83×10-6。 燕山期花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.78×10-6～8.9 ×10-6，平均值為 5.2×10-6。

2.2 蓋層鈾源

鉆孔巖心微量鈾分析數(shù)據(jù)表明（表2）：泉頭組地層鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.14×10-6～3.76×10-6，平均值為3.09×10-6；青山口組鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.18×10-6～2.80×10-6，平均值為 1.75×10-6； 姚家組為 2.67×10-6～11.83×10-6， 平均值為4.49×10-6； 嫩江組鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.4×10-6～3.96×10-6， 平均值為 2.02×10-6。

地表及鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)表明（表2、3），盆地蓋層具有較高的初始鈾含量，如姚家組地表灰綠色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.37×10-6。鉆孔中灰色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4.75×10-6～5.0×10-6，灰色砂巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.2×10-6；嫩江組地表灰綠色、灰色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.56×10-6～3.79×10-6。鉆孔中灰色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.96×10-6。同時(shí)存在從灰色巖石到紅色巖石鈾含量降低的現(xiàn)象，如姚家組灰色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4.75×10-6～5.0×10-6，紫色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.67×10-6～4.12×10-6； 嫩江組灰色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3.96×10-6， Th 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 14.2×10-6，w（Th）/w（U）值為 3.59， 紫色泥巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.8×10-6， Th 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 11.77×10-6， w（Th）/w（U）值為14.71；灰白色礫巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4×10-6， Th 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 11.0×10-6， w（Th）/w（U）值為 27.5。

表2 白堊系地層鉆孔含鈾豐度統(tǒng)計(jì)表Table 2 Uranium abundance from drill holes in Cretaceous strata

2.3 深部鈾源

松遼盆地深部地下水的滲出作用較強(qiáng)［5］，成礦元素部分來自于含礦層及其下伏地層，包括深部基底巖石。下白堊統(tǒng)斷陷層系主要為一套富含火山物質(zhì)的陸源碎屑巖系，含鈾量也較高；另外，上白堊統(tǒng)嫩江組作為一個(gè)區(qū)域性烴源巖系，在沉積過程中因富含有機(jī)質(zhì)而吸附了大量的鈾，在壓實(shí)成巖的過程中也為其下伏及上覆地層提供部分鈾源。

作為基底的古生界巖石鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)4×10-6～8×10-6， 為富鈾層。 基底中廣泛分布的花崗巖、酸性火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高，一般為 5×10-6～6×10-6。 由于深部油田水的上

升還原作用，礦區(qū)地下水中鈾含量增加了，從區(qū)域上地下水中鈾質(zhì)量濃度小于1 μg·L-1到錢家店礦床鈾富集帶的地下水中鈾質(zhì)量濃度達(dá)到 n×100 μg·L-1至大于 1 000 μg·L-1［6］。礦區(qū)內(nèi)含礦層砂體由原生的紫色、紫灰色被還原成灰、灰白色，產(chǎn)生廣泛的高嶺石化，砂巖中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)從n×10-6增加至n×10-5。

表3 松遼盆地蓋層地表鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)表（緩發(fā)中子分析）Table 3 Uranium content（Buffer neutron method）of ground samples from cover in Songliao Basin

表4 松遼盆地和遼河盆地中石油的U、Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)［7］Table 4 Contents of U， Th in oil of Songliao Basin and Liaohe Basin［7］

對(duì)取自錢家店礦床下部含油層中的石油進(jìn)行鈾、釷分析（表4）［7］，發(fā)現(xiàn)錢家店礦床鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 290×10-9， 平均值為 170×10-9，比遼河盆地石油中的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高數(shù)十倍，遼河油田石油中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 6×10-9～15×10-9，平均值為 10×10-9。

由此可見，后期深部油田水中的上升還原蝕變作用為礦床提供了部分鈾源。上升的油田水中的鈾主要來自于油田水對(duì)深部地層及上升過程中對(duì)各種圍巖的萃取作用。

3 典型礦床鈾源分析

鈾多以絡(luò)合離子形式溶于水，隨含礦溶液一起運(yùn)移。 通過氫、氧同位素測(cè)定也可間接說明鈾的來源。

左家和等（2000年）對(duì)錢家店鈾礦床26個(gè)樣品的氫、氧同位素進(jìn)行線性相關(guān)分析［1］，認(rèn)為：（1）礦區(qū)地下水明顯分為兩種，第四系地下水的穩(wěn)定同位素集中分布于降雨線右角，而含礦層地下水分布于降雨線左側(cè)，這兩類水沒有交叉重合，具有各自的運(yùn)動(dòng)范圍和途徑，預(yù)示著含礦層地下水不是簡單的由第四系地下水向礦層深部運(yùn)移的結(jié)果。（2）穩(wěn)定同位素組成離散度較大，反映地下水與圍巖發(fā)生了明顯的同位素交換作用。

錢家店礦區(qū)地下水氚的測(cè)定結(jié)果，其值均為負(fù)值（低于本底），反映含礦層地下水經(jīng)歷了較長時(shí)間的遷移，具有較長的遷移途徑。

以上同位素的分析也間接說明，鈾有經(jīng)過長距離遷移的蝕源區(qū)來源，也有就地取材的蓋層和深部油層來源。

4 結(jié) 論

松遼盆地鈾源為多源，由內(nèi)源與外源共同構(gòu)成。蝕源區(qū)巖石鈾含量高，且浸出率高，能為鈾成礦提供豐富外部鈾源。地層巖石本身和深部上升油田水也可為鈾成礦提供一定內(nèi)部鈾源［8］。

［1］李勝祥.松遼盆地地質(zhì)演化史與砂巖型鈾礦找礦方向研究［D］. 北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2002.

［2］吉林油田石油地質(zhì)志編輯委員會(huì).中國石油地質(zhì)志：卷2吉林油田［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1987:10—15.

［3］高瑞祺，蔡希源.松遼盆地油氣田形成條件與分布規(guī)律［M］. 北京：石油工業(yè)出版社，1997:10—30.

［4］黃世杰.層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成條件及找礦判據(jù)［J］. 鈾礦地質(zhì)， 1994， 10（1）:6—13.

［5］趙忠華.深源成礦論在松遼盆地南部可地浸砂巖型鈾礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)中的初步運(yùn)用［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)， 2002， 20（1）:45—48.

［6］夏毓亮，林錦榮，李子穎.松遼盆地錢家店凹陷砂巖型鈾礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和鈾成礦規(guī)律研究［R］.北京:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2003:105—117.

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［8］張振強(qiáng)，于文斌，董文明，等.松遼盆地地浸砂巖型鈾成礦條件研究［R］.沈陽:核工業(yè)240研究所，2005.

Analysis of uranium sources in in-situ leachable sandstone-type uranium deposit in Songliao Basin

GONG Wen-jie1， ZHANG Zhen-qiang2， YU Wen-bin1， YANG Bing1
（1.Geological Party No.243， CNNC， Chifeng， Inner Mongolia 024006， China；2.Research Institute No.240，CNNC，Shenyang，Liaoning 110032，China）

By studying Qianjiadian uranium deposit and uranium mineralization in south of Songliao Basin， it is suggested that sandstone-type uranium ore formation of Songliao Basin is unique， which can be summarized as double mixing superimposed origin-related type.Uranium ore formation is of multi-sources， which not only come from provenance area， but also from the cover and deep-sourced.These three kinds of sources together contribute to uranium mineralization of Songliao Basin.

Songliao Basin； sandstone-type uranium deposit； uranium sources； analysis

P598；P619.14

A

1672-0636（2010）01-0025-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.01.005

2009-07-11

宮文杰（1969—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，長期從事鈾礦地質(zhì)生產(chǎn)工作。E-mail：gwj-xzx@163.com