尼日爾阿澤里克砂巖型鈾礦控礦因素初探

許 強，秦明寬，范洪海，顧大釗，王生云

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

尼日爾阿澤里克砂巖型鈾礦控礦因素初探

許 強，秦明寬，范洪海，顧大釗，王生云

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

尼日爾（Niger）阿澤里克（Azelik）鈾礦位于阿爾利特（Arlit）砂巖鈾礦省西南部。在結(jié)合前人研究的基礎上，通過對阿澤里克鈾礦進行野外地質(zhì)勘查，對各種野外現(xiàn)象進行分析總結(jié)，初步探討了阿澤里克砂巖型鈾礦控礦因素。阿澤里克鈾礦受構(gòu)造控制明顯，礦化均位于NE與NW向斷裂交叉處。礦化同時受沉積控制，礦化層為下白堊統(tǒng)阿薩烏阿（Assaousas，Kla）組砂巖。礦化砂巖以河流相中粗粒砂巖為主，孔隙度、滲透率良好，利于流體在砂巖中流通。礦床熱液蝕變現(xiàn)象明顯，存在碳酸鹽化、褐鐵礦化、銅礦化、還原性流體還原作用。

尼日爾；阿澤里克；砂巖型鈾礦；控礦因素

尼日爾鈾資源豐富，據(jù)IAEA資料顯示，2010年尼日爾已成為世界第五大產(chǎn)鈾國。2010年的鈾產(chǎn)量高達4 198 t，占全球鈾總產(chǎn)量（53 663 t）的7.8%。尼日爾已發(fā)現(xiàn)的33個鈾礦全部為砂巖型鈾礦［1］，這在全球鈾生產(chǎn)國中也是惟一的。

該地區(qū)的鈾礦床為傳統(tǒng)的砂巖型礦床，礦化受層位控制，阿澤里克鈾礦是尼日爾首個發(fā)現(xiàn)的鈾礦。1957年，法國地礦機構(gòu)在阿澤里克勘探銅礦時發(fā)現(xiàn)了鈾異常，之后，法國原子能機構(gòu)普查了阿澤里克構(gòu)造，在阿澤里克構(gòu)造內(nèi)的下白堊統(tǒng)阿薩烏阿組砂巖中發(fā)現(xiàn)了鈾礦［2］，分布在下白堊統(tǒng)阿薩烏阿組砂巖中。東華理工大學（2009年）對阿澤里克地區(qū)鈾礦進行了研究，認為阿澤里克地區(qū)的鈾成礦受構(gòu)造、沉積、熱液流體共同控制［3］。

1 地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造

尼日爾阿爾利特砂巖型鈾礦省位于伊勒姆登（Iullemmeden）大型盆地東北部阿加德茲（Agadez） 次級盆地（Tim Mersoi sub-basin）中（圖1）。伊勒姆登盆地為被古老結(jié)晶地塊所環(huán)繞的大型中間地塊上不對稱的內(nèi)克拉通盆地，面積約 63萬km2［4］。 由于東北部阿伊爾地塊向西和南西方向的持續(xù)擠壓和垂直隆升作用，致使盆地持續(xù)向南西方向掀斜，盆地整體呈現(xiàn)為NE到SW向緩傾的大型掀斜盆地，地層產(chǎn)狀平緩，一般僅幾度。伊勒姆登地區(qū)自元古代末的泛非運動之后，固化穩(wěn)定，只發(fā)生緩慢的間歇性沉降運動，并形成伊勒姆登大型盆地，沉積了從寒武系到第四系地層。隨著時代推移，盆地沉積中心逐漸向南西轉(zhuǎn)移。自寒武紀至白堊紀末的0.5 Ga里，地層累積厚度僅2 000 m，說明盆地沉積速度緩慢。這種構(gòu)造活動較弱的單斜大型盆地有利于形成大型砂巖型鈾礦。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

圖1 阿澤里克鈾礦大地構(gòu)造位置圖Fig.1 Geotectonic location of Azelik uranium deposit

阿加德茲盆地受近SN向阿爾利特斷裂（即Azawa斷裂）控制，區(qū)域上分為東、西兩部分［5］（圖2）。阿爾利特斷裂東部出露大量古生代、中生代地層，巖漿活動頻繁，為穩(wěn)定盆地內(nèi)相對活動地區(qū)。阿爾利特斷裂西部主要出露中生代和新生代地層，缺失老地層，未見巖漿活動痕跡，存在后期NE向和NW向斷裂活動。沿阿爾利特斷裂兩側(cè)分布著豐富的砂巖型鈾礦，有阿爾利特鈾礦、阿庫塔（Akouta）鈾礦、 伊姆拉倫（Imouraren）鈾礦和阿澤里克鈾礦等砂巖型鈾礦，為世界著名的砂巖型鈾礦省，其中，阿澤里克鈾礦位于阿爾利特斷裂西側(cè)，阿爾利特鈾礦、阿庫塔鈾礦、伊姆拉倫鈾礦位于阿爾利特斷裂東側(cè)。尼日爾砂巖鈾礦省總體特征為：（1）斷裂控礦。鈾礦床沿南北走向的阿爾利特大斷裂分布。 （2）多層位控礦。含礦層位有中下石炭統(tǒng)蓋祖曼組（Guezouman，C1-2g）、中下石炭統(tǒng)塔拉特組（Tarat，C1-2t）、上侏羅統(tǒng)奇雷茲林組（Tchirezrine，J3tch）、下白堊統(tǒng)阿薩烏阿組（K1a），含礦層位多，時代跨度大。

圖2 阿爾利特—阿澤里克地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch of Arlit-Azelik area

1.3 礦區(qū)地質(zhì)

阿澤里克地區(qū)受NE向3條大的區(qū)域性斷裂帶（阿澤里克斷裂帶）控制，形成隆起（地壘）和凹陷（地塹）相間出現(xiàn)的三隆二坳格局，自南向北依次為：南部波古夏隱伏斷隆帶、頓蒂（Teyndi）凹陷、中部特吉達（Teguidda）斷隆帶、伊拉文吉汗（Irhawengirhan）凹陷、北部提格曼尼（Tigrmanin）隱伏隆起（圖3）。阿澤里克背斜位于特吉達斷隆帶，核部出露二疊系地層，背斜邊部出露三疊系—侏羅系地層，阿薩烏阿組地層只在背斜邊部局部出露。主要構(gòu)造線分為3組，主構(gòu)造線方向NE，次級構(gòu)造線方向NW。阿澤里克鈾礦含T礦、G礦和Ir礦3個鈾礦，均位于阿澤里克背斜北西翼，位于NE與NW方向斷裂交叉部位。

圖3 阿澤里克地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.3 Geological sketch of Azelik area

1.4 區(qū)域地層

阿加德茲盆地基底主要由前寒武系組成，分為下前寒武系與中上前寒武系。盆地蓋層由古生代、中生代和新生代組成。地層之間多數(shù)為假整合，或沖刷不整合，缺乏明顯的角度不整合。由老到新，地層有向南超覆的趨勢。在阿爾利特地區(qū)，石炭系直接不整合于基底之上。阿澤里克地區(qū)主要出露地層為下石炭統(tǒng)至下白堊統(tǒng)（圖4），阿薩烏阿組與下伏上侏羅統(tǒng)奇雷茲林組不整合接觸，與上覆下白堊統(tǒng)伊臘澤爾（Irhazer，K1ir）組泥巖整合接觸。

2 礦床控礦特征

2.1 構(gòu)造控礦特征

圖4 阿澤里克地區(qū)地層綜合柱狀圖 （據(jù)聶逢君，2009）Fig.4 Composite strata column of Azelik area （After Nie Fengjun， 2009）

阿澤里克鈾礦床的位置明顯示出了構(gòu)造控礦的特征：（1）在尼日爾砂巖鈾礦省整體層面上，阿澤里克鈾礦沿阿爾利特大斷裂分布，位于阿爾利特大斷裂西側(cè)。（2）在阿澤里克地區(qū)層面上，從已知的3個礦床G礦、T礦和Ir礦來看，礦化均位于阿澤里克地區(qū)NE與NW向的構(gòu)造交叉部位。

T礦T3采坑有NW向及NE向斷裂穿過，并切穿阿薩烏阿組與伊臘澤爾組地層（圖 5）。

斷裂構(gòu)造活動期次及樣式對鈾成礦的具體作用尚在研究中，但是可以肯定的是，斷裂構(gòu)造為鈾成礦流體提供了運移通道。

2.2 沉積控礦特征

阿薩烏阿組位于侏羅系與白堊系之間的不整合面之上，上覆為伊臘澤爾組泥巖，所以阿澤里克鈾礦被不透水層泥巖與不整合面上下所限制。

阿澤里克鈾礦的3個Ir、G、T鈾礦在研究區(qū)內(nèi)含礦層位基本相同，均為下白堊統(tǒng)的阿薩烏阿組砂、礫巖。阿薩烏阿組在全區(qū)出露面積有限，總厚度0～20 m不等。除Ir礦床埋藏地下之外，在G、T礦床阿薩烏阿組主要圍繞背斜核部四周出露。

阿澤里克地區(qū)阿薩烏阿組巖性以含巖屑中粗砂巖為主，部分為礫；巖屑以花崗巖巖屑為主；砂巖為顆粒支撐、無或含極少量雜基；分選較好—較差、磨圓較好。非礦化砂巖主要呈褐紅色，為原生色。礦化砂巖主要為淺灰綠色、灰褐色、淺灰白色，表現(xiàn)為流體蝕變色。砂體厚度較薄，2～20余米厚不等。阿薩烏阿組地層中不見植物碎屑、碳屑、黃鐵礦等還原性物質(zhì)，故阿薩烏阿組原生沉積環(huán)境為氧化環(huán)境。阿薩烏阿組砂巖發(fā)育斜層理、平行層理、槽狀交錯層理 （圖6），為強水動力河流相沉積標志，該相帶砂體的孔隙度、滲透率均良好，有利于流體在砂體中流通。

圖5 T礦T3采坑地質(zhì)剖面圖Fig.5 Geologic sections of the pit T3in mine T

圖6 阿澤里克地區(qū)阿薩烏阿組沉積構(gòu)造Fig.6 Sedimentary structures of Assaousas Formation in Azelik area

2.3 流體控礦特征

阿澤里克鈾礦含礦砂巖中可見明顯的熱液流體蝕變現(xiàn)象，礦化砂巖呈現(xiàn)淺灰綠色、灰褐色、灰白色混雜，可見大量碳酸鹽脈體發(fā)育，強烈的碳酸鹽膠結(jié)，銅藍綠色銅礦化脈體發(fā)育。

2.3.1 還原性流體的還原作用

阿澤里克鈾礦阿薩烏阿組礦化砂體之上均覆蓋有一層n×10～n×100 cm厚不等的淺灰綠色泥巖，該淺灰綠色泥巖為伊臘澤爾組底部泥巖，此現(xiàn)象無論在采坑剖面還是在鉆孔巖心上均有明顯的顯示，這是該區(qū)最典型的找礦標志（圖7a）。此淺灰綠色泥巖的原生色為褐黃色，淺灰綠色泥巖中可見未被還原的褐黃色團塊，說明淺灰綠色為后生還原流體蝕變所致。另外，阿薩烏阿組含礦砂體主要呈現(xiàn)淺灰綠色、灰白色混雜灰褐色，而阿薩烏阿組砂巖原生色為褐紅色，所以含礦砂體在鈾成礦之前或鈾成礦期必有還原性流體蝕變使之呈現(xiàn)淺灰綠色、灰白色，并使之還原容量增加，具備捕獲鈾的能力。

2.3.2 碳酸鹽化

碳酸鹽化是阿澤里克地區(qū)最強的熱液活動，在野外露頭、采坑剖面、鉆孔巖心中均可見碳酸鹽化發(fā)育，表現(xiàn)為發(fā)育大量碳酸鹽脈體和砂巖中強烈的碳酸鹽膠結(jié)。尤其是含礦砂巖有強的碳酸鹽膠結(jié)與交代，形成的碳酸鹽礦物晶粒大、干凈，可以包裹砂屑，最大的可達5～6 mm。碳酸鹽脈體有白色脈體，也有煙黃色脈體（圖7b），煙黃色碳酸鹽脈體在內(nèi)，白色碳酸鹽脈體在外，說明煙黃色碳酸鹽脈體比白色碳酸鹽脈體形成時間早。白色碳酸鹽脈體在含礦砂巖中與非礦化砂巖、泥巖一同發(fā)育，煙黃色碳酸鹽脈體只在含礦砂巖中可見，所以推測煙黃色碳酸鹽脈體這一期流體活動與鈾成礦關系密切。

圖7 阿澤里克礦區(qū)流體蝕變現(xiàn)象Fig.7 Alteration phenomena of fluids in Azelik uranium deposit

2.3.3 褐鐵礦化

阿澤里克地區(qū)鈾礦化與褐鐵礦化關系密切，凡是鈾礦化砂巖均普遍存在褐鐵礦化（圖7c），非礦化砂巖中則無褐鐵礦化。褐鐵礦化表現(xiàn)為褐鐵礦化脈體順層發(fā)育和切層發(fā)育，或者呈團塊狀。鈾礦物與褐鐵礦化共生，在褐鐵礦化脈體周圍見次生鈾礦發(fā)育。褐鐵礦化不僅在近地表的野外露頭、采坑剖面上發(fā)育，在埋深達200 m的鉆孔巖心上也發(fā)育，所以褐鐵礦化與深部流體活動有關，推測為鈾沉淀時發(fā)生氧化還原反應所致。

2.3.4 銅礦化

阿澤里克地區(qū)銅礦物與鈾礦物共生，鈾礦化砂巖中多見銅礦化，表現(xiàn)為銅藍綠色帶狀順層發(fā)育，或者呈團塊狀（圖7d），非鈾礦化砂巖中則無銅礦化現(xiàn)象。在銅礦化脈體周圍?？梢姶紊櫟V物發(fā)育。值得注意的是，位于阿爾利特斷裂東側(cè)的伊姆拉倫鈾礦（其含礦層位為上侏羅統(tǒng)奇雷茲林組）有明顯的鈾與銅共生現(xiàn)象，與阿澤里克鈾礦相似，而阿庫塔鈾礦（其含礦層位為下石炭統(tǒng)蓋祖曼組）、阿爾利特鈾礦（其含礦層位為中下石炭統(tǒng)塔拉特組）則無鈾、銅共生現(xiàn)象。銅礦化與鈾礦化的關系尚不清楚。

3 結(jié)論與討論

尼日爾阿澤里克鈾礦受構(gòu)造、沉積、流體方面控制：（1）鈾礦與構(gòu)造關系密切，分布于NE與NW方向斷裂交叉部位。 （2）鈾礦賦礦層位主要為下白堊統(tǒng)阿薩烏阿組砂巖，為河流相沉積。含礦砂巖以中粗粒砂巖為主，顆粒支撐，無雜基，分選較好，磨圓度好，孔隙度與滲透率均好，利于流體在砂體中流動。（3）熱液流體改造現(xiàn)象明顯，有還原性流體還原作用、碳酸鹽化、褐鐵礦化、銅礦化。其中還原性流體的還原作用使阿薩烏阿組砂體具備了捕獲鈾的能力。碳酸鹽化具多期次，與鈾成礦關系密切。褐鐵礦化推測為鈾沉淀時發(fā)生氧化還原反應所致。銅礦化與鈾成礦的關系尚待研究。

［1］張書成，談成龍.非洲三國鈾礦［M］.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2010.

［2］ Bigot G.The find of uranium deposits in Niger［M］.World Mining，1973:4.

［3］聶逢君，林雙幸，嚴兆彬，等.尼日爾特吉達地區(qū)砂巖中鈾的熱流體成礦作用［J］.地球?qū)W報，2010，31（6）:819-831.

［4］ Selley R C.African Basins［M］.New York:Elsevier，1997.

［5］ Cazoulat M.Geological environment of the uranium deposits in the Carboniferous and Jurassic sandstones of the western margin of the Air Mountains in the Republic of Niger［C］//Geological Environment of Sandstone Type Uranium Deposits.Vienna： IAEA，TECDOC， 1995， 328:247-263.

［6］ Maurice Pagel， Sabine Cavellec， Pierre Forbes.Uranium deposits in the Arlit area （Niger） ［C］//MineralDepositResearch:Meeting the Global Challenge Proceedings of the Eighth Biennial SGA Meeting.Beijing:Springer，2005:303-305.

Preliminary discussion on ore-controlling factors of Azelik sandstone type uranium deposits in Niger

XU Qiang， QIN Ming-kuan， FAN Hong-hai，GU Da-zhao，WANG Sheng-yun
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Azelik uranium deposit is located at the southwest of Arlit sandstone type uranium province in Niger.Based on the former prospecting in Azelik uranium deposit，analyzing and summarizing field phenomena，mineralization controlling factors are studied rudimentally.Structural controls on uranium deposits are evident because uranium deposits are located at crossover areas of NE and NW faults.Sedimentary controls on uranium metallization are indicated by the mineralization lies in Assaousas Formation of Lower Cretaceous.Mineralized sandstone is mainly middle-coarse grained sandstone which is suit for the circulation of mineralizing fluids due to good porosity and permeability.There are very obvious hydrothermal alterations in uranium deposits which include carbonatization， ferritization，copper-mineralization and reducing action of reductive fluids.

Niger； Azelik； sandstone type uranium deposits； controlling factors

P619.14；P584

A

1672-0636（2012）03-0149-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.03.005

核能開發(fā)項目：“尼日爾區(qū)塊鈾礦綜合識別評價技術及應用研究”，資助項目編號：地HF230-1。

2012-03-31

許 強（1978—），男，山西平遙人，在讀博士生，研究方向：鈾礦地質(zhì)。E-mail:x.q.2000@163.com