巴音塔拉凹陷地浸砂巖型鈾礦成礦條件

王明利

（天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)247大隊，天津 301800）

巴音塔拉凹陷地浸砂巖型鈾礦成礦條件

王明利

（天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)247大隊，天津 301800）

簡要介紹巴音塔拉凹陷蝕源區(qū)巖石及年代學(xué)特征，論述了含礦地層特征、沉積物源、鈾礦化類型、成礦年齡及鈾成礦條件等。指出下白堊統(tǒng)含礦地層物源好，地質(zhì)演化歷史對后生水成鈾礦有利，是尋找地浸砂巖型鈾礦值得重視的地區(qū)。

巴音塔拉凹陷；地浸砂巖型鈾礦；鈾成礦特征；鈾成礦條件

近年筆者在二連盆地的三級構(gòu)造單元巴音塔拉凹陷尋找煤炭資源過程中并參照前人的資料［1-3］，發(fā)現(xiàn)在巴音塔拉凹陷的多個地段淺部砂體存在工業(yè)鈾礦化，目前已勘查一定規(guī)模的鈾資源量，值得引起關(guān)注和重視。通過對巴音塔拉凹陷地浸砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)特征和成礦條件進(jìn)行初步探討，為在該區(qū)進(jìn)一步尋找地浸砂巖型鈾礦提供一定的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

巴音塔拉凹陷屬于二連盆地騰格爾坳陷南緣的一個次級構(gòu)造單元。它是在加里東褶皺帶基底上發(fā)展起來，由溫都爾廟—多倫復(fù)背斜演化而來的溫都爾廟隆升帶上NNE向狹長斷陷湖盆系列之一，其南北受近EW向楚魯圖和康保深大斷裂夾持?，F(xiàn)代地貌和航、衛(wèi)片上呈由SW向NE展布的主谷，以及多條由SE現(xiàn)代分水嶺向NW注入主谷的支谷，凹陷呈NE向展布，長約55 km，寬5～15 km，面積約為1 000 km2（圖1）。

由圖1可見，巴音塔拉凹陷呈NE向展布，南東側(cè)分布有大量燕山期花崗巖，北西側(cè)則主要為張家口組火山巖。

2 基底地層和蝕源區(qū)巖石組成及時代

2.1 基底地層

巴音塔拉凹陷基底地層有下二疊統(tǒng)三面井組（P1s）、額里圖組（P1e），上侏羅統(tǒng)多倫組（J3d）、張家口組（J3z）和三道溝組（J3s）。

下二疊統(tǒng)三面井組（P1s），主要出露于盆地東部蝕源區(qū)，在三面井村南、榮華村北及翁貢烏拉山西北有出露，巖性為灰綠色不等粒砂巖、細(xì)砂巖，夾粉砂質(zhì)板巖，巖相為淺海相，地層厚度大于400m。不整合于海西期石英閃長巖之上。

下二疊統(tǒng)額里圖組（P1e），主要出露于盆地南東部蝕源區(qū)，呈NE向斷續(xù)分布于六支箭、那仁烏拉一帶，為一套中酸性火山巖（灰色安山玢巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r），厚度大于1 338m。

上侏羅統(tǒng)多倫組（J3d），出露于盆地西部鑲黃旗一帶，由灰綠色安山質(zhì)角礫巖、玄武巖、英安巖及粉砂質(zhì)泥巖組成，厚度達(dá)1 900m。與下伏額里圖組為不整合接觸。

上侏羅統(tǒng)張家口組（J3z）和三道溝組（J3s），大面積出露于盆地北西部蝕源區(qū)和零星分布于盆地南東部蝕源區(qū)，巖性為灰色紫色流紋質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r，厚度大于900 m。與下伏三面井組不整合接觸。

2.2 蝕源區(qū)巖石組成及時代

巴音塔拉凹陷基底及周邊蝕源區(qū)侵入巖發(fā)育（圖1），且集中發(fā)育于盆地東南部。根據(jù)區(qū)測資料，把該區(qū)侵入巖類劃分為燕山期、印支期和海西期。

燕山期侵入巖：在盆地東南部蝕源區(qū)大面積出露，主要為花崗巖，部分為閃長巖，這些侵入巖被認(rèn)為是同源多次巖漿活動的產(chǎn)物，早期為石英二長巖、石英閃長巖；主侵入期為中粗?；虬郀詈谠颇富◢弾r；晚期為鈉長花崗巖或花崗斑巖。多期侵入形成花崗雜巖體，以黑云母花崗巖分布最廣，廣泛分布于盆地東南部蝕源區(qū)A、B、C、D、E、 F和G各支谷兩側(cè)，呼和—芒黑特成礦帶近源區(qū)A、B、C和D支谷兩側(cè)均為黑云母花崗巖，黑云母花崗巖為該區(qū)鈾成礦提供主要鈾源。

印支-海西期侵入巖：規(guī)模小，且主要分布在盆地西部，印支期侵入巖在盆地東部及東南部局部發(fā)育，印支期侵入巖為閃長巖、花崗閃長巖，海西期主要為閃長玢巖。

巴音塔拉凹陷東部蝕源區(qū)分布最廣的黑云母花崗巖年齡有兩組［2］：一組樣品年齡采自A、B、C支谷，年齡為112～129Ma；另一組樣品采自F谷，年齡為195 Ma。說明黑云母花崗巖為兩期侵入，主侵入期年齡為112～129 Ma，屬燕山晚期；少數(shù)早期侵入年齡為195 Ma，屬燕山早期或印支晚期。區(qū)域上燕山晚期和印支晚期花崗巖侵入時代與巴音塔拉凹陷東南部近源花崗巖相一致，但未見海西期花崗巖。

3 含礦地層及鈾礦化特征

3.1 含礦地層

巴音塔拉凹陷以下白堊統(tǒng)為沉積主體，其上缺失上白堊統(tǒng)和古近系，僅覆蓋了新近系和少量的第四系。下白堊統(tǒng)是一套地形起伏大、氣候溫?zé)釣橹鞯年懴鄶嘞菖璧爻练e，自下而上分為阿爾善組、騰格爾組和賽漢組（表1）。

由于騰格爾組和賽漢組經(jīng)歷的湖盆發(fā)育階段不同，所以沉積特征有別。就鉆孔揭露的騰格爾組分析，上部層位沉積時已是湖盆逐漸衰退之時，湖水變淺，河流延伸，沉積物補(bǔ)給充分，扇群沿盆緣發(fā)育沉積一套“扇-扇三角洲-淺深湖”環(huán)境下的沉積物；賽漢組沉積時湖盆萎縮衰亡，形成一套厚度不大的“沖洪積-河流-湖泊三角洲”環(huán)境下的河流沉積物。

巴音塔拉凹陷目前探明的鈾礦化主要賦存于賽漢組下段具深切谷特征的辮狀河道砂體中；其次為產(chǎn)于騰格爾上段的扇三角洲前緣的砂體中。

賽漢組含礦砂體：為一套河流相、局部沼澤相沉積。上部為辮狀河流相白色、淺灰色砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖，下部為藍(lán)色中細(xì)砂巖夾炭質(zhì)泥巖。由于該砂體富含被氧化的灰白色炭屑及灰黑色炭質(zhì)泥巖殘留，推測其原生巖性為灰色-灰黑色巖系。砂巖的碎屑物成分以長石和石英為主，黏土礦物主要為蒙皂石和高嶺土及少量伊利石，分選較好，厚度20～30 m。鈾礦化賦存于上段下部層位的藍(lán)灰色粗粒-中粒長石石英砂巖，少量為灰黑色細(xì)砂巖、粉砂巖和炭化泥巖。由于廣泛存在長石水解及以蒙皂石為主的黏土化作用，局部導(dǎo)致砂體發(fā)藍(lán)和結(jié)構(gòu)上的松散現(xiàn)象。

騰格爾組含礦砂體：主要由水下分流河道砂體、水下分流河道間砂體和水下砂壩砂體組成。巖性由灰色、淺灰色和灰白色砂質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖、含礫中砂巖、灰黑色細(xì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖組成，其中水下分流河道砂體、水下砂壩砂體粒度較粗，炭屑含量少；水下分流河道間砂體粒度細(xì)，見較多泥質(zhì)組份，炭屑含量較高，常呈炭屑層與紋層砂互層。砂巖的碎屑物成分主要為長石、石英，含火山巖、硅質(zhì)巖巖屑等組份。高嶺土化強(qiáng)烈，富含炭屑等有機(jī)質(zhì)，未見藍(lán)色砂體出現(xiàn)（無二次氧化還原）。鈾礦化主巖主要為灰色含礫粗、中粒長石石英砂巖夾灰黑色泥質(zhì)粉砂巖和泥巖。

含礦層及頂?shù)拙哂泻芎玫哪?砂-泥沉積結(jié)構(gòu)。尤其賽漢組沉積砂體，其隔水頂板是新近系巨厚紅色泥巖（約100 m厚），其隔水底板是騰格爾組頂部的黑色泥巖。

3.2 鈾礦化

巴音塔拉凹陷鈾成礦作用目前可分為古河谷潛水氧化和扇三角洲潛水轉(zhuǎn)層間氧化兩種類型，古河谷潛水氧化成礦見于呼和地段賽漢組，扇三角洲潛水轉(zhuǎn)層間氧化成礦見于芒黑特地段騰格爾組。

古河谷潛水氧化成礦作用：賽漢組沉積后經(jīng)歷了80 Ma漫長的沉積間斷，古潛水作用時間長、規(guī)模大，古河谷潛水氧化作用由上而下，自強(qiáng)變?nèi)?，鈾在其垂向氧化還原過渡部位富集成礦。

扇三角洲潛水轉(zhuǎn)層間氧化作用：該區(qū)經(jīng)歷長期抬升剝蝕作用，使目的層局部出露，本區(qū)在烏蘭楚魯一帶形成面積達(dá)40 km2“天窗”，鈾礦化目的層直接接受含鈾含氧水下滲，形成潛水氧化成礦。潛水下滲在騰格爾組三角洲前緣與湖相泥巖交替部位側(cè)向運(yùn)移，形成層間氧化帶型鈾礦化。

鈾礦石類型：呼和地段鈾礦石主要為細(xì)砂巖，少量粉砂、中砂巖；芒黑特地段鈾礦石既有粗砂、細(xì)砂巖，又有泥巖。

鈾成礦時代：關(guān)于巴音塔拉凹陷砂巖鈾礦的成礦時代是根據(jù)夏毓亮［2］在呼和地段鉆孔ZK336-79鈾礦化段選取4個樣品進(jìn)行U-Ra平衡系數(shù)及U-Pb同位素測定，獲得一條UPb等時線年齡，鈾礦化年齡為（7±0）Ma。

呼和地段（7±0）Ma［2］鈾礦化年齡正是中新世（N1）末或上新世（N2）初的時期，該年齡的獲得證明該地段古河谷潛水氧化成礦作用剛好在新近系上新統(tǒng)泥質(zhì)屏蔽層沉積之前，或呼和地段在（7±0）Ma時上新統(tǒng)并未全部覆蓋，由于潛水氧化而形成的鈾成礦作用。

4 鈾成礦條件

4.1 成礦地層物源

對巴音塔拉呼和地段鉆孔（ZK384-31、ZK384-63、ZK384-79）及芒黑特地段“天窗”賽漢組砂巖中碎屑鋯石進(jìn)行U-Pb同位素測定，結(jié)果表明其年齡值為119～144 Ma，與蝕源區(qū)燕山期花崗巖年齡基本一致，表明賦礦砂體物源來自于蝕源區(qū)燕山期花崗巖的剝蝕［2］。

4.2 蝕源區(qū)原巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其變化

巴音塔拉凹陷基底及蝕源區(qū)巖石鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表2，基底地層鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10-6～4.6×10-6，蝕源區(qū)侵入巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.18×10-6～6.3×10-6。

根據(jù)花崗巖U-Pb同位素組成特征分析，該區(qū)花崗巖是從低U值的下地殼源區(qū)演化而來的［2］。在這種情況下計算巖石的原始鈾含量遇到校正初始鉛的困難。為此，按地層及花崗巖年齡，并取該類巖性最高普通鉛含量的樣品作為初始鉛校正，從而計算地層及蝕源區(qū)花崗巖原始鈾含量［4］并與現(xiàn)測含量進(jìn)行比較。結(jié)果表明芒黑特“天窗”地表露頭砂巖鈾丟失82%，而盆地東南部蝕源區(qū)花崗巖丟失14%～88%，且絕大多數(shù)＞50%，說明地表風(fēng)化淋濾作用使鈾大量帶出。蝕源區(qū)花崗巖為該區(qū)砂巖鈾礦主要鈾源體；而含礦層在沉積時已有鈾的預(yù)富集。

4.3 鈾成礦與地質(zhì)演化

巴音塔拉凹陷發(fā)育始于白堊紀(jì)，盆地經(jīng)歷斷陷、沉降、萎縮衰亡3個時期，沉積了下白堊統(tǒng)。目的層騰格爾組沉積后，賽漢組沉積時該區(qū)地殼開始抬升，盆地已開始萎縮。第1次抬升自賽漢組沉積后直至新近系上新統(tǒng)沉積前，時隔約80 Ma，該時期為干旱-半干旱氣候，古潛水氧化作用普遍且規(guī)模大，應(yīng)為該區(qū)有利的鈾礦化時期（7±0）Ma；第2次抬升結(jié)束于上新統(tǒng)屏蔽層沉積早期，較弱的差異升降作用可能使目的層未被上新統(tǒng)覆蓋，古地表水下淋氧化形成第2期鈾礦化（呼和地段）；第3次抬升為上新統(tǒng)屏蔽層覆蓋后，形成芒黑特地段“天窗”，鈾礦化由潛水氧化類型轉(zhuǎn)為層間氧化類型。顯然，巴音塔拉凹陷的地質(zhì)演化特點(diǎn)有助于含礦地層的后生水成鈾成礦作用。當(dāng)然，這些鈾礦化作用的時限還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

5 結(jié)論

1）巴音塔拉凹陷含礦層為下白堊統(tǒng)賽漢組和騰格爾組沉積砂體，砂體來源于盆地南東側(cè)廣泛發(fā)育的燕山期花崗巖類巖石的剝蝕。地層中碎屑鋯石U-Pb同位素年齡119～ 144 Ma和花崗巖中鋯石U-Pb同位素年齡112～129 Ma的一致性證實(shí)了這一推斷。

2）該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化特征表明，賽漢組沉積后該區(qū)經(jīng)歷了約80 Ma的沉積間斷，決定了賽漢組砂體中的鈾礦化以古河道潛水氧化類型為主；在新近系的上新統(tǒng)泥巖沉積后，則發(fā)育由潛水氧化轉(zhuǎn)層間氧化類型的鈾成礦作用。

3）巴音塔拉凹陷鈾成礦年齡為（7±0）Ma，相當(dāng)于中新世晚期，該時期正是賽漢組長期裸露和被上新統(tǒng)覆蓋之前的時期，這為礦床古潛水氧化成因提供了證據(jù)。

4）含礦砂體及蝕源區(qū)巖石U-Pb同位素演化特征研究表明，除了蝕源區(qū)花崗巖類巖石有較強(qiáng)提供鈾成礦鈾源的能力外，透水性砂體本身也為鈾成礦提供了鈾源。

5）在本區(qū)尋找地浸砂巖型鈾礦重點(diǎn)應(yīng)放在具有辮狀河道沉積特征的賽漢組潛水氧化型的鈾成礦作用上，其次是尋找騰格爾組頂部具扇三角洲相的沉積砂體，特別應(yīng)注意潛水氧化轉(zhuǎn)層間氧化類型的鈾礦化。

總之，巴音塔拉凹陷面積雖然不大，但沉積地層物源好，鈾源豐富，地質(zhì)演化歷史對后生水成鈾礦有利，因此巴音塔拉凹陷是一個尋找地浸砂巖型鈾礦值得重視的地區(qū)。

［1］申科峰.巴彥塔拉地區(qū)鈾礦帶鉆預(yù)測年度總結(jié)報告［R］.包頭：核工業(yè)內(nèi)蒙古地調(diào)處，1997—1999.

［2］夏毓亮，林錦榮，劉漢彬，等.中國北方主要產(chǎn)鈾盆地砂巖型鈾礦成礦年代學(xué)研究［J］.鈾礦地質(zhì)，2003，19（3）:129-136.

［3］張文朝.二連盆地下白堊統(tǒng)沉積相及含鈾性［J］.地質(zhì)科學(xué)，1998，33（2）:204-213.

［4］夏毓亮.巖石樣品U0和ΔU值的計算［J］.鈾礦地質(zhì)，2004，20（1）:35-38.

Metallogenic condition of in-situ leaching sandstone-type uranium deposit in Bayintala depression

WANGMingli（Nuclear Industry Party No.247，Geology and Exploration Bureau of North China，Tianjin 301800，China）

A brief introduction wasmade on the lithological and chronological characters of rocks in source regions，by studying the characters of ore-bearing stratum and its source，uranium mineralization type and age and the uranium metallogenic conditions and so on in Bayintala depression.The author suggests that ore-bearing strata of Lower Cretaceous have favorable uranium source and geological evolution process for the formation of epigenetic hydrogenic uranium deposit. Therefore，Bayintala depression is the favorable target area for searching in-situ leaching sandstonetype uranium deposit.

Bayintala depression；in-situ leaching sandstone-type uranium deposit；uranium metallogenic characters；uranium metallogenic condition

P612；P619.14

A

1672-0636（2014）03-0509-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.03.003

2013-07-09；

2013-10-09

王明利（1969—），男，河北張北人，工程師，長期從事鈾礦勘查工作。E-mail:184841359@qq.com