酒東盆地紅山地區(qū)下白堊統(tǒng)新民堡群灰白色蝕變帶特征及其與鈾成礦的關(guān)系

郭長林，耿海軍，何大鵬，李萬華，陳云杰，李 斌

(核工業(yè)203研究所，陜西咸陽712000)

酒東盆地紅山地區(qū)下白堊統(tǒng)新民堡群灰白色蝕變帶特征及其與鈾成礦的關(guān)系

郭長林，耿海軍，何大鵬，李萬華，陳云杰，李 斌

(核工業(yè)203研究所，陜西咸陽712000)

研究區(qū)位于酒東盆地東北緣紅山地區(qū)。通過對下白堊統(tǒng)新民堡群后生氧化改造作用的研究，認(rèn)為灰白色弱氧化、強(qiáng)水解蝕變帶是層間氧化帶的一部分。鐵和有機(jī)質(zhì)是沉積巖中常見的色素，當(dāng)含氧水進(jìn)入目的層砂體時(shí)，砂體中的有機(jī)質(zhì)、低價(jià)鐵(Fe2+)等化合物被氧化，導(dǎo)致巖石褪色；同時(shí)氧化作用導(dǎo)致砂巖中長石水解，形成以高嶺石為主的白色黏土礦物，使巖石增白。增白與褪色的雙重作用是砂巖總體上變白的重要原因，其所形成的灰白色蝕變巖位于強(qiáng)氧化的紫紅色-黃色蝕變亞帶與灰色原生巖石帶之間的一定范圍內(nèi)。鈾礦化(體)產(chǎn)在弱氧化、強(qiáng)水解灰白色砂巖與原生灰色砂巖界面附近偏灰色巖石一側(cè)[1-2]?；野咨g變帶與鈾成礦關(guān)系密切，可作為區(qū)域性白堊系砂巖型鈾礦的找礦標(biāo)志之一。

后生氧化改造；灰白色蝕變帶；砂巖型鈾礦

酒東盆地以文殊山為界與酒西盆地相隔，東跨榆木山與民樂盆地相鄰，南達(dá)祁連山北麓，北抵合黎山南緣，位于河西走廊中段。目前在盆地東北緣紅山地區(qū)已發(fā)現(xiàn)了鈾礦床，并在盆地其他地段發(fā)現(xiàn)了重要的鈾礦化線索。下白堊統(tǒng)新民堡群含礦目的層普遍發(fā)育灰白色蝕變帶，但灰白色蝕變帶的成因及其與鈾礦的關(guān)系一直未引起足夠的重視。筆者通過對酒東盆地紅山地區(qū)多年的工作實(shí)踐和研究，分析了灰白色蝕變帶的分布特征、物質(zhì)組成、成因及其與鈾成礦的關(guān)系，為區(qū)內(nèi)鈾礦找礦提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

圖1 酒東盆地紅山地區(qū)構(gòu)造略圖Fig.1 The structure units in Hongshan area of Jiudong basin

盆地構(gòu)造-沉積演化經(jīng)歷了3個(gè)主要階段[5]，即盆地早期形成階段(T3～J2)，盆地伸展發(fā)展階段(K1)和盆地改造萎縮階段(K2～Q)。伸展階段形成主要目的層和鈾的初始富集，在改造階段促成了鈾礦體的形成。

2 灰白色蝕變帶特征及成因分析

2.1 灰白色蝕變帶的空間分布及分帶性

2.1.1平面分布特征

依據(jù)地質(zhì)調(diào)查和大量鉆孔資料初步推測，灰白色蝕變帶前鋒線沿走向延伸約17.0km，沿傾向延伸約0.7～2.5km。從盆緣向盆內(nèi)，由于層間砂體被地下水后生氧化改造，隨氧化作用的減弱，巖石顏色由紫紅色、黃色向灰白色轉(zhuǎn)化，直至原生灰色巖石。巖性地球化學(xué)分帶明顯，依次為黃色氧化帶→灰白色弱氧化帶→灰色還原帶(圖2)。紫紅色-褐黃色-黃色氧化往往是多期次、強(qiáng)氧化疊加的結(jié)果，多在潛水氧化帶中表現(xiàn)。灰白色弱氧化位于強(qiáng)氧化帶的前端，層間氧化帶前鋒線應(yīng)該劃在灰白色弱氧化帶與灰色還原帶過渡部位。

圖2 酒東盆地紅山地區(qū)層間氧化帶分帶示意圖Fig.2 The sketch showing the interlayer oxidized zone in Hongshan area of Jiudong basin

2.1.2垂向分布特征

灰白色蝕變帶埋深范圍22.40～404.00m，平均厚度9.42m，發(fā)育層數(shù)為1～8層不等。由于受北東向構(gòu)造作用，層間灰白色蝕變帶自西至東發(fā)育規(guī)模有所不同，表現(xiàn)為自西向東氧化帶發(fā)育深度變大、層數(shù)變多、厚度增大的特點(diǎn)。含氧含鈾水自地表垂向滲入巖層，逐步氧化灰色巖石形成氧化帶。氧化帶由暗紫色亞帶、黃色亞帶、灰白色亞帶向灰色巖石帶過渡。

2.2 灰白色蝕變帶物質(zhì)組成特征

2.2.1礦物組合

在新民堡群各巖性地球化學(xué)亞帶中的巖石礦物組合有所不同，暗紫色亞帶以赤鐵礦化為主；在黃色氧化亞帶中，自生礦物為褐鐵礦、水云母及方解石，褐鐵礦為不規(guī)則粒狀充填于碎屑間，見高嶺石化、水云母化；在灰白色弱氧化帶中，自生礦物為高嶺石、方解石及水云母，高嶺石呈不規(guī)則片狀，假六方片狀或近四角板狀，聚合體多為蠕蟲狀、書本狀，見高嶺石化、輕微絹云母化；在灰色還原帶中，自生礦物為黃鐵礦和方解石，黃鐵礦呈不規(guī)則粒狀、草莓狀分布，見炭屑條帶。

由此判斷層間氧化作用導(dǎo)致巖石中的礦物成分發(fā)生變化。

2.2.2環(huán)境地球化學(xué)特征

依據(jù)目的層276個(gè)砂巖樣品的分析對比(表1)：從紫紅色→黃色(褐黃、黃及淺黃)→灰白色(灰白、白)→灰色(灰、深灰、灰黑)砂巖，隨顏色變化，其中的U、Ra含量和全硫、有機(jī)碳含量明顯增加，反映出隨巖石的還原性增強(qiáng)，鈾趨向于在還原環(huán)境富集。同時(shí)，F(xiàn)e3+/Fe2+、Th/U值明顯降低，也說明氧化程度減弱?；野咨皫rFe3+/Fe2+值略偏低，但同時(shí)全硫和有機(jī)碳含量很低，說明其處于過渡環(huán)境。

表1 酒東盆地主要目的層(K1x)砂巖地球化學(xué)環(huán)境參數(shù)Table 1 Chemical parameters of the sandstone samples in target layer(K1x)of Jiudong basin

注：測試單位為核工業(yè)203研究所分析測試中心。

2.3 灰白色蝕變帶成因分析

目的層形成后，在干旱氣候下，補(bǔ)給區(qū)Cl·SO4-Na型地下水中的氧含量高，呈弱堿性(pH值為7～8.5)。當(dāng)含氧水進(jìn)入目的層砂體時(shí)，砂體中的有機(jī)質(zhì)、低價(jià)鐵(Fe2+)礦物等被氧化，所產(chǎn)生的H+離子使介質(zhì)水酸化形成酸性環(huán)境，從而導(dǎo)致砂巖中長石(含大量鈉長石端元組分)水解，形成以高嶺石為主的白色黏土礦物，使巖石增白。同時(shí)，鐵是自然界常見的染色劑，以Fe2+形式容易被遷出向前運(yùn)移，從而造成巖石缺鐵而褪色。另外，有機(jī)質(zhì)也是沉積巖中常見的色素，很容易被氧化破壞，導(dǎo)致巖石褪色。增白與褪色的雙重作用是砂巖總體變白的重要原因，其所形成的灰白色蝕變，位于強(qiáng)氧化的紫紅色-黃色蝕變亞帶與灰色原生巖石帶之間的一定范圍內(nèi)。

從紅山地區(qū)各種顏色砂巖中自生高嶺石的相對含量變化可知，灰白色砂巖中自生高嶺石含量最高，而原生灰色-灰黑色砂巖中幾乎沒有。這反映高嶺石化蝕變是地下水與含水層砂巖之間發(fā)生水-巖反應(yīng)形成的，是后生氧化改造的結(jié)果。

3 灰白色蝕變帶與鈾成礦的關(guān)系

灰白色蝕變帶位于黃色氧化亞帶的前端，總體表現(xiàn)為一種弱氧化強(qiáng)水解特征。含鈾含氧水沿層間向前運(yùn)移，隨著自由氧的不斷消耗，氧化作用減弱，巖石顏色由黃色過渡為灰白色，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)檎５幕疑珟r石，在還原地球化學(xué)障附近形成鈾礦體或礦化、異常體。鈾礦化一般產(chǎn)在構(gòu)造相對抬升，泥-砂-泥結(jié)構(gòu)良好的單斜狀目的層內(nèi)，礦化一般埋深180～220m?；野咨g變帶鈾礦化主要分布在牛背山南側(cè)和紅溝地段。其中，牛背山地段39號勘探線為典型的灰白色蝕變帶鈾成礦類型，發(fā)育3～7層灰白色層間氧化帶，氧化帶發(fā)育規(guī)模較大，在灰白色層間氧化帶上、下翼靠近灰色層一側(cè)中見鈾礦體和礦化體。由此可見，灰白色層間蝕變帶與鈾成礦關(guān)系密切，可作為該地區(qū)重要的找礦標(biāo)志。

4 結(jié)論

(1)酒東盆地東北緣廣泛存在后生氧化改造作用，且與砂巖型鈾礦化關(guān)系密切。

(2)灰白色蝕變是砂體中有機(jī)質(zhì)、低價(jià)鐵等被氧化產(chǎn)生褪色效應(yīng)和高嶺石蝕變產(chǎn)生增白效應(yīng)雙重作用的結(jié)果，也是后生氧化改造的結(jié)果。

(3)新民堡群灰白色弱氧化蝕變帶是層間氧化作用的產(chǎn)物，位于黃色氧化亞帶的前端，灰白色亞帶表現(xiàn)為強(qiáng)水解特征。鈾礦化產(chǎn)在灰白色亞帶與原生灰色巖石帶之間的過渡部位。

致謝：感謝核工業(yè)203研究所權(quán)志高、李占游和傅成銘高級工程師(研究員級)審核初稿，并提出寶貴修改意見。

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(，Continuedonpage293)(，Continuedfrompage286)

GUO Chang-lin，GENG Hai-jun，HE Da-peng,LI Wan-hua，CHEN Yun-jie，LI Bin

(ResearchInstituteNo.203，CNNC，Xianyang,Shaanxi712000，China)

The study area is located in Hongshan area，northeast of Jiudong basin.Base on the research of epigenetic alteration in the Lower Cretaceous Xinminpu group，it was believed that the strong hydrolysis and weak off-white oxidation is the component of phreatic interlayer oxidation zone.Iron and organic matter are commonly occurred pigment in sedimentary rock，when groundwater containing oxygen infiltrated into the rock，they can oxidize and bleach the pigment in sandstone，mean while the hydrolysis of feldspar produce light color dominated clunch minerals such as Kaolinite.Whitening and depigmentation are the important reason of off-white alteration in sandstone.The off-white zone is located between strong oxidation mauve-yellow sub-zone and original gray-zone.The off-white zone is in close relation with uranium mineralization and can be used as a sign for uranium exploration in Lower Cretaceoussandstone-type uranium deposits in this area.

subsequent oxidation transformation；off-white zone；sandstone-type uranium deposits

中國地質(zhì)調(diào)查局全國鈾礦資源調(diào)查評價(jià)項(xiàng)目“甘肅省潮水盆地西部-酒泉盆地及其周緣鈾礦遠(yuǎn)景調(diào)查”(編號：1212011220783)。

2013-09-16

郭長林(1978—)，男，高級工程師，2002年畢業(yè)于吉林大學(xué)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，主要從事鈾礦地質(zhì)勘查和研究工作。E-mail：tianyan2001@126.com

1000-0658(2014)05-0283-04

P614

A