滇西戶撒盆地砂巖型鈾礦成礦條件與找礦方向淺析
——來自煤田“潛在儲鈾層”的指示

伍 皓，周懇懇，陳小煒，張建軍，2，戚明輝，李晉文，孔 然

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；2.中國地質(zhì)科學(xué)院，北京100037；3.四川省科源工程技術(shù)測試中心，四川 成都 610091；4.云南省煤炭地質(zhì)勘查院，云南 昆明 650032；5.云南省核工業(yè)二0九地質(zhì)大隊，云南 昆明 650218）

“煤鈾兼探”為國內(nèi)近年來新興的砂巖型鈾礦找礦思路，其與常規(guī)找礦方法的主要區(qū)別及其工作方法核心為力圖充分實現(xiàn)煤田等鉆孔測井資料的二次開發(fā)利用，并最終通過鉆探驗證分析，為鈾礦預(yù)普查提供勘查建議。其科學(xué)依據(jù)在于研究證明測井曲線自然伽馬的幅值與巖石化學(xué)分析確定的鈾含量成正相關(guān)關(guān)系，即自然伽馬異常越大，鈾的含量越高。所以，利用煤田等自然伽馬測井伽馬異常，可以尋找砂巖型鈾礦［1］。近期北方一系列找礦成果的獲得［2-4］，彰顯出該新思路的科學(xué)合理性?！皾撛趦︹檶印本褪窃谠撍悸分笇?dǎo)下提出的新概念，指煤田等勘探鉆孔測井資料中自然伽馬值顯示高于50γ（或3.5 PA／kg或150 api或12.6 納庫（n·C）／kg·小時）所對應(yīng)的砂巖、礫巖層［5］，是測井曲線中存在的違反自然伽馬幅值與沉積巖顆粒大小成反比規(guī)律的特殊巖層段，其在一定程度上反映了盆地深部特殊的鈾礦化信息，也許正是砂巖型鈾礦存在的標(biāo)志。

滇西發(fā)育大量新生代小型山間盆地，已探明8個中、小型礦床，是中國重要的砂巖型鈾礦成礦帶之一［6］。滇西成礦帶中的戶撒盆地勘查程度較低，20世紀(jì)50～60年代，前人完成了盆地的地表鈾礦調(diào)查，并未獲得找礦發(fā)現(xiàn)［7］。2014年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心啟動云南“煤鈾兼探”找礦工作，在首個優(yōu)選靶區(qū)，即戶撒盆地，前人1982年煤田鉆孔測井資料中，篩選出多層潛在儲鈾層，暗示盆地可能具有較好的成礦條件與找礦潛力。鑒于此，本文對盆地構(gòu)造、古氣候、鈾源、水文地質(zhì)、巖性巖相等成礦要素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，結(jié)合最新勘探成果，綜合“煤鈾兼探”找礦新思路與常規(guī)找礦預(yù)測分析方法，以期對盆地成礦條件進(jìn)行初步評估。并在此基礎(chǔ)之上，利用潛在儲鈾層放射性特征與沉積學(xué)特征統(tǒng)計分析，對盆地下一步找礦方向進(jìn)行初步探討。

1 地質(zhì)背景

戶撒盆地位于隴川縣城西北，距隴川縣城56km，距盈江縣城 59km，地理坐標(biāo)為 E 97°49′-E 97°58′；N 24°24′-N 24°31′。長 22km，平均寬約3km，面積約60km2。盆地基底主要為燕山期混合花崗巖（γm），巖性為淺灰、灰色花崗巖、花崗斑巖、黑云母二長花崗巖等，少量為新元古界高黎貢山群（Pt3Gl）灰色、淺灰色片巖、片麻巖等。蓋層由新近系芒棒組（N2m）及第四系（Q）組成（圖1）①

芒棒組是滇西主要賦礦層位，該盆地芒棒組可分為5段，第一段：灰綠、紫紅、褐黃等雜色砂礫巖，局部為粗砂巖，一般厚20～50m，平均厚42.03m，屬沖積扇相。第二段：深灰、灰褐、灰黑色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，一般厚50～75m，平均厚59.28m。第三段：灰色、灰綠色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，一般厚110～130m，平均119.06m，與二段同屬辮狀河三角洲、扇三角洲相。第四段：灰色、淺灰色、土黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，一般厚60～80m，平均70m，屬湖泊相。第五段：灰色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主，厚度＞160.51m，屬辮狀河三角洲、扇三角洲相③（圖2）。

2 盆地深部鈾礦化信息

戶撒盆地施工的37個鉆孔中，其中36個孔有測井資料（測井儀器名稱：組合測井儀，型號：TYFZ-4，編號：024），通過篩查發(fā)現(xiàn)含潛在儲鈾層（＞50γ）鉆孔23口，占總孔數(shù)的60.5%，其中有10口鉆孔中含多層潛在儲鈾層（圖3-井45）；23口鉆孔中統(tǒng)計出潛在儲鈾層40層，主要賦存在芒棒組一至三段。其中一段含16層，占40%；二段含14層，占35%；三段含10層，占25%。潛在儲鈾層的巖性主要為砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、含炭細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，多以粗碎屑砂礫巖為主。自然伽馬曲線為單峰狀，伽馬值最小為51γ，最大為345γ，大于100γ者多集中在芒棒組一段。層厚最薄為0.6m，最厚為5m。埋深最淺為17～19m，最深為382.4 ～384m（圖3）［5］。盆地一定數(shù)量的高伽馬、高厚度的潛在儲鈾層的存在，暗示盆地成礦條件較好，深部極可能存在鈾礦化層。

圖1 滇西戶撒盆地地質(zhì)簡圖（a據(jù)②，b據(jù)①修改）Fig.1 Simplified geological map of the Husa Basin in western Yunnan

圖2 戶撒盆地新近系芒棒組綜合柱狀圖Fig.2 Generalized stratigraphic column through the Neogene Mangbang Formation in the Husa Basin，western Yunnan

3 盆地砂巖型鈾礦成礦條件

3.1 構(gòu)造要素

圖3 戶撒盆地潛在儲鈾層測井曲線特征Fig.3 Well logs for the potential uranium reservoirs in Husa Basin，western Yunnan

研究區(qū)處于騰沖地體之上，騰沖地體原屬岡瓦那大陸的一部分，早古生代早期可能位于岡瓦納大陸北緣巖漿弧位置［8］。晚古生代（泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)）地體自岡瓦納大陸北緣分裂、北移。晚三疊世—晚白堊世，騰沖地體與保山塊體沿現(xiàn)怒江斷裂帶發(fā)生碰撞［9］。新近紀(jì)，騰沖地體受印度板塊向東俯沖影響，深部地幔物質(zhì)上涌，殼幔成穹狀隆起，地殼拉?。ê?5～42km），殼表張裂［10］。在該時期伸展構(gòu)造背景之下，戶撒盆地經(jīng)歷了填平補齊—初始湖泛—最大湖侵階段，形成了有利的賦礦層系（圖2）。上新世末—更新世，滇西“三江”地區(qū)發(fā)生劇烈抬升運動［11］，構(gòu)造活動轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓隆升，致使湖盆萎縮消亡，地層掀斜，并近于地表或暴露地表接受風(fēng)化、剝蝕改造，地表含氧水利于滲入，鈾礦化發(fā)育加速。

3.2 古氣候要素

根據(jù)孢粉組合特征，大量橙木、樺、冬青、楓香和松柏等熱帶-亞熱帶常綠闊葉林與針葉林木本樹種分布于新近紀(jì)盆地丘陵-山地起伏區(qū)，表明新近紀(jì)為溫暖潮濕的古氣候①。因此，新近系芒棒組煤層發(fā)育，利于有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等還原吸附介質(zhì)的形成。但從上新世至第四紀(jì)豆科植物的增多，指示了滇西地區(qū)上新世時氣候已有向干旱方向發(fā)展的趨勢，也說明該區(qū)氣候具有從涼變暖的演變趨勢［12］。在后期干旱、半干旱氣候條件下，承壓的含鈾含氧地下水容易滲入到主砂巖層中，并使砂巖層中的鈾氧化、隨地下水運動方向遷移，前期形成的有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等在氧化還原界面附近將其還原吸附，利于形成砂巖型鈾礦［13］。

3.3 鈾源要素

地殼的平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10-6。鈾在各類巖石中的分布并不均勻，平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)也各有不同。鈾在酸性花崗巖、酸性火山巖中比在其他火成巖中豐富，其中花崗巖平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0×10-6，Th／U為4.9。因此，巖石現(xiàn)測鈾的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.0×10-6時，表明鈾源條件較為有利，為鈾成礦提供豐富鈾源的重要保障［14］。戶撒盆地蝕源區(qū)燕山期花崗巖大面積出露，筆者采集的19件花崗巖、花崗斑巖等樣品中鈾的質(zhì)量分?jǐn)?shù)經(jīng)云南省核工業(yè)209地質(zhì)隊測試分析結(jié)果為（4.12～15.2）×10-6（表1），與伊利盆地中酸性火山巖中鈾的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（（4.0 ～14.0）×10-6）相當(dāng)［15］，表明戶撒盆地蝕源區(qū)花崗巖具有良好的鈾源條件。

3.4 水文地質(zhì)要素

據(jù)前人水文地質(zhì)資料分析研究表明①，戶撒盆地地為正向滲入型盆地，發(fā)育比較完善的補、徑、排系統(tǒng)。補給區(qū)主要是盆地周邊蝕源區(qū)，區(qū)內(nèi)分布高黎貢山群變質(zhì)巖、燕山期花崗巖，廣泛發(fā)育弱裂隙含水層。該層地表風(fēng)化裂隙比較發(fā)育，接受降雨補給，通過風(fēng)化裂隙直接補給給全新統(tǒng)和芒棒組含水層；徑流區(qū)主要為盆地緩坡帶與南東部陡坡帶，由盆緣至盆地中心之間由略具地形起伏的新近系及第四系組成。其中，富含碎屑巖類、松散巖類孔隙水，以潛水、承壓水形式由盆地邊緣向盆地中心徑流?？煞譃槊艚M一段雜色砂礫巖夾粗砂巖，芒棒組二、三段粉砂、細(xì)砂巖夾砂礫巖，芒棒組第五段泥質(zhì)巖夾粉、細(xì)砂巖及全新統(tǒng)含礫砂質(zhì)粘土層共4個含水層及芒棒組第四段泥質(zhì)巖一個隔水層；排泄區(qū)主要為中部凹陷帶，富含新近系芒棒組頂部、第四系松散巖類孔隙水，地下水以井、泉、沼澤形式排泄注入盆地中部戶撒河。

表1 戶撒盆地花崗巖鈾含量統(tǒng)計表Table 1 Statistics of the uranium contents in the granites from the Husa Basin，western Yunnan

3.5 巖性巖相要素

新近系芒棒組主要為一套含煤碎屑巖沉積，發(fā)育沖積扇、辮狀河三角洲、扇三角洲、湖泊4種沉積相，以緩坡帶辮狀河三角洲相、陡坡帶扇三角洲相最為發(fā)育，可見辮狀河道砂體廣泛分布于沖積扇、辮狀河三角洲、扇三角洲沉積體系③（圖4）。從北部緊鄰的龍川江產(chǎn)鈾盆地沉積學(xué)研究來看［16，17］，龍川江盆地兩側(cè)均發(fā)育沖積扇與扇三角洲沉積體系，其西部斜坡帶沖積扇、扇三角洲砂體是砂巖鈾礦賦存的主要場所；戶撒盆地同樣發(fā)育沖積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲砂體，具有與北部龍川江盆地極為相似的巖性巖相條件。

3.6 前人區(qū)域研究成果

孫澤軒等［6］根據(jù)盆地沉積演化、火山活動、地貌景觀等因素的不同，將滇西地區(qū)劃分出2種類型的新生代盆地，包括北部的騰沖盆地、梁河盆地、龍川江盆地等賦礦盆地，與南部的盈江盆地、隴川盆地、瑞麗盆地、戶撒盆地、遮放盆地等未見礦盆地。并指出鈾礦成礦最有利的是北部騰沖地區(qū)找礦目的層上覆地層發(fā)育了區(qū)域性隔水層、存在火山活動、深切割低山—丘陵—河谷階地地貌的新生代盆地。依照以上標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)戶撒盆地雖發(fā)育區(qū)域性隔水層（芒棒組三段），但缺乏火山活動與深切割的地貌，因而并非最有利找礦區(qū)域。

綜合以上研究認(rèn)為，戶撒盆地盡管不處于滇西最有利的找礦區(qū)域，但擁有豐富的深部鈾礦化信息顯示，且在構(gòu)造、古氣候、鈾源、水文地質(zhì)、巖性巖相等方面具備良好的成礦條件，因此，推測盆地具一定的找礦潛力。

4 盆地找礦方向探討

4.1 找礦主攻層位

本次研究篩查的40層潛在儲鈾層中，有16層賦存于芒棒組一段中，自然伽馬平均值為102γ，平均厚度為1.9m；14層賦存于芒棒組二段中，自然伽馬平均值為116γ，平均厚度為2.0m；另有10層賦存于芒棒組三段中，自然伽馬平均值為86γ，平均厚度為2.6m（表2）。對比分析可以看出，芒棒組一、二段中潛在儲鈾層自然伽馬平均值高（均大于100γ），厚度較大，埋深均在300m內(nèi)，應(yīng)為盆地找礦主攻層位，其次為芒棒組第三段。

4.2 找礦主攻相帶

由戶撒盆地不同沉積相帶中前人施工煤田鉆孔“潛在儲鈾層”的鉆遇率來看（圖4），緩坡帶沖積扇相帶中共施工鉆孔6口，其中含潛在儲鈾層鉆孔5口，異常鉆孔率為83.3%；辮狀河三角洲相帶共施工鉆孔26口，其中含潛在儲鈾層鉆孔14口，異常鉆孔率為53.8%；扇三角洲相帶共施工鉆孔4口，其中含潛在儲鈾層鉆孔4口，異常鉆孔率為100%（表3）。由異常鉆孔率高低可以看出，沖積扇和扇三角洲相帶明顯高于辮狀河三角洲相帶，指示前兩個相帶中可能更易鉆遇鈾礦化，應(yīng)為找礦主攻相帶。

5 鉆探成果驗證

圖4 戶撒盆地芒棒組沉積相帶展布圖Fig.4 Distribution of sedimentary facies in the Mangbang Formation in the Husa Basin，western Yunnan

表2 芒棒組一段～三段各潛在儲鈾層放射性特征統(tǒng)計表Table 2 Statistics of the radioactive anomalies in the potential uranium reservoirs from the first to third members of the Mangbang Formation in the Husa Basin，western Yunnan

依據(jù)“煤鈾兼探”技術(shù)方法規(guī)范，在6口典型含“潛在儲鈾層”煤田鉆孔的附近部署新鉆孔，進(jìn)行驗證。其中2口（井Y221、Y233）部署在沖積扇相帶，2口（井Y181、Y263）在辮狀河三角洲相帶，2口（井Y45、Y85）在扇三角洲相帶（圖4）。新鉆孔采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JGS-3綜合測井儀器和上海申核電子儀器廠生產(chǎn)的FD3019探管，嚴(yán)格按相關(guān)操作規(guī)范進(jìn)行測井編錄。鉆探成果顯示，6口鉆孔中有2口發(fā)現(xiàn)鈾礦化，共含3層礦化層，2層位于芒棒組一段，另1層位于芒棒組二段，且鈾礦化孔僅分布于沖積扇（井Y233）扇中土黃色細(xì)礫巖、含礫細(xì)砂巖和扇三角洲（井Y45）水下分流河道淺灰白色含礫粗砂巖夾細(xì)礫巖、細(xì)砂巖中。以上勘探成果證實盆地具有一定的找礦潛力，且初步驗證了找礦方向的正確性。但新、老鉆孔測井自然伽瑪異常層位與異常幅值相差較大，推測與煤田測井儀器不同且未經(jīng)標(biāo)定，以及測井方法不同等方面有關(guān)。

表3 不同沉積相帶中異常鉆孔率與見礦率對比表Table 3 Comparison of abnormal drilling rates and oreoccurrence rates in individual sedimentary facies

6 結(jié)論

通過較為系統(tǒng)的理論分析與鉆探實踐驗證，本文得出以下結(jié)論：

（1）戶撒盆地具備一定的成礦條件與找礦潛力。一方面，從“煤鈾兼探”新思路認(rèn)識來看，煤田測井資料中潛在儲鈾層伽馬異常厚度與峰值的高低，一定程度上反映了盆地砂巖型鈾礦成礦條件的優(yōu)劣。滇西戶撒盆地一定數(shù)量的高伽馬、高厚度的潛在儲鈾層的存在，暗示盆地成礦條件較好。另一方面，從常規(guī)找礦預(yù)測分析來看，盡管盆地不處于滇西最有利的找礦區(qū)域，但新近紀(jì)—第四紀(jì)，戶撒盆地經(jīng)歷了構(gòu)造與氣候的雙重反轉(zhuǎn)，利于鈾礦化發(fā)育。且盆地鈾源豐富，發(fā)育比較完善的補、徑、排系統(tǒng)與有利的巖性巖相，與潛在儲鈾層提供的深部鈾礦化信息共同表明盆地具備一定的成礦條件與找礦潛力。最終，在6口驗證孔中的2口發(fā)現(xiàn)鈾礦化顯示初步證實了上述認(rèn)識。

（2）戶撒盆地找礦主攻層位與相帶初步確定。芒棒組一、二段中潛在儲鈾層自然伽馬平均值高，厚度較大，埋深均在300m內(nèi)，應(yīng)為盆地找礦主攻層位。盆地主攻沉積相帶應(yīng)首選陡坡帶扇三角洲與緩坡帶沖積扇相帶。勘探成果顯示，2口鈾礦化孔中見3層礦化，其中2層礦化位于芒棒組一段，另1層礦化位于芒棒組二段，鈾礦化孔僅分布于沖積扇和扇三角洲相帶，從而初步驗證了找礦方向的正確性。

（3）新思路、新方法值得深入探索實踐。滇西戶撒盆地6口驗證鉆探中僅2口鉆孔獲得鈾礦化顯示，且新老鉆孔測井自然伽馬異常層位與異常幅值相差較大，表明“煤鈾兼探”找礦新思路雖在南、北方不同類型砂巖鈾礦勘查中具一定的適用性，但目前來看煤田測井資料僅能“定性”的反應(yīng)鈾礦化信息，尚不能“定量”。該思路在指導(dǎo)異常鉆孔篩查與驗證孔部署等工作環(huán)節(jié)仍存在諸多不足，有待進(jìn)一步完善。本文探索提出的結(jié)合“潛在儲鈾層”提供的深部鈾礦化信息進(jìn)行成礦條件分析與綜合其放射性特征與沉積學(xué)特征統(tǒng)計分析指導(dǎo)鈾礦找礦的新方法，一定程度上從概率統(tǒng)計上彌補了上述不足，且被證實具備一定的可行性，值得今后深入探索實踐。

注釋：

①云南一九九煤田地質(zhì)勘探隊.隴川縣戶撒盆地向董煤礦普查報告.1983

②云南省煤田地質(zhì)局.云南晚第三紀(jì)盆地成因類型與聚煤規(guī)律.1994.

③伍皓.滇西戶撒盆地潛在儲鈾層沉積特征研究.2016.

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