巴音戈壁盆地TMS鈾礦床礦體空間展布特征與找礦預測

彭云彪 ， 王 強 ， 戴明建 ，2， 劉 璐 ， 彭 爽

（1.核工業(yè)二〇八大隊，內蒙古 包頭 014010；2.中國地質大學（武漢）資源學院，武漢 430074）

TMS鈾礦床隸屬于濱太平洋鈾成礦域大興安嶺鈾成礦省巴丹吉林—巴音戈壁盆地鈾成礦區(qū)［1-2］，是巴音戈壁盆地目前唯一的特大型鈾礦床，是重要的砂巖型鈾礦研究區(qū)。許多學者對巴音戈壁盆地鈾成礦條件、沉積相特征、構造特征和層間氧化帶特征等開展了研究［3-8］。然而TMS鈾礦床的鈾礦化特征與典型層間氧化帶型礦化不同［9］，具有含礦層數(shù)多、礦體連續(xù)性差、礦石巖性多樣、控礦因素復雜等特點，顯示其成礦的復雜性和獨特性。因此，研究TMS鈾礦床礦體空間展布特征與找礦預測要素，對在礦床外圍和鄰區(qū)開展鈾礦找礦工作有重要的意義。

1 地質背景

巴音戈壁盆地地處中蒙交界處，總面積約80 000 km2，為我國北方中新生代6大含鈾沉積盆地之一，是重要的后備鈾資源聚集地［3-4］。巴音戈壁盆地所處大地構造背景是塔里木板塊、哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊和華北板塊4大板塊構造的結合部位［10-11］，受印度板塊向北推擠的影響，形成于走滑拉分構造活動背景下［12-13］，隸屬于特提斯構造域，發(fā)育單斷與雙斷式的沉積盆地。盆地呈近東西向展布，整體具有 “5坳8隆”特征（圖1），其中5個坳陷包括拐子湖坳陷、蘇紅圖坳陷、查干德勒蘇坳陷、因格井坳陷和銀根坳陷［7-8］。因格井坳陷為目前盆地內最重要的鈾礦富集區(qū)。

TMS鈾礦床位于因格井坳陷北東部，斷裂構造系統(tǒng)總體上沿襲了區(qū)域斷裂與控盆斷裂構造系統(tǒng)的特點，其構造線的總體方向存在北東、近東西向兩組。近東西向早而北東向晚，這些斷裂構造不僅控制了盆地隆坳相間的構造格局，同時也控制了沉積體系的類型和空間展布特點，進一步控制了盆地的構造演化和區(qū)域的鈾成礦作用。

礦床范圍內鉆遇沉積蓋層主要為下白堊統(tǒng)巴音戈壁組下段（K1b1）和上段（K1b2）以及第四系（Q）。巴音戈壁組上段分為下（K1b2-1）、中（K1b2-2）、 上（K1b2-3）3 層巖性結構（圖 2）， 其下部以大套深灰色、灰色泥巖為主，巖石中多見水平層理，局部為頁理構造，炭屑與黃鐵礦等還原介質較發(fā)育，為一區(qū)域性一級標志層；中部以淺紅色、紫紅色、褐黃色、黃色、灰色砂巖、粉砂巖為主，夾薄層泥巖和泥灰?guī)r，整體粒度較粗，砂巖厚度大，可見交錯層理和平行層理，為主要找礦層位；上部整體以細粒沉積物為特征，湖盆一側以厚層灰色、深灰色泥巖為主，發(fā)育炭屑與黃鐵礦等還原介質，湖盆邊緣由于相變主要發(fā)育粉砂巖、細砂巖等，見少量含礫砂巖，為一區(qū)域性標志層。第四系主要為一些風成沙土，厚度較薄。礦床范圍內巴音戈壁組上段為主要找 礦 目 的 層［6，14］， 埋深主要在 700～900 m 之間，處于構造斜坡帶上，礦床南西段埋深可達900余米?？傮w形態(tài)南北埋深較淺而中間較深，呈北東向展布，從北東向南西逐漸變深，到最西部又開始變深。

圖1 巴音戈壁盆地構造分區(qū)示意圖Fig.1 Schematic map of structure division of Bayingebi basin

圖2 TMS鈾礦床巴音戈壁組上段地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of upper part of Bayingebi Formation in TMS uranium deposit

2 鈾礦體空間展布

TMS鈾礦床目前發(fā)現(xiàn)的鈾礦化主要受沉積相與氧化砂體雙重控制。鈾礦體多位于扇三角洲前緣砂體與前扇三角洲泥巖過渡部位，以及氧化-還原砂體過渡部位靠近還原砂體一側。局部鈾礦化位于氧化砂體內部，但其品位一般較低，可能是原賦存于灰色砂體中的鈾礦化受后期氧化作用改造的結果。礦石巖性主要為粉砂質泥巖夾薄層中、粗砂巖以及粉砂巖。氧化蝕變主要為褐鐵礦化、赤鐵礦化、黃鉀鐵礬化和綠泥石化，以黃色氧化控礦為主。

2.1 礦體類型

TMS鈾礦床礦體具有 “礦體層數(shù)多、礦化巖性多樣、礦體埋深大、成巖度高”等特點。既有沉積成巖型的泥巖鈾礦體，又有層間氧化帶型的砂巖鈾礦體。

按巖性劃分，可將礦床所有礦體劃分為砂巖型礦體 （將粉砂巖礦體合并到砂巖礦體中，以 ZKH32-3為例）、泥巖型礦體 （以ZKH7-16為例）和砂泥混合型礦體（以ZKH36-11為例）（圖3）。劃分標準為其中若礦化巖性砂巖占比80%以上劃歸砂巖型礦體，若礦化巖性泥巖占比80%以上劃歸泥巖型礦體，兩者混合比例小于80%時劃為砂泥混合型礦體。

圖3 TMS鈾礦床按巖性劃分礦體類型圖Fig.3 Ore body types divided by lithology in TMS uranium deposit

圖4 物性轉換面型鈾礦體空間分布樣式Fig.4 Special distribution pattern of lithology interface type uranium ore bodies

圖5 化學轉換面型鈾礦體空間分布樣式Fig.5 Special distribution pattern of oxidationreducing interface type uranium ore bodies

按控礦因素劃分，又可以將礦體劃分為物性轉換面控制礦體和化學轉換面控制礦體2類 （圖4、5）。物性轉換面控制礦體指受沉積相變控制所形成的礦體，該類礦體主要位于強烈氧化且呈泛連通的扇三角洲前緣砂體與前三角洲泥過渡部位?；瘜W轉換面控制礦體指受氧化-還原界面控制，該類礦體主要賦存于氧化蝕變帶與未蝕變帶過渡部位，局部礦體殘留于氧化蝕變帶內部。

2.2 橫向展布特征

根據(jù)不同控礦因素鈾礦體的空間展布特征，總結出TMS鈾礦床礦體的4種空間分布樣式。其中物性轉換面型可進一步劃分為泥泥亞類和泥砂亞類2種分布樣式（圖4）。泥泥亞類指相鄰鉆孔上的礦體均為泥巖型鈾礦體。該種礦體分布樣式主要分布于前三角洲、濱淺湖內，以及水下分流間灣中，礦體呈板狀；泥砂亞類指礦體一側賦存于灰色砂體內，一側賦存于灰色泥巖中。該種樣式礦體主要分布于扇三角洲前緣與前三角洲過渡部位，鈾礦體品位一般較高，礦體呈板狀。其中化學轉換面型可進一步劃分為層間氧化亞類和氧化殘留亞類2種分布樣式（圖5）。層間氧化亞類指相鄰鉆孔上的礦體受氧化蝕變帶控制，并賦存于還原砂體一側，它既可分布于單個氧化舌外側，亦可分布于兩個氧化舌之間還原砂體內。礦體形態(tài)以板狀、透鏡狀為主，局部為卷狀；氧化殘留亞類指礦體賦存于氧化砂體內部灰色殘留體內，該類礦體常為原層間氧化亞類富礦體受后期氧化改造之后，原礦體經(jīng)過再次活化、遷移、再富集形成現(xiàn)礦體。該類礦體一般品位較低，形態(tài)以透鏡狀為主。

2.3 平面分布特征

按照上述巖性劃分礦體標準，礦床內含礦主巖包括各種粒級的砂巖和泥巖。砂巖型礦石（包括粉砂巖礦石）占73.20%，泥巖型礦石（包括泥巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r礦石）占26.80%。統(tǒng)計498個鈾礦體單工程，其中砂巖型295個，占59.24%；混合型121個，占24.30%；泥巖型82個，占16.47%。目前發(fā)現(xiàn)的鈾礦體整體還是以砂巖型為主，平面上主要分布于礦床中部與北部；而泥巖型主要分布于北礦帶的南側前三角洲泥發(fā)育部位，以及南礦帶的北側前三角洲泥發(fā)育部位（圖6）。該分布特征亦反應了TMS鈾礦床具有雙向成礦特征?？傮w來說砂巖類礦體占多，越往深部砂巖類礦體的占比越來越大。

3 找礦預測

根據(jù)全國鈾資源潛力評價最新鈾礦床劃分方案，按成因劃分大類，按含礦主巖與環(huán)境劃分亞類，將全國鈾礦床劃分為4大類9類21亞類［1-2］。結合上述TMS鈾礦床鈾礦體空間展布特征分析，研究認為TMS鈾礦床為陸相沉積型大類砂巖型類復合成因型亞類（包括層間氧化型亞類與沉積成巖型亞類）。

鈾礦找礦工作是一項系統(tǒng)工程，首先得研究砂巖型鈾成礦系統(tǒng)。該系統(tǒng)可總結為在沉積盆地與造山帶結合部位，由鈾源、砂體、隔水層、含氧水溶液等地質要素和鈾元素遷出、運移、富集、存儲等動力過程組成的一個系統(tǒng)。在具體開展鈾礦找礦工作時，需要各項地質要素齊全，動力過程要完整，然后針對不同成因類型鈾礦體進行找礦預測。

3.1 化學轉換面控制礦體預測

化學轉換面控制礦體主要受層間氧化帶控制，并賦存于氧化-還原轉換界面附近，因此，氧化-還原界面的空間分布位置即為找礦位置。具體判據(jù)為：1）具備泛連通至蝕源區(qū)的易滲透砂體，厚度一般20～200 m；2）氧化帶內發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化、綠泥石化和黃鐵鉀礬等蝕變，還原帶內發(fā)育炭屑、黃鐵礦化、高嶺土化和碳酸鹽化等蝕變；3）發(fā)育區(qū)域分布隔水層，厚度一般大于2 m；4）礦體賦存部位為單個氧化舌外側或兩個氧化舌之間還原砂體內，以及氧化砂體內部灰色殘留體內。礦體形態(tài)以板狀、透鏡狀為主。

3.2 物性轉換面控制礦體預測

物性轉換面控制礦體主要受沉積相變部位控制。具體判據(jù)為：1）發(fā)育大套厚層穩(wěn)定分布砂體與泥巖分界面，一般為扇三角洲前緣與前三角洲過渡部位，或者是穩(wěn)定發(fā)育辮狀（分流）河道與河道間/泛濫平原過渡部位；2）砂體內部發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化等強烈氧化作用；3）礦體賦存部位為主要分布于扇三角洲前緣與前三角洲過渡部位、前三角洲、濱淺湖內，以及水下分流間灣中。礦體形態(tài)呈板狀。

圖6 TMS鈾礦床按巖性劃分礦體平面分布圖Fig.6 Ore bodies distribution pattern by lithologic division in TMS uranium deposit

4 結論

1）TMS鈾礦床礦體具有 “礦體層數(shù)多、礦化巖性多樣、礦體埋深大、成巖度高”等特點。既有沉積成巖型的泥巖鈾礦體，又有層間氧化帶型的砂巖鈾礦體，鈾礦化主要受沉積相與氧化砂體雙重控制。鈾礦體類型按巖性劃分，可劃分為砂巖型礦體、泥巖型礦體和砂泥混合型礦體3類，并建立相應劃分標準。按控礦因素劃分，又可劃分為物性轉換面控制礦體和化學轉換面控制礦體2類，其中物性轉換面控制礦體指受沉積相變控制所形成的礦體，化學轉換面控制礦體指受氧化-還原界面控制所形成的礦體。

2）根據(jù)不同控礦因素鈾礦體的空間展布特征，橫向上總結出TMS鈾礦床礦體的4種空間分布樣式。物性轉換面型劃分為泥泥亞類和泥砂亞類2種分布樣式；化學轉換面型劃分為層間氧化亞類和氧化殘留亞類2種分布樣式。平面上，目前發(fā)現(xiàn)的鈾礦體以砂巖型為主，主要分布于礦床中部與北部。

3）在具體開展鈾礦找礦工作時，需要各項地質要素齊全，動力過程要完整，然后針對不同成因類型鈾礦體進行找礦預測，并建立了相應找礦預測判據(jù)。其中化學轉換面型鈾礦體主要賦存于單個氧化舌外側或兩個氧化舌之間還原砂體內，以及氧化砂體內部灰色殘留體內。物性轉換面型鈾礦體主要賦存于沉積相變部位，即分布于扇三角洲前緣與前三角洲過渡部位、前三角洲、濱淺湖內，以及水下分流間灣中。