新疆尼勒克坳陷侏羅系沉積演化及與鈾成礦的關(guān)系

邱余波，劉俊平，蔣宏，張占峰，張磊，陳虹

(核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

伊犁盆地是我國十分重要的砂巖型鈾礦產(chǎn)基地，其中伊寧坳陷，具良好的鈾成礦地質(zhì)條件和巨大的鈾資源潛力[1-2]。尼勒克坳陷位于伊犁盆地東北部，鈾礦地質(zhì)調(diào)查顯示該地區(qū)具鈾源、層間氧化帶、地球化學(xué)障等砂巖型鈾礦成礦條件，但由于構(gòu)造變形較強(qiáng)、工作程度偏低，使該地區(qū)鈾成礦潛力不明晰[3]。劉家鐸等在研究伊犁盆地早—中侏羅世巖相古地理時(shí)[4]，認(rèn)為尼勒克坳陷主要發(fā)育扇三角洲及湖-沼澤相；李維鋒等提出尼勒克地區(qū)三工河組發(fā)育辮狀河三角洲[5]。本文基于野外實(shí)地考察、近年來鈾礦調(diào)查施工鉆孔巖心觀測、典型鉆孔剖面沉積相分析、伊犁盆地構(gòu)造背景及斷陷湖盆的演化規(guī)律等，繪制了尼勒克坳陷侏羅系不同層段沉積相平面展布圖。并結(jié)合構(gòu)造特征及坳陷內(nèi)水動(dòng)力條件，分析該地區(qū)鈾成礦條件和成礦潛力，為尼勒克坳陷下一步鈾礦勘查工作提供重要理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

伊犁盆地是在中天山微板塊上演化形成的山間盆地，北以科古琴山-博羅霍洛早、中古生代陸內(nèi)造山帶南緣的高角度逆沖斷裂為界，南以哈爾克-那拉提早、中古生代碰撞造山帶北緣的高角度逆沖斷裂為界，以東窄西寬呈狹長三角型夾持于天山中部，向東尖滅于新源以東地區(qū)，向西通向哈薩克斯坦[6]。該盆地整體呈西寬東窄的楔形，在中國境內(nèi)分布面積為2.85×104km2。據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征，伊犁盆地劃分為伊寧凹陷、尼勒克斷陷、鞏乃斯斷陷、昭蘇斷陷等次級(jí)斷凹陷（圖1）。

圖1 伊犁盆地構(gòu)造分區(qū)及簡要地質(zhì)圖Fig.1 The tectonic subdivision and brief geological map of the Yili Basin

尼勒克坳陷位于伊犁盆地東北緣，為典型中新生代山間盆地，呈EW向狹長狀展布，東西長約150 km，最寬約25 km，平均15 km。北部是博羅霍洛山，南部為阿吾拉勒山，喀什河貫穿其中，由西向東可劃分為蘇布臺(tái)斜坡帶，加林郭勒洼陷、也列莫頓次凸和烏拉斯臺(tái)洼陷4個(gè)次構(gòu)造單元[7]。研究區(qū)所發(fā)育盆地蓋層由老到新有：下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組，中侏羅統(tǒng)西山窯組，新近系及第四系，烏拉斯臺(tái)洼陷西部下侏羅統(tǒng)三工河組以上地層大面積被剝蝕，三工河組、八道灣組大面積出露，第四系覆蓋厚度相對較小。

2 巖性特征

尼勒克坳陷侏羅系發(fā)育有八道灣組、三工河組、西山窯組。其中八道灣組以灰-灰綠色泥質(zhì)類巖石居多，碳屑、碳質(zhì)較發(fā)育。鉆孔揭露的八道灣組砂體厚度小，層位少，幾乎小于10 m，以灰色中砂巖、粗砂巖為主，固結(jié)較致密，碳屑、碳?jí)K發(fā)育。三工河組厚度大，砂體發(fā)育較好，厚度一般大于10 m。上部砂體粒度較小，以灰色粗砂巖、砂礫巖為主，中部、下部砂體以灰色粗砂巖、礫巖及灰綠色礫巖為主（圖2-A）。礫石成分以火山質(zhì)巖屑為主，石英次之，上部礫徑2～5 mm，下部5～15 mm；砂質(zhì)成分以石英為主，巖屑、長石次之，分選差，顆粒支撐，泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)較疏松，發(fā)育粘土化蝕變。西山窯組整體厚度較大，砂體及煤層發(fā)育，層位多、厚度大，砂體以大于20 m厚的粗粒結(jié)構(gòu)砂體為主。在烏拉斯臺(tái)東部出露較好，燒結(jié)強(qiáng)烈；烏拉斯臺(tái)西部由于被后期剝蝕，出露較少。以黃色砂礫巖及礫巖為主，礫石以石英為主，礫徑5～20 mm，次棱角-次圓狀，分選較差，泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)疏松，發(fā)育粘土化蝕變（圖2-B）。

3 沉積相及演化特征

尼勒克坳陷侏羅系從下往上依次發(fā)育八道灣組、三工河組、西山窯組湖泊-三角洲沉積。以該地區(qū)近年來鈾礦調(diào)查評價(jià)施工深度最大且同時(shí)揭露八道灣組、三工河組、西山窯組的鉆孔N800為例，可看出，八道灣組底部為一套灰色泥巖、粉砂巖，間互有薄煤層，上部以灰綠色泥巖為主，間互有薄層灰色粗砂巖（圖3）。三工河組底部有一層厚約20 m的礫巖，其上部巖性特征與八道灣組上部相似，同樣以灰綠色泥巖為主，間互薄層灰色砂巖，至三工河組頂部，泥巖顏色由灰色變?yōu)樯罨疑?。?jù)八道灣組-三工河組巖性組合特征，可知八道灣組-三工河組為濱淺湖沉積，主要沉積特征是發(fā)育厚層灰-灰綠色泥巖，間互有薄層粗粒礫巖、砂礫巖，表明該沉積時(shí)期為大面積分布的淺湖環(huán)境，局部有相對較厚的砂體，為湖泊沉積典型的灘壩沉積。

西山窯組底部為一套厚約40 m的灰色含礫粗砂巖、礫巖，中間巖性以灰色泥巖為主，間互厚度不等的煤層，往上為一套以灰色粗砂巖為主，間互粉砂巖和煤層的沉積物，頂部為一套厚層淺黃色礫巖及薄層泥巖（潛水氧化，非原生色）。據(jù)西山窯組巖性組合特征，西山窯組為扇三角洲沉積，主要沉積特征是三角洲平原沼澤微相發(fā)育，其次發(fā)育有規(guī)模和厚度相對穩(wěn)定的分流河道。

尼勒克坳陷是在石炭系和二疊系裂谷變形基底上形成的裂陷盆地，其形成時(shí)間始于侏羅紀(jì)初阿吾勒拉山隆起。斷陷盆地初期裂陷階段，大約在下侏羅統(tǒng)八道灣-三工河沉積期，裂陷活動(dòng)相對較弱，地形起伏較小，盆地整體上處于一種淺水湖泊環(huán)境[8]。據(jù)區(qū)域構(gòu)造背景，結(jié)合評價(jià)區(qū)吉林臺(tái)地區(qū)施工鉆孔揭露的巖心，可知三工河組沉積期，盆地多為灰-灰綠色泥巖，間互薄層砂巖、砂礫巖的淺湖環(huán)境，湖盆中心（烏拉斯臺(tái)地區(qū)）可能有小范圍半深湖，吉林臺(tái)地區(qū)發(fā)育有一定規(guī)模的濱淺湖灘壩砂體（圖4）。

斷陷盆地中期為深陷擴(kuò)張階段，即中侏羅統(tǒng)西山窯沉積期表現(xiàn)為山高、坡陡、水體相對較深的地形特征[8]。據(jù)斷陷盆地構(gòu)造-沉積演化特征，結(jié)合重點(diǎn)工作區(qū)吉林臺(tái)地區(qū)的鉆孔巖心，尼勒克坳陷西山窯沉積期湖泊面積進(jìn)一步擴(kuò)大，水體進(jìn)一步加深，湖盆中心局部地區(qū)可出現(xiàn)深湖環(huán)境。同時(shí)，受整個(gè)西山窯期溫暖潮濕氣候影響，濱湖局部地區(qū)發(fā)育較大規(guī)模沼澤，形成扇三角洲平原環(huán)境，吉林臺(tái)地區(qū)發(fā)育有跨越濱湖、淺湖的扇三角洲沉積，扇體向南展開，物源為博羅科努山石炭—二疊系基巖。尼勒克坳陷物源來自南北兩側(cè)，尤其南側(cè)阿吾勒拉山已隆起，為一重要蝕源區(qū)。盆中心水體較深，與南北物源區(qū)較近，地形陡峭，發(fā)育有近岸水下扇、湖底扇等砂體（圖5）。

圖3 尼勒克地區(qū)N800孔地層綜合柱狀圖Fig.3 Synthetic histogram of hole N800 in Nileke area

圖4 尼勒克坳陷下侏羅統(tǒng)三工河組沉積相展布示意圖Fig.4 Sedimentary facies distribution of Sangonghe Formation,Lower Jurassic in Nileke depression

圖5 尼勒克坳陷中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積相展布示意圖Fig.5 Sedimentary facies distribution of Xishanyao Formation,Lower Jurassic in Nileke depression

4 鈾成礦分析

4.1 沉積相及沉積演化與鈾成礦的關(guān)系

侏羅系八道灣-三工河沉積時(shí)期，尼勒克坳陷發(fā)育大面積淺湖，局部地段發(fā)育零星灘壩砂體。西山窯沉積期煤層較發(fā)育，扇三角洲平原廣泛分布，同時(shí)發(fā)育有厚度適宜的分流河道砂體，由于有南、北兩個(gè)蝕源區(qū)，西山窯期可形成多個(gè)不同物源方向的沖積扇體，沖積扇入湖以后可發(fā)育多個(gè)物源和規(guī)模不等的扇三角洲。因此，找礦重點(diǎn)層位應(yīng)集中在西山窯組。據(jù)湖盆沉積規(guī)律，湖盆中心沉積物粒度較細(xì)，盡管南、北兩邊蝕源區(qū)發(fā)育近岸水下扇、湖底扇等砂體，但由于地層和產(chǎn)狀陡峭，并不利于鈾成礦的形成和富集。因此，越靠近坳陷中心部位，鈾成礦潛力越差，可能形成鈾礦的潛力區(qū)集中于坳陷東、西兩邊。

4.2 構(gòu)造演化對鈾成礦期的約束

中侏羅世末期，在燕山運(yùn)動(dòng)第I幕作用下，坳陷邊緣由原來的以擴(kuò)張為主轉(zhuǎn)化為以擠壓變形作用為主，逆沖推覆作用持續(xù)加強(qiáng)，使中下侏羅統(tǒng)普遍發(fā)生構(gòu)造變形作用。晚侏羅世，地殼開始緩慢抬升，沉積范圍逐漸縮小，坳陷內(nèi)普遍缺失上侏羅統(tǒng)、白堊系。因此，白堊世及以前不是鈾成礦的有利時(shí)期。新構(gòu)造活動(dòng)使早期斷層活化，中新世以來盆地構(gòu)造演化正是層間滲入作用發(fā)育的主要時(shí)期，每次新的構(gòu)造活化作用對前期成礦作用均造成不同程度破壞，同時(shí)形成新的鈾礦化。吉林臺(tái)以東構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地層近直立出露于地表，剝蝕強(qiáng)烈，成巖度高，不利于形成鈾礦化。吉林臺(tái)及以西為一軸向近EW向的復(fù)式向斜，構(gòu)造相對簡單，侏羅系分布范圍較廣，由東向西巖層傾角逐步變緩，并發(fā)育有汗-松樹圖鈾礦化點(diǎn)及西山窯組層間氧化帶和鈾礦化，為鈾成礦有利地段。

4.3 水動(dòng)力條件對鈾成礦作用的控制

尼勒克坳陷具形成砂巖型鈾礦良好的地下水“補(bǔ)-徑-排”體系。研究區(qū)侏羅系碎屑巖出露面積較大，表層風(fēng)化裂隙發(fā)育，多為第四系松散土層覆蓋，其中碎屑巖層間裂隙易于接受大氣降水及第四系松散巖類孔隙水、冰雪融水、溪溝切割地段中溪溝流水滲入補(bǔ)給，條件良好。地下水補(bǔ)給來源為大氣降水、冰雪融水、喀什河水及支流溪溝流水。侏羅系含水層EW向發(fā)育完整、厚度大，透水性較好，使地下水具較好的徑流通道。第四系松散巖類孔隙水及第三系裂隙水均位于研究區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面以上，可自然排泄。這類地下水徑流途徑短，就地補(bǔ)給就地排泄，以泉或溪溝流水形式補(bǔ)給河水，故此地下水徑流排泄條件良好。

5 結(jié)論

（1）尼勒克坳陷侏羅系八道灣組以灰-灰綠色泥巖、粉砂巖為主，間互有薄層灰色粗砂巖；三工河組巖性特征與八道灣組相似，以灰-灰綠色泥巖為主，間互薄層粗砂巖，局部地區(qū)發(fā)育有較厚礫巖；西山窯組整體厚度較大，砂體及煤層發(fā)育，層位多、厚度大，砂體以大于20 m的粗粒結(jié)構(gòu)砂體為主。

（2）尼勒克坳陷八道灣-三工河沉積期為大面積分布的淺湖環(huán)境，吉林臺(tái)等局部地區(qū)發(fā)育有一定規(guī)模的濱淺湖灘壩砂體。西山窯沉積期為扇三角洲-湖泊沉積，濱湖局部地區(qū)發(fā)育有較大規(guī)模的沼澤，形成扇三角洲平原環(huán)境；扇三角洲平原和前緣發(fā)育有規(guī)模和厚度相對穩(wěn)定的分流河道。

（3）八道灣-三工河沉積期尼勒克坳陷主要以淺湖沉積為主，砂體發(fā)育差；吉林臺(tái)以東構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地層近直立出露于地表，剝蝕強(qiáng)烈，不利于形成鈾礦化。尼勒克坳陷鈾成礦潛力主要是吉林臺(tái)以西的西山窯組，鈾礦體賦存于多個(gè)物源和規(guī)模不等的扇三角洲分流河道砂體中。