鄂爾多斯盆地西南緣砂巖型鈾礦賦礦地層及礦化特征

段曉華，張君弟

（甘肅省核地質(zhì)二一九大隊(duì)，甘肅 天水 741025）

砂巖型鈾礦是世界上發(fā)現(xiàn)最早、分布最廣的鈾礦類型之一［1-2］。近年來(lái)，我國(guó)在地浸砂巖型鈾礦找礦方面也取得了重大突破［3-4］，特別是在鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)了一批大型、超大型鈾礦床［5］。然而，在該盆地西南部的涇源-華亭一帶，20世紀(jì)60年代已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一大批鈾礦化點(diǎn)，但至今并未獲得重大突破。因此，筆者試圖通過(guò)地質(zhì)調(diào)查和資料綜合分析，研究該區(qū)砂巖型鈾礦的成礦地質(zhì)背景、含礦層及鈾礦化的基本特征，以期對(duì)區(qū)內(nèi)進(jìn)一步的找礦工作提供更多依據(jù)。

1 區(qū)域鈾成礦地質(zhì)背景

中國(guó)中新生代盆地的形成和演化，受控于亞歐板塊、太平洋板塊和印度板塊的相互作用［6］。鄂爾多斯盆地位于華北地塊西部，北臨內(nèi)蒙古-大興安嶺褶皺帶、東接山西地塊、南臨秦嶺-祁連山褶皺帶、西臨阿拉善地塊，是以古生代地塊為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)、具有雙重基底結(jié)構(gòu)的大型疊合盆地［7］。該盆地屬于我國(guó)東、西部不同地球動(dòng)力學(xué)背景的調(diào)整帶，為不穩(wěn)定的克拉通內(nèi)部疊合盆地［8］。受周邊板塊匯聚和離散作用的影響，中晚三疊世鄂爾多斯盆地及其西南緣發(fā)生強(qiáng)烈擠壓，盆地西緣阿拉善地塊富鈾地層和巖體抬升剝蝕，為盆地中新生代蓋層沉積及隨后的鈾成礦提供了物質(zhì)來(lái)源；早-中侏羅世構(gòu)造擠壓變?nèi)?，辮狀河沉積相十分發(fā)育，形成了有利的含礦建造；晚侏羅世構(gòu)造擠壓加強(qiáng)，中-下侏羅統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈構(gòu)造變形，并接受地下水的滲入改造，但由于構(gòu)造變形過(guò)于強(qiáng)烈，鈾成礦潛力降低；晚白堊世-漸新世早期盆地西緣整體抬升，區(qū)內(nèi)地層遭受長(zhǎng)期的地下水滲入改造，成為鈾礦化的主要階段；漸新世之后銀川斷陷形成，阻斷了盆地與蝕源區(qū)的聯(lián)系，鈾成礦作用基本停止［9］。

因此，鄂爾多斯盆地形成了以侏羅系、白堊系兩套地層為主要找礦目的層位的鈾成礦有利遠(yuǎn)景區(qū)。侏羅系鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)主要包括：伊盟隆起北部的杭錦旗-伊深2井-鄂托克前旗成礦區(qū)、西緣前陸沖斷帶的桌子山-磁窯堡以東區(qū)域和天環(huán)向斜西翼［10］。

研究區(qū)為鄂爾多斯盆地西南緣鈾成礦區(qū)的一部分，屬于白堊系鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)。該區(qū)在大地構(gòu)造上緊鄰西緣臺(tái)褶帶（活動(dòng)翼）和六盤山斷陷（圖1），范圍包括六盤山以東的陜、甘、寧三省區(qū)，分別產(chǎn)有中、新生代斷陷盆地和坳陷盆地。其盆地西緣零星出露前寒武系、古生界以及三疊系、侏羅系，廣泛分布下白堊統(tǒng)，缺失上白堊統(tǒng)，向東大部分為第四系黃土所覆蓋 （圖2）。下白堊統(tǒng)在平?jīng)?安口古脊梁以東為志丹群；以西的六盤山區(qū)為六盤山群，是一套內(nèi)陸河湖相地層，主要分布在華亭南部地區(qū)及北部的平?jīng)霭矅?guó)鎮(zhèn)和涇源紅土梁、柴火溝一帶。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造分區(qū)示意圖Fig.1 Sketch map of the structure zonation in Ordos basinⅠ—鄂爾多斯臺(tái)坳：Ⅰ1—伊盟北部隆起帶；Ⅰ2—伊峽斜坡；Ⅰ3—天環(huán)坳陷帶；Ⅰ4—晉西撓褶帶；Ⅰ5—渭北隆起帶；Ⅱ—西緣褶皺帶；Ⅲ—河套斷陷；Ⅳ—六盤山斷陷；Ⅴ—汾渭斷陷；Ⅵ—山西斷陷；Ⅶ—山西斷??；Ⅷ—研究區(qū)。

2 賦礦地層特征

2.1 六盤山群巖相及沉積環(huán)境

研究區(qū)下白堊統(tǒng)六盤山群由下而上分為5個(gè)巖組，依次為三橋組、和尚鋪組、李洼峽組、馬都山組、乃家河組。依據(jù)其巖相、巖性和古生物特征（表1），六盤山群可劃分為兩大沉積旋回，即K11l～K14-1l為下部沉積旋回，K14-2l～K15l為上部沉積旋回。其沉積物由粗變細(xì)至較粗，巖相由河湖交替相變?yōu)楹嘀翜\水湖相；沉積環(huán)境也由氧化→還原→氧化等共同特點(diǎn)（圖3）。

2.2 賦礦層巖石學(xué)特征

圖2 涇源-華亭地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch map of Jingyuan-Huating area1—第四系；2—古近系；3—下白堊統(tǒng)乃家河組；4—下白堊統(tǒng)馬都山組；5—下白堊統(tǒng)李洼峽組；6—下白堊統(tǒng)和尚鋪組；7—下白堊統(tǒng)三橋組；8—下白堊統(tǒng)涇川組；9—中侏羅統(tǒng)；10—下三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組；11—下古生界；12—斷層；13—國(guó)家灣鈾礦床；14—鈾礦點(diǎn)；15—研究區(qū)。

表1 鄂爾多斯盆地西南緣下白堊統(tǒng)六盤山群巖相、巖性特征表Table 1 The lithological characteristics and faces of the lower Cretaceous Liupanshan group in the southwestern margin of Ordos basin

圖3 涇源-華亭地區(qū)下白堊統(tǒng)六盤山群沉積古地理環(huán)境及鈾礦化示意圖Fig.3 Profiles of paleogeography for uranium mineralization of the lower Cretaceous Liupanshan group in Jingyuan-Huating area

區(qū)域鈾礦化主要賦存于兩組地層，即：馬都山組為上部含礦層，李洼峽組為下部含礦層。

研究區(qū)賦礦地層巖石主要為淺灰色、黃色細(xì)粒云母長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、雜色含有機(jī)質(zhì)鐵質(zhì)砂巖。經(jīng)鏡下鑒定，其礦物組分中長(zhǎng)石占30%～50%，石英占30%～40%，黑云母占3%～5%，少量白云母和巖屑。巖石具不等粒砂狀結(jié)構(gòu)，粒度多在0.1～0.19 mm，碎屑磨圓度差，碎屑長(zhǎng)軸大致與層理平行排列。重礦物組分以鋯石、磷灰石、電氣石為主。膠結(jié)物主要以鈣質(zhì)為主，其次為鐵質(zhì)、泥質(zhì)，少量炭質(zhì)和部分蛋白石。部分地區(qū)膠結(jié)物以炭質(zhì)、黏土礦物為主，膠結(jié)方式為基底式。

疊瓦式排列的砂巖透鏡體往往組成厚層狀砂巖，發(fā)育水平層理，局部見(jiàn)微斜層理和波狀斜層理。砂巖透鏡體上、下界面較平整，上、下圍巖均為紫紅色厚層砂質(zhì)泥巖。

賦礦泥質(zhì)巖類主要以灰白色赤鐵礦鮞狀泥灰?guī)r為主，呈中厚層產(chǎn)出。經(jīng)鏡下鑒定，主要組分為泥灰質(zhì)（含量＞50%）、鐵質(zhì)（含量占30%左右）、粉砂質(zhì)碎屑（含量＜10%），其他為少量蛋白石、白云石等礦物。重礦物有鋯石、電氣石等。具顯微粒狀結(jié)構(gòu)、鮞粒構(gòu)造。巖石的泥灰質(zhì)組分在同生沉積過(guò)程中大部分形成了鮞狀、豆?fàn)罱Y(jié)核，小部分與鐵質(zhì)形成膠結(jié)物。鮞粒粒級(jí)一般為0.1～1 mm，最大達(dá)1.8～3 mm。鮞粒形態(tài)為圓球、橢球、圓棒狀等，具有同心環(huán)特征。在鮞粒的中心環(huán)中，往往見(jiàn)瀝青鈾礦呈單一的凝膠體沉淀在黃鐵礦、黃銅礦周圍，并交代了后兩者。部分鮞粒、尤其是圓棒狀鮞粒，由于受到擠壓作用，產(chǎn)生形變或在表面形成凹坑和張裂現(xiàn)象。

3 鈾礦化基本特征

3.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

研究區(qū)砂巖型鈾礦的成礦物質(zhì)主要來(lái)自于基底及蝕源區(qū)的含鈾巖石［5］。其西鄰阿拉善地塊、西南與祁連-秦嶺褶皺帶相鄰，都是富鈾的花崗質(zhì)雜巖體及深變質(zhì)巖區(qū)。晚白堊世—漸新世早期，鄂爾多斯盆地西緣地塊整體抬升，且大部分時(shí)間氣候干旱炎熱，剝蝕作用強(qiáng)烈［10］。該區(qū)的陸源碎屑沉積物中富含黑云母、白云母，重礦物主要為鋯石、磷灰石、電氣石、磷釔礦、磁鐵礦、石榴石等，表明陸源剝蝕區(qū)為花崗巖和深變質(zhì)巖類。根據(jù)大型斜層理及扁平礫石的定向測(cè)量統(tǒng)計(jì)，其古流水方向?yàn)樽晕飨驏|。因此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕和流水搬運(yùn)，隆起區(qū)古老的變質(zhì)巖系及花崗巖類為盆地沉積及鈾成礦提供了大量物質(zhì)，是鈾的主要來(lái)源。

沿盆地邊緣目前已探明的有東勝、大營(yíng)、國(guó)家灣、白水等鈾礦床和鈾礦點(diǎn)，充分說(shuō)明盆地具有豐富的鈾源，周邊造山帶是砂巖型鈾礦成礦的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［5］。水化學(xué)資料表明，研究區(qū)地下水中鈾含量豐富，一般為（1～6）×10-5g/L， 局部地區(qū)高達(dá) n×10-4g/L。

3.2 鈾礦化、異常分布

圖4 下白堊統(tǒng)各組巖石照射量率對(duì)比曲線圖Fig.4 The radioactive intensity of the lower Cretaceous rocks1—礫巖；2—砂巖；3—泥巖。

根據(jù)研究區(qū)290 km2范圍內(nèi)2 667個(gè)測(cè)點(diǎn)的巖石伽馬照射量率統(tǒng)計(jì)，對(duì)比不同巖組、巖性發(fā)現(xiàn)，該區(qū)下白堊統(tǒng)各組巖石的伽馬照射量率變化幅度不大 （圖4）。除了三橋組（K11l） 以外， 一般為 3.35～6.97 nC·kg-1·h-1。其中，李洼峽組（K13l）的伽馬照射量率較高，相對(duì)于其他各巖組要高出1.29～3.61 nC·kg-1·h-1。從巖性來(lái)看，淺色砂巖的伽馬照射量率比泥巖、頁(yè)巖低，但變異系數(shù)（Bx）則相反（圖5），尤其是李洼峽組的淺色砂巖，變異系數(shù)達(dá)25.2%。這說(shuō)明鈾在砂巖中為非均勻狀態(tài)分布，對(duì)鈾成礦有利；淺色砂巖成礦的可能性大于泥巖、頁(yè)巖 （華亭南部80%以上的伽馬照射量率高值異常點(diǎn)均分布在李洼峽組下段砂巖中）。

圖5 下白堊統(tǒng)不同巖性變異系數(shù)對(duì)比曲線圖Fig.5 Variation coefficient of the lower Cretaceous lithology1—礫巖；2—砂巖；3—泥巖。

從上述巖石沉積特征可以看出，該區(qū)早白堊世有過(guò)兩次炎熱干旱-溫暖潮濕的氣候變遷，而區(qū)內(nèi)鈾礦化也有兩個(gè)時(shí)期，主要形成于變動(dòng)的溫暖潮濕氣候條件下，礦化賦存巖相主要是河湖交替沉積相。橫向上礦化、異常分布于濱湖區(qū)，而淺水湖區(qū)不發(fā)育；縱向上礦化、異常分布于河湖交替部位。主要成礦作用受雜色巖系的淺色還原層控制。從六盤山群沉積旋回來(lái)看，鈾礦化主要產(chǎn)于不穩(wěn)定的氧化環(huán)境向穩(wěn)定的還原環(huán)境過(guò)度階段（圖3），長(zhǎng)期的氧化環(huán)境對(duì)礦化有利。

因此，區(qū)內(nèi)下白堊統(tǒng)六盤山群中可以分出上、下兩個(gè)含礦層。上部含礦層賦存于馬都山組，主要分布在平?jīng)霭矅?guó)-涇源紅土梁一帶，而華亭南部地區(qū)該層位中僅見(jiàn)零星異常分布；下部含礦層賦存于李洼峽組，主要分布在華亭南部地區(qū)的牛坡寺、石人溝、武村鋪、西莊里一帶，北部的涇源柴火溝-蠻子溝一帶也有少量分布。

3.3 鈾的賦存狀態(tài)

區(qū)內(nèi)礦化巖石中鈾的賦存狀態(tài)主要有兩種：一種是以鈾礦物形式存在，鏡下光薄片中常見(jiàn)強(qiáng)氧化的瀝青鈾礦、水瀝青鈾礦或殘余鈾黑。強(qiáng)氧化瀝青鈾礦呈膠狀形態(tài)，與黃銅礦、黃鐵礦緊密共生（圖6a）；水瀝青鈾礦和殘余鈾黑呈膠結(jié)物析出于泥質(zhì)巖的鮞?？障吨?。其次有板菱鈾礦、水硫鈾礦等，呈團(tuán)粒狀和不規(guī)則狀分布于砂巖膠結(jié)物中，或沿砂巖微斜層理分布。次生鈾礦物有鈣鈾云母和銅鈾云母，共生于鮞粒裂隙或空隙中。另一種是呈分散吸附狀態(tài)存在，即鈾被鐵質(zhì)氧化物、蛋白石、植物碎片、磷灰石和黏土礦物等吸附，顯微放射性照相顯示，α徑跡呈密集放射狀或稀疏分散狀分布（圖6b）。

圖6 礦化巖石中鈾的賦存狀態(tài)顯微特征圖Fig.6 Microscopic characteristics of uranium in mineralized rocksa—光薄片中見(jiàn)膠狀強(qiáng)氧化瀝青鈾礦與黃銅礦、黃鐵礦密切共生（×136）；b—α徑跡呈密集放射狀或稀疏分散狀分布（×272）；1—氧化瀝青鈾礦；2—黃鐵礦、黃銅礦。

U-Ra平衡系數(shù)統(tǒng)計(jì)表明，區(qū)內(nèi)高品位鈾礦石的平衡系數(shù)Kp＝0.8～1.16，基本平衡；而低品位鈾礦石的平衡系數(shù)Kp＞1.2，最高達(dá)8.18，反映其明顯偏鐳。

3.4 礦物組合及伴生元素

該區(qū)常見(jiàn)的礦石礦物主要為強(qiáng)氧化的瀝青鈾礦、水瀝青鈾礦，其次為水硫鈾礦、硅鈣鈾礦、銅鈾云母和鈣鈾云母等；其他金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和孔雀石，其次為白鐵礦、赤鐵礦、鎳黃鐵礦、水赤鐵礦、褐鐵礦等；非金屬礦物是方解石、高嶺石等。局部孔雀石較多，鈾礦化與有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦、黃銅礦含量關(guān)系密切，呈正相關(guān)關(guān)系。

光譜定量-半定量分析結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)上、下含礦層各異常點(diǎn)U與Cu、Pb、Mn、V、Ni、Co等呈正相關(guān)關(guān)系。在陽(yáng)山溝427、西莊里1283、陰洼莊2965等礦化異常點(diǎn)均見(jiàn)到銅的工業(yè)礦化，最高品位達(dá)2%～5%，值得關(guān)注。

4 結(jié)論

綜上所述，鄂爾多斯盆地西南緣涇源-華亭一帶下白堊統(tǒng)六盤山群中有上、下兩個(gè)鈾礦含礦層：上部含礦層賦存于馬都山組，主要分布在涇源紅土梁-平?jīng)霭矅?guó)地區(qū)；下部含礦層賦存于李洼峽組，主要分布于華亭南部的牛坡寺、石人溝、武村鋪、西莊里地區(qū)。

研究區(qū)內(nèi)的礦化巖石類型以花崗質(zhì)長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石石英砂巖為主，其次為泥質(zhì)巖（常見(jiàn)的有紫紅色鮞粒泥巖、灰黑色有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖和雜色赤鐵礦鮞狀泥灰?guī)r等）。

礦化巖石中鈾有兩種存在形式：一種是鈾礦物形式，為強(qiáng)氧化的瀝青鈾礦、水瀝青鈾礦或殘余鈾黑，呈膠狀、團(tuán)粒狀或不規(guī)則狀分布于砂巖膠結(jié)物中，或沿砂巖微斜層理分布，在泥巖中則呈膠結(jié)物析出于鮞?？障吨?。另一種呈吸附分散狀，被鐵質(zhì)氧化物、蛋白石、植物碎片、磷灰石或黏土礦物等吸附。礦化巖石中U與 Cu、Pb、Mn、V、Ni、Co等含量呈正相關(guān)關(guān)系。礦石礦物組合主要為強(qiáng)氧化瀝青鈾礦、水瀝青鈾礦，其次為水硫鈾礦、硅鈣鈾礦、銅鈾云母、鈣鈾云母等；其他金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、孔雀石，其次為白鐵礦、赤鐵礦、鎳黃鐵礦、水赤鐵礦、褐鐵礦等；非金屬礦物是方解石、高嶺石等。局部孔雀石較多，鈾礦化與有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦、黃銅礦含量關(guān)系密切，呈正相關(guān)關(guān)系。

基于這些特征，筆者認(rèn)為該區(qū)具有較好的砂巖型鈾礦找礦前景，值得進(jìn)一步開(kāi)展工作。