走廊地區(qū)花海盆地砂巖型鈾礦成礦條件及找礦潛力分析

賀鋒，魯寶龍，張字龍，牛霆，霍志達，賈翠，楊夢佳

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029；2.核工業(yè)二〇三研究所，陜西 咸陽 712000）

走廊地區(qū)曾開展過一系列地質(zhì)調(diào)查和資源勘查工作，先后發(fā)現(xiàn)了一批鈾礦床、礦點、礦化點和異常點帶；運用同生沉積-后生改造的砂巖型鈾礦成礦理論和找礦思路［1-4］，先后取得了眾多找礦和地質(zhì)方面重要成果，例如在酒東盆地下白堊統(tǒng)新民堡群發(fā)現(xiàn)了紅山礦床［5-8］。前人對花海盆地周緣的斷裂活動［9-10］、 構造特征［11］、 中新生代構造演化［12-13］、沉積特征［14-15］和油氣資源潛力［16-18］進行了研究和分析，但該區(qū)的鈾礦地質(zhì)研究工作十分薄弱。筆者通過對花海盆地構造單元的劃分，優(yōu)選有利構造帶，厘定鈾礦找礦目標層位，確定其沉積類型，綜合分析花海盆地的鈾成礦條件，旨在為鈾礦地質(zhì)勘查提供可靠依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

走廊地區(qū)中新生代諸盆地位于祁連褶皺系北部次級構造單元走廊過渡帶之上［9-10］?；êＥ璧匚挥谧呃扰璧厝褐卸?，酒西盆地之北，南部邊界自西至東依次為寬臺山、黑山，北抵北山，西起天津衛(wèi)隆起，東至嘉峪關隆起，行政區(qū)劃屬酒泉市花海鎮(zhèn)管轄，面積約 1 100 km2（圖 1）。

花海盆地在經(jīng)歷了印支運動之后，徹底結束了本區(qū)海相沉積的發(fā)展階段，海水全部退出本區(qū)，形成了本區(qū)中-新生代陸相盆地的基底。前震旦系為一套變質(zhì)的火山巖系和碎屑巖；下古生界主要為變質(zhì)火山巖、海相碎屑巖和碳酸鹽建造；上古生界為陸相-海陸交互相-陸相碎屑巖夾基性火山巖建造［9-11］。泛酒泉盆地包括酒泉 （酒東、酒西）盆地、金塔盆地和花海盆地，主要沉積期相互連通一體。沉積蓋層由三疊系、中下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、新近系和第四系組成［12-15］，在三疊系、 侏羅系、白堊系及第四系均有鈾礦化，其中下白堊統(tǒng)赤金堡組和下溝組為主要找礦目的層位（圖 2）。

花海盆地構造演化經(jīng)歷了侏羅紀初始斷陷沉降期、早白堊世斷陷擴展期和早白堊世末-新近紀改造萎縮期三個大的演化階段。早中侏羅世斷陷成盆和早白堊世強烈伸展裂陷之后整體處于強烈的構造擠壓環(huán)境之下，使得盆地南側發(fā)生強烈的逆沖推覆，在山前沉積了巨厚的新生代沉積［11-14］。晚白堊世—古新世地層抬升剝蝕，并發(fā)育干旱氣候環(huán)境，有利于鈾礦的后生氧化改造及鈾礦化疊加富集，是有利的鈾成礦階段。

圖1 花海盆地鈾礦地質(zhì)簡圖 （據(jù)劉武生，2010［7］）Fig.1 Uuranium geology sketch of Huahai basin

圖2 花海盆地地層綜合柱狀圖 （據(jù)李萬華，2012—2014［5］）Fig.2 Comprehensive strata column in Huahai basin

花海盆地侵入巖以花崗巖類為主，發(fā)育早古生代花崗閃長巖和石炭-二疊紀斜長花崗巖，主要分布在花海盆地外緣的隆起區(qū)和盆地基底，是潛在的富鈾鈾源體。

2 構造特征

依據(jù)盆地基底巖性差異、基底斷裂分布、基底起伏形態(tài)特征以及各地質(zhì)時期盆地蓋層的發(fā)育情況等，可劃分為三個一級構造單元，即南部逆沖帶、中部凹陷帶和北部斜坡帶（圖3）。盆地南部發(fā)育阿爾金斷裂帶，晚白堊世以來發(fā)育強烈構造擠壓，使得盆地南側形成強烈的逆沖推覆構造，在山前堆積了巨厚的新生代沉積［10］，白堊系埋深2 000～3 000 m，不利于鈾成礦；而盆地的北部斜坡帶地層產(chǎn)狀較緩，傾角4～8°，白堊系埋深300～1 300 m，厚度200～1 000 m。早白堊世末，由于印度板塊與華北板塊強烈碰撞，晚白堊世-古新世的區(qū)域性抬升，花海盆地進入全面抬升剝蝕階段?；êＥ璧啬喜啃纬闪藦娏业哪鏇_推覆帶，而盆地北部構造變形較弱，形成了相對穩(wěn)定的單斜構造，為砂巖型鈾礦成礦提供了有利的構造條件（圖3）。

圖3 花海盆地二維地震剖面 （據(jù)覃素華，2013［10］）（剖面位置見圖1）Fig.3 The 2-D seismic profile of Huahai basin （The location of the profile is shown in Fig.1）

3 含礦目標層沉積建造和沉積相特征

3.1 沉積建造

下白堊統(tǒng)赤金堡組和下溝組為主要找礦目的層位，盆地南、北緣目的層埋深較淺，向盆內(nèi)深度加大，盆地東南部目的層埋深普遍較大（＞400 m），而西部北緣為寬緩的構造斜坡帶，目的層一般埋深＜400 m。砂體基本為下粗上細的正韻律沉積，泥-砂-泥結構完整，物源主要來自凹陷東部和北部斜坡帶，砂體主要分布于盆地北部、南緣和盆內(nèi)凸起的邊部，向盆內(nèi)凹陷中心砂體厚度逐漸變?。?-7］。

赤金堡組（K1c）：下段為棕紅色、棕黃色、灰綠色礫巖、礫狀砂巖與含礫砂巖、粉細砂巖互層，頂部見炭質(zhì)頁巖、煤線，含植物化石；中段為灰黃色、淺灰色礫巖夾灰綠、深灰色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖；上段下部為黃綠色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾含礫中粗砂巖，上部為灰黑色頁巖夾淺黃色粉細砂巖、泥灰?guī)r，頁理發(fā)育 （圖2）。赤金堡組出露于花海盆地南部新民堡地區(qū)，厚400 m左右。砂巖厚度為260 m，以淺黃色中層中粗砂巖、含礫砂巖為主，單層砂巖厚度可達20～30 m。該套地層平均鈾含量為3.29×10-6，釷含量為14.5×10-6，釷鈾比平均值為5.21。前人在該地層發(fā)現(xiàn)了赤金峽和低洼窯兩個礦點，鈾含量（100～700）×10-6，礦體呈層狀或透鏡狀，含礦巖性為砂泥巖互層和煤層。在赤金峽北發(fā)現(xiàn)新礦化點1處，含礦巖性為棕紅色火山碎屑巖，分析測試結果顯示鈾含量為490×10-6，釷含量為63.1×10-6。

下溝組 （K1g）：下部為紫紅色、灰綠色礫巖、砂礫巖、砂巖夾泥巖、砂質(zhì)泥巖；上部為灰綠色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾灰白色中粗砂巖、粉細砂巖（圖2）。下溝組出露于花海盆地南部新民堡地區(qū)，厚660 m左右。砂巖厚度為400 m，以灰綠色砂巖、含礫砂巖和礫巖為主，夾有多套紫紅色的厚層中、粗礫巖，單層砂巖厚度可達30～50 m。ZKH3-1鉆孔在盆地北部揭露下溝組共213 m，砂體厚度為61 m，單層砂體最厚可達11.7 m。該套地層平均鈾含量為4.65×10-6，黑山南部黑色泥巖中鈾含量可達 （10～40）×10-6，釷含量15.4×10-6，釷鈾比平均值為4.29。

3.2 沉積相特征

酒泉盆地群包括酒東盆地、酒西盆地、金塔盆地和花海盆地，在中新生代沉積期相互連通一體。赤金堡組早期以沖積扇和河流相為主，中期為三角洲與湖泊相交替，晚期以湖泊相為主；下溝組早期以沖積扇、三角洲與湖泊相交替為主要特征，晚期以濱淺湖-深湖相為主；中溝組早期以沖積扇和河流相為主，晚期以河流與淺湖相交替為特征。盆地早白堊世沉積充填物表現(xiàn)出粗—細—粗的韻律性，沉積環(huán)境經(jīng)歷了沖積扇—河流—湖泊—河流的演化過程，對應著盆地從斷陷初期—持續(xù)斷陷期—斷陷萎縮期的完整過程［12-14］?；êＥ璧厥且粋€半地塹斷陷盆地，處于短軸方向的南部和東部斷陷區(qū)，離物源區(qū)近，主要發(fā)育扇三角洲-半深湖、深湖沉積體系；處于長軸方向的北部緩坡帶主要發(fā)育河流三角洲前緣相，離物源區(qū)相對較遠，分選較好，是有利成礦的沉積相帶（圖4）。

4 成礦條件及找礦潛力分析

圖4 花海盆地下白堊統(tǒng)下溝組時期沉積相圖 （據(jù)冉波，2006［11］）Fig.4 Sedimentary facies for the Lower Cretaceous Xiagou Formation in Huahai basin

花海盆地北部發(fā)育較寬緩的構造斜坡帶，長期的緩慢隆升使得花海盆地北緣形成構造天窗，為含鈾含氧水的滲入提供了有利的構造條件，但盆地北部的剝蝕厚度較大，保留的有利成礦空間較有限。伽馬能譜測量顯示盆地北部大面積發(fā)育的花崗巖巖體中平均鈾含量為 5.45×10-6，最高可達 57.45×10-6，釷鈾比平均值為5.97，這些花崗巖體可為鈾礦的形成提供充足的鈾源?；êＥ璧乇辈恐饕l(fā)育河流三角洲-濱淺湖沉積體系，由于物源區(qū)較遠，沉積分異較好，河流三角洲平原砂體發(fā)育，為有利的潛在容礦砂體；有利沉積相帶的展布范圍較窄，分布范圍小，砂體的成熟度較低，不利于成礦。玉門油田有13口鉆孔見到了油氣顯示，有兩口鉆孔在下溝組見到了低產(chǎn)油流［16-18］， 說明花海盆地油氣資源較為豐富，河流三角洲相中的植物碎屑和濱淺湖中的暗色泥巖中有機質(zhì)也極為發(fā)育。中部花海凹陷富含有機質(zhì)、油氣藏等還原劑，反映強還原環(huán)境，而北部斜坡帶處于氧化環(huán)境，推測該區(qū)存在氧化還原過渡帶。通過花海盆地北部土壤氡氣測量數(shù)據(jù)分析，確定土壤氡濃度基值為1 350 Bq·m-3和異常值下限（E＋2δ 值）為 5 442.55 Bq·m-3。在測區(qū)南部圈定土壤氡濃度異常帶范圍，異常強度4～6倍，指示該區(qū)放射性異常（圖 5）。

圖5 花海盆地中溝組底界構造埋深等值線和土壤氡氣疊合圖（底界構造等值線圖據(jù)覃素華，2013［10］）Fig.5 Contour for the bottom depth of Zhonggou Formation and soil radon content in Huahai basin

花海盆地北部斜坡帶具有以下成礦有利條件：穩(wěn)定的構造背景、豐富的鈾源條件和有利的河流三角洲砂體、富含有機質(zhì)和油氣等還原劑、氧化還原帶和土壤氡氣異常帶發(fā)育。但花海盆地有利沉積相帶的展布范圍較窄，分布范圍小，砂體的成熟度較低；盆地北部的剝蝕厚度較大，保留的有利成礦空間較有限，對鈾成礦的不利。綜合分析認為有利構造部位、有利砂體和土壤氡氣異常的疊合區(qū)具有較好的鈾成礦條件和找礦潛力。經(jīng)核工業(yè)二〇三研究所鉆探查證在氡氣異常區(qū)發(fā)現(xiàn)礦化孔一口，其中發(fā)現(xiàn)鈾異常段2段，鈾礦化1段，更加證實了花海盆地北部斜坡帶具有一定的找礦前景 （圖5）。

5 結論

1）花海盆地北部斜坡帶地層較緩，白堊系埋深較淺，在晚白堊世—古新世一直處于抬升剝蝕階段，是砂巖型鈾礦的有利成礦構造。

2）花海盆地的找礦目的層為下白堊統(tǒng)赤金堡組和下溝組，為下粗上細的正韻律沉積，泥-砂-泥結構完整。北部緩坡帶主要發(fā)育河流三角洲平原相，是有利的沉積相帶。

3）花海盆地北部斜坡帶具有穩(wěn)定的構造背景，豐富的鈾源條件和有利的砂體，富含有機質(zhì)和油氣等還原劑，發(fā)育氧化還原帶和土壤氡氣異常帶，成礦條件有利。花海盆地的鈾成礦不利因素有：花海盆地北部的剝蝕厚度較大，保留的有利成礦空間較有限；有利沉積相帶的展布范圍較窄，分布范圍小，砂體的成熟度較低。

4）有利構造部位、有利砂體和土壤氡氣異常的疊合區(qū)具有較好的找礦潛力，經(jīng)鉆探查證，發(fā)現(xiàn)較好的鈾礦化，指示花海盆地北部斜坡帶具有一定的找礦前景。