二連盆地準寶力格凹陷賽漢組上段砂體及鈾礦化特征

戈燕忠 平智偉 任曉平

摘要：準寶力格凹陷內下白堊統(tǒng)賽漢組上段內砂巖型鈾含礦層是一套以辮狀河流沉積的粗碎屑巖層。本文從賽漢組上段砂體的規(guī)模、空間展布特征著手，研究其沉積類型及亞相旋回，分析砂體的物質成分、結構及后生蝕變；對已發(fā)現(xiàn)的鈾礦（體）化分布規(guī)律、產出特征等方面進行分析總結，認為目的層砂體及后生氧化發(fā)育，鈾礦體受潛水、潛水-層間氧化帶控制，賦礦巖性為多粒級砂巖組合體，具有較大的成礦前景。

關鍵詞：二連盆地；賽漢組上段；砂體特征；鈾礦化

基金項目：中核集團《內蒙古二連盆地烏蘭察布坳陷及鄰區(qū)鈾礦資源調查評價》子項目資助（項目編碼201901-4）。

1.地質概況

準寶力格凹陷位于二連盆地烏蘭察布坳陷的北東部，受北部巴音寶力格隆起和塔木欽隱伏隆起及南部的蘇尼特隆起所夾持，凹陷長約70km，寬約5km～12km，面積約600km2，呈北東向展布，基底呈凹凸相間的特征，埋深800m～1500m。該凹陷在賽漢期及之后處于連通狀態(tài)，形成穩(wěn)定的構造單元。凹陷內發(fā)育下白堊統(tǒng)賽漢組含煤地層，受燕山晚期構造運動的影響，局部反轉斷裂的作用，使地層產生寬緩的褶曲。研究區(qū)自下而上揭露地層有：下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、古近系伊爾丁曼哈組（E2y）和新近系，其中賽漢組上段為主要含礦層。

2.目的層砂體沉積特征

2.1砂體空間分布

研究區(qū)內賽漢組上段目的層砂體呈北東向帶狀展布，位于哈達圖成礦帶砂體的下游。河谷中心厚度較大，河谷邊部變薄，厚度為20m～60m，平均厚度35.22m，砂體厚度與層厚度具有較強的對應關系，砂體厚度高值帶對應于賽漢組上段底板埋深較大處、底板標高最小處和地層厚度最大的區(qū)域。以20m厚為邊界的砂帶從南西到北東連續(xù)發(fā)育，構成長約70km、寬8.0km～12km的長條形砂帶，構成礦床控礦的骨架砂體；而以60m為邊界的厚大砂體分布在T383線以西、T127-T243和研究區(qū)東北部，為側向支流疊加，研究區(qū)內古河谷砂體以北東向的主干河道為主，并疊加有側向支流的匯入，從而組成多物源復合砂帶。

2.2砂體的巖性組合及沉積類型

區(qū)內賽漢組上段砂體是河流沉積環(huán)境下形成的一套含煤和雜色碎屑巖建造。

砂體由下粗上細的多個正韻律砂巖組成，砂體中夾少量洪泛泥巖，底部具沖刷面。單韻律層厚4.5m～15.0m，最厚達30m以上。發(fā)育板狀、不規(guī)則楔狀和小型交錯層理及平行層理，局部見塊狀和波狀交錯層理，沉積物中很少見到化石，可見少量炭化植物碎屑。自然電位與視電阻率曲線組合表現(xiàn)為不規(guī)則箱形、鐘形，視電阻率曲線表現(xiàn)為鋸齒狀，具辮狀河沉積特點，根據測井數、巖心資料和典型沉積剖面等對其沉積類型進行重建，研究區(qū)主要沉積類型為辮狀河，由河道充填組合、河道邊緣組合和泛濫平原構成。巖性主要為含礫砂巖、粗砂巖、中粗砂巖，視電阻率曲線為箱型。河道邊緣組合包括天然堤、堤岸沉積、決口扇和決口河道，決口扇具有明顯的倒粒序特征。

2.3砂體的物質成分

目的層賽漢組上段砂體由淺灰、灰、灰綠、黃色砂質礫巖、含礫砂巖、砂巖夾薄層灰、灰綠色泥巖組成。碎屑巖具有結構成熟度低、成分成熟度中等偏低的特點。巖石類型以長石砂巖、長石巖屑砂巖和長石石英砂巖為主。物成分以石英為主（約占50%～80%），石英多為單晶石英，次為多晶石英（來自花崗巖的），長石次之（約占15%～30%）。長石主要為斜長石，次為微斜長石和條紋長石，斜長石中部分雙晶紋因受擠壓而扭折。巖屑（約占0%～25%）以花崗巖為主，可見火山巖、凝灰?guī)r、變質砂巖及少量泥巖巖屑，這也反映出本區(qū)多物源特點。云母少見，有機碳含量在局部較高，可達8%，但分布不均勻。重礦物見綠簾石、榍石、鈦鐵礦、普通角閃石、石榴石等。雜基以水云母、高嶺石為主，部分水云母見重結晶作用。膠結物成分主要以高嶺石、泥質、粉砂質為主。少量為黃鐵礦膠結，膠結方式主要為孔隙式和接觸式。巖石中碳酸鹽含量低，一般小于1%。雜基支撐結構較多，顆粒支撐結構較少。碎屑物的分選性為中等-差，磨圓度以次圓狀-次棱角狀為主。

2.4砂體的結構構造

賽漢組上段碎屑巖平均粒徑Md范圍為0.62mm～ 2.81mm；標準偏差σ為0.85～1.47，偏度SK為-0.26～0.65，以對稱—極正偏為主，峰度KG為2.47～4.56，頻率曲線形態(tài)很尖銳—非常尖為主。概率累計曲線中一段型、兩段型和三段型均可見到，以兩段型和三段型為主。研究區(qū)C-M圖解為典型牽引流型，C值為1161.51μm～3781.61μm，M值為602.90μm～1776.45μm。樣品主要集中在PQ區(qū)段，SR段較少。該區(qū)碎屑物粒徑變化大，分選中等，沉積物以粗組分為主，峰度以很尖銳為主，具有雙峰或多峰性，頻率曲線為平坦的馬鞍狀雙峰曲線。碎屑巖支撐結構以雜基支撐為主，次為顆粒支撐或顆粒-雜基支撐，雜基支撐占87.76%，顆粒支撐或顆粒-雜基支撐占12.24%；礫巖中顆粒支撐占75%，顆粒支撐或顆粒-雜基支撐占25%。以上特征說明，研究區(qū)碎屑物具有多物源近物源的特點，母巖總體以富鈾的花崗巖為主，次為火山巖及變質巖，有利于賦礦層中鈾的預富集；砂巖分選中-差，各粒級分異不好，粒級范圍寬，均質性相對較差，總體以粗碎屑物為主，膠結物含量少，固結程度低；反映賦礦層砂巖成分及結構成熟度均較低。

2.5砂體的后生蝕變特征

賽漢組上段砂體主要發(fā)育潛水氧化作用、潛水-層間氧化作用。研究區(qū)內缺失了晚白世二連組沉積，長期沉積間段，原生灰色砂巖層出露地表，遭受地表的垂向潛水氧化、潛水-層間氧化，因疊加了后生還原作用后，氧化帶巖石呈綠色或灰綠色。氧化帶沿河道南、北部側幫向河道中心發(fā)育，呈北東向帶狀展布，以黃色氧化為主，綠色氧化為否。由于早期發(fā)育的潛水-層間氧化較強，河道砂體寬度較窄，從多個方向發(fā)育的氧化相互連接，使綠色氧化帶具有面狀分布的特點；在河道西部及南、北兩側以完全氧化帶為主，氧化-還原過渡帶主要分布在河道中心線附近，展布方向與河道發(fā)育方向基本一致，灰綠色氧化主要分布于T0線以東，鈾礦化主要產于氧化-還原過渡帶中。

賽漢組上段砂巖體垂向上分為“淺紅-淺黃-灰綠”和“黃（白）-含黃斑灰色-灰色”兩種巖石地球化學分帶特征。低價硫含量在淺紅、淺黃、淺灰、淺灰綠色砂巖中含量較低，在灰色巖石中含量最高。綠色砂巖中少見黃鐵礦，有機碳含量在灰色砂巖中偏高，可達0.29%，在綠、黃色砂巖中含量明顯降低。這與灰色砂巖較綠色砂巖中含炭屑多是相一致的。說明綠色砂巖中有機質碎屑已遭受后生氧化，有機質、炭屑明顯減少。從紅-黃-白-灰綠-灰色砂巖，巖石比電位值逐漸增大，灰色砂巖具較強還原性。

3.鈾礦化特征

3.1鈾礦體的分布

鈾元素在強還原環(huán)境下處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，而在氧化環(huán)境下則相對活躍。當含氧水在砂體中運移時，砂體中本來處于穩(wěn)定狀態(tài)的鈾元素由于受到含氧水的作用而被遷移，當遇到還原障時，鈾元素則沉淀富集。目前研究區(qū)共發(fā)現(xiàn)26個砂巖型工業(yè)礦孔，鈾礦體主要賦存在賽漢組上砂體內，位于氧化-還原界面以下的灰色砂體中，呈板狀或似層狀產出，以單層為主，產狀平緩。礦體形態(tài)受氧化界面及目的層底板形態(tài)控制，大部分處于板狀氧化界面的下側含礦含水層，多平行于含水層。礦體頂界埋深在126.53m～158.64m之間，平均埋深在142.89m，標高在821.62m～855.07m之間，平均845.41m，鈾礦體厚度變化范圍為1.06m～6.83m，平均值2.43m；品位為0.0100% ～ 0.1679%，平均0.0430%；平米鈾量為1.04kg/m2～5.28kg/m2，平均2.50kg/m2。礦體厚度變化不大，品位及平米鈾量變化較大。

3.2鈾礦石的物質成分

礦石主要為灰色長石砂巖和長石石英砂巖，不等粒狀結構，成巖度低，結構疏松。按粒度分為細、中細、中、中粗礫巖，分選中等-差，磨圓度為次棱角-次圓狀。碎屑成分為來自花崗巖的石英、長石與花崗巖巖屑，火山巖次之，碎屑含量占全巖的72%～93%，填隙物含量在7%～28%，由雜基和膠結物組成。雜基以水云母、高嶺石為主，膠結物以褐鐵礦、黃鐵礦為主。碎屑物間以孔隙-接觸式為主。碎屑成分以石英（含量45%～80%）為主，長石（含量10%～20%）次之，云母少見。巖屑含量小于12%。礦石化學成分中SiO2含量66.73% ～81.66%，平均73.90%；Al2O3含量5.90%～ 14.54%，平均10.79%，屬于硅酸鹽和鋁硅酸鹽型。

3.3鈾礦石的環(huán)境指標

研究區(qū)按品位高低對賽漢組上段礦石的環(huán)境樣品進行統(tǒng)計（表1），礦石品位為0.005%～0.01%、0.01%～0.05%和>0.05%時，礦石中低價硫平均含量分別為0.30%、0.49%和0.83%；有機碳平均含量分別為0.17%、0.25%和0.51%；二氧化碳平均含量分別為0.24%、0.50%和1.78%；巖石比電位平均值分別為40.57、52.94和60.00。隨鈾礦石品位的增高，低價硫、有機碳、二氧化碳的含量相應增加，巖石比電位值相應增大。說明還原能力越強的巖石，富集鈾的能力越強。

3.4鈾礦物的存在形式

鈾賦存形式主要為吸附態(tài)鈾和鈾礦物。鈾礦物主要為菱鈣鈾礦、瀝青鈾礦、鈾石和鈾的磷酸鹽礦物。吸附態(tài)鈾的吸附劑主要為有機碳、黃鐵礦和褐鐵礦。瀝青鈾礦主要與炭化植物碎屑共生，電子探針分析礦物本身的化學成分主要為UO276.40%，CaO1.81%。瀝青鈾礦與有機質、黃鐵礦、白鐵礦緊密共生，瀝青鈾礦交代充填于有機質胞腔內。鈾的磷酸鹽礦物顆粒細小，又多與硫化物緊密共生。在電子探針背散射電子像上，亮白色瀝青鈾礦往邊緣亮度逐漸降低變?yōu)榛野咨?，反映出鈾含量逐漸降低，P2O5、CaO逐漸增加變?yōu)殁櫟牧姿猁}礦物。

4.結論

（1）研究區(qū)目的層賽漢組上段砂體以辮狀河沉積為主，由多個正韻律組成，交錯層理發(fā)育，砂體連通性好，規(guī)模宏大，具結構疏松，碳酸鹽含量低，孔隙性、滲透性好，可構成地浸砂巖型鈾礦良好的儲礦空間。

（2）目的層砂體由砂質礫巖、含礫砂巖、砂巖夾薄層灰泥巖組成。以長石砂巖、長石巖屑砂巖和長石石英砂巖為主，膠結物成分以高嶺石、泥質、粉砂質為主，膠結方式為孔隙式和接觸式，雜基支撐結構較多，顆粒支撐結構較少，碎屑物分選性中等-差，以次圓狀-次棱角狀為主。

（3）目的層砂體內發(fā)育潛水氧化作用、潛水-層間氧化，氧化帶沿河道南、北部側幫向河道中心發(fā)育，呈北東向帶狀展布，以黃色氧化為主，綠色氧化次之，鈾礦化主要產于氧化-還原過渡帶中。

（4）鈾礦體位于氧化-還原界面以下的灰色砂體中，呈板狀或似層狀產出，礦石主要為灰色長石砂巖和長石石英砂巖，不等粒狀結構，成巖度低，隨著礦石品位增高，低價硫、有機碳、二氧化碳的含量相應增加，富集鈾的能力越強。

（5）鈾的存在形式有兩種：鈾礦物和吸附狀態(tài)鈾。鈾礦物主要有菱鈣鈾礦、瀝青鈾礦、鈾石、鈾的磷酸鹽礦物四種類型。瀝青鈾礦主要產于顆粒間的裂隙中以及黃鐵礦的表面或周邊。吸附態(tài)鈾是鈾的次要存在形式，呈分散吸附態(tài)分布于有機質的表面。

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