鄂爾多斯盆地納嶺溝鈾礦床板狀礦體形成機制：來自含礦層黏土礦物研究的制約*

丁 波，劉紅旭**，張 賓，易 超，王 貴，李 平

（1中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價重點實驗室，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2核工業(yè)二〇八大隊，內(nèi)蒙古包頭 014010）

中國自20世紀(jì)80年代引入層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦理論和找礦勘查技術(shù)以來，先后在伊犁、吐哈、鄂爾多斯、二連、松遼及巴音戈壁等多個盆地發(fā)現(xiàn)了一大批大、中型乃至特大型砂巖型鈾礦床，其中西部盆地含礦層表生流體層間氧化改造成礦作用明顯，礦體以卷狀為主，而中-東部盆地砂巖型鈾礦則表現(xiàn)出明顯的熱流體改造特征，礦體以板狀、透鏡體為主，向傳統(tǒng)的層間氧化帶砂巖型鈾礦理論提出了新的挑戰(zhàn)（張金帶，2016）。其實早在1950年，學(xué)者就在美國西部科羅拉多高原鈾成礦區(qū)第一次發(fā)現(xiàn)了板狀鈾礦床，系統(tǒng)研究板狀礦體的形成是流體混合作用導(dǎo)致成礦，具體為淺部局部含氧低礦化度地下水下降與深部（熱）鹵水上升流體形成的重力穩(wěn)定界面及其不斷向盆地方向遷移（Richard，1992；1994）。

隨著鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦勘查的持續(xù)大規(guī)模投入，繼皂火壕鈾礦床之后，鄂爾多斯盆地又探明了納嶺溝和大營鈾礦床，并且其已成為中國北方重要的砂巖型鈾礦成礦帶之一。大量學(xué)者對鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦含礦砂巖巖石學(xué)特征（肖新建，2004；劉漢彬等，2012；易超等，2014）、鈾礦物賦存狀態(tài)及形成機制（肖新建，2004；楊曉勇等，2009；王貴等，2017）、成礦流體特征及演化（肖新建，2004；李榮西等，2006；楊曉勇等，2009；李子穎等，2009；薛春紀(jì)等，2010；吳柏林等，2014；2015；張龍等，2015）、成礦年齡（肖新建，2004；劉漢彬等，2012；易超等，2018）、成礦機理與成礦模式（肖新建，2004；王貴等，2017；李子穎等，2009；楊曉勇等，2009）等方面開展了系統(tǒng)的研究，并取得了一系列成果，但是對該區(qū)板狀礦體成因及形成機制等方面的研究依然較為薄弱。薛春紀(jì)等（2010）通過數(shù)值模擬研究認(rèn)為在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)發(fā)育的還原-滲出流體與含氧-滲入流體的混合界面對于鄂爾多斯盆地北緣砂巖型鈾礦成礦至關(guān)重要；李西得等（2017）研究認(rèn)為含氧含鈾水和較弱的深部還原性流體作用是形成板狀礦體的主要因素。此外，以往的研究側(cè)重研究氧化-還原（Eh）對板狀礦體的影響，而忽視了酸堿性（pH）與SiO2活度的重要性，尤其是對研究區(qū)鈾礦物以鈾石為主的砂巖型鈾礦床。

因此，本文以鈾石形成的條件（pH、Eh、SiO2）為突破口，對納嶺溝鈾礦床含礦層不同分帶砂巖中黏土礦物微觀形貌特征、組合類型、相對含量變化等開展系統(tǒng)研究，反演含礦層經(jīng)歷的改造流體組分與來源，并結(jié)合前人對研究區(qū)埋藏?zé)嵫莼放c構(gòu)造熱事件的研究來探討該區(qū)鈾成礦過程與板狀礦體形成機制，建立納嶺溝鈾成床Eh-pH界面控礦模式。上述研究不僅對深化砂巖型鈾礦成礦機理及模式、補充完善砂巖型鈾礦成礦理論具有重大的理論意義，而且對深部鈾礦定位與鈾資源擴大具有實際指導(dǎo)意義，同時，也為中國北方各盆地的深部砂巖型鈾礦研究和勘查工作起到借鑒作用。

1 成礦地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北克拉通西部，是產(chǎn)在不穩(wěn)定克拉通內(nèi)部的多重疊合盆地。盆地主要發(fā)育煤、天然氣、石油、鈾礦等多種能源礦產(chǎn)。其中，石油、天然氣和煤在平面上具有“北氣南油、滿盆煤”的分布特征；而鈾礦主要分布在盆地邊緣，空間上具有下部油氣、中部煤、上部鈾的分布特點（劉池洋等，2006）。鄂爾多斯盆地北緣砂巖型鈾礦主要集中發(fā)育于伊盟隆起上，從東往西依次發(fā)育皂火壕、納嶺溝、大營等大型、特大型鈾礦床，出露地層包括三疊系、中侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、上新統(tǒng)、第四系（圖1）。

納嶺溝鈾礦床位于鄂爾多斯盆地東北部伊盟隆起南緣，北鄰河套地塹，總體表現(xiàn)為北東高，南西低的單斜特征，發(fā)育多條斷裂（F1）（圖1），為下伏油氣與熱液的運移提供了通道（張更信等，2016）。鈾礦化主要賦存于中侏羅統(tǒng)直羅組下段砂巖中，可分為古氧化帶、二次還原綠色帶、礦帶、還原灰色帶，發(fā)育黏土蝕變、碳酸鹽化及金屬礦化（易超等，2014）。鈾礦物主要發(fā)育于灰色中-粗砂巖中，以鈾石為主，見少量的瀝青鈾，常與鈦鐵礦、黃鐵礦或有機質(zhì)相伴生（王貴等，2017）。鈾礦體主要呈板狀產(chǎn)出，少量卷狀礦體，垂向上明顯受綠色砂巖與灰色砂巖分界控制，主要產(chǎn)于分界附近的灰色砂巖中（圖2），平面上受古層間氧化帶（即二次還原綠色帶）控制（王貴等，2017；易超等，2018）。已獲得鈾成礦年齡數(shù)據(jù)為（94.5±2.7）Ma、（92.9±5.6）Ma、（84±1）Ma、（83.1±2.4）Ma、（75.2±2.1）Ma、（67.8±2.4）Ma、（61.7±1.8）Ma、（38.1±3.9）Ma，對應(yīng)地質(zhì)年代分別為晚白堊世早期、古新世及始新世中期（易超等，2018）。此外，納嶺溝地段以北的黑石頭溝地區(qū)下白堊統(tǒng)中見黑色玄武巖出露（鄒和平等，2008）。

2 樣品采集與分析方法

圖2 納嶺溝鈾礦床礦鉆孔剖面圖及礦體特征1—綠色砂巖；2—灰色砂巖；3—泥巖與粉砂巖；4—工業(yè)鈾礦體；5—鉆孔；6—地層界限；7—推測地層界限Fig.2 Borehole profile and orebody characteristics of Nalinggou uranium deposit1—Green sandstone;2—Gray sandstone;3—Mudstone and siltstone;4—Uranium ore;5—Drill hole;6—Stratigraphic boundary;7—Inferred stratigraphic boundary

本文所用樣品均采自納嶺溝鈾礦床鉆孔中不同分帶的砂巖，包括紅褐色砂巖、綠色砂巖、灰綠色砂巖、含礦砂巖、灰色砂巖。樣品采集后立即用密封袋封裝，盡量保證采集樣品的代表性和新鮮性。

樣品X-射線衍射定量分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所完成，測試儀器型號為Panalytical X’Pert PRO MPD。掃描電鏡在華北油田勘探開發(fā)研究院沉積實驗室完成，實驗儀器為TESCAN VEGAⅡ型掃描電子顯微鏡。U含量采用ICP-MS分析，在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所完成，使用儀器為Finnigan-MAT公司生產(chǎn)的ELE‐MENT型號的高分辨電感耦合等離子質(zhì)譜儀，精度優(yōu)于10%。

3 測試結(jié)果

3.1 黏土礦物微觀特征

通過掃描電鏡對納嶺溝鈾礦床含礦層不同分帶砂巖黏土礦物系統(tǒng)觀察發(fā)現(xiàn)（圖3a～d），含礦層砂巖中黏土礦物主要有蒙脫石（S）、高嶺石（K）、綠泥石（C）及少量伊利石（I）與綠蒙混層（S/C）。其中，蒙脫石在各分帶砂巖中均大量發(fā)育，呈蜂窩狀、片絮狀分布在顆粒間或顆粒表面，常與高嶺石（圖3i～k）、綠泥石（圖3f、g）、方解石（圖3e）及鈾礦物（圖3h）相伴生，并可見高嶺石向蒙脫石轉(zhuǎn)化（圖3i）與蒙脫石向綠泥石轉(zhuǎn)化而成的綠蒙混層（圖3g）；高嶺石（K）常見于還原帶灰色砂巖與礦帶灰色砂巖中（圖3i～l），少見于二次還原綠色砂巖中，呈片狀、書頁狀及蠕蟲狀分布于顆粒表面或孔隙中，與蒙脫石相伴生（圖3i～k），?？梢姼邘X石向蒙脫石轉(zhuǎn)化（圖3i）；綠泥石（C）常見于二次還原綠色與灰綠色砂巖中，呈葉片狀、花朵狀集合體附著在顆粒表面或充填在孔隙當(dāng)中，與蒙脫石相伴生（圖3f、g），局部可見蒙脫石向綠泥石轉(zhuǎn)化而成的綠蒙混層（圖3g）；伊利石（I）在各分帶砂巖中均少見。

3.2 黏土礦物含量

嶺溝鈾礦床ZK89-19鉆孔中含礦層不同分帶的鉆孔砂巖X衍射分析結(jié)果表明（表1），該區(qū)黏土礦物主要為蒙脫石（55.0%～87.0%），平均值為75.8%，其次為高嶺石（7.0%～28.0%），平均值為15.6%；而后為綠泥石（2.0%～23.0%），平均值6.7%，伊利石（1.0%～5.0%），平均值為1.9%。古氧化帶紅色砂巖中（n=1）黏土總量占砂巖的12%，其中蒙脫石含量為86.0%，高嶺石含量為7.0%，綠泥石平均含量為5.0%，伊利石平均含量為2.0%；二次還原綠色帶綠色砂巖（n=4）黏土平均總量占砂巖的21.5%，其中蒙脫石（55%～87%），平均值為78.0%，其次為高嶺石（7.0%～21.0%），平均值為11.3%；而后為綠泥石（4.0%～23.0%），平均值9.8%，伊利石（1.0%～2.0%），平均值為1.2%；礦帶綠色砂巖（n=2）黏土平均總量占砂巖的 15.5%，其中蒙脫石（67.0%～73.0%），平均值為70.0%，其次為高嶺石（16.0%～28.0%），平均值為22.0%；而后為綠泥石（4.0%～9.0%），平均值6.5%，伊利石（1.0%～2.0%），平均值為1.5%；還原帶灰色砂巖（n=3）黏土平均總量占砂巖的19.7%，其中蒙脫石（70.0%～77.0%），平均值為73.3%，其次為高嶺石（19.0%～21.0%），平均值為20.0%；而后為綠泥石（2.0%～4.0%），平均值3.3%，伊利石（2.0%～5.0%），平均值為3.3%。

圖3 納嶺溝鈾礦床含礦層中不同分帶砂巖黏土礦物微觀特征a.古氧化帶褐紅色鈣質(zhì)粗砂巖，含氧化植物莖稈；b.二次還原帶綠色粗砂巖；c.礦帶灰色鈣質(zhì)粗砂巖，含碳屑與黃鐵礦；d.還原帶灰色粗砂巖；e.古氧化帶，紫紅色細(xì)砂巖中粒間方解石與粒表彎曲片狀蒙脫石；f.二次還原帶，綠色粗砂巖中粒表團(tuán)塊狀蒙脫石與葉片狀綠泥石；g.二次還原帶，綠色細(xì)砂巖中粒表粒間片網(wǎng)狀綠蒙混層；h.礦帶灰色粗砂巖中粒間黃鐵礦、鈾礦物與蜂窩網(wǎng)狀蒙脫石；i.礦帶灰色中細(xì)砂巖中粒間粒表片絮狀蒙脫石、粒間蠕蟲狀與書頁片狀高嶺石；j.礦帶，灰色中細(xì)砂巖中粒間書頁片狀高嶺石；k.還原帶，灰色粗砂巖中粒間書頁板狀、蠕蟲狀高嶺石與片絮狀蒙脫石；l.還原帶，灰色中細(xì)砂巖中粒間片狀高嶺石Fig.3 Microcosmic characteristics of clay minerals in ore-bearing sandstones from different zones of the Nalinggou uranium deposita.Paleooxidation zone,maroon calcareous coarse sandstone,oxidizing plant;b.Secondary reduction zone,green coarse sandstone;c.Ore zone,gray calcareous coarse sandstone,carbon chips and pyrites;d.Reduction zone,gray coarse sandstone;e.Paleooxidation zone,the intergranular calcite and epigranular curved sheet montmorillonite in the purple-red fine sandstone;f.Secondary reduction zone,the granule scale lump montmorillonite and the leaf shaped chlorite of epigranular in the green coarse sandstone;g.Secondary reduction zone,flake-net chlorite-montmorillonite of intergranular and epigranular in the green fine sandstone;h.Ore zone,pyrite,uranium mineral and honeycomb network montmorillonite of intergranular in the gray coarse sandstone;i.Ore zone,flocculent montmorillonite of intergranular and epigranular,vermicular and foliate kaolinite of intergranular in the gray middle-fine sandstone;j.Ore zone,book-page sheet intergranular kaolinite in the gray middle-fine sandstone;k.Reduction zone,book-page sheet and vermicular kaolinite,flocculent montmorillonite in the gray coarse sandstone;l.Reduction zone,book-page sheet intergranular kaolinite in the gray middle-fine sandstone

表1 納嶺溝鈾礦床ZK89-19鉆孔砂巖樣品黏土礦物X-衍射結(jié)果Table 1 X-ray diffraction results of clay minerals in sandstone from ZK89-19 in Nalinggou uranium deposit

納嶺溝鈾礦床含礦層不同分帶砂巖X衍射分析結(jié)果表明（表2），該區(qū)黏土礦物主要為蒙脫石，其次為高嶺石與綠泥石；古氧化帶紅色砂巖（n=3）黏土總量占砂巖的11%，其中蒙脫石平均含量為66.0%，高嶺石平均含量為19%，綠泥石平均含量為11.7%，伊利石平均含量為3.3%；二次還原綠色帶綠色-灰綠色砂巖（n=119）黏土總量占砂巖的17.6%，其中蒙脫石平均含量為64.5%，高嶺石平均含量為19.3%，綠泥石平均含量為15.5%，伊利石平均含量為1.7%；礦帶綠色砂巖（n=22）黏土總量占砂巖的17.3%，其中蒙脫石平均含量為55.5%，高嶺石平均含量為33.0%，綠泥石平均含量為15.5%，伊利石平均含量為2.4%；礦帶灰色砂巖（n=21），黏土總量占砂巖的16.7%，其中蒙脫石平均含量為48.6%，高嶺石平均含量為39.2%，綠泥石平均含量為8.3%，伊利石平均含量為3.9%；原生灰色砂巖（n=21）黏土總量占砂巖的16.7%，其中蒙脫石平均含量為48.6%，高嶺石平均含量為39.2%，綠泥石平均含量為8.3%，伊利石平均含量為3.9%。

表2 納嶺溝鈾礦床鉆孔砂巖樣品黏土礦物X-衍射統(tǒng)計結(jié)果Table 2 X-ray diffraction results of clay minerals in sandstone in Nalinggou uranium deposit

4 討論

4.1 Eh-pH突變界面

盆地砂巖中自生黏土礦物的形成與孔隙流體的pH值、離子成分類型以及含量等密切相關(guān)，高嶺石形成于Na+與K+等堿性離子含量低的酸性流體環(huán)境（pH=5～6）；蒙脫石易在貧K+而富Na+和Ca2+的弱堿性介質(zhì)（pH=7～8.5）中形成；伊利石多是在K+/H+比值高的弱堿性（pH=8）環(huán)境中由鉀長石、云母等鋁硅酸鹽礦物弱淋濾作用下風(fēng)化而成的；綠泥石形成需要相對較高的溫度、較強堿性的環(huán)境（pH=9～10），尤其是在富Mg2+的孔隙水中容易沉淀出來（湯艷杰等，2002；隆浩等，2007）。因此，排除含礦層沉積時古氣候和沉積物源等共有因素外，可以利用盆地砂巖中黏土礦物相對含量的變化來反演砂巖整體地球化學(xué)環(huán)境與經(jīng)歷改造流體性質(zhì)（謝淵等，2010）。

納嶺溝鈾礦床ZK89-19鉆孔含礦層砂巖從二次還原綠色帶→礦帶，蒙脫石相對平均含量從78.0%→70.0%，高嶺石相對平均含量從11.3%→22.0%，綠泥石相對平均含量從9.8%→6.5%，伊利石相對平均含量從1.2%→1.5%（圖4）。上述黏土礦物含量特征表明：含礦層砂巖中整體以蒙脫石為主，其次為高嶺石與綠泥石，伊利石含量較少，表明含礦層晚期整體經(jīng)歷富Na+和Ca2+的弱堿性流體的改造。此外，從二次還原綠色帶→礦帶與原生帶，呈現(xiàn)蒙脫石、綠泥石明顯減少，高嶺石含量明顯增加的趨勢，說明從二次還原綠色帶→礦帶砂巖，砂巖環(huán)境發(fā)生相對酸化（pH值相對降低），即二次還原綠色帶與礦帶之間存在pH突變界面。

圖4 納嶺溝鈾礦床ZK-89-19鉆孔含礦層砂巖X-衍射分析圖1—灰色粗砂巖；2—紅色粗砂巖；3—綠色粗砂巖；4—灰色中砂巖；5—綠色中砂巖；6—灰色細(xì)砂巖；7—灰色泥巖；8—紅色泥巖；9—樣品點Fig.4 X-ray diffraction analysis diagram of clay minerals in sandstone from ZK89-19 in Nalinggou uranium deposit1—Gray coarse sandstone;2— Red coarse sandstone;3—Green coarse sandstone;4—Gray middle sandstone;5—Green middle sandstone;6—Gray fine sandstone;7—Gray mudstone;8—Red mudstone;9—Sample

為了排除單個鉆孔得出結(jié)論的偶然性，統(tǒng)計了納嶺溝鈾礦床不同分帶砂巖上百個樣品的黏土礦物測試數(shù)據(jù)（表2）。結(jié)果表明納嶺溝鈾礦床含礦層砂巖從二次還原綠色帶→礦帶綠色→礦帶灰色，蒙脫石相對平均含量從64.5%→55.5%→48.6%，高嶺石相對平均含量從19.3%→33.0%→39.2，綠泥石相對平均含量從15.5%→15.5%→8.3%，伊利石相對平均含量變化不大（圖5）。上述黏土礦物特征同樣可得出含礦層晚期整體經(jīng)歷富Na+和Ca2+的弱堿性流體的改造與古氧化帶與礦帶之間存在pH突變界面這一結(jié)論。此外，結(jié)合前人統(tǒng)計的納嶺溝鈾礦床含礦層不同分帶砂巖w(TOC)、w(全巖S)、Fe3+/Fe2+比值及w(CH4)（易超等，2015），認(rèn)為從古氧化帶→礦帶不僅存在pH突變界面，也存Eh突變界面，因此認(rèn)為二次還原綠色帶與礦帶之間存在Eh-pH突變界面。

4.2 流體組分與來源

多數(shù)學(xué)者從流體包裹體、后生蝕變、有機地化的角度對該區(qū)鈾礦床含礦層經(jīng)歷的改造流體組分與來源進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為流體主要由來自蝕源區(qū)的含鈾含氧大氣降水、有機還原流體、盆地鹵水與低溫?zé)嵋毫黧w組成（肖新建，2004；吳柏林等，2014；2015；彭云彪等，2007；李子穎等，2009；張龍等，2015；趙興齊等，2016）。

納嶺溝鈾礦床含礦層砂巖中黏土礦物以蒙脫石為主，說明含礦層晚期整體經(jīng)歷富Na+、Ca2+的弱堿性流體的改造，考慮到鄂爾多斯盆地新近系以來的喜馬拉雅期的強烈抬升改造，造成盆地鹵水與油氣大規(guī)模逸散至含礦層砂巖中（劉池洋等，2006），故認(rèn)為富Na+、Ca2+的弱堿性流體為盆地鹵水與逸散油氣；二次還原綠色砂巖中存在紅色-黃色鈣質(zhì)膠結(jié)氧化砂巖，說明含礦層早期經(jīng)歷了氧化流體的改造作用，氧化殘留砂巖黏土礦物以蒙脫石為主，相對平均含量為66.0%，其次為高嶺石，相對平均含量為19%，說明氧化流體為弱堿性流體，與前人研究的含鈾含氧大氣降水相符合（肖新建，2004；李子穎等，2009；張龍等，2015）。氧化殘留砂巖→二次還原綠色砂巖，蒙脫石、高嶺石、綠泥石以及伊利石相對平均含量分別從 66.0%→64.5%、19.0%→19.3%、11.7%→15.5%、3.3%→1.7%，呈現(xiàn)綠泥石含量相對增加，蒙脫石與伊利石相對降低的趨勢。李子穎等（2007）研究表明二次還原帶綠色砂巖的形成與堿性低溫?zé)嵋海ㄅ璧佧u水）及油氣流體作用有關(guān)；夏菲等（2016）研究認(rèn)為含礦層砂巖中綠泥石形成具有多期次性，是中-低溫?zé)嵋毫黧w作用的結(jié)果，考慮到納嶺溝鈾礦床以北石頭溝地區(qū)發(fā)育的玄武巖中發(fā)育大量的石英與方解石脈與杏仁體（易超等，2018），認(rèn)為玄武巖形成后期伴隨的中-低溫堿性熱液參與綠泥石形成。因此，二次還原帶砂巖中綠泥石的形成是盆地鹵水與油氣及與玄武巖有關(guān)中-低堿性熱液共同作用的結(jié)果。

二次還原綠色帶→綠色礦帶→灰色礦帶→還原灰色帶，蒙脫石、高嶺石及綠泥石相對平均含量分別從64.5%→55.5%→48.6%→63.8%、19.3%→33.0%→39.2%→27.0%、15.5%→15.5%→8.3%→6.8%，整體呈現(xiàn)蒙脫石、綠泥石明顯減少，高嶺石含量明顯增加的趨勢（圖8），認(rèn)為礦帶與還原帶可能經(jīng)歷了早期酸性流體與晚期弱堿性流體（盆地鹵水）共同作用，并考慮到含礦層與下伏延安組煤層直接接觸，煤層在演化過程中能產(chǎn)生大量的有機酸與煤成氣，當(dāng)其運移至含礦層砂巖中時能造成高嶺石含量的偏高，說明早期酸性流體為煤層在演化過程中產(chǎn)生大量的有機酸與煤成氣。

上述分析可知：含礦層經(jīng)歷了弱堿性大氣降水（含鈾含氧）、有機酸性流體（有機酸與煤成氣）、中、低溫堿性熱液、富Na+、Ca2+的弱堿性流體（盆地鹵水）與油氣的共同作用。

4.3 板狀礦體形成機制

結(jié)合前人對該區(qū)含礦層埋藏演化史（張龍等，2015）、熱構(gòu)造事件（任戰(zhàn)利等，2006;丁超，2013）及盆地構(gòu)造演化過程（劉池洋等，2006）的研究，以鈾石形成條件（pH、Eh、SiO2）為突破口，以含礦層經(jīng)歷的改造流體組分與來源的研究為線索，查明納嶺溝鈾礦床成礦過程，并探討板狀礦體的形成機制（圖6）。

晚侏羅世—早白堊世，受晚燕山運動的影響，造成盆地的整體抬升，導(dǎo)致盆地北部中侏羅統(tǒng)直羅組地層局部出露地表，接受來自蝕源區(qū)含氧含鈾大氣降水的氧化改造，開始早期層間氧化帶發(fā)育階段。來自蝕源區(qū)弱堿性的含鈾、含氧大氣降水層間滲入含礦層中，大量氧氣能使砂巖中的鈾礦物、有機質(zhì)、低價鐵礦物（黃鐵礦、菱鐵礦）、黑云母遭受氧化，使得砂巖中的鈾金屬元素活化，并以碳酸鈾酰([UO2(CO3)3]4-)的形式發(fā)生遷移，為后期鈾礦形成提供鈾源。此外，上述的氧化過程產(chǎn)生少量的H2SO4，能造成砂巖環(huán)境逐漸變成弱酸性，使得砂體中巖屑、雜基、長石等不穩(wěn)定成分遭受溶蝕，形成分散狀與蠕蟲狀高嶺石，導(dǎo)致氧化帶中高嶺石的含量相對較高（表2），同時釋放出Ca2+、Mg2+、Fe2+與SiO2結(jié)合，使得沉積環(huán)境的酸性逐漸降低，呈酸性-堿性、有利于鈾的沉淀。當(dāng)含鈾的層間水遇到固體有機質(zhì)、黃鐵礦等還原劑，在微生物作用下，高價、活化的鈾離子會被還原成低價、穩(wěn)定的鈾礦物（瀝青鈾礦），在氧化-還原過渡帶形成早期的卷狀鈾礦體（圖6a）。雖然納嶺溝鈾礦床中少見卷狀鈾礦體，但是其相鄰皂火壕鈾礦床中可見卷狀鈾礦體，可為早期卷狀鈾礦體的形成提供依據(jù)。

此后，納嶺溝以北黑石頭溝地區(qū)玄武巖（126.2 Ma）的侵入造成該區(qū)發(fā)育一次構(gòu)造熱事件（鄒和平等，2008），不僅導(dǎo)致下伏古生界與延長組烴源巖大量生烴成藏（任戰(zhàn)利等，2006），且促使延安組煤系地層演化過程中產(chǎn)生大量對鈾的運移有重要意義的有機酸、CO2及對鈾沉淀、富集、成礦有利的CH4、H2S等氣體（閔茂中等，2003），垂向運移至含礦層中，為含礦層中靠近煤層的灰色砂巖中高嶺石的大量生成提供了依據(jù)。此外，與玄武巖有關(guān)的中-低溫堿性熱液在玄武巖中運移時能萃取玄武巖中Fe、Mg元素，為含礦層中綠泥石的形成提供Fe、Mg元素來源。當(dāng)中-低溫堿性熱液層間滲入含礦層中與含鈾含氧的大氣降水混合，形成氧化-堿性低溫混合成礦熱液，pH與溫度的升高不僅能萃取分散吸附的六價鈾，還可以加大瀝青鈾礦的溶解度，造成早期形成的鈾礦體重新活化，并以碳酸鈾酰([UO2(CO3)3]4-)的形式發(fā)生遷移或以Ca-U（Ⅵ）-CO2-3穩(wěn)定的絡(luò)合物進(jìn)行遷移（張龍等，2015）。當(dāng)氧化-堿性成礦熱液與垂向運移的酸性-還原性流體（有機酸與煤成氣）相接觸時，Eh的改變使得碳酸鈾酰離子解體，促使六價鈾還原為四價鈾，伴隨碳酸鈣的形成，與該區(qū)含礦砂巖碳酸鈣含量高相對應(yīng)（易超等，2014）；pH突然降低容易造成SiO2活動降低，當(dāng)介質(zhì)中SiO2活度范圍降低為 α(H4SiO4)≥10-3.5～10-2.7mol/LH2O，U6+：1∶（0.5～0.9）（閔茂中等，1992），在Eh-pH界面上能形成大量與自生石英共生的鈾石。隨著氧化、堿性中-低混合成礦熱液與酸性-還原性流體不斷向盆地中排泄區(qū)運移時，造成早期形成的卷狀礦體被破壞與板狀形成產(chǎn)于Eh-pH突變界面上，此過程為晚期層間氧化階段（圖6b）。

始新世晚期，受喜山中晚期構(gòu)造運動的影響，盆地進(jìn)入最為顯著的快速抬升階段，造成河套斷陷盆地的形成，切斷了來自蝕源區(qū)的含鈾水的補給，導(dǎo)致研究區(qū)鈾成礦作用的終止（劉池洋等，2006）。盆地的快速抬升容易造成下伏的油氣藏調(diào)整改造，發(fā)生大規(guī)模烴類逸散，不斷沿區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂構(gòu)造向上逸散，對早期氧化砂巖進(jìn)行二次還原改造，形成綠色砂巖（李子穎等，2007；夏菲等，2016），這一過程將形成微觀條件下綠泥石與綠泥石-蒙脫石混層（圖3f、g），局部地段由于還原的不徹底，仍可見到紫紅色、褐紅色古氧化殘留砂巖（圖3a），使早期形成的鈾石一直處于還原環(huán)境中，避免后期改造，此過程為保礦階段（圖6c）。此外，盆地的快速抬升容易造成下伏的富Na+、Ca2+堿性盆地鹵水向上運移至含礦層中，造成盆地整體發(fā)育以蒙脫石為主的黏土礦物蝕變，與微觀條件下所見高嶺石向蒙脫石轉(zhuǎn)變相對應(yīng)（圖3i），并容易掩蓋含礦層早期接受酸性流體改造的事實。

5 結(jié) 論

（1）納嶺溝鈾礦床含礦層砂巖中黏土礦物主要有呈蜂窩狀、片絮狀產(chǎn)出的蒙脫石、呈片狀、書頁狀及蠕蟲狀產(chǎn)出高嶺石、呈葉片狀、花朵狀集合體產(chǎn)出的綠泥石，整體以蒙脫石為主，其次為高嶺石與綠泥石，伊利石含量較少，從古氧化帶→礦帶與原生帶，呈現(xiàn)蒙脫石、綠泥石明顯減少，高嶺石含量與w(TOC)、w(全巖S)、CH4明顯增加的趨勢，說明古氧化帶與礦帶之間存在Eh-pH突變界面。

（2）納嶺溝鈾礦床含礦層經(jīng)歷了弱堿性大氣降水（含鈾含氧）、有機酸性流體（有機酸與煤成氣）、油氣流體、中-低溫堿性熱液與富Na+和Ca2+弱堿性流體（盆地鹵水）的共同作用，結(jié)合前人關(guān)于該區(qū)埋藏演化史與構(gòu)造熱事件的研究，認(rèn)為弱堿性大氣降水與中-低溫、堿性熱液混合而成的堿性、氧化低溫成礦熱液與下伏延安組煤系地層演化產(chǎn)生的酸性、還原流體（有機酸與煤成氣）在相互接觸面上因Eh-pH突變而造成鈾石與其共生礦物沉淀，并在Eh-pH突變界面上形成板狀礦體。

致 謝感謝核工業(yè)二〇八大隊在野外樣品采集過程中所提供的幫助，感謝審稿專家提出了寶貴的建設(shè)性意見。