松遼盆地錢家店砂巖型鈾礦床含礦巖系組成特征與鈾成礦作用*

宋柏榮 孫 慧 楊松林 韓洪斗 李青春 施玉華 唐潔云 劉玉婷

1 中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010 2 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069 3 遼河石油勘探局有限公司通遼鈾業(yè)分公司，遼寧盤錦 124010

自20世紀(jì)90年代松遼盆地錢家店鈾礦勘查以來，取得了良好的勘探和開發(fā)效果，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了錢Ⅱ塊、錢Ⅲ塊和錢Ⅳ塊、錢Ⅳ東、錢Ⅴ塊5個(gè)鈾礦體，是一個(gè)具有重要工業(yè)價(jià)值的國內(nèi)超大型砂巖型鈾礦。錢家店鈾礦床是目前在松遼盆地白堊系中發(fā)現(xiàn)的唯一可地浸開采的砂巖型鈾礦床(李林強(qiáng)，2014)，與中國在伊犁盆地南緣、吐哈盆地西南緣、鄂爾多斯盆地北部東勝地區(qū)發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦床一樣，都具有礦石平均品位低、分布面積較大、儲(chǔ)量可觀、地浸開采成本低且無污染等特點(diǎn)(李子穎等，2009)，因此也突顯其重要性。作者著重從錢家店錢Ⅳ塊砂巖型鈾礦床賦礦母巖物質(zhì)來源及賦礦巖石巖石學(xué)特征入手，深入剖析了賦礦巖石組合、碎屑種類及含量、填隙物成分、有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦含量以及礦化蝕變、鈾賦存形成與鈾成礦等，取得了許多新的認(rèn)識(shí)。提出了賦礦巖石類型主要為中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、含泥礫砂巖和砂礫巖等，并且砂巖的碎屑成分反映了高鈾背景值的母巖特點(diǎn)。鈾的賦存狀態(tài)為鈾礦物(瀝青鈾礦、鈾石)和吸附鈾，本區(qū)的暗色泥巖由于區(qū)域輝綠巖脈侵入帶來的熱流加速了有機(jī)質(zhì)成熟轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了其還原能力，促進(jìn)了鈾的礦化。這些成果對(duì)錢家店砂巖型鈾礦床的深入勘探及區(qū)域找礦具有重要意義。

圖 1 松遼盆地及錢家店凹陷位置Fig.1 Songliao Basin and location of Qianjiadian depression

1 區(qū)域地質(zhì)概況

錢家店砂巖型鈾礦床位于松遼盆地西南部的西南隆起區(qū)(圖 1)。松遼盆地地處華北板塊北緣、中亞造山帶東側(cè)、濱太平洋新構(gòu)造域三者鄰接聚合部位(閆楓等，2018)。中生代的燕山運(yùn)動(dòng)即已形成本區(qū)NNE向“兩隆夾一坳”的地質(zhì)構(gòu)造背景特征，奠定了現(xiàn)代地貌的總體格局。

松遼盆地內(nèi)部組成是在天山—內(nèi)蒙—興安古生代海槽褶皺系基礎(chǔ)上發(fā)育起來的中—新生代內(nèi)陸斷陷—坳陷盆地，盆地基底由加里東褶皺系、海西褶皺系沉積變質(zhì)巖系和海西期及燕山期中酸性噴出及侵入巖巖石單元組成(陳曉林等，2008)，局部地段出露前寒武紀(jì)古老變質(zhì)巖系。盆地基底與盆地周緣蝕源區(qū)地層巖石組成基本相似，但發(fā)育程度及其產(chǎn)出狀態(tài)與分布存在一定差別?；咨喜枯p微變質(zhì)的沉積巖系及侵入其中的巖漿巖巖石單元為盆地沉積的重要物質(zhì)來源。

錢家店凹陷呈NNE-NE向窄條狀展布，長(zhǎng)約100ikm，寬9～10ikm，面積約1300ikm。錢家店凹陷經(jīng)歷了早白堊世斷陷、早白堊世末抬升剝蝕、晚白堊世拗陷及末期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)、抬升剝蝕4個(gè)階段(殷敬紅等，2000)。地層主要為下白堊統(tǒng)義縣組、九佛堂組、沙海組、阜新組斷陷湖盆沉積和上白堊統(tǒng)泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組、明水組拗陷河流—湖泊沉積構(gòu)成，砂巖型鈾礦床主要賦存上白堊統(tǒng)姚家組地層中。

2 含礦建造巖石學(xué)及巖石化學(xué)特征

2.1 巖石類型及碎屑組成特點(diǎn)

姚家組是鈾的主要賦存層位，對(duì)錢Ⅳ塊目的層多個(gè)鉆孔中含礦、礦化及低品位礦石的巖心觀察、描述以及薄片鑒定、X衍射和掃描電鏡分析等的研究表明，目的層巖性為砂巖、砂礫巖和泥巖，具體類型見表 1。碎屑粒徑以細(xì)砂、中—細(xì)砂為主，次為粉砂、粗砂和礫石。砂巖成分類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，次為巖屑砂巖(圖 2，圖 3)。碎屑成分成熟度差，結(jié)構(gòu)成熟度較好。石英、長(zhǎng)石碎屑多為次圓狀、次棱狀。

表 1 錢家店鈾礦錢Ⅳ塊含礦建造巖石類型Table1 Rock types of the ore-bearing formation in QⅣ block of Qianjiadian uranium deposits

圖 2 錢家店鈾礦砂巖成分類型三角圖Fig.2 Triangular diagram of sandstone composition in Qianjiadian uranium deposits

圖 3 錢家店鈾礦薄片鑒定碎屑含量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Bar chart of debris contents based on slice analysis in Qianjiadian uranium deposits

勘查區(qū)含礦與賦礦巖石主要為細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、含泥礫長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖和泥礫砂礫巖(圖 4)。砂巖碎屑成分石英與長(zhǎng)石之和與巖屑含量相近，巖屑以酸性火山巖為主(流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r)，次為粗面巖、正長(zhǎng)細(xì)晶巖、花崗巖、花崗斑巖、安山巖、硅質(zhì)巖、泥巖等，偶見石英片巖和硅質(zhì)板巖等。砂礫巖礫石成分以泥礫為主，局部層段發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥—粉晶云巖和鈣質(zhì)砂巖礫石。由于砂巖粒度以中、細(xì)砂巖為主，花崗巖巖屑都已破碎為石英、長(zhǎng)石碎屑，因此，從堿性長(zhǎng)石含量較高并以長(zhǎng)石碎屑存在等分析，來自花崗巖的可能性較大。另外本區(qū)重礦物組合中，除了鈦磁鐵礦和白鈦石來自巖漿巖的組合為主外，次為石榴子石組合，說明本區(qū)物源有少量的高級(jí)變質(zhì)巖。

2.2 砂巖填隙物特征

含礦目的層砂巖膠結(jié)較疏松，制片過程中泥質(zhì)膠結(jié)物有被沖刷掉的可能，因此，為準(zhǔn)確確定填隙物含量，采用了鑄體薄片和X衍射全巖黏土總量分析結(jié)合的方法。分析認(rèn)為本區(qū)砂巖孔隙較發(fā)育，填隙物含量較低，填隙物主要為黏土礦物、碳酸鹽及黃鐵礦等。不含礦砂巖和含礦砂巖(包括礦化砂巖和礦石)X衍射分析(圖 5)表明: 無礦砂巖平均黏土總量為7.15%，含礦砂巖平均黏土總量為6.73%，黏土礦物類型以伊蒙混層和高嶺石為主(圖 6)，少量伊利石和綠泥石，并且隨著砂巖含礦性增強(qiáng)高嶺石增高，反映了高嶺石礦化蝕變沉淀，伴隨鈾的沉淀；無礦砂巖平均碳酸鹽含量8.26%，含礦砂巖平均碳酸鹽含量5.13%，其中以鐵白云石為主，次為方解石和菱鐵礦。

a—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，QⅣ-41-05井，336.9im，巖屑以酸性巖屑為主，粒間高嶺石膠結(jié)；b—極細(xì)—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，QⅣ-20-23井，413im，長(zhǎng)石砂屑、酸性巖屑及白云石膠結(jié)物；c—含灰細(xì)—中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，QⅣ-20-23井，426.85im，礦化蝕變方解石連晶分布；d—礫質(zhì)不等粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，QⅣ-41-05井，337.3im，礫石為泥巖巖屑，礫間為砂質(zhì)碎屑圖 4 錢家店鈾礦賦礦砂巖類型圖版Fig.4 Charts of the ore-bearing sandstone in Qianjiadian uranium deposits

圖 5 錢家店鈾礦X衍射砂巖礦物含量直方圖Fig.5 Histogram of minerals contents in sandstone obtained by X-ray diffraction in Qianjiadian uranium deposits

圖 6 錢家店鈾礦砂巖黏土礦物相對(duì)含量直方圖Fig.6 Histogram of clay minerals contents in sandstone in Qianjiadian uranium deposits

表 2 錢家店砂巖型鈾礦錢Ⅵ塊賦礦巖石全分析*

2.3 含礦主巖巖石化學(xué)特征

對(duì)錢家店砂巖型鈾礦Ⅳ塊賦礦巖石進(jìn)行巖石化學(xué)全分析(表 2)。SiO2/Al2O3值介于3.17～8.71之間，平均為6.52，比值低于佩蒂莊的長(zhǎng)石砂巖的平均值(8.86)，反映了本區(qū)姚家組砂巖的成分成熟度較低。CaO含量0.51%～10.81%，以方解石砂屑及泥晶灰?guī)r巖屑存在砂巖中。砂巖中碳酸鹽含量低，膠結(jié)物中由雛晶狀泥質(zhì)雜基組成，符合河流相以成分成熟度低的砂屑、巖屑及泥質(zhì)沉積物為主的沉積特點(diǎn)。

賦礦巖石樣品K2O+Na2O含量為4.12%～6.32%，平均值5.25%；K2O/Na2O值絕多大多數(shù)大于1，平均為1.65，具有明顯的富鉀特征，砂巖中長(zhǎng)石碎屑以鉀長(zhǎng)石為主，與巖石的鏡下鑒定微斜條紋長(zhǎng)石含量普遍大于斜更長(zhǎng)石含量是一致的，另外含有正長(zhǎng)細(xì)晶巖—粗面巖巖屑是一致的，反映蝕源區(qū)發(fā)育偏酸性—偏堿性的花崗巖質(zhì)巖石。

3 含礦主巖礦化蝕變特征

錢家店鈾礦床礦化蝕變的產(chǎn)生是由于上部流體滲入氧化蝕變、深部流體(油氣等)滲出還原以及輝綠巖脈侵入帶來的巖漿熱液蝕變?cè)斐?羅毅等，2012)。通過大量含礦砂巖系、礦化砂巖和礦石顯微鏡的鑒定，礦化蝕變主要包括碳酸鹽化(亮晶方解石化、亮晶白云石化、菱鐵礦化)、高嶺石化、黃鐵礦化，少見重晶石化，此外，還可見氧化鐵質(zhì)與油氣逸散產(chǎn)生的油斑、油漬的污染等，它們?cè)阝櫟牡V化作用中扮演著積極角色，與含鈾的流體成礦作用聯(lián)合起來，起著不可替代的綜合作用。

3.1 碳酸鹽化

砂巖中的碳酸鹽化蝕變是錢家店凹陷砂巖型鈾礦化的主要礦化蝕變類型，從后生熱液中解離出的鈾在還原過渡帶上還原為U4+以獨(dú)立鈾礦物(瀝青鈾礦、鈾石)沉淀或呈吸附狀態(tài)，同時(shí)碳酸鹽亦發(fā)生蝕變充填及交代。

3.2 高嶺石化

錢家店Ⅳ塊賦礦砂巖中普遍高嶺石化。高嶺石化的出現(xiàn)表明成礦熱液已轉(zhuǎn)變?yōu)槿跛嵝原h(huán)境，這種轉(zhuǎn)變預(yù)示著3種情況： 其一，蝕源區(qū)含礦原巖風(fēng)化剝蝕的徹底程度，預(yù)示著含礦性好的蝕變花崗巖與堿性花崗巖風(fēng)化徹底；其二，弱酸性介質(zhì)條件有可溶性鈾的帶入有利于成礦；其三，它的出現(xiàn)造成與碳酸鹽化弱酸—弱堿性的交替發(fā)生，方可使得可溶性鈾的沉淀與富集。因此，在錢家店地區(qū)，存在著高嶺石化與賦礦砂巖鈾的含量同步消長(zhǎng)。

a—礦化蝕變方解石交代雜基(QⅣ-20-23，335.2im，正交偏光)；b—重晶石交代早期方解石(QⅣ-120-57，456.28im，正交偏光); c—粒間后生氧化鐵(QⅣ-41-05，332.5im，單偏光)；d—油泥痕或逸散暈圈(QIV-53-08，338.4im，正交偏光)圖 7 錢家店鈾礦賦礦砂巖類型微觀圖版Fig.7 Microscopic charts of the ore-bearing sandstones in Qianjiadian uranium deposits

3.3 重晶石化

重晶石化在錢家店砂巖型鈾礦層中偶爾出現(xiàn)，與碳酸鹽化同屬于低溫?zé)嵋何g變，常在礦化蝕變的砂巖中交代亮晶方解石(圖 7-b)，顯示其形成晚于碳酸鹽化的蝕變類型。從重晶石化的組成與形成地質(zhì)條件分析，其來源于富集堿性花崗巖的蝕源區(qū)。鋇元素是大離子半徑的堿金屬元素，在花崗巖中多與堿性長(zhǎng)石中鉀—鈉—鈣形成類質(zhì)同象，地表強(qiáng)烈風(fēng)化—分解氧化條件及地表水硫酸鹽較為豐富的酸性介質(zhì)中有鋇離子的存在，并隨地表水下滲參與了后期成巖及后生礦化蝕變作用，是與U6+的活化遷移一同活動(dòng)的成礦物質(zhì)之一。

3.4 后生氧化鐵化

該泥狀氧化鐵化是本研究首次提出，薄片鑒定在賦礦砂巖中較為發(fā)育，粉末狀、泥狀氧化鐵質(zhì)聚合物極不均勻在碎屑邊緣或粒間充填(圖 7-c)，或被泥質(zhì)雜基吸附，顯示后生疊加的關(guān)系。這種氧化鐵質(zhì)來自地表或近地表含鐵礦物風(fēng)化分解產(chǎn)物，在地表水的作用下以膠體方式被搬運(yùn)或下滲，在一定物理化學(xué)條件下，經(jīng)去水氧化，鐵質(zhì)膠體被泥質(zhì)雜基吸附沉淀于砂體碎屑縫隙或碎屑粒間。與層間同生氧化鐵的區(qū)別是后生氧化鐵在賦礦灰色砂巖中不均勻出現(xiàn)，具有隨著含礦流體下滲特征。

后生氧化鐵化的成礦意義在于，地表風(fēng)化剝蝕作用，使氧化鐵質(zhì)分解產(chǎn)出的同時(shí)，可溶性鈾(U6+)同步出現(xiàn)，U6+即與可結(jié)合陰離子與大離子半徑的陽離子形成活化的絡(luò)合物，或被氧化鐵質(zhì)吸附，下滲到有利的物理化學(xué)環(huán)境中，U6+被還原的同時(shí)，超量的氧化鐵質(zhì)以充填方式沉淀在雜砂巖中，可見后生氧化鐵化屬于層間氧化成礦作用的產(chǎn)物。

3.5 油氣還原蝕變

油氣的還原作用主要是通過強(qiáng)還原氣體(H2、CO、H2S等)將高價(jià)、活化的鈾離子還原成四價(jià)、穩(wěn)定的鈾礦物，油氣的參與也增加了對(duì)鈾的吸附能力(劉武生等，2017)。錢家店砂體中多見油漬、油斑、油泥痕或逸散暈圈(圖 7-d)，油氣作為含鈾氧化水的還原介質(zhì)或釀造還原性物理化學(xué)環(huán)境，同時(shí)伴隨引發(fā)鈾成礦的黃鐵礦化蝕變，黃鐵礦呈莓球群或微細(xì)粒聚合體，顯微粒狀鈾石、瀝青鈾礦填充黃鐵礦莓子粒間?？梢哉J(rèn)為，錢家店砂巖型鈾礦床油氣直接參與了鈾的成礦作用。

3.6 黃鐵礦化

a—成巖階段莓球狀黃鐵礦群，沿層理斷續(xù)分布，光片(QⅣ-69-148，289.3im);b—后生莓球狀黃鐵礦聚集體，莓子顯微粒間孔隙充填鈾石聚晶。莓球群外緣氧化鐵質(zhì)(灰色)，光片(QⅣ-69-148，288.8，m)；c、d—黃鐵礦顯微粒間孔隙充填瀝青鈾礦，探針片(QⅣ56～8317.9im)圖 8 錢家店鈾礦黃鐵礦化微觀圖版Fig.8 Microscopic charts of the pyritization in Qianjiadian uranium deposits

砂巖型鈾礦床礦石中黃鐵礦化普遍出現(xiàn)，除莓球狀黃鐵礦外，不同粒徑黃鐵礦聚晶常常出現(xiàn)。本次研究發(fā)現(xiàn)，姚家組砂巖中莓球狀黃鐵礦計(jì)有2種成因，沉積成巖成因(圖 8-a)和與深部油氣滲入有關(guān)后生成因。沉積成巖成因莓球狀黃鐵礦含量總體偏低，并零星出現(xiàn)在砂巖中，對(duì)后期成礦起到吸附還原作用。與油氣有關(guān)的后生莓球狀黃鐵礦多呈莓球群產(chǎn)出，與油漬、油斑、油氣逸散暈圈共生且集中產(chǎn)出。本次研究已查明，該黃鐵礦莓球群莓子粒間充填有鈾石(圖 8-b)和瀝青鈾礦(圖 8-c，8-d)獨(dú)立礦物，顯示出鈾礦化與硫、鐵在還原條件下密切的地球化學(xué)關(guān)系，同時(shí)表明鈾礦化與油氣蝕變的成因聯(lián)系。

此外，對(duì)于不均勻星點(diǎn)—稀疏浸染狀、斑雜狀微細(xì)粒黃鐵礦聚晶和斷續(xù)微細(xì)脈狀黃鐵礦聚合體，認(rèn)為屬于后期低溫?zé)嵋旱V化蝕變產(chǎn)物。在層間氧化還原帶中的成礦作用和與油氣滲入還原成礦作用中均有出現(xiàn)。礦化蝕變黃鐵礦是含鈾氧化鐵經(jīng)還原蝕變形成，與鈾礦化同期形成。

3.7 暗色泥巖還原

錢家店姚家組鈾礦床砂巖中夾有一定規(guī)模的灰色、灰黑色泥巖薄層，局部還含有大量的炭屑和炭化植物葉片及各種形態(tài)的黃鐵礦分布(陳曉林，2008)，炭屑和黃鐵礦等還原組分的存在有利于鈾的沉淀成礦(張莉娟等，2018)。本區(qū)的暗色泥巖具有很強(qiáng)的還原能力，主要表現(xiàn)在： 暗色泥巖TOC含量1.02%左右，屬于好的烴源巖，由于輝綠巖脈的大量侵入帶來的熱源，促使暗色泥巖成熟，熒光顯微鏡下暗色泥巖發(fā)暗黃色熒光，具有生烴特征，因此，這期間可以排出還原氣體，增加其還原能力，伴生著鈾礦化。

圖 9 QⅣ-125鈾礦石X衍射圖譜3、4點(diǎn)位二次電子圖像及U、P、Si元素的能譜圖像Fig.9 Secondary electron images of 3 and 4 points by X-ray spectrum of QⅣ-125 uranium ore，and energy spectrum of U，P and Si element

4 鈾的賦存狀態(tài)

砂巖型鈾礦床鈾賦存狀態(tài)的查定是鈾礦研究中的難點(diǎn)，表現(xiàn)在礦石鈾的品位低，鈾的賦存形式多樣，獨(dú)立鈾礦物多呈顯微—超顯微狀，部分鈾礦化呈吸附狀態(tài)存在，鈾礦化極不均勻。鈾礦工作者通過不懈努力，采用偏光顯微鏡鑒定、ICP-MS等離子體質(zhì)譜儀分析、放射性感光底片照射、電子探針微區(qū)分析等方法進(jìn)行查定，認(rèn)為錢家店地區(qū)鈾的礦化主要有2種形式： 鈾礦物和吸附鈾。鈾礦物以瀝青鈾礦和鈾石為主，另外還發(fā)現(xiàn)含鈦鈾礦物等，鈾礦物呈粒狀、球狀、團(tuán)塊狀、條帶狀及分散顯微粒狀、顯微粒狀集合體。瀝青鈾礦常與膠狀黃鐵礦共生，以團(tuán)塊狀分散分布于砂巖膠結(jié)物中；鈾石存在砂巖粒間膠結(jié)物中或泥巖黃鐵礦晶間及裂隙中。

4.1 鈾的獨(dú)立礦物

東華理工大學(xué)聶逢君老師在錢Ⅳ塊砂巖中發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦、鈾石和含鈦鈾礦物(私下交流獲悉)。羅毅(2007)在錢Ⅱ塊發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦。本次鈾賦存狀態(tài)查定在泥巖(QⅣ-125)中發(fā)現(xiàn)鈾石礦物，泥巖型鈾礦石具有明顯的油氣污染，泥巖中油漬、油斑發(fā)育，油漬—油斑內(nèi)部見有斑雜浸染狀莓球狀黃鐵礦。近3個(gè)月的放射性底片感光照射局部有明顯的放射性感光效應(yīng)，鈾的礦化形式偏光顯微鏡下不易覺察，電子探針二次電子圖像進(jìn)一步放大可見清楚的黃鐵礦莓球群，莓球顯微粒間孔隙中亮白色金屬礦物(圖 9)，經(jīng)電子探針能譜和波譜分析含有UO2、SiO2、P2O5(表 3)，二次電子圖像及U、P、Si元素掃描進(jìn)一步證實(shí)以鈾石獨(dú)立礦物存在。鈾石中P2O5含量介于7.042%～9.821%之間，說明該鈾石的形成與油氣中有機(jī)質(zhì)關(guān)系密切。

表 3 錢家店砂巖型鈾礦錢Ⅳ塊QⅣ-125號(hào)樣電子探針波譜測(cè)定數(shù)據(jù)(10-2)*

4.2 鈾礦石中吸附形式鈾

吸附狀態(tài)的鈾普遍存在，在低品位的鈾礦石中ICP-MS測(cè)定可達(dá)到工業(yè)品位，而顯微鏡下既查不到鈾的獨(dú)立礦物，電子探針能譜亦不可分析到鈾的存在，甚至通過較長(zhǎng)時(shí)間的放射性感光照射亦沒有反應(yīng)。由以上事實(shí)可以推測(cè)，該種低鈾品位的鈾礦石中的鈾屬于吸附狀態(tài)。

將錢家店Ⅳ區(qū)塊砂巖型鈾礦石QⅣ-85、QⅣ-105、QⅣ-107、QⅣ-115、QⅣ-123、QⅣ-125，6件光片進(jìn)行放射性底片感光照射(75id)，除QⅣ-125一件之外大部分鈾礦石光片不顯示鈾放射性感光效應(yīng)或聚集形成鈾的獨(dú)立礦物，仍以吸附形式的鈾存在于砂巖型鈾礦石中。

砂巖型鈾礦礦化蝕變中的鈾常呈吸附狀態(tài)賦存于具高吸附性的巖石及礦物中，這是鈾地球化學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)。表生帶中的鈾酰離子常帶有正電荷，水解能力弱，很容易被帶負(fù)電荷的膠體粒子所吸附。高吸附性的粒子為黏土礦物、有機(jī)質(zhì)、炭屑、硅膠、鐵—錳—鈦的氫氧化物，它們是促使鈾沉淀的有利因素，也是鈾礦化的主要存在形式之一(閔茂中等，2006)。

5 錢家店砂巖型鈾礦床成礦作用

砂巖型鈾礦床多形成于河湖相和濱海相沉積環(huán)境，一般屬于沉積—后生改造成因(湯其韜，2000)。鈾的富集與成礦可受沉積巖形成的各個(gè)因素影響，其中包括地質(zhì)構(gòu)造背景、風(fēng)化剝蝕區(qū)的物質(zhì)來源、沉積環(huán)境與沉積作用、沉積成巖作用、后生改造作用、油氣還原作用等。錢家店凹陷周邊蝕源區(qū)剝蝕區(qū)物質(zhì)來源及其風(fēng)化剝蝕是成礦前提，沉積環(huán)境—沉積巖相及其沉積—成巖作用是富集基礎(chǔ)或主導(dǎo)，在多數(shù)情況下，后生疊加改造成礦作用起著關(guān)鍵作用。

通過較系統(tǒng)的含礦建造巖石學(xué)、礦化蝕變巖石學(xué)與礦石的研究，將錢家店砂巖型鈾礦成礦作用劃分為4種作用方式，4種成礦作用方式既有先后順序，又有交叉疊置關(guān)系。

5.1 沉積成巖預(yù)富集階段

該預(yù)富集階段主要發(fā)生在姚家組沉積時(shí)期及其沉積后的成巖階段，形成砂體鈾的異?；蚺咛サV。錢家店姚家組含礦建造的砂巖碎屑成分為含礦性好的流紋巖、粗面巖、安山巖、花崗巖、硅化巖、硅質(zhì)巖、碳質(zhì)硅板巖—硅板巖屑以及微斜條紋長(zhǎng)石、炭屑等，同時(shí)，碎屑中有機(jī)炭屑、鈦鐵礦、磁鐵礦重礦物，成巖黃鐵礦等還原性組分附近可局部形成還原環(huán)境，或作為還原劑直接吸附或還原可溶性六價(jià)鈾。

5.2 層間氧化下滲成礦階段

層間滲入成礦階段是錢家店鈾礦床的主要成礦方式，鈾礦化及其伴隨的礦化蝕變，主要定位于滲入地下水的氧化—還原界面及其以下的氧化還原過渡帶上，該層間滲入時(shí)發(fā)生較大規(guī)模的礦化蝕變的成礦作用。

層間氧化下滲成礦發(fā)育期可劃分為2個(gè)階段： 第1階段于晚白堊世至古近紀(jì)的構(gòu)造活動(dòng)期間，首先，晚白堊世末盆地大面積抬升、剝蝕、掀斜，使盆地南部姚家組大面積出露掀斜，地下水開始向下滲入并形成層間氧化帶，鈾礦化不斷在氧化—還原過渡帶聚集。另外，繼本區(qū)嫩江隆升構(gòu)造活動(dòng)之后，在錢家店凹陷盆地北東部形成幾十平方千米姚家組的剝蝕天窗，該天窗可作為局部地下水排泄區(qū)，構(gòu)成完整的古地下水“補(bǔ)—徑—排”水動(dòng)力系統(tǒng)，為后期層間氧化作用創(chuàng)造了條件。該層間氧化礦化蝕變作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，是錢家店凹陷砂巖型鈾礦成礦作用的主期。

第2階段為新近紀(jì)中晚期階段至今，新近紀(jì)中晚期錢家店凹陷盆地中北部由于進(jìn)一步隆升姚家組遭到剝蝕，天窗范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，形成了局部由天窗向四周分布的潛水氧化帶，該氧化帶主要是由大氣降水?dāng)y帶大量的活性氧所致，對(duì)姚家組中鈾進(jìn)行重新分配，對(duì)之前形成的鈾礦床進(jìn)行了改造，使局部地區(qū)形成低品位鈾礦床，而局部地區(qū)形成高品位鈾礦床。該氧化帶破壞了之前形成的“卷頭”，形成了透鏡狀、板狀礦體。由于本地區(qū)構(gòu)造較為活躍，滲流的地表水、地下水的流向變化大，使得錢家店砂巖型鈾礦屬于不典型的層間氧化帶型。

5.3 油氣滲入還原富集成礦階段

后生改造富集成礦階段在錢家店凹陷普遍發(fā)生，一般與新構(gòu)造作用有關(guān)，但極不均勻，疊加于先期層間滲入成礦帶中，形成鈾的更為富集地段。改造富集成礦階段具有多種表現(xiàn)形式： 亮晶方解石化的顯微細(xì)脈—顯微網(wǎng)脈狀分布；顯微細(xì)粒黃鐵礦集合體的裂隙脈狀產(chǎn)出；泥粉狀氧化鐵質(zhì)沿微構(gòu)造裂隙充填分布；油氣逸散形成的油漬、油斑、暈圈、火焰等形態(tài)的污染地段，往往形成微細(xì)粒黃鐵礦聚集體或顯微細(xì)脈狀黃鐵礦聚合體，形成與油氣有關(guān)的后生黃鐵礦莓球群，鈾的礦化與黃鐵礦化密切相關(guān)。

油漬、油斑、油氣暈斑多分布于巖石構(gòu)造微裂隙之中，碎屑巖和泥巖2種巖性接觸界面上，這些油浸斑痕作為含鈾大氣水的還原介質(zhì)或釀造還原性物理化學(xué)環(huán)境，致使下滲的氧化鈾被還原沉淀。形成油漬—油斑—方解石—莓球狀黃鐵礦—鈾石組合或油漬—油斑—方解石—黃鐵礦—瀝青鈾礦組合。

5.4 油氣還原護(hù)礦作用階段

新近紀(jì)本區(qū)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的斷裂構(gòu)造活動(dòng)，沿?cái)嗔旬a(chǎn)生大范圍的油氣逸散滲漏，在礦區(qū)及外圍均可見到油浸砂、黃褐色油漬—油斑，原生紅色泥巖褪色為灰綠色現(xiàn)象，灰色砂巖、黃色砂巖、灰綠色泥巖及砂巖型鈾礦石的CH4含量均較高(蔡煜琦等，2008)，表明油氣滲漏還原作用發(fā)生在成礦期后，對(duì)鈾礦石具有免遭氧化的保護(hù)作用。

錢家店砂巖型鈾礦床礦成礦作用復(fù)雜，具有多成因—多階段成礦模式，即沉積成巖預(yù)富集階段—層間氧化滲入成礦階段—油氣滲入還原富集成礦階段—油氣還原護(hù)礦階段(向衛(wèi)東等，2006；李巨初，2009；張建軍等，2013；劉武生等，2017)。

6 結(jié)論

1)錢家店錢Ⅵ塊含礦主巖類型主要為細(xì)—中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，砂巖中巖屑以含鈾背景值高的酸性流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、粗面巖、花崗巖、花崗斑巖為主，次為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖、硅化巖、安山巖、泥巖，砂屑中長(zhǎng)石以鉀長(zhǎng)石為主，也表明蝕源區(qū)主要為偏酸性的花崗質(zhì)巖石。

2)砂巖中SiO2/Al2O3值介于3.17～8.71之間，平均為6.52；K2O+Na2O含量在4.12%～6.32之間，平均值5.25%；K2O/Na2O值絕多大多數(shù)大于1，平均為1.65，具有明顯的富鉀特征。

3)含礦主巖礦化蝕變表現(xiàn)為強(qiáng)烈的方解石化、白云石化、高嶺石化、黃鐵礦化，其次為后生氧化鐵化、重晶石化。

4)錢家店砂體中多見油漬、油斑、油泥痕或逸散暈圈，油氣作為含鈾氧化水的還原介質(zhì)或形成還原性物理化學(xué)環(huán)境，同時(shí)伴隨引發(fā)鈾成礦的黃鐵礦化蝕變，黃鐵礦呈莓球群或微細(xì)粒聚合體，顯微粒狀鈾石、瀝青鈾礦填充黃鐵礦莓子粒間?？梢哉J(rèn)為，錢家店砂巖型鈾礦床油氣直接參與了鈾的成礦作用。

5)含礦建造中分布的暗色泥巖，有機(jī)碳含量達(dá)到1.02%，屬于好的烴源巖，由于輝綠巖脈的大量侵入，帶來的熱源促使暗色泥巖成熟，增加其還原能力，伴生著鈾礦化。

6)鈾的賦存狀態(tài)為鈾礦物和吸附鈾，鈾礦物以瀝青鈾礦和鈾石為主，另外還發(fā)現(xiàn)含鈦鈾礦物等，瀝青鈾礦常與膠狀黃鐵礦共生，以團(tuán)塊狀分散分布于砂巖膠結(jié)物中；鈾石存在砂巖粒間膠結(jié)物中或泥巖黃鐵礦晶間及裂隙中。