吐哈盆地中侏羅統(tǒng)西山窯組砂巖主量元素特征及指示意義

王騰 荊國強 劉治國 楊冰彬

摘? 要：結合前人研究資料及中東部西山窯組砂巖物質組成特征和形成構造背景條件，分析吐哈盆地整體鈾礦成礦條件。通過地球化學方法對比吐哈盆地東西部中侏羅統(tǒng)西山窯組砂巖主量元素特征，發(fā)現(xiàn)吐哈盆地東西部西山窯組砂巖主量元素組成上具較高的相似性，與PASS相比表現(xiàn)出高SiO2，其余組分較低特征。吐哈盆地東西部砂巖源巖風化程度具很高的一致性，西山窯組砂巖源巖均來自中酸性巖石，西山窯組砂巖形成于穩(wěn)定的構造背景環(huán)境。對比發(fā)現(xiàn)，吐哈盆地東西部砂巖主量元素成分及形成構造背景具很高的一致性，結合前人對十紅灘鈾礦床的研究，認為吐哈盆地大面積鈾成礦具很大潛力。

關鍵詞：吐哈盆地;西山窯組;主量元素;鈾成礦預測

中侏羅統(tǒng)西山窯組為吐哈盆地層間氧化帶型砂巖鈾礦主要目的層?？辈槌晒@示吐哈盆地東部與西部鈾成礦規(guī)律具一定差異。層間氧化帶型砂巖鈾礦成礦受鈾源、地層、構造、砂體及地下水動力等影響[1]。吐哈盆地西南緣發(fā)現(xiàn)十紅灘大型砂巖型鈾礦床，勘查工作發(fā)現(xiàn)東部總體勘查成果較差，需進一步研究。吐哈盆地東部西山窯組中發(fā)育厚大砂體及發(fā)育較好的層間氧化帶[2-3]。研究表明，碎屑巖地球化學分析可揭示沉積物中更細微的地質信息，如構造背景和物源屬性等[4-5]。碎屑巖組分除受氣候、地形、搬運距離和成巖作用影響外，還受物源區(qū)母巖性質和構造背景影響[6-8]。沉積物在風化、搬運和沉積過程中，不同元素可發(fā)生有規(guī)律變化。本文擬通過主量元素地球化學方法，對比吐哈盆地中侏羅統(tǒng)碎屑沉積物在東西部的差異，分析吐哈盆地鈾成礦條件差異性。

1? 區(qū)域地質概況

吐哈盆地位于新疆中東部，夾持于塔里木板塊、西伯利亞板塊及哈薩克斯坦板塊間（圖1-a）[9-10]，東西長約660 km，南北寬60～130 km，盆地群山環(huán)繞，北鄰北天山，南鄰覺羅塔格山，地勢總體北高南低、東高西低，形成向中南部傾斜的地貌景觀。據(jù)區(qū)域重磁特征及露頭將吐哈盆地劃分為吐魯番坳陷、哈密坳陷、了墩隆起和南部隆起4個Ⅰ級構造單元，4個Ⅰ級構造單元又分為16個Ⅱ級構造單元（圖1-b）[11]。本文研究選取的樣品分別來自西部十紅灘地區(qū)及東部長流水地區(qū)，十紅灘位于吐魯番市西南艾丁湖斜坡帶，長流水位于哈密市東南駱駝圈子淺凹陷中。

吐哈盆地侏羅系沉積遍及全盆地，與下伏三疊系呈整合-假整合接觸。自下而上可分為：下統(tǒng)八道灣組、三工河組;中統(tǒng)西山窯組、三間房組、七克臺組;上統(tǒng)齊古組、喀拉扎組。

十紅灘地區(qū)西山窯組為一套河流-湖沼相沉積（圖2）。巖性主要為灰褐黃色砂巖、含礫粗砂巖、砂質礫巖、礫巖組成，含豐富植物化石，夾厚大泥巖與煤層。研究區(qū)南部見有西山窯組出露，以明顯的沖刷接觸關系覆蓋于三工河組之上，巖性主要為含礫砂巖，底部氧化強烈，形成赤鐵礦薄層。

長流水地區(qū)西山窯組未在地表出露，鉆孔揭露顯示，以辮狀河、辮狀河三角洲相沉積為主，與下伏地層呈不整合接觸，平均厚667 m，以辮狀河流相、三角洲相沉積的灰、淺灰色泥巖、泥質粉砂巖、煤層，黃、灰色砂巖、砂礫巖為主，沉積旋回底部常見礫巖。

2? 樣品采集及分析

十紅灘地區(qū)樣品分別采集于ZK1-20、ZK11-53、ZK11-54、ZK39-64、ZK35-41、ZK3-5及ZK4-32號鉆孔（圖1-c），長流水地區(qū)樣品分別采集于ZK260-85、ZK260-69、ZK33-7、ZK0-37、ZK601-101及ZK181-56號鉆孔（圖1-d）。樣品處理和分析在核工業(yè)二〇三研究所分析測試中心完成。所選樣品均為新鮮樣品，用粉碎機將野外采集樣品碎成小塊，挑選新鮮顆粒用蒸餾水清洗去污，磨碎至200目以上后進行主量元素分析。常量元素采用荷蘭帕納科公司制造的AxiosX-射線光譜儀測定，RD<2%。測試樣品常量元素分析結果見表1[12]。

3? 地球化學特征

十紅灘地區(qū)樣品（括號內(nèi)為平均值）SiO2=62.99%～79.27%（70.98%）、Al2O3=6.60%～16.39%（11.16%）、Fe2O3=0.40%～5.93%（1.73%）、MgO=0.63%～2.52%（0.96%）、CaO=0.26%～31.15%（2.63%）、Na2O=0.24%～1.08%（0.79%）、K2O=0.98%～3.21%（2.70%），與PAAS標樣比較，SiO2、CaO值相對較高，其余值都相對較低。長流水地區(qū)樣品SiO2=63.71%～82.32%（75.91%）、Al2O3=9.87%～16.46%（11.66%）、Fe2O3=0.70%～3.18%（1.58%）、MgO=0.10%～1.31%（0.54%）、CaO=0.15%～3.20%（0.67%）、Na2O=0.05%～2.17%（1.03%）、K2O=2.49%～3.92%（3.07%），與PAAS標樣相比，SiO2值相對較高，其余值相對較低。十紅灘地區(qū)與長流水地區(qū)樣品測試結果具很高相似性，反映源巖為酸性巖類。

3.1? 化學蝕變指數(shù)

沉積巖物源主要來源于母巖分化產(chǎn)物，不同造巖礦物在風化條件下穩(wěn)定性存在巨大差異。Nesbitt and Young指出[13]，長石是地殼含量最高的不穩(wěn)定礦物，化學風化作用主要為長石風化與相應的粘土礦物形成。風化過程中長石K，Na，Ca離子溶解，導致風化產(chǎn)物中Al與堿金屬比例增加，為此提出碎屑巖化學蝕變指數(shù)。

將所計算值投入A-CN-K三角圖中可看出（圖3）[13]，十紅灘樣品與長流水樣品基本介于低級化學風化與中級化學風化之間，風化趨勢極相似，表明吐哈盆地在中侏羅世東西兩地化學風化條件及源巖礦物組成可能極相似，中侏羅世期間吐哈盆地東西部氣候條件較相近，東西部物源區(qū)巖石組合具很高相似性。

3.2? 沉積物源巖組成

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Characteristics and Indicative Significance of Major Elements in Sandstone of Xishanyao Formation of Middle Jurassic

in Turpan-Hami Basin

Wang Teng，Jing Guoqiang，Liu Zhiguo，Yang Bingbin

（No.203 Institute of Nuclear Industry， Geological Exploration Institute. Xianyang， Shaanxi，712000，China）

Abstract： In this paper， the metallogenic conditions of uranium in the whole Turpan Hami basin are analyzed based on the previous research data and analyzed the material composition characteristics and formed tectonic background of sandstones in the Xishanyao Formation in the East Central China and the tectonic background conditions. Through comparative analysis， it is found that the sandstones in eastern and Western Turpan-Hami Basin have high similarity in the composition of major elements. Compared with PASS， the sandstones in eastern and Western Turpan-Hami Basin have higher SiO2 content and lower other components. The weathering degree of sandstone source rocks in eastern and Western Turpan-Hami Basin is highly consistent. The source rocks are all from intermediate-acid rocks and formed on stable tectonic backs Scenery environment. Through comparison， it is found that the main element composition and tectonic background of sandstone in the East and west of Turpan Hami basin are highly consistent. Combined with the previous studies on the Shihongtan uranium deposit， large-scale uranium mineralization in Turpan Hami basin has great potential.

Key words： Turpan-Hami Basin;Xishanyao Formation;Major elements;Uranium mineralization