烏克蘭沉積盆地鈾礦床成礦特征和模式

李子穎 ，蔡煜琦，Leonid Shumlyanskyy，倪仕琪，權(quán)小輝，何升，虞航，韓美芝

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.M.P.Semenenko Institute of Geochemistry，Mineralogy and Ore Formation，National Academy of Science of Ukraine，Palladina Avenue，34，03680 Kyiv；3.School of Earth and Planetary Sciences，GPO Box U1987，Perth WA 6845）

烏克蘭鈾礦勘查始于1944 年，截至2017年1 月1 日，回收成本低于260 美元/kg 的已查明常規(guī)鈾資源（可靠資源和推斷資源）為219 065 t［1］。鈾礦化類型主要有古元古代石英礫巖型、古元古代交代巖型、古生代-中新生代熱液型和砂巖型鈾礦，其中最具意義和工業(yè)開采價(jià)值的是古元古代交代巖型鈾礦。國內(nèi)外學(xué)者對產(chǎn)于烏克蘭地盾的古元古代交代巖型鈾礦床成礦地質(zhì)背景、鈾礦化特征和成礦預(yù)測進(jìn)行了較多研究［2-4］，但對烏克蘭地盾區(qū)第聶伯盆地和第聶伯-頓涅茨盆地產(chǎn)出的鈾礦床研究較少，通過綜述兩個(gè)盆地內(nèi)沉積型鈾礦床產(chǎn)出的地質(zhì)背景與成礦基本特征，可為我國中新生代盆地沉積型鈾礦床研究提供參考。

1 烏克蘭沉積盆地基本特征

烏克蘭境內(nèi)沉積盆地除西部利沃夫-沃倫盆地和南部黑海盆地以外，主要分布在烏克蘭地盾周緣及其內(nèi)部，包括第聶伯（Dnieper）盆地和第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地（圖1）。上述盆地既是烏克蘭砂巖型鈾礦床的產(chǎn)鈾盆地，也是境內(nèi)主要含煤、油氣盆地。

1.1 第聶伯盆地

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 烏克蘭主要砂巖型鈾礦分布及產(chǎn)鈾盆地示意圖（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）Fig.1 Distribution of sandstone-type uranium deposits and sedimentary basins in Ukraine

第聶伯（Dnieper）盆地是發(fā)育在前寒武紀(jì)烏克蘭地盾上的含煤、產(chǎn)鈾盆地（圖1），位于烏克蘭地盾中部和東南部，由北西向東南延伸，長740 km，寬180 km，面積100 000 km2。受阿爾卑斯造山運(yùn)動(dòng)的影響，盆地在烏克蘭地盾隆升作用下具有北西高、東南低的現(xiàn)今構(gòu)造格局［5］。

薩達(dá)沃/薩達(dá)沃康斯坦丁諾夫、布拉特（兄弟）和塔什雷克斯礦床位于第聶伯盆地西南部的南布格地區(qū)；薩馮諾夫、赫里斯塔伏羅夫和尼古拉-卡澤利斯克礦床位于第聶伯盆地中南部的印古爾-印格勒次地區(qū)；切爾沃諾雅兒斯克、杰夫拉多夫、胡托兒斯克、新古里耶夫和蘇爾斯克礦床位于第聶伯盆地東南部的薩克薩甘-塞基地區(qū)；其余礦床分布在第聶伯-頓涅茨坳陷和頓涅茨盆地中。

1.1.2 盆地構(gòu)造演化

前寒武紀(jì)，烏克蘭地盾在區(qū)域深變質(zhì)以及構(gòu)造、巖漿活動(dòng)等地質(zhì)作用下，先后經(jīng)歷了富鈾結(jié)晶基底形成期、坳陷沉積等演化階段，特別是在烏克蘭中部地盾古元古代時(shí)期形成的超大鈉交代型鈾礦省為后期沉積盆地砂巖鈾礦的形成提供了豐富的鈾源。

新元古代開始，烏克蘭地盾總體進(jìn)入相對穩(wěn)定期，地盾隆升出現(xiàn)長期剝蝕和沉積間斷，巖漿作用和內(nèi)生成礦作用基本停止。在長期近地表風(fēng)化作用和古氣候潮濕-干旱周期性變化的影響下，基底上高嶺石化型古風(fēng)化殼發(fā)育，厚度約70～90 m，使烏克蘭地盾具有準(zhǔn)平原化的古地貌特征，有利于鈾的活化遷出。

在阿爾卑斯造山運(yùn)動(dòng)作用下，第聶伯盆地從新生代始新世開始進(jìn)入坳陷演化階段，在烏克蘭地盾東南部結(jié)晶基底上沉陷形成，并開始接受沉積，部分結(jié)晶基底被陸相沉積物覆蓋，形成以古河道沉積為主的沉積建造。古河道侵蝕切入下覆花崗巖基底及風(fēng)化殼，為外生滲入成礦作用創(chuàng)造了環(huán)境條件。新近紀(jì)，盆地活動(dòng)穩(wěn)定，古河道在海侵沉積作用下，被上覆海相沉積物覆蓋，為后生氧化還原成礦奠定基礎(chǔ)。

1.1.3 地層沉積特征

盆地基底為烏克蘭地盾前寒武紀(jì)結(jié)晶基底，巖性以變質(zhì)巖和超變質(zhì)巖為主，其次為酸性、基性和超基性侵入巖，包括片麻巖、微斜長石花崗巖和環(huán)斑花崗巖。其中黑云母片麻巖及花崗巖是有利的鈾源基底［6］；結(jié)晶基底之上覆蓋高嶺土風(fēng)化殼。

新生代沉積蓋層與基底不整合接觸，地層厚度約50～100 m，產(chǎn)狀平緩，從老至新依次發(fā)育古近系、新近系和第四系，其中古近系主要發(fā)育始新統(tǒng)，由下而上又分為布恰克（Buchak）組、基輔 （Kiev）組，漸新統(tǒng)分為哈爾科夫（Kharkov）組和波爾塔瓦（Poltava）組（圖2）［7］。

布恰克（Buchak）組是盆地含煤巖系，主煤層是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的層狀褐煤，見砂巖、碳質(zhì)頁巖夾層，具有一定工業(yè)價(jià)值。煤層厚度通常為3～6 m，最厚為25 m，呈水平狀、平緩波狀，在盆地邊緣部分尖滅，向盆地中央逐漸增厚［8］。煤層下部層段巖性是河流相礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖，常見薄煤夾層。煤層上部層段包括瀉湖-河口灣相、湖泊-沼澤相碳質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖與粉砂巖互層。布恰克組總體上形成于潮濕還原環(huán)境，有利于鈾的初始富集。

圖2 第聶伯盆地地質(zhì)剖面簡圖［7-9］Fig.2 Geological section of Dnieper Basin

基輔（Kiev）組與布恰克（Buchak）組不整合接觸，地層分布范圍較布恰克（Buchak）組更廣，巖性由海相泥巖、細(xì)砂巖組成。

哈爾科夫（Kharkov）組由海相泥巖和砂巖組成，礦物成分以石英和海綠石為主，沉積物大部分形成于濱海沉積環(huán)境中，局部發(fā)育陸相沉積環(huán)境。

基輔（Kiev）組與哈爾科夫（Kharkov）組未發(fā)生后生氧化或局部發(fā)生氧化作用，巖層中黏土礦物以蒙脫石和水云母為主，局部見灰?guī)r夾層。

波爾塔瓦（Poltava）組，巖性是灰色和白色砂巖，偶見褐煤夾層，厚度通常20～26 m，最大厚度為49 m。

煤層主要位于始新世布恰克（Buchak）組，其余地層的煤不具有工業(yè)價(jià)值。

新近系主要發(fā)育海相黏土-碳酸鹽沉積物，第四系由土壤及現(xiàn)代沉積物組成。

1.2 第聶伯-頓涅茨盆地

1.2.1 區(qū)域地質(zhì)背景

第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地既產(chǎn)有砂巖型鈾礦，又產(chǎn)有油、氣、煤等礦產(chǎn)。該盆地位于東歐克拉通南部，東北毗鄰俄羅斯沃羅涅日（Voronezh）高地，西南傍依烏克蘭地盾［10］。盆地形態(tài)狹長，北西-南東向延伸，長800 km，寬70～130 km，面積約220 000 km2。盆地內(nèi)沉積構(gòu)造單元包括第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）坳陷和頓涅茨（Donets）坳陷（圖1）。第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地屬于陸內(nèi)裂谷盆地，其鹽丘構(gòu)造非常發(fā)育［11-12］。

1.2.2 盆地構(gòu)造演化

第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地是與陸內(nèi)裂谷作用有關(guān)的盆地（圖3）。

前早中泥盆世，推測在新元古代時(shí)期形成坳陷接受沉積，之后一直到早中泥盆世均是沉積間斷。

晚泥盆世開始，盆地在東歐克拉通內(nèi)發(fā)生裂谷作用，發(fā)育地塹和斷塊等裂谷構(gòu)造呈西北向展布向白俄羅斯的普里皮亞特（Pripyat）盆地延伸［10］。

石炭紀(jì)—早二疊世，盆地進(jìn)入裂后演化期，整體處于沉降坳陷階段，沉降速率高，沉積厚度大。早二疊世末，海西陸塊與東歐克拉通擠壓碰撞造成盆地裂陷后期演化結(jié)束，盆地東南部發(fā)育頓巴斯（Donbass）褶皺帶和卡爾賓斯基（Karpinsky）隆起。

三疊紀(jì)以來，盆地再次進(jìn)入坳陷期，沉積范圍擴(kuò)大。沉積蓋層發(fā)育厚度受下伏鹽底辟構(gòu)造作用明顯，在底辟頂部地層厚度較薄或缺失（圖3）。

侏羅紀(jì)—新近紀(jì)，地層主要發(fā)育海相碎屑巖，還有泥灰?guī)r、白堊紀(jì)陸相凝灰質(zhì)頁巖等。

圖3 第聶伯-頓涅茨盆地地質(zhì)剖面圖［13］Fig.3 Geological section of Dnieper-Donets Basin

1.2.3 地層沉積特征

盆地基底是東歐克拉通太古宙和元古宙結(jié)晶巖系，盆地西部可局部見中泥盆統(tǒng)河流-三角洲相和淺海相頁巖、白云巖和硬砂巖［14］。沉積蓋層厚度變化范圍廣，從西北部7 km 至東南部16 km，包括3 套構(gòu)造地層層序。

裂谷期層序：主要是上泥盆統(tǒng)，總厚度為4～5 km，為海相碳酸鹽巖，碎屑巖和火山巖組成，夾兩期鹽建造，早期鹽層厚度可達(dá)3 km，在盆地演化過程中發(fā)育鹽穹和鹽丘等鹽底辟構(gòu)造。

裂谷后期層序：由石炭系和下二疊統(tǒng)海相及陸相沖積/河流-三角洲碎屑巖組成，在盆地北緣及中心偶見石灰?guī)r。地層厚度自西北向東南，從2～3 km 增至約11 km。在頓涅茨（Donets）盆地內(nèi)，石炭統(tǒng)內(nèi)廣泛發(fā)育煤層；該層序也是盆地主要含油氣層系。

坳陷期層序：包括從三疊紀(jì)至古近紀(jì)-新近紀(jì)沉積巖層。地層厚度在盆地東南部次級坳陷中可超過2 km。三疊系巖性是陸相碎屑巖，見石膏夾層和碳酸鹽巖。侏羅系-新近系主要發(fā)育海相碎屑巖等。

2 烏克蘭沉積盆地鈾礦床基本特征

第聶伯 （Dnieper）和第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）等沉積盆地目前已發(fā)現(xiàn)12 個(gè)中小型鈾礦床，鈾資源量從幾百噸到數(shù)千噸，平均品位在0.01%～0.6%之間［12］。烏克蘭沉積盆地鈾礦化類型以底河道砂巖型和含鈾地瀝青型為主［15-16］。也有國外學(xué)者認(rèn)為鈾礦化類型包括外生滲入 （底河道）型（epigenetic infiltration （basal-channel sandstone）type）、斷控瀝青砂巖型（fracture-controlled impregnation（bituminous sandstone）type）、斷控砂巖/次火山 巖 型 （fracture-controlled impregnation（sandstone/subvolcanic）type）和沉積改造型（reformed sedimentary type）［2］（表1）。

2.1 底河道砂巖型鈾礦床

底河道砂巖型鈾礦床 （basal-channel-type deposits）廣泛發(fā)育在烏克蘭地盾上的第聶伯（Dnieper）盆地內(nèi)。共發(fā)現(xiàn)11 個(gè)鈾礦床分別位于盆地西南部南布格 （South Bug）、中南部印古爾-印格勒次（Ingul-Ingulets）和東南部薩克薩甘-塞基 （Saksagan-Sursky）等鈾成礦區(qū)（圖4），鈾礦化受河道砂體控制。

2.1.1 成礦地質(zhì)環(huán)境

始新統(tǒng)布恰克（Buchak）組是盆地主要含鈾巖系。布恰克（Buchak）組沉積期發(fā)育的河流相是鈾成礦的最有利沉積相帶（圖4）。河流相主要發(fā)育在盆地南部和東部，沉積相帶內(nèi)古河道分別流向北方和南方，河道直接侵蝕切入下伏古元古代花崗巖基底及其風(fēng)化殼。古河道侵蝕深度自盆緣隆起至盆地中心逐漸增加，最深可達(dá)100 m，寬度可達(dá)3～10 km。河流相地層厚約10～30 m，局部可達(dá)60 m。

表1 烏克蘭沉積盆地主要鈾礦床基本特征［2，15-16］Table 1 Basic characteristics of main uranium deposits in sedimentary basins of Ukraine

圖4 第聶伯盆地砂巖型鈾礦床位置及沉積相分布圖Fig.4 The distribution of sedimentary facies and location of sandstone-type uranium deposits，Dnieper Basin

古河道充填巖性主要由礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖，褐煤透鏡體發(fā)育。砂巖見海綠石、黃鐵礦等礦物和深色碳質(zhì)物，泥巖多以灰色和綠色為主。古河道砂體發(fā)育頂?shù)装甯羲畬樱装迨歉烩櫟臑蹩颂m地盾基底及其風(fēng)化殼，頂板由泥巖、砂巖-褐煤-泥巖混合巖層組成。

2.1.2 鈾礦化特征

鈾礦床和礦點(diǎn)都產(chǎn)于古河道的上游，由多個(gè)鈾礦體組成，埋深在10～80 m 之間。礦體位于1～3 套礦化巖層中，每套厚1～30 m。鈾礦品位通常＜0.1%，最大可達(dá)0.6%。

在古河道中，含氧含鈾水從河谷上游向下游遷移或從河谷側(cè)翼向下運(yùn)移，從而鈾礦化沿河道分布，分布于地表氧化帶之下潛水氧化帶或潛水-層間水氧化帶的前部或側(cè)部，主要產(chǎn)于高滲透性碳質(zhì)砂巖層內(nèi)，少數(shù)見于碳質(zhì)泥巖和褐煤中。

鈾礦體規(guī)模變化大，在平面上具有復(fù)雜的等軸狀或略長軸形狀。在剖面上常呈板狀、透鏡狀，有時(shí)呈卷狀，例如南布格地區(qū)的布拉特（Bratskoye）鈾礦床（圖5）、印古爾-印格勒次地區(qū)的薩馮諾夫（Safonovskoye）鈾礦床（圖6）。礦體厚3～10 m，寬度與古河道寬度相近，在古坳陷斜坡等地貌環(huán)境中，礦體厚度較薄，具有彎曲帶狀展布特征［2，16］。

2.1.3 鈾的存在形式和成礦年齡

獨(dú)立鈾礦物和分散吸附狀態(tài)是底河道砂巖型鈾礦床中鈾的主要存在形式。鈾礦物以鈾石和鈾氧化物（瀝青鈾礦）為主，呈微粒狀聚集在黃鐵礦附近；分散吸附形式指被鐵氫氧化物、碳質(zhì)物和黏土礦物吸附的鈾。鈾礦物的分布與植物碎屑和黏土礦物相關(guān)［2］。

圖5 布拉特 （Bratskoye）鈾礦床剖面圖Fig.5 Cross section of Bratskoye uranium deposit

圖6 薩馮諾夫（Safonovskoye）底河道砂巖型鈾礦床礦體示意圖Fig.6 Schematic diagram of orebody in Safonovskoye basal-channel-type uranium deposit

鈾伴生礦物包括鎳黃鐵礦、硫酸鉬礦、閃鋅礦和紫硫鎳礦，伴生元素包括鉬、錸、硒、釩等，說明鈾礦化可能經(jīng)歷了熱改造，這也可能是鈾礦物呈鈾石產(chǎn)出的原因。

鈾礦化形成通常始于早中新世，并一直延續(xù)到現(xiàn)代。鈾成礦年齡小于25～20 Ma。

2.2 含鈾地瀝青型鈾礦床

含鈾地瀝青型鈾礦床（uraniferous bitumen-type deposits）分布于第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地內(nèi)第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）地塹東南部，主要包括阿達(dá)莫夫（Adamovskoye）、別列科斯（Berekskoye）、克拉斯諾奧科拉（Krasnookolskoye）等3 個(gè)鈾礦床，其中阿達(dá)莫夫（Adamovskoye）鈾礦床是目前已知最大的含鈾地瀝青型鈾礦床。

2.2.1 成礦地質(zhì)環(huán)境

該類型鈾礦體賦存于上二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)紅層，屬于裂后和坳陷構(gòu)造層序。以阿達(dá)莫夫（Adamovskoye）鈾礦床為例，含礦層是下三疊統(tǒng)古河道沉積巖層中。古河道內(nèi)充填紅色雜砂巖，夾薄層泥巖和粉砂巖層。古河道下蝕二疊紀(jì)紅層，并圍繞阿達(dá)莫夫鹽丘發(fā)育（圖7、8）［17］。

圖7 阿達(dá)莫夫 （Adamovskoye）鈾礦床構(gòu)造-礦體展布圖［17］Fig.7 Structure and ore-body distribution of Adamovskoye uranium deposit

圖8 阿達(dá)莫夫（Adamovskoye）鈾礦床剖面圖［17］Fig.8 Cross section of Adamovskoye uranium deposit

2.2.2 鈾礦化特征

在阿達(dá)莫夫（Adamovskoye）礦床中，含鈾地瀝青礦體除受鹽底辟構(gòu)造和古河道建造控制以外，同時(shí)受南、北正斷層和后生還原帶控制（圖8）。鈾礦體是由浸染狀或塊狀地瀝青組成的黑色或暗灰色板狀體，總厚度達(dá)100～200 m，在剖面上具有11 層透鏡狀鈾礦體疊合的組合特征。透鏡狀鈾礦體長度范圍在100～1 000 m 之間，寬度最大達(dá)300 m，厚度為0.1～2 m，最厚可達(dá)15 m。鈾品位介于0.03%～0.15%。

含礦砂巖礦物含量：石英69%～80%，長石1%～10%，碳酸鹽礦物1%～10%，黏土礦物5%～15%，黃鐵礦1%～3%，黑云母與綠泥石＜1%。砂巖基質(zhì)中的含鈾地瀝青含量在1%～85%之間。

該類型礦床的鈾成礦作用通常是含氧含鈾潛水與含烴熱液 （hydrocarbon-bearing hydrothermal solutions）相互作用的結(jié)果［15］。

2.2.3 鈾的存在形式和成礦年齡

鈾常與瀝青共存，鈾含量與瀝青狀態(tài)及成分相關(guān)，如黑色地瀝青鈾含量明顯大于棕色瀝青。另外，還伴生釩、鉬（1%）、鉻（0.1%）、鉛（1%）、鋅（10%）、汞（0.3%）等其他金屬。除硫化亞鐵和含鈾地瀝青外，還見有浸染狀和細(xì)脈狀辰砂。鉛鋅等硫化物礦化應(yīng)為后期熱液疊加的產(chǎn)物。

U-Pb 同位素測定鈾成礦年齡為（220±10～195±5）Ma。

2.3 沉積改造型鈾礦床

沉積改造型鈾礦床 （reformed sedimentary type）位于第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地內(nèi)盧甘斯克地區(qū)東北部，僅發(fā)現(xiàn)馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床，靠近俄羅斯和烏克蘭邊界。在礦床附近還發(fā)現(xiàn)多個(gè)鈾礦化點(diǎn)。

2.3.1 成礦地質(zhì)環(huán)境

馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床含礦地層主要是石炭系巴什基爾階（C2b），發(fā)育在斯塔拉別里斯科-米列洛夫斯基單斜構(gòu)造之上，處于沃羅涅日結(jié)晶地塊的西南斜坡區(qū)內(nèi)（圖9）。

圖9 馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床地質(zhì)簡圖及剖面［18］Fig.9 Geology sketch and cross section of Markovskoye uranium deposit

石炭系埋深沿單斜構(gòu)造傾向從十幾米增加到540 m，礦床埋深約200 m。含礦層呈低角度（2°～3°）緩傾，基底垂向斷裂位移不明顯。單斜構(gòu)造中的沉積巖層里發(fā)育一系列小的緩傾的撓褶構(gòu)造，反映基底經(jīng)歷多次構(gòu)造活動(dòng)。

石炭系巴什基爾階（C2b）下部是厚層灰?guī)r夾薄層煤或碳質(zhì)泥巖，上部為泥巖、粉砂巖、砂巖和灰?guī)r互層?；?guī)r層具有韻律結(jié)構(gòu)，從海相灰?guī)r變化為瀉湖相泥質(zhì)灰?guī)r、碳質(zhì)泥巖，再到沼澤相煤質(zhì)夾層。

2.3.2 鈾礦化特征

鈾礦化主要賦存石炭系巴什基爾階（C2b）煤層中，局部位于石灰?guī)r、粉砂巖及泥巖中。在馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床中，已探明的鈾礦層靠近侵蝕斷面，并沿斜坡帶展布，礦層延伸上千米；在剖面上可劃分出6～7 套富鈾夾層，夾層間距在十幾厘米到20 m 之間。鈾品位約為0.05%。上述特征說明煤層中鈾礦化屬于典型的后生型鈾礦化，由含氧滲透水中鈾發(fā)生還原沉淀形成礦化。

該類型礦床的鈾成礦作用屬于沉積疊加后生改造形成，沉積富集疊加后期含氧含鈾水還原沉淀富集形成礦化，即含礦巖層在地質(zhì)作用發(fā)展的某一階段遭受了氧化淋濾，可能發(fā)生在早二疊世—晚白堊世，這一階段此地區(qū)屬于大陸環(huán)境，含礦層上的隔水層發(fā)生破壞，導(dǎo)致含氧水下滲到灰?guī)r層中。地下水大致從沿地層傾向從補(bǔ)給區(qū)向下流動(dòng)，一直持續(xù)至現(xiàn)今。含氧地下水中鈾含量的增高是由于在干旱環(huán)境下，發(fā)生蒸發(fā)富集 （n×10-4g/L），早二疊世—晚三疊世該地區(qū)一直處于干旱氣候環(huán)境。古生代末—中生代初發(fā)生后地臺期構(gòu)造活化，使毗鄰的頓涅茨克亞地槽中的地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)和褶皺。鈾及其他伴生金屬元素隨著層間水流運(yùn)移至地球化學(xué)還原障，從而沉淀形成鈾礦床。

2.3.3 鈾的存在形式和成礦年齡

煤中鈾礦物主要以氧化物的形式（瀝青鈾礦、鈾黑）存在，部分鈾礦物呈細(xì)分散狀態(tài)。煤中瀝青鈾礦以微細(xì)浸染狀分布于凝膠體中，在微裂隙壁上呈鐘乳狀產(chǎn)出，在絲炭化纖維晶格中呈粉末狀薄層產(chǎn)出。

瀝青鈾礦的伴生礦物包括次生黃鐵礦和少量的方鉛礦、閃鋅礦，煤中鈾礦化也伴隨著鉬、釩、鉻、鉛、鋅、銅、鈹、鍺等元素含量的增加，這些也說明有后期的熱改造疊加作用。

馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床鈾礦化平均年齡為（200±30）Ma。

2.4 斷控砂巖/次火山巖型鈾礦床

斷控砂巖/次火山巖型 （fracture-controlled impregnation sandstone/subvolcanic type）鈾礦床位于頓涅茨（Donets）盆地西南緣褶皺帶與烏克蘭地盾之間的接觸帶內(nèi)，僅發(fā)現(xiàn)尼古拉耶夫（Nikolayevskoye）鈾礦床。

尼古拉耶夫（Nikolayevskoye）鈾礦床具有推覆構(gòu)造特征，沉積蓋層間以不整合接觸為主。前寒武紀(jì)基底變質(zhì)巖及淺變質(zhì)風(fēng)化殼上覆中泥盆統(tǒng)蓋層，蓋層在沉積過程中處于盆地坳陷演化階段。礦區(qū)內(nèi)泥盆系傾向北東，傾角5°～18°。鈾礦化主要賦存于泥盆系埃菲爾階（D2ef）的下部，呈層狀。吉維特階和埃菲爾階（D2g-ef）總厚度約20～90 m，按巖石地層劃分屬于 “白泥盆系 （White Devonian）”，在吉維特階（D2g）頂部與弗拉階（D3fr）不整合接觸，弗拉階（D3fr）與上覆法門階（D3fm）不整合接觸。

“白泥盆系（White Devonian）”上段巖性主要為中、細(xì)粒砂巖，分選較好，夾薄層粉砂巖，及灰?guī)r夾層。鈾、釷含量較低，鈦、鋯含量相對較高。下段鈾、釷礦化呈斷續(xù)的條帶狀，北西走向（圖10），延伸數(shù)千米。鈾礦體呈似層狀，剖面上可見鈾礦體穿越巖性界面，一直延伸到風(fēng)化殼（圖11）。鈾礦體埋深一般在100～150 m 之間，位于不整合面之上，平均品位為0.07%［19-20］。鈾成礦作用屬于熱液浸染型（hydrothermal impregnation style），與基性次火山侵入體有關(guān)。

圖10 尼古拉耶夫（Nikolayevskoye）鈾礦床地質(zhì)平面簡圖（剝離中-新生代地層后）［18］Fig.10 Horizontal projection Geologic diagram of Nikolayevskoye uranium deposit （after retrieving Cenozoic and Mesozoic）

尼古拉耶夫 （Nikolayevskoye）鈾礦床鈾礦化年齡為572～139 Ma，U-Pb 平均年齡為（320±60）Ma。

3 烏克蘭沉積型鈾礦床時(shí)空分布特征和成礦模式

圖11 尼古拉耶夫（Nikolayevskoye）鈾釷礦床中部地質(zhì)剖面簡圖［18］Fig.11 Cross section of middle Nikolayevskoye deposit

烏克蘭沉積盆地發(fā)現(xiàn)的鈾礦床根據(jù)其產(chǎn)出特征和成因可分為4 類：底河道型、含鈾地瀝青型、沉積改造型和斷控砂巖/次火山巖型鈾礦。

1）底河道砂巖型鈾礦床：該類鈾礦床空間上主要產(chǎn)于在烏克蘭地盾結(jié)晶基底上發(fā)育的新生代第聶伯 （Dnieper）盆地，受沉積層發(fā)育的河流沉積體系控制，含礦層是始新統(tǒng)底河道沉積巖，但成礦時(shí)代主要發(fā)生在中新世早期以后，即25～20 Ma，是典型的后生改造型砂巖鈾礦床。該類型鈾礦床的形成首先是物源和鈾源條件非常好，烏克蘭地盾中部結(jié)晶基底花崗質(zhì)巖石富含鈾，更重要的是該地區(qū)產(chǎn)有大量的鈉交代型鈾礦床，既可為河道沉積建造提供物源，也可為鈾礦化提供豐富的鈾源，為該類鈾礦床形成奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)；始新世時(shí)期氣候潮濕，含礦建造由布恰克 （Buchak）組形成，主要為河道沉積，巖層內(nèi)含煤，富含有機(jī)質(zhì)，為后生砂巖型鈾礦化作用提供了豐富的還原劑，后期沉積形成的基輔 （Kiev）組與布恰克 （Buchak）組展布范圍較下伏地層面積更廣的，巖性由海相泥巖、細(xì)砂巖組成，這為后期承壓層間氧化提供了良好的水文地質(zhì)條件；鈾礦物包括鈾石和瀝青鈾礦，伴生礦物由鎳黃鐵礦、硫酸鉬礦、閃鋅礦和紫硫鎳礦等組成，說明鈾礦化后期可能經(jīng)歷了熱改造，該類型鈾礦床屬典型后生滲入型鈾礦床，其成礦模式見圖12。由于第聶伯 （Dnieper）盆地河流沉積體系發(fā)育，該類鈾礦床的找礦前景較大，且可用地浸方法開采，工業(yè)意義很大。

圖12 烏克蘭地盾底河道型鈾成礦模式圖Fig.12 Basal-channel-type uranium metallogenic pattern in the Ukrainian shield

2）含鈾地瀝青型鈾礦床：該類鈾礦床產(chǎn)于第聶伯-頓涅茨 （Dnieper-Donets）盆地中，該盆地深部產(chǎn)有油氣-煤等礦產(chǎn)資源，是地瀝青的來源。該類鈾礦床與底河道砂巖型鈾礦床最大的不同點(diǎn)是滲出疊加滲入成礦?？臻g上，礦床受鹽底辟構(gòu)造、古河道建造、斷層和后生還原作用多種因素控制 （圖8）；時(shí)間上，鈾成礦年齡為220～195 Ma （中晚三疊世），屬于典型的后生鈾礦床。鈾礦化產(chǎn)于上二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)紅色雜色巖系中，上述巖系是在氧化條件下沉積形成，一般不利于砂巖型鈾礦成礦；鹽丘底辟作用形成的穹隆構(gòu)造 （圖7、8）和同期形成的斷裂構(gòu)造，使深部油氣 （退變質(zhì)變?yōu)榈貫r青）等還原性物質(zhì)沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移，對上覆原生紅色巖系發(fā)生再還原作用，并不斷吸附還原外生滲入作用攜帶的鈾富集沉淀成礦，在該鈾成礦過程中也不排除深部還原流體滲出帶來的鈾源，含鈾地瀝青型鈾礦成礦模式見圖13。鈾與瀝青共存，還伴生釩、鉬、鉻、鉛、鋅（10%）、汞等其他金屬礦化，后者應(yīng)為后期熱液疊加的產(chǎn)物。第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地產(chǎn)有一定數(shù)量的鹽丘底辟穹隆構(gòu)造，對尋找類似的鈾礦床應(yīng)有一定前景；該類鈾礦床也為我國油氣、煤盆地構(gòu)造穹隆區(qū)尋找鈾礦提供了借鑒。

圖13 烏克蘭地盾含地瀝青型鈾成礦模式圖Fig.13 Uraniferous bitumen type metallogenic pattern of the Ukrainian shield

3）沉積改造型鈾礦床：該類鈾礦床產(chǎn)于第聶伯-頓涅茨盆地內(nèi)盧甘斯克地區(qū)東北部，含礦地層主要是石炭系巴什基爾階（C2b），夾薄層煤，富含碳質(zhì)碎屑等有機(jī)質(zhì)；鈾礦化主要賦存含礦層煤層中，局部產(chǎn)于石灰?guī)r、粉砂巖及泥巖中。與鈾礦化伴生的礦物還有少量的方鉛礦、閃鋅礦以及鉬、釩、鉻、銅、鈹、鍺等元素，說明鈾成礦過程中存在后期熱改造疊加作用的影響。馬爾科夫（Markovskoye）鈾礦床鈾礦化平均年齡為200 Ma，該成礦年齡與含鈾地瀝青型鈾礦相近，推測研究區(qū)中晚三疊世地質(zhì)時(shí)期發(fā)生區(qū)域性熱活動(dòng)事件。該礦床鈾礦化類型屬于沉積富集疊加后生改造成礦，成礦模式見圖14。

圖14 烏克蘭地盾沉積改造型鈾成礦模式圖Fig.14 Reformed sedimentary type uranium metallogenic pattern of the Ukrainian shield

4）斷控砂巖/次火山巖型鈾礦床：該類鈾礦僅發(fā)現(xiàn)有尼古拉耶夫 （Nikolayevskoye）鈾礦床，鈾礦體產(chǎn)于 “ 白泥盆系 （White Devonian）” 破碎蝕變砂巖中，鈾成礦作用與含礦層下伏烏克蘭地盾前寒武紀(jì)花崗巖質(zhì)結(jié)晶基底不整合面有關(guān)，并受后期基性次火山巖體侵入和構(gòu)造控制，鈾礦化年齡為320 Ma。該礦床屬于產(chǎn)于沉積砂巖層中主要為熱液成因鈾礦床，成礦模式見圖15。

圖15 烏克蘭地盾斷控砂巖/次火山巖型鈾成礦模式圖Fig.15 Fracture-controlled impregnation sandstone/subvolcanic type uranium metallogenic pattern of the Ukrainian shield

4 結(jié)論

1）分析了烏克蘭地盾沉積盆地形成的地質(zhì)構(gòu)造背景及其演化特征，第聶伯 （Dnieper）盆地是發(fā)育在前寒武紀(jì)地盾上的含煤、鈾盆地，而第聶伯-頓涅茨（Dnieper-Donets）盆地則主要是早期裂谷晚期坳陷形成的含鈾和油氣、煤盆地。

2）闡述了烏克蘭沉積盆地中鈾礦床地質(zhì)特征和形成機(jī)制，認(rèn)為鈾礦化類型包括底河道砂巖型、含鈾地瀝青型、沉積改造型和斷控砂巖/次火山巖型等4 種類型。

3）烏克蘭沉積盆地內(nèi)沉積型鈾礦床含礦層位較多，包括古生代泥盆系、石炭系、上二疊統(tǒng)、中生代下三疊統(tǒng)和新生代古近系，鈾成礦時(shí)代主要有320 Ma、200 Ma 和25～20 Ma。

4）構(gòu)建了烏克蘭沉積盆地4 種類型鈾礦床的成礦模式，對我國沉積盆地中鈾礦找礦具有借鑒意義。