二連盆地砂巖型鈾礦找礦方向探討

劉鑫揚(yáng)

（中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局 北京 100013）

二連盆地是我國(guó)重要的砂巖型鈾礦基地，也是重要的含油氣和產(chǎn)煤盆地［1-2］，是北方砂巖型鈾礦找礦主戰(zhàn)場(chǎng)之一，其引起了鈾礦地質(zhì)工作者極大重視，從礦床特征、礦床成因、成礦作用、礦床控礦因素、層序地層、成礦構(gòu)造等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述［3-16］，但缺乏從鈾源-構(gòu)造-建造-改造全要素進(jìn)行鈾成礦條件整體分析，并從而達(dá)到盆地砂巖型鈾礦全方位評(píng)價(jià)。本文將在進(jìn)一步厘定二連盆地找礦目的層和成礦類(lèi)型的基礎(chǔ)上，從鈾源、控礦構(gòu)造、成礦建造、后生蝕變、成礦期次等方面進(jìn)行鈾成礦條件分析，分層位按類(lèi)型指明找礦方向，以期對(duì)二連盆地鈾礦勘查及部署提供依據(jù)。

1 概述

二連盆地是中國(guó)東部受中朝板塊與西伯利亞板塊聯(lián)合控制發(fā)育起來(lái)的斷-坳型裂谷中新生代沉積盆地，可進(jìn)一步劃分為6 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，即川井坳陷、烏蘭察布坳陷、馬尼特坳陷、烏尼特坳陷、騰格爾坳陷和蘇尼特隆起［16-17］，其中在馬尼特坳陷西部和烏蘭察布坳陷東部已發(fā)現(xiàn)的鈾礦帶，在盆地中部的蘇尼特隆起中的次級(jí)凹陷，近年來(lái)也發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦化。目前，二連盆地業(yè)已發(fā)現(xiàn)努和廷超大型鈾礦床、哈達(dá)圖特大型鈾礦床、巴彥烏拉大型鈾礦床、芒來(lái)和蘇崩中型鈾礦床、賽漢高畢、阿爾塔拉和章古音小型鈾礦床，此外還落實(shí)了道爾蘇、艾里格廟、寶拉格、喬爾古、古乃素木、白音塔拉、那仁等大中型鈾礦產(chǎn)地，顯示了巨大找礦成果和成礦潛力（圖1）。

2 產(chǎn)鈾層位潛力分析

圖1 二連盆地構(gòu)造分區(qū)圖 （附砂巖鈾礦分布）Fig 1 Distribution map of structural units and sandstone uranium deposits

砂巖型鈾礦化對(duì)容礦巖系具有一定的依存性，含礦主巖主要為暗色碎屑巖建造，其鈾含量應(yīng)大于5×10-6。二連盆地沉積蓋層主要發(fā)育有阿爾善組（K1a）、騰格爾組下段（K1t1）、騰格爾組上段（K1t2）、賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、二連組（K2e）、伊爾丁曼哈組（E2y）。根據(jù)各蓋層的顏色和鈾含量，結(jié)合目前鈾礦化層位，將賽漢組上段（K1s2）確定為二連盆地主要的可地浸砂巖型鈾礦找礦層位，賽漢組下段（K1s1）厘定為次要的可地浸砂巖型鈾礦找礦層位，騰格爾組上段（K1t2）確定為探索的可地浸砂巖型鈾礦找礦層位，二連組厘定為不可地浸泥巖型找礦層位（表1，圖2），詳述如下：

伊爾丁曼哈組（E2y）大部發(fā)育黃褐色泥巖和砂巖，灰色砂巖少見(jiàn)，且泥巖鈾含量為2.85×10-6，砂巖鈾含量為4.05×10-6，不具鈾成礦潛力。

表1 二連盆地主要地層不同巖性鈾背景值統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics on background uranium value of rocks from different stratigraphic units of Erlian Basin

圖2 二連盆地地層結(jié)構(gòu)綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Erlian Basin

二連組（K2e）上部主要發(fā)育暗色泥巖，鈾含量達(dá)34.90×10-6，下部主要發(fā)育磚紅色砂巖，鈾含量為5.70×10-6。因此，二連組上部灰色泥巖具備形成泥巖型鈾含礦層位，下部砂巖鈾含量雖然符合條件，但是在干旱條件下形成的紅色建造，未見(jiàn)灰色砂體，故不具砂巖型鈾成礦潛力。目前，努和廷超大型鈾礦床、蘇崩中型鈾礦床和章古音小型鈾礦床發(fā)育于二連組上部灰色泥巖中，分布于烏蘭察布坳陷西部的額仁淖爾凹陷內(nèi)，主要受鈾源和最大湖泛面控制，屬沉積-成巖型鈾礦化，為不可地浸型鈾礦化，不是二連盆地主要找礦類(lèi)型。

賽漢組上段（K1s2）主要發(fā)育紅色泥巖和黃色、灰色砂巖。其中，紅色泥巖鈾含量為4.56×10-6，不具鈾成礦潛力；灰色砂巖鈾含量為15.60×10-6，具備砂巖型鈾成礦潛力。目前，哈達(dá)圖特大型、巴彥烏拉大型、賽漢高畢中型、芒來(lái)中型鈾礦床和喬爾古、白音塔拉、那仁大中型鈾礦產(chǎn)地均為產(chǎn)于賽漢組上段古河谷內(nèi)的地浸砂巖型鈾礦化，主要分布于烏蘭察布坳陷北東部和馬尼特坳陷西部的巴-賽-齊鈾礦帶，該礦帶內(nèi)賽漢組上段古河谷砂帶長(zhǎng)約300 km、寬5～20 km。該層位是二連盆地主要找礦層位，主要受賽漢晚期古河谷、后生蝕變、控礦構(gòu)造等要素控制，成礦潛力巨大。

賽漢組下段（K1s1）主要發(fā)育灰色泥巖和灰色砂巖。其中，灰色泥巖鈾含量為5.80×10-6，為深部層位泥巖的本底值，未見(jiàn)鈾的預(yù)富集現(xiàn)象，不具鈾成礦潛力；灰色砂巖鈾含量為7.60×10-6，見(jiàn)鈾預(yù)富集現(xiàn)象，具備砂巖型鈾成礦潛力。目前，道爾蘇、古乃素木、伊和烏素等中大型鈾礦產(chǎn)地鈾礦化賦存于賽漢組下段扇三角洲相砂體中，主要分布于烏蘭察布坳陷北西緣、馬尼特坳陷南東緣、蘇尼特隆起的賽漢塔拉和阿其圖烏拉凹陷、騰格爾坳陷南緣等地段。該層位是近年來(lái)二連盆地深部找礦的新突破，受賽漢早期豐富鈾源、扇三角洲相、后生蝕變等要素控制，成礦潛力較大。

騰格爾組上段（K1t2）主要為灰色泥巖夾砂巖。其中，灰色泥巖鈾含量為5.96×10-6，未見(jiàn)鈾的預(yù)富集現(xiàn)象，不具鈾成礦潛力；灰色砂巖鈾含量為7.28×10-6，局部見(jiàn)鈾預(yù)富集現(xiàn)象，可成為砂巖型鈾礦找礦層位。

騰格爾組下段（K1t1）主要為油頁(yè)巖，不具砂巖型鈾成礦潛力。

阿爾善組（K1a）主要為褐色、雜色泥巖和砂巖，成礦度較高，埋深大，不具砂巖型鈾成礦潛力。

3 鈾成礦條件分析

3.1 鈾源

鈾源是成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)，二連盆地包含三大蝕源區(qū)，即巴音寶力格隆起、溫都爾廟隆起和蘇尼特隆起。其中，巴音寶力格隆起區(qū)廣泛分布石炭-二疊紀(jì)花崗巖和酸性火山巖，該類(lèi)巖石鈾含量一般為（3.7～9.4）×10-6，釷鈾比為3.5～12.5，且據(jù)陳功運(yùn)用U-Pb 同位素演化連續(xù)增長(zhǎng)模式計(jì)算該類(lèi)巖石的原始鈾含量達(dá)（17.1～48.4）×10-6，鈾活化遷移達(dá)83%～93%［18-19］，鈾源豐富；溫都爾廟隆起區(qū)廣泛分布有早古生代花崗巖，鈾含量一般為（3.9～5.9）×10-6，釷鈾比為3.0～8.0，且風(fēng)化程度高，鈾源豐富；蘇尼特隆起位于二連盆地中部，主要是在錫林浩特微陸塊上發(fā)育起來(lái)，具有中元古代大理巖、石英巖、片麻巖等高級(jí)變質(zhì)巖［20-21］和中酸性火山巖，其鈾豐度較高，能提供大量的鈾源。

二連盆地砂巖型鈾礦的鈾源是多方面的，除了主要來(lái)自附近隆起區(qū)的花崗巖以外，還來(lái)自地層中巖石的本身鈾源。由于沉積物中釷元素比較穩(wěn)定，難以活化遷移，據(jù)此估算出二連基地哈達(dá)圖-齊哈日格圖-喬爾古地段內(nèi)源豐富，賽漢組上段氧化帶提供了18.9 萬(wàn)t鈾；芒來(lái)-巴彥烏拉-白音塔拉地段內(nèi)源豐富，賽漢組上段提供了13.0 萬(wàn)t 鈾源；額仁淖爾、腦木根、賽漢高畢、二連鹽池、阿其圖烏拉等地段內(nèi)源較豐富，賽漢組上段氧化帶各提供了超過(guò)3 萬(wàn)t 的鈾源；準(zhǔn)棚凹陷、那仁寶力格、伊和高勒、額合寶力格（東烏旗）等地段賽漢組上段提供約1 萬(wàn)t 鈾源［8］。

3.2 構(gòu)造

二連盆地成礦構(gòu)造主要表現(xiàn)在基底構(gòu)造控礦性、構(gòu)造斜坡帶和構(gòu)造洼地控礦性等方面。

3.2.1基底構(gòu)造控礦

二連盆地的基底可劃分為前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和晚古生代巖漿弧。結(jié)晶基底主要包括華北克拉通北緣和松嫩地塊，分別位于盆地的中部和南部。其中，出露于基地中部艾勒格廟-錫林浩特 （錫林浩特微陸塊，區(qū)域上屬于松嫩地塊）為中元古代大理巖、石英巖、片麻巖等高級(jí)變質(zhì)巖和中酸性火山巖，其鈾豐度較高，能提供大量的鈾源，控制著賽漢組古河谷鈾礦床的分布，據(jù)此，說(shuō)明二連基地東部具有很好的找礦前景。盆地北部的大興安嶺地塊在研究區(qū)沒(méi)有結(jié)晶基底的出露。晚古生代多島弧碰撞拼貼形成的巖漿弧（石炭-二疊紀(jì)花崗巖）、在寬闊的弧前增生區(qū)出現(xiàn)的大量中酸性火山巖、火山碎屑巖在盆地北部、中部和南部前中生代巖體中均大量出現(xiàn)，鈾豐度也較高，是重要的鈾源。

3.2.2斜坡帶和構(gòu)造洼地控礦

二連盆地各種斷陷往往是由簡(jiǎn)單斷陷發(fā)展演化而來(lái)，隨著地殼伸展作用的持續(xù)進(jìn)行，控制小型凹陷的邊界斷層不斷地向兩邊擴(kuò)展，凹陷也隨之增大，早期不同斷層段所控制的沉積中心也會(huì)相互貫通，發(fā)展成為一個(gè)統(tǒng)一的凹陷，即串聯(lián)式的復(fù)式斷陷［6］。但是這樣形成的盆地完全不同于由單一斷層生長(zhǎng)而控制的盆地類(lèi)型，它們?cè)谄矫嫔铣拭黠@的長(zhǎng)條形，并具有多個(gè)沉積中心。與此同時(shí)，由于盆地的近源區(qū)被不斷地抬升，導(dǎo)致沉積中心向遠(yuǎn)端遷移，形成大型緩傾斜坡帶現(xiàn)象（圖3）。分析認(rèn)為，盆緣大型斜坡帶有利于賽漢組下段沉積成巖疊加后生氧化帶型鈾礦床的形成，盆地內(nèi)凹陷中央，有利于賽漢組上段古河谷型鈾礦床形成。

圖3 二連盆地中部前新生代凹陷分布圖Fig.3 Distribution map of pre-Cenozoic sags in the middle of Erlian Basin

3.3 建造

騰格爾晚期，盆地處于穩(wěn)定斷陷期，辮狀河三角洲和扇三角洲砂體進(jìn)積，砂體規(guī)模較大，湖盆面積逐漸縮小，在其發(fā)育較好的砂體，是良好的儲(chǔ)油層。在湖盆邊緣，含氧含鈾流體可經(jīng)過(guò)凹陷邊緣的 “天窗” 向沿著粗碎屑巖孔隙向凹陷中央氧化，形成巖石地球化學(xué)障，較有利于形成潛水-層間氧化帶型鈾礦化，為今后深部找礦的新探索層位。

賽漢早期，盆地進(jìn)入斷坳轉(zhuǎn)換階段，在盆地邊緣的緩傾部位發(fā)育辮狀河（扇）三角洲沉積體系，中央部位發(fā)育湖泊沼澤沉積體系，構(gòu)成從盆緣向中央發(fā)育的進(jìn)積型沉積序列，整體上呈現(xiàn) “粗-細(xì)-粗” 的地層結(jié)構(gòu)，往往出現(xiàn)泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)，辮狀河三角洲平原-前緣過(guò)渡部位砂體，是鈾礦賦存的理想空間［8，10］。

賽漢晚期，構(gòu)造活動(dòng)基本停止，早期凹陷形成的構(gòu)造地貌呈現(xiàn) “U” 型，在此地貌環(huán)境下發(fā)育的辮狀河－三角洲沉積體系，沿凹陷長(zhǎng)軸方向形成 “古河谷”，發(fā)育大規(guī)模 “帶狀” 砂體，是二連盆地尋找地浸砂巖型鈾礦的主要場(chǎng)所［10，15-16］。

二連期，是晚白堊世裂后熱沉降的沉積產(chǎn)物，在盆地萎縮期沉積的一套河流-湖泊相沉積體系，當(dāng)時(shí)氣候干旱炎熱，植被稀少，蒸發(fā)量大，湖泊體系從而構(gòu)成該區(qū)尋找沉積成巖型鈾礦的有利相帶［7］。

二連盆地具有多層位多類(lèi)型成礦特點(diǎn)，根據(jù)最新一輪鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)的成果，預(yù)測(cè)鈾資源量超過(guò)20 萬(wàn)t，顯示了巨大的鈾成礦潛力［8］。

3.4 改造

依據(jù)磷灰石裂變徑跡反演認(rèn)為二連盆地中部賽漢期 （125～100 Ma）主要為斷坳沉降期，形成該區(qū)含礦建造；二連期（100～70 Ma）發(fā)育一次構(gòu)造熱事件，基本未接受沉積，發(fā)育沉積成巖鈾成礦作用；晚白堊世末—古近世（70～30 Ma），凹陷處于較快速抬升期，抬升幅度達(dá)500～1 200 m，持續(xù)時(shí)間為40 Ma，是二連盆地主要的后生改造成礦期；漸新世—中新世早期 （30～18 Ma），差異沉降期；中新世早期后（18 Ma—今），盆地整體緩慢抬升，準(zhǔn)平原化過(guò)程，形成現(xiàn)今的蒙古高原（圖4）［9］。因此，該凹陷在晚白堊世構(gòu)造熱事件發(fā)生時(shí)有利于發(fā)育沉積成巖鈾成礦作用；晚白堊末期—始新世，在長(zhǎng)達(dá)40 Ma 時(shí)間內(nèi)十分有利于后生改造鈾成礦作用發(fā)育。

圖4 齊哈日格圖凹陷EZK800－2031 砂巖類(lèi)模擬的時(shí)間-溫度曲線圖［16］Fig.4 Simulated time-temperature curve of sandstone of the borehole EZK800-2031 in Qiharigtu sag

根據(jù)二連盆地已有鈾礦床等時(shí)線U-Pb 年齡數(shù)據(jù)來(lái)看［8，22-25］（表2），亦說(shuō)明二連盆地在99～78 Ma 主要發(fā)育沉積成巖期鈾的預(yù)富集，在67～37 Ma 為后生作用的主成礦期，在25～8 Ma 為后生疊加改造成礦期。

4 找礦方向探討

綜上所述，二連盆地主要找礦目的層賽漢組上段發(fā)育古河谷型鈾礦化，受古河谷，凹陷中央低洼構(gòu)造、后生蝕變等控制，主要分布于各凹陷中央基底低洼處；重要找礦層位賽漢組下段和探索找礦層位騰格組上段，發(fā)育潛水-層間氧化帶型鈾礦化，受鈾源、三角洲沉積體系、潛水-層間氧化作用控制，主要分布于各凹陷邊緣斜坡帶；兼顧找礦層位二連組，發(fā)育沉積成巖型鈾礦化，受鈾源和二連期最大湖泛面控制，局限于凹陷中部二連組湖盆中心（表3）。

表2 二連盆地及周邊鈾礦床成礦年代統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of metallogenic age of uranium deposits in and around Erlian Basin

從全盆角度，賽漢組上段古河谷型鈾礦著重從兩個(gè)方向突破：一是抓住已圈出的巴賽齊古河谷及兩側(cè)（即烏蘭察布坳陷西部腦木根-新烏蘇地區(qū)和馬尼特坳陷東部那仁寶力格-伊和高勒地區(qū)）開(kāi)展工作，提高控制程度，同時(shí)應(yīng)對(duì)礦床間存在大面積工作程度低的區(qū)域，需要進(jìn)一步控制，爭(zhēng)取發(fā)現(xiàn)新的靶區(qū)；二是以烏蘭察布和馬尼特坳陷為重點(diǎn)，輻射川井、騰格爾和烏尼特三大坳陷，篩選具有形成建造間古河谷的次級(jí)凹陷，統(tǒng)籌兼顧、合理部署，爭(zhēng)取古河谷找礦更大突破。

產(chǎn)于賽漢組下段和騰格爾組上段的潛水-層間氧化帶型鈾礦，沿巴音寶力格隆起帶南坡和溫都爾廟隆起北坡最可能形成較大規(guī)模穩(wěn)定的三角洲砂體及氧化帶，應(yīng)加大探索力度，落實(shí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)。目前，已發(fā)現(xiàn)的道爾蘇、艾里格廟、古乃素木、伊和烏蘇、大廟、巴彥塔拉等鈾礦床或礦產(chǎn)地均分布于此兩帶內(nèi)。

表3 二連盆地砂巖型鈾礦預(yù)測(cè)類(lèi)型Table 3 Prediction types of sandstone hosted uranium deposits in Erlian Basin

5 結(jié)論

1）進(jìn)一步確定了二連盆地主要找礦目的層為賽漢組上段（K1s2），成礦類(lèi)型為古河谷型；重要找礦層位為賽漢組下段（K1s1），探索找礦層位為騰格爾組上段（K1t2），成礦類(lèi)型為潛水－層間氧化帶型；兼顧找礦層位為二連組（K2e），成礦類(lèi)型為沉積型。

2）賽漢組上段主要沿各凹陷長(zhǎng)軸方向發(fā)育古河谷，形成古河谷型鈾礦化；賽漢組下段和騰格爾組上段主要沿盆緣斜坡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系，形成潛水-層間氧化帶型鈾礦化。

3）二連盆地外部和含礦層內(nèi)部鈾源豐富，發(fā)育大規(guī)模鈾成礦作用，大致可分出三期：99～78 Ma 為沉積成巖期，67～37 Ma 為后生作用主成礦期，25～8 Ma 為后生疊加改造期。

4）二連盆地找礦工作應(yīng)以烏蘭察布和馬尼特坳陷為重點(diǎn)，輻射川井、騰格爾和烏尼特三大坳陷，統(tǒng)籌兼顧、合理部署，找礦潛力大。

致謝：特別感謝正高級(jí)工程師劉武生、張字龍，高級(jí)工程師魯超在成文過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。