鄂爾多斯盆地北西部白堊系地層砂巖型鈾礦成礦前景分析

徐 培

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西南昌 330013）

鄂爾多斯盆地礦資源豐碩，是一個(gè)鈾、煤、油、天然氣并存的沉積盆地，特別是鈾礦資源尤為豐富，迄今為止已在此發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型鈾礦床，如東勝砂巖型鈾礦床、大營(yíng)砂巖型鈾礦床和杭錦旗砂巖型鈾礦床等，中侏羅統(tǒng)直羅組下段為其含礦目的層。前人根據(jù)砂巖型鈾礦成礦特點(diǎn)，已經(jīng)對(duì)上述鈾礦床的成因進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，取得了豐富的成果，如流體作用分析、沉積相分析和物源分析等。白堊系地層在空間位置上與侏羅系地層相鄰，且下白堊統(tǒng)在盆地中相當(dāng)發(fā)育，出露廣泛，但迄今為止還未發(fā)現(xiàn)大型的鈾礦床，本文打算從白堊系地層巖性特征、鈾源分析、水文地質(zhì)特征、構(gòu)造特征、還原劑因素五個(gè)方面分析該層位是否具備有利于砂巖型鈾礦形成的條件。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是我國(guó)第二大沉積盆地，是中生代發(fā)育起來(lái)的大型內(nèi)陸坳陷盆地，大地構(gòu)造位置處于鄂爾多斯斷塊中。在白堊世早期，盆地主要為一套內(nèi)陸凹陷的河湖湘沉積，以河流相占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。白堊系地層從下至上依次為：洛河組（K1l）、華池環(huán)河組（K1hc+h）、羅漢洞組（K1lh）、涇川組（K1j）[1]。

2 鈾成礦條件分析

2.1 白堊系地層巖性特征

1）洛河組（K1l）。為一套典型的沖洪積扇沉積，礫巖呈紅色，礫石大小混雜，分選性差；磨圓以次棱角狀為主；成分成熟度較低；顆粒支撐，無(wú)定向。為風(fēng)成沙丘沉積。

2）華池環(huán)河組（K1hc+h）。整體呈北北西向展布，地層由東向西傾伏。巖性主要為黃色、灰綠、淺灰、棕紅色的中、粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖、泥巖與黃綠、姜黃色砂巖、巖石砂狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。巖石顆粒占約90%以上，顆粒主要為石英、長(zhǎng)石，可見(jiàn)黑色巖屑。中小型交錯(cuò)層理發(fā)育，部分地方亦可見(jiàn)褐鐵礦化眼槽狀交錯(cuò)層理面分布，發(fā)育斜層理，砂礫巖不等厚互層。在一些槽狀層理限定的河道內(nèi)可見(jiàn)紫色泥巖礫石，呈次圓狀。該組地層為沙漠邊緣沉積組合，沉積環(huán)境以靜水沉積為主，風(fēng)成沉積為輔;沉積相以辮狀河沉積為主，沉積特點(diǎn)為東粗西細(xì)，北粗南細(xì)，最大沉積厚度位于新召一帶，達(dá)915m。為一套辮狀河沉積。

3）羅漢洞組（K1lh）。區(qū)內(nèi)大面積出露，呈“廣”字型分布于鹽地西部和北部，上部主要為土紅色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，并夾有紫黑色鐵質(zhì)結(jié)核。泥巖與薄層的鈣質(zhì)砂巖互層；中部中粗粒砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，呈桔紅、桔黃和灰色。下部為紅色塊狀砂巖，局部夾泥巖，含鈣質(zhì)結(jié)核，厚390m，與下伏洛河組整合接觸關(guān)系。砂巖層理較為發(fā)育，主要分槽狀和板狀兩種，風(fēng)化一般。為一套風(fēng)成沙丘。

4）涇川組（K1j）。主要分布盆地西部、北部局部地段，厚50～233m，與下伏地層呈整合接觸。巖性主要為淺紅色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，泥巖風(fēng)化強(qiáng)烈，砂巖與綠色泥巖接觸處發(fā)育泥裂現(xiàn)象，向下鈣質(zhì)砂巖薄層增多，局部見(jiàn)中粗粒砂巖、砂礫巖。為一套湖泊和三角洲沉積。

通過(guò)結(jié)合前人的資料與砂巖型鈾礦典型成礦模式（層間氧化帶型砂巖型鈾礦）[2]，初步認(rèn)為華池環(huán)河組具有一定的鈾成礦目的層特征，其辮狀河沉積相的泥-沙-泥巖性模式為鈾成礦提供模式基礎(chǔ)，在合適的條件下，氧化帶的殲滅部位便可沉淀鈾礦。

2.2 鈾源分析

盆地北部有三大主要花崗巖體群，出露較好，分別為狼山花崗巖體群、大青山花崗巖體群及陰山花崗巖體群。這些花崗巖體大大小小有幾百個(gè)，年齡分布廣泛。華力西期，在該巖體群中發(fā)現(xiàn)多處鈾礦。在大青山巖體群中，鈾背景值為4～8×10-6，為中等含鈾[3]，滿(mǎn)足砂巖型鈾成礦的最低要求，鈾源屬于較為充足級(jí)別，并且該地區(qū)的Th/U 比值為48.8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大陸巖石的平均含量，表明該地區(qū)發(fā)生U 的丟失。因此該地區(qū)為理想的鈾源區(qū)。

2.3 水文地質(zhì)特征

下白堊統(tǒng)志丹群的四個(gè)地層中的砂巖巖石松散性較好，為含鈾熱水溶液的滲透和運(yùn)移提供先天條件，由于各巖層巖性在粒度方面存在差異，故各巖層的含水性不均一，其中華池環(huán)河組含水量較多，含水厚度約50m[4]，且區(qū)內(nèi)分布最廣。盆地內(nèi)潛水的來(lái)源主要為大氣降水，河谷和洼地為排泄區(qū)，另一個(gè)主要排泄因素為蒸發(fā)，年蒸發(fā)量是降雨量的10 倍。早白堊世時(shí)期，由于構(gòu)造活動(dòng)較少，水流方向沿地勢(shì)由東向西，且沿北西方向流入盆內(nèi)。下白堊統(tǒng)沉積后，受地層抬升影響，底部的羅漢洞組和華池環(huán)河組頂部受到氧化，前者呈紅色，后者為黃色，地層的大規(guī)模氧化有利于來(lái)自源區(qū)的含鈾流體的運(yùn)移，沉積間斷的存在使得這一時(shí)期成為潛水氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期；在晚白堊世到上新世這段時(shí)間，承壓水由盆地邊緣向盆地中心流動(dòng)，動(dòng)力為滲透作用，流體來(lái)源主要為附近蝕源區(qū)。大規(guī)模古潛水氧化帶和由盆緣向盆內(nèi)相應(yīng)發(fā)育古層間氧化作用同時(shí)進(jìn)行，形成了相應(yīng)的古層間氧化帶，氧化帶主要賦存于華池環(huán)河組，在氧化-還原過(guò)渡部位可形成鈾的富集成礦，因此華池環(huán)河組是鈾成礦的理想層位。

2.4 構(gòu)造特征

早白堊世時(shí)期，鄂爾多斯盆地由克拉通盆地轉(zhuǎn)為伸展斷陷盆地，盆內(nèi)構(gòu)造作用表現(xiàn)為斷塊活動(dòng)。早期主要表現(xiàn)為盆地東部隆起，受斷裂活動(dòng)控制，東部形成了沖擊扇堆體；晚期主要表現(xiàn)為盆地西部及北部隆起，受斷裂活動(dòng)控制，在西部和北部也形成了沖積扇堆體，羅漢洞組、涇川組形成了由南向北推進(jìn)的湖相沉積。同時(shí)，盆地西緣向東推進(jìn)明顯，并且早期沉積的盆地邊緣、大部分河流地層和基地被抬升，剝蝕區(qū)也向盆地內(nèi)伸展，有利于華池環(huán)河組早期的沉積砂體接受氧化作用，隨著后期羅漢洞組疊覆其上，含氧含鈾水的滲入進(jìn)一步促進(jìn)了鈾成礦作用的發(fā)生[5]。

在盆地北部杭錦旗的下白堊統(tǒng)砂巖之上的玄武巖年齡為126.2±0.4Ma[6]，屬早白堊世，且這一年齡與華北地區(qū)發(fā)生的構(gòu)造-巖漿-熱時(shí)間相吻合，所以可能導(dǎo)致地下深部熱水沿構(gòu)造裂隙上涌，為元素的遷移提供了通道，使得后期各種礦產(chǎn)資源的形成有了較好的物源基礎(chǔ)。

2.5 還原劑因素

砂巖型鈾礦成礦過(guò)程中，充當(dāng)還原劑的介質(zhì)主要有黃鐵礦、含烴類(lèi)油氣、有機(jī)質(zhì)如碳屑煤、和瀝青等。在侏羅系直羅組砂巖型鈾礦中，研究人員在進(jìn)行地質(zhì)編錄過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了大段的煤等有機(jī)質(zhì)，煤在鈾成礦過(guò)程中充當(dāng)了較好的還原劑。并且鄂爾多斯盆地含有豐富的油氣資源，油氣沿著斷層裂隙或砂巖孔隙上升運(yùn)移影響著地層的物理化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)油氣上升運(yùn)移時(shí)碰到含氧含鈾水時(shí)，便使得U6+被還原為U4+，在合適的位置沉淀、富集，最后形成一定規(guī)模的鈾礦點(diǎn)或鈾礦帶。

3 結(jié)論

綜上所述，鄂爾多斯盆地白堊系砂巖透水性較好，北部具備了層間氧化帶砂巖型鈾礦形成的水文地質(zhì)條件，并且盆地北部發(fā)育廣泛的花崗巖體群，鈾背景值滿(mǎn)足砂巖型鈾礦成礦要求，早白堊世時(shí)期盆地內(nèi)發(fā)生明顯構(gòu)造活動(dòng)，華池環(huán)河組的沉積砂體接受氧化作用充分，在遇到深部運(yùn)移的油氣時(shí)，發(fā)生還原作用，便可形成砂巖型鈾礦。