青海省東昆侖八寶山地區(qū)砂巖型鈾礦成礦條件及成礦潛力研究

晁海德，徐永鋒，李生福，趙洪岳，蔡廷俊，葉積龍

(1.青海省第四地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810029； 2.青海省頁巖氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810029)

東昆侖地區(qū)是秦—祁—昆造山帶的重要演化區(qū)域，是我國重要的金礦、多金屬礦產(chǎn)成礦帶。近年來，省內(nèi)、外各地質(zhì)勘查單位在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)不同成礦元素地球化學(xué)異常170多處，圈定各類礦床、礦(化)點(diǎn)近200余處[1]，但砂巖型鈾礦找礦工作一直未有突破。青海省砂巖型鈾礦勘查工作以往多集中于柴西緣、柴北緣一帶[2-3]，其余區(qū)域均未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。截至目前，東昆侖地區(qū)發(fā)現(xiàn)砂巖型鈾礦化點(diǎn)3處(都蘭701鈾礦1號點(diǎn)、阿東求屯7340鈾礦、都蘭縣諾木洪鈾礦2號點(diǎn))，其中都蘭701鈾礦點(diǎn)賦存于晚三疊世八寶山組，賦存巖性為粉砂巖和泥巖，自發(fā)現(xiàn)以來未開展過詳細(xì)的勘查、評價工作，其成礦地質(zhì)條件、資源前景均不明朗。本文以砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)理論為基礎(chǔ)，以已有成礦事實(shí)為依據(jù)，通過成礦地質(zhì)條件解剖、成礦資源潛力評價、成礦遠(yuǎn)景區(qū)優(yōu)選，為青海省東昆侖地區(qū)砂巖型鈾礦地質(zhì)勘查及理論研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于都蘭縣八寶山盆地西北，大地構(gòu)造屬東昆侖南部俯沖碰撞雜巖帶，成礦帶屬“沙松烏拉山—布爾汗布達(dá)山鈾礦亞帶”[4]。出露地層有中—新元古代萬寶溝群、中生代晚三疊世八寶山組、早—中侏羅世羊曲組以及新生代古近紀(jì)—新近紀(jì)干柴溝組、曲果組、第四紀(jì)地層，其中晚三疊世八寶山組為本次研究目標(biāo)地層(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖(附化探異常)Fig.1 Geological map of the study area(geochemical anomaly attached)

東昆侖地區(qū)晚三疊世八寶山組較為發(fā)育，為溫濕氣候條件下形成的灰色建造，廣泛發(fā)育河流相及三角洲相沉積，泥—砂—泥地層結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，同我國北方其他盆地一樣，是賦存砂巖型鈾礦床的理想場所[5]。因此，結(jié)合放射性化探異常，選擇晚三疊世八寶山組為本次研究對象。

八寶山組按其巖性組合分上(T3bb3)、中(T3bb2)、下(T3bb1)三段。研究區(qū)出露中部的火山巖段及上部的砂礫巖段。

(1)火山巖段(T3bb2)。整體呈北西向展布，巖性主要為紅褐色—灰黑色杏仁狀輝石—伊丁石玄武巖、紅褐色流紋巖、紫紅色細(xì)砂巖，另有薄層杏仁狀安山巖產(chǎn)出。處于一復(fù)式向斜核部，局部發(fā)育層間及層內(nèi)小型破碎。與區(qū)內(nèi)砂礫巖段呈整合接觸，局部呈斷層接觸[6]。

(2)砂礫巖段(T3bb3)。研究區(qū)南部大面積出露，整體呈北西向展布，巖性主要為紫紅色巖屑長石細(xì)砂巖，局部夾薄層紫紅色含礫砂巖，部分地段上部發(fā)育青灰色長石石英砂巖以及青灰色含礫砂巖。產(chǎn)狀變化較大，北部靠近火山巖段傾向一般170°～201°，傾角一般24°～68°。中部傾向一般23°～34°，傾角一般24°～31°。南部傾向一般190°～226°，傾角一般32°～68°。巖層多呈塊狀，局部片理發(fā)育，見揉皺，局部見有層內(nèi)小型破碎現(xiàn)象。

2 成礦地質(zhì)條件

2.1 鈾源條件

根據(jù)陳貴華[7]研究，航測鈾含量等值圖反映出分布于昆侖山的二疊紀(jì)以前地層和侵入巖、火山巖鈾含量均呈高場，是區(qū)內(nèi)的富鈾地質(zhì)體。補(bǔ)給區(qū)基巖裂隙水的鈾(U)含量及中生界碎屑巖裂隙—孔隙水的鈾含量較高使補(bǔ)給區(qū)和淋濾區(qū)含氧地下水中鈾含量增高，無疑更有利于成礦，是更直接的鈾源[8-9]。

研究區(qū)鈾礦化蝕源區(qū)主要為北部的布爾汗布達(dá)山，巖漿巖發(fā)育，以晚石炭世、晚三疊世侵入巖為主，具體見有二長花崗巖、鉀長花崗巖、鉀長花崗斑巖等。鉀長花崗斑巖內(nèi)當(dāng)量鈾(eU)平均含量5.9×10-6，當(dāng)量釷(eTh)平均含量32.0×10-6，放射性強(qiáng)度較高，和鈾礦化關(guān)系緊密[6]。另外，八寶山組火山巖段蝕變玄武巖放射性背景值高，eU平均含量8.39×10-6，eTh平均含量29.57×10-6，是良好的鈾源體。釷/鈾(Th/U)值3.5～5.4，指示了北部布爾汗布達(dá)山鈾源較豐富，且利于向八寶山盆地內(nèi)運(yùn)移，是砂巖型鈾礦成礦的有力體現(xiàn)[10]。

2.2 古氣候條件

本區(qū)晚三疊世—新近紀(jì)沉積了多套沉積建造(八寶山組、羊曲組、曲果組)，晚三疊世八寶山組至早中侏羅世早期沉積了灰黑色泥頁巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖及灰色含礫砂巖、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖，表明了溫暖、潮濕的氣候條件(圖2a和圖2b)。至早中侏羅世晚期，沉積了一套灰褐色、淺紫色砂巖，表明了氣候向半干旱—半濕潤的條件轉(zhuǎn)變(圖2c)。至新近紀(jì)，又沉積了一套灰褐色、褐紅色礫巖，表明了炎熱、干旱的氣候條件(圖2d)。反映出在總體炎熱—干旱的氣候條件下，有時也出現(xiàn)短暫的溫暖—潮濕氣候，有利于北部布爾汗布達(dá)山富鈾巖體的氧化、剝蝕，有利于層間氧化帶的形成[11]，進(jìn)而富鈾流體在高滲透巖層中向八寶山盆地運(yùn)移，在遇到氧化還原界面時富集成礦。

圖2 八寶山地區(qū)氣候變化特征圖Fig.2 Climatic change in Babaoshan area

2.3 巖性巖相條件

2.3.1 巖性條件 如區(qū)內(nèi)實(shí)測的八寶山組地質(zhì)剖面DP1所示，該區(qū)“泥—砂—泥”巖性結(jié)構(gòu)發(fā)育完善(圖3)，62層～52層明顯反映出“泥—砂—泥”的沉積結(jié)構(gòu)，與成礦關(guān)系密切，重點(diǎn)敘述上述層位。泥頁巖、砂巖互層明顯，有助于鈾元素的富集成礦，與我國北方其他盆地一樣，是賦存砂巖型鈾礦床的有利巖性組合[12]。

圖3 海德烏拉八寶山組DP1實(shí)測剖面Fig.3 Measured section of Babaoshan formation in Haidewula

62層～52層巖性特征如下：

62層:紫紅色中薄層細(xì)粒長石巖屑砂巖夾粉砂巖，接觸面為深灰色薄層狀頁巖(未見底，32.2 m)；61層:紫紅色薄層狀含礫不等粒巖屑砂巖(43.6 m)；60層:紫紅色厚層變細(xì)粒長石巖屑砂巖夾礫巖，沿層面(150 m后)見紫紅色泥巖(17.2 m)；59層:紫紅色中厚層礫巖與變中細(xì)粒長石巖屑砂巖互層(65.5 m)；58層:紫紅色巖塊礫巖，局部夾粗砂巖透鏡(188.8 m)；57層:紫紅色巨厚層狀含礫粗砂巖夾紫紅色頁巖(14.5 m)；56層:紫紅色杏仁狀玄武巖(塊層狀)(19.0 m)；55層:紫紅色薄層狀細(xì)粒長石巖屑砂巖，夾少量細(xì)礫巖(13.0 m)；54層:暗紫紅色塊層狀蝕變橄欖玄武巖(13.0 m)；53層:紫紅色中—薄層狀含細(xì)砂粉砂巖，夾少量細(xì)礫巖(25.1 m)；52層:紫紅色塊層狀蝕變杏仁狀玄武巖(>12.4 m)。

2.3.2 巖相條件 研究區(qū)八寶山組為溫濕氣候條件下形成的灰色建造，結(jié)合古地理、古氣候、物源等研究，在區(qū)內(nèi)劃分出濱湖相、湖泊三角洲相、辮狀河相以及噴出相等4種沉積相類型[13](圖4、圖5)，據(jù)邵飛等[14]、黃凈白等[15]的研究，三角洲相、辮狀河相等是形成砂巖型鈾礦有利沉積相。研究區(qū)辮狀河相主要發(fā)育于八寶山組下段，噴出相發(fā)育于八寶山組中段，湖泊三角洲相、濱淺湖相發(fā)育于八寶山組上段。綜上，研究區(qū)沉積相條件有利于砂巖型鈾礦的形成。

圖4 晚三疊世八寶山組基本層序Fig.4 Basic sequence of Babaoshan formation in Late Triassic

圖5 研究區(qū)沉積相圖Fig.5 Sedimentary facies of the study area

2.4 水文地質(zhì)條件

砂巖型鈾礦總是賦存于自流水盆地內(nèi)，水文地球化學(xué)條件及后生表生地下水水動力條件是砂巖型鈾礦成礦的關(guān)鍵水文地質(zhì)條件[16]。

研究區(qū)地處昆中斷裂、昆南斷裂之間相對獨(dú)立的斷陷盆地內(nèi)，具滲入型自流水盆地特征。周邊山系賦存有構(gòu)造裂隙水和基巖風(fēng)化裂隙水，地表水沿透水層下滲，形成承壓自流水，充水因素主要為裂隙含水巖組。

八寶山盆地北緣斷層以及晚三疊世與早—中侏羅世不整合面在邊緣形成良好的透水邊界，北部的布爾汗布達(dá)山蝕源區(qū)為補(bǔ)給區(qū)(圖6)；盆地邊緣晚三疊世—早中侏羅世地層內(nèi)松散膠結(jié)層以及斷裂、裂隙等為地下水的徑流提供良好的運(yùn)移通道；發(fā)育于盆地南北的泉水又為地下水提供了泄流通道。研究區(qū)水文地質(zhì)條件表明：“補(bǔ)—徑—排”水動力系統(tǒng)發(fā)育完善，有助于含氧富鈾水與圍巖(砂巖)發(fā)生的水巖作用的發(fā)生。

圖6 研究區(qū)徑流補(bǔ)給圖Fig.6 Runoff supply of the study area

2.5 構(gòu)造條件

大地構(gòu)造位于昆中、昆南兩大斷裂帶之間，地區(qū)斷裂主要在加里東中期—華力西期生成，展布方向以北西西為主，昆東新生代陸相盆地區(qū)的斷裂多呈北西或北西西右行斜列式展布，大部分生成于喜馬拉雅期，規(guī)模較小、延伸不遠(yuǎn)、呈羽狀組合為特征。盆地周邊的各深大斷裂帶在新構(gòu)造運(yùn)動時期表現(xiàn)出大幅度的差異運(yùn)動，在地形上多為強(qiáng)烈切割。

東昆侖地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動是從青藏高原大幅度抬升開始，即喜山運(yùn)動開始，持續(xù)至今[17]。新構(gòu)造運(yùn)動一方面控制了盆地的地形地貌，另一方面對盆地基底、上新世以前的蓋層產(chǎn)生破壞作用，對老的構(gòu)造進(jìn)行改造或使其復(fù)活。

本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動既有斷裂變動也有褶皺變形，斷裂變動伴隨褶皺廣泛發(fā)育。研究區(qū)主體為—北東向之大向斜(蘭道灣烏蘇向斜)，軸向延伸約10 km，寬約10 km。向斜發(fā)育地層為晚三疊八寶山組(T3bb)、早—中侏羅世羊曲組(J1-2yq)，北西翼295°～310°∠25°～50°，南東翼120°～130°∠10°～25°，核部巖層水平，為一平緩開闊等厚褶皺，滿足“緩傾的斜坡帶是砂巖型鈾礦成礦有利地段的特性”(圖7)。據(jù)八寶山盆地電聯(lián)合電阻率剖面解釋，向斜深部賦存侏羅紀(jì)與三疊紀(jì)地層[18](圖8)。

圖7 研究區(qū)鈾礦可能賦存部位Fig.7 Possible location of uranium deposits in the study area

圖8 DZCX2線地震解釋剖面圖Fig.8 Seismic interpretation profile of DZCX2 line

2.6 地球化學(xué)特征

表1 AS2220異常特征表

該異常元素套合不規(guī)則，U元素峰值3.12×10-6，其暈規(guī)模小，背景襯度小，但區(qū)內(nèi)放射性異常點(diǎn)帶較多，規(guī)模較大。異常受三疊紀(jì)火山巖及其地層中斷裂、破碎帶控制，各異常暈主要由鈾礦化所致。

2.6.2 重砂異常 根據(jù)楊生德等[19]研究，研究區(qū)北部分布重砂異常1處，異常級別為Ⅲ類，特征組合為放射稀有鐵(稀土、鎢)，異常區(qū)主體為中三疊世英云閃長巖，局部輝長巖巖脈發(fā)育。

2.7 鈾礦化信息

已知礦化信息是放射性元素異常的直接指示，是鈾元素可能富集成礦的直觀表現(xiàn)。

(1)本區(qū)存在砂巖鈾礦點(diǎn)1處(1號點(diǎn))，賦礦巖性為粉砂巖、泥(灰)巖，研究區(qū)東北部存在1處熱液型鈾礦點(diǎn)(2號點(diǎn))，賦礦巖性為長英巖脈、混合巖(圖1)。

(2)該區(qū)附近海德烏拉一帶發(fā)現(xiàn)熱液型之火山巖型鈾礦床(圖1)，圈定鈾礦體9條，鈾品位一般0.041%～0.895%、最高0.98%。含礦巖性為八寶山組蝕變玄武巖。

2.8 成礦遠(yuǎn)景區(qū)的確定

結(jié)合鈾源、古氣候、巖性巖相、水文地質(zhì)、構(gòu)造、地球化學(xué)以及成礦事實(shí)等條件，在研究區(qū)西北部圈定出成礦遠(yuǎn)景區(qū)1處(圖9)。

圖9 砂巖型鈾礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)Fig.9 Metallogenic prospect area of sandstone-type uranium deposits

3 討論與結(jié)論

東昆侖地區(qū)是秦—祁—昆造山帶的重要演化區(qū)域，新構(gòu)造運(yùn)動一方面控制了盆地的地形地貌，另一方面對盆地基底、上新世以前的蓋層產(chǎn)生破壞作用。鈾礦化的形成與區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造演化相聯(lián)系，是地質(zhì)構(gòu)造演化的產(chǎn)物[20]。對比我國主要中、新生代盆地(準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地、二連盆地、柴達(dá)木盆地)砂巖型鈾礦成礦條件[21-24]，鈾源、古氣候、構(gòu)造、巖性巖相、地下水等條件與其關(guān)系密切，地球化學(xué)特征及鈾礦化信息是鈾礦富集的間接或直接指示，與研究區(qū)砂巖型鈾礦成礦特征基本一致。

八寶山盆地北部布爾汗布達(dá)山蝕源區(qū)的富鈾巖石，在干旱、半干旱的氣候條件下，易溶的U+6溶于富氧的地表水中，沿八寶山組上部羊曲組、干柴溝組中的斷裂、裂隙、松散膠結(jié)層運(yùn)移至盆地前緣的辮狀河相、三角洲相等區(qū)域，在氧化環(huán)境向還原環(huán)境過渡的沉積環(huán)境中，在適宜的緩傾斜坡帶還原成U+4，并最終富集成礦。本區(qū)鈾源較豐富，既有北部富鈾巖體，又有八寶山組富鈾火山巖；古氣候處于由溫濕向干旱轉(zhuǎn)化的單旋回過程(紫紅色、雜色砂巖及泥頁巖)；緩傾的斜坡帶(傾角多在10°～25°)發(fā)育；“泥—砂—泥”的巖性條件發(fā)育完善；有利砂巖型鈾礦成礦的辮狀河相、三角洲相廣泛分布；“補(bǔ)—徑—排”條件較完善；另外，研究區(qū)成礦事實(shí)明顯。因此，研究區(qū)砂巖型鈾礦成礦前景良好，尤其在辮狀河相及其與湖泊三角洲相過渡地帶是砂巖型鈾礦成礦最有利地段。