鄂爾多斯盆地直羅組聚煤規(guī)律及其對古氣候和鈾成礦環(huán)境的指示意義

焦養(yǎng)泉，吳立群，榮 輝，張 帆

(1.中國地質(zhì)大學(武漢) 資源學院，湖北 武漢 430074; 2.中國地質(zhì)大學(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室，湖北 武漢 430074)

在鄂爾多斯盆地，針對侏羅紀含煤巖系的研究，以往把重點放在了具有煤炭開采價值的延安組，而自從直羅組發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的鈾礦床之后，直羅組微弱的聚煤作用研究才得到了真正的重視[1-3]。這主要是因為，直羅組微弱聚煤作用的產(chǎn)物直接制約了砂巖型鈾礦的超常富集，被認為是一種新的找礦標志[3,4-6]。研究發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯盆地侏羅紀含煤巖系不僅限于延安組，還應(yīng)包括富縣組[7-8]和直羅組[5,8-9]，即侏羅紀聚煤作用始于富縣組沉積末期的Toarcian晚期，于延安組沉積期的Aalenian-Bajocian期達到鼎盛，結(jié)束于直羅組沉積早中期的Bathonian期[10-11]。最近20 a來，在鄂爾多斯盆地北部實施“煤鈾兼探”過程中，積累了豐富的直羅組含煤-含鈾巖系的地質(zhì)資料[2-3,6,12]。大區(qū)域地層對比發(fā)現(xiàn)，侏羅紀含煤巖系的完整演化周期被紀錄于鄂爾多斯盆地東北部、西北部和盆地南部，其聚煤規(guī)律與延安組相似，聚煤區(qū)圍繞盆地沉降中心呈環(huán)帶狀展布，只是聚煤作用相對較弱而已，這一聚煤事件還可以直接追蹤對比到盆地外圍的賀蘭山和巴彥浩特盆地。

針對鄂爾多斯盆地直羅組微弱聚煤作用的研究，其目的不在于闡明煤炭資源的豐度，更重要的是在于通過揭示其空間分布與演化規(guī)律，闡明侏羅紀含煤巖系基本結(jié)構(gòu)，重塑古氣候的變遷歷史，并借以預測鈾成礦的遠景區(qū)。眾所周知，原地形成的煤層通常被充當潮濕古氣候判別的重要標志[13-17]。當含煤巖系中發(fā)生次生氧化作用的骨架砂體與煤層相鄰時，可遷移的溶解鈾(U6+)便會被煤層或者由煤層形成的還原地質(zhì)體吸附-還原形成鈾礦床[4,18]。所以，煤層不僅是古氣候的重要識別標識，而當含煤巖系具備砂巖型鈾成礦的條件時，它同時又是制約鈾礦化的關(guān)鍵因素之一，還可以作為重要的找礦標志。

筆者通過區(qū)域野外露頭調(diào)查和鉆孔資料分析，系統(tǒng)總結(jié)了鄂爾多斯盆地直羅組的聚煤規(guī)律，以聚煤事件及其遷移規(guī)律為依據(jù)恢復了區(qū)域古氣候的變遷歷史，從含煤巖系為相鄰鈾儲層砂體提供還原介質(zhì)的角度探討了聚煤作用對鈾成礦的制約關(guān)系，同時指出了遠景找礦方向。

1 侏羅紀含煤巖系基本結(jié)構(gòu)

鄂爾多斯盆地是印支運動使中國大陸處于板內(nèi)構(gòu)造體制之后，座落于華北克拉通西部的侏羅—白堊紀盆地，存在4個階段的世代演替，即:早侏羅世晚期至中侏羅世早期聚煤盆地;中侏羅世中期—晚期直羅組和安定組沖積體系充填;晚侏羅世盆地萎縮消亡階段的芬芳河組礫質(zhì)扇充填;早白堊世早期的沖積-風成體系充填[19]，其中侏羅紀聚煤作用從第1世代延續(xù)到了第2世代(圖1)。在鄂爾多斯盆地東北部，侏羅紀聚煤作用的發(fā)展演化周期相對最為完整，共由7個煤層組組成。其中，最初的聚煤作用(初始發(fā)生階段)被記錄于富縣組的沉積末期[7-8]，由于不含工業(yè)煤層，所以未給予編號。至延安組沉積期，聚煤作用達到了鼎盛發(fā)育階段[20-22]，形成了5個工業(yè)煤層組，自下而上分別被命名為6號煤層組～2號煤層組。至直羅組沉積早期，聚煤作用處于衰退消亡階段，發(fā)育1個煤層組(被命名為1號煤層組)，聚煤作用相對較弱，以發(fā)育薄煤層、煤線和碳質(zhì)泥巖為特征[5,8-9](圖2)。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造格架及其資料點位置Fig.1 Structural framework and location of data points in Ordos Basin

2 盆地東北部直羅組聚煤規(guī)律

在盆地東北部，直羅組聚煤作用主要產(chǎn)出于直羅組的下段，最典型的露頭區(qū)位于東勝神山溝—黃鐵棉圖一帶。在神山溝，直羅組下段的聚煤作用具有較大范圍的可追蹤對比性，煤層位于直羅組下段下亞段頂部，由兩層薄煤層構(gòu)成(即1號煤層組)[1,23](圖2)。在黃鐵棉圖一帶，1號煤層組具有多個分層，反映了聚煤事件經(jīng)歷了多次中斷與重復繁衍的復雜演化過程(圖3)。1號煤層組從露頭區(qū)可以直接對比到覆蓋區(qū)的鉆孔中，具有大范圍的可比性——遍布東勝鈾礦田(圖4)。但是，1號煤層組的發(fā)育具有明顯的不均衡性。地層和煤層對比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)中東部聚煤作用層位較低，即位于下亞段頂部(圖2,3,4(a)～(c));而在研究區(qū)西部，特別是大營鈾礦區(qū)，聚煤作用持續(xù)到了上亞段頂部(圖4(d))。這種現(xiàn)象說明，直羅組聚煤作用終結(jié)的時間，東部較西部更早。

煤層(線)和碳質(zhì)泥巖都是泥炭沼澤演化的產(chǎn)物。在鄂爾多斯盆地北部，直羅組下段隸屬于辮狀河-辮狀河三角洲平原、曲流河-曲流河三角洲平原沉積[1,23]，這為泥炭沼澤的發(fā)育奠定了良好的沉積背景。那些未受到同沉積事件干擾、發(fā)育時間較長、品質(zhì)優(yōu)良的泥炭沼澤，通過泥炭化作用和煤化作用形成煤層(線)，反之就有可能成為碳質(zhì)泥巖。通過對眾多鉆孔的統(tǒng)計，筆者分別編制了煤層等厚度圖和與煤層相關(guān)的暗色泥巖等厚度圖，用以表征直羅組泥炭沼澤發(fā)育的規(guī)模和分布規(guī)律(圖5,6)。

統(tǒng)計與編圖發(fā)現(xiàn)，在鄂爾多斯盆地北部直羅組下段聚煤作用具有四大特點:① 聚煤作用相對較弱，全區(qū)上、下亞段煤層的平均厚度僅為0.05和0.18 m，最厚3.98 m(表1);② 聚煤單元規(guī)模較小，連續(xù)性差，但是可以借助沉積韻律進行區(qū)域?qū)Ρ?圖5,6);③ 聚煤作用不均衡，在研究區(qū)西部大營鈾礦區(qū)聚煤作用相對最強(局部發(fā)育可采煤層)，而且發(fā)育時間最長，一直延續(xù)到了上亞段沉積末期。而在研究區(qū)東部柴登鈾礦產(chǎn)地、農(nóng)勝新—罕臺廟鈾礦床、皂火壕鈾礦床、神山溝—黃鐵棉圖露頭區(qū)一帶，聚煤作用相對較弱，而且聚煤作用結(jié)束較早——下亞段沉積末期。比較而言，位于中部納嶺溝鈾礦床聚煤作用最弱(圖5～7)，這可能受控于沉積體系對聚煤作用的影響，該區(qū)恰好位于烏拉山大型物源-沉積朵體的中心軸部區(qū)域[5,14,24]。④ 無論是分布面積還是發(fā)育厚度，代表泥炭沼澤發(fā)育信息的暗色泥巖均大于煤層。全區(qū)下亞段煤層厚度與暗色泥巖厚度平均值分別為0.18和4.48 m，而上亞段遠遠不及下亞段，平均值分別僅為0.05和2.76 m(表1，圖5～7)。

表1 鄂爾多斯盆地東北部直羅組下段煤層與暗色泥巖發(fā)育程度統(tǒng)計Table 1 Development degree statistics of coal seams and dark mudstone in lower member of Zhiluo Formation,Northeast Ordos Basin

圖5 鄂爾多斯北部直羅組下段下亞段聚煤規(guī)律Fig.5 Coal accumulation regularity of the lower sub-member of lower member of Zhiluo Formation in Northern Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯北部直羅組下段上亞段聚煤規(guī)律Fig.6 Coal accumulation regularity of the upper sub-member of lower member of Zhiluo Formation in Northern Ordos Basin

3 直羅組聚煤作用的大區(qū)域追蹤對比

多年的地質(zhì)勘查和野外露頭調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除了鄂爾多斯盆地中東部無聚煤以外，在盆地西部和南部，乃至賀蘭山北段以及巴彥浩特盆地均可以追蹤到直羅組聚煤作用的痕跡，這有助于在更大范圍內(nèi)進行聚煤規(guī)律的總結(jié)。

3.1 鄂爾多斯盆地西部

在盆地西部的一些煤田和石油鉆孔中揭露了直羅組的聚煤作用。鴛鴦湖—碎石井一帶直羅組下段的薄煤層較為常見。例如，鴛鴦湖煤田ZK802孔中59.31 m處和ZK703孔中85 m處，可見煤層夾于粗砂巖之中;碎石井煤田ZK1904鉆孔中，可見煤層呈透鏡狀產(chǎn)出。石溝驛一帶的直羅組下部也有碳質(zhì)泥巖和煤線產(chǎn)出，植物化石豐富[8]。在一些油氣鉆孔中，例如，位于鄂托克旗西北的納參6井和伊8井，位于杭錦旗以南雞探1井、以西的伊7和伊5井，位于定邊北東方向的定探1井，也都發(fā)現(xiàn)了直羅組的薄煤層(表2)。需要注意的是，這些薄煤層除了產(chǎn)出于直羅組下段外，還有的產(chǎn)出于直羅組中段，預示著聚煤層位進一步向西北方向抬升。

表2 鄂爾多斯盆地中西部直羅組聚煤作用信息Table 2 Coal accumulation information of Zhiluo Formation in Central and Western Ordos Basin

3.2 鄂爾多斯盆地南部

在鄂爾多斯盆地南緣，鈾礦地質(zhì)工作者曾記載，焦坪地區(qū)直羅組下段具有2層薄煤線。筆者在下石節(jié)煤礦進行露頭調(diào)查時，也發(fā)現(xiàn)了與薄煤線相對應(yīng)的碳質(zhì)泥巖(圖8)。此處的薄煤線和碳質(zhì)泥巖可以作為該地區(qū)直羅組下段上下亞段地層劃分的標志，并且能與全盆地進行對比。

圖7 鄂爾多斯盆地北部煤層及暗色泥巖分區(qū)統(tǒng)計Fig.7 Statistics of coal seams and dark mudstone divisions in Northern Ordos Basin

圖8 鄂爾多斯盆地南部焦坪下石節(jié)煤礦直羅組下段下亞段頂部發(fā)育的碳質(zhì)泥巖Fig.8 Carbonaceous mudstone developed at the top of the lower sub-member of lower member of Zhiluo Formation in Xiashijie Coal Mine,Jiaoping,Southern Ordos Basin

3.3 鄂爾多斯盆地中東部

在鄂爾多斯盆地中東部，由于沉積環(huán)境的原因直羅組無聚煤作用發(fā)生。從已有全盆地殘留砂分散體系的編圖[2,11,23,25]以及原型盆地恢復[19,26-29]來看，盆地中東部的榆林—延安一帶是直羅組砂體匯集的末端，處于沉積期盆地腹地的湖泊區(qū)域[29-30]，不具備成煤的地質(zhì)條件。

3.4 賀蘭山以及巴彥浩特盆地

位于鄂爾多斯盆地西部外圍的賀蘭山北段木葫蘆溝[8]和二道嶺[31]地區(qū)，野外露頭調(diào)查和鉆探勘查工作證實直羅組中上段含有可采煤層1～2層。煤層累計平均厚度為1.25 m，最厚可達6.6 m，含煤系數(shù)為0.59%，預測可采煤層分布面積達30 km2(圖9)，煤炭遠景資源量約5 000萬t[31]。在賀蘭山南段青銅峽以西的科學山毛土坑地區(qū)，直羅組底部見一厚度30 cm的灰黑色泥巖。甚至在賀蘭山以西的巴彥浩特盆地，巴參1井直羅組底部夾兩層薄煤層[32]。

圖9 賀蘭山北段二道嶺地區(qū)直羅組中上段可采煤層預測[31]Fig.9 Prediction of mineable coal seams in the middle and upper members of Zhiluo Formation in Erdaoling area,Northern Helan Mountain[31]

4 泛鄂爾多斯盆地直羅組聚煤規(guī)律

綜上所述，鄂爾多斯盆地侏羅紀聚煤作用，特別是處于其演化末期的直羅組聚煤作用，具有一定的時空演化規(guī)律。從時間演變的角度看，侏羅紀聚煤事件具有由弱漸強再減弱的趨勢，反映了一個完整的聚煤作用演化周期。直羅組沉積期屬于該聚煤事件演化的衰退消亡期。從空間發(fā)育的角度看，處于衰退消亡期的直羅組聚煤事件，在下段下亞段沉積期具有與延安組相似的分布規(guī)律——聚煤區(qū)圍繞盆地沉降中心呈環(huán)帶狀展布，而且可以追蹤對比到盆地西部的外圍地區(qū)。然而到了直羅組下段上亞段乃至中段和上段沉積期，聚煤作用在盆地東北部(更偏東地區(qū))、中部、南部和西南部地區(qū)已大面積消亡，而僅在盆地北部杭錦旗(大營鈾礦)—鄂托克旗—賀蘭山二道嶺一帶發(fā)育，長約300 km，而且總體具有自東向西逐漸衰退的遷移和演化趨勢。即在東部的東勝神山溝—皂火壕鈾礦床一帶，于直羅組下段下亞段沉積末期終止，聚煤作用結(jié)束的時間相對較早;至大營鈾礦床一帶，結(jié)束時間延遲于直羅組下段上亞段沉積末期;至盆地西北部，延遲至直羅組中段沉積期結(jié)束;至賀蘭山二道嶺一帶，最晚記錄于直羅組中上段沉積期(圖7，10，表3)。

表3 直羅組聚煤作用的區(qū)域發(fā)育規(guī)律和時空遷移規(guī)律Table 3 Regional development and spatiotemporal migration of coal accumulation in Zhiluo Formation

5 直羅組聚煤作用的地質(zhì)意義

直羅組微弱的、連續(xù)性差的區(qū)域聚煤事件，反映了直羅組已經(jīng)處于侏羅紀含煤巖系發(fā)育演化的末期，Bathonian期的古氣候已由潮濕開始向干旱轉(zhuǎn)換。而直羅組聚煤作用的時空遷移演化規(guī)律，不僅能揭示Bathonian期的古氣候遷移的細節(jié)，而且對新區(qū)特別是鄂爾多斯盆地西北部地區(qū)鈾成礦預測具有指導意義。

5.1 古氣候變遷的指示意義

煤的形成離不開濕潤的氣候，這是因為植物對氣候十分敏感[33]。所以，宏觀的煤層及其分布規(guī)律、植物化石和孢粉化石、煤巖組分，以及含煤巖系特色沉積物及其地球化學特征，都能夠成為古氣候類型判別和古氣候遷移演化的重要標志。

(1)實驗測試信息表征的古氣候及其演化歷史。一些學者依據(jù)煤層、煤巖組分、黏土礦物、植物化石(含孢粉)等，重塑了鄂爾多斯盆地北部早、中侏羅世的古氣候。認為富縣組沉積時，區(qū)域應(yīng)為亞熱帶半濕潤氣候;延安組沉積期，區(qū)域總體呈亞熱帶-暖溫帶濕潤氣候特征，但延安組早期要相對比較干燥，中期顯著濕潤，而后期氣候的干燥化則頗明顯;直羅組沉積期，區(qū)域氣候是亞熱帶-暖溫帶半濕潤到半干旱氣候，直羅組沉積早期要比后期濕潤;安定組沉積時期，區(qū)域呈亞熱帶半干早或干早氣候[8]。而另一些學者利用煤巖成分對神木煤田5-1,3-1和1-1煤層的研究表明，延安期古氣候為北溫帶半潮濕氣候，且具有從半潮濕—潮濕—半潮濕的演化趨勢[34]。有意思的是，還有人利用煤中惰性組分以及多環(huán)芳烴(PAHs)類化合物等，系統(tǒng)研究了中國西北地區(qū)中侏羅世古野火發(fā)生的頻率，發(fā)現(xiàn)神東礦區(qū)煤層發(fā)育期野火發(fā)生頻率具有先降低后增高的趨勢[35]，這進一步佐證了延安組古氣候的細微演化規(guī)律。系統(tǒng)的孢粉研究，發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯盆地在中侏羅世早期總體上呈現(xiàn)亞熱帶濕潤氣候特征，但延安組早、中期顯著潮濕，而后期相對比較炎熱干燥[36]。從延安組向直羅組，總體經(jīng)歷了從溫暖潮濕的亞熱帶向半干旱-干旱炎熱的古氣候轉(zhuǎn)變事件[37]。甚至還發(fā)現(xiàn)在我國西北地區(qū)中侏羅世晚期到晚侏羅世末存在一次最為明顯的升溫事件[38]，該事件終止了侏羅紀的聚煤作用。對微量元素和稀土元素等地球化學特征的研究表明，延安組沉積期氣候溫暖潮濕、還原環(huán)境為主，而直羅組沉積期氣候炎熱干旱、氧化環(huán)境為主[39]。延安期至直羅期古氣候總體經(jīng)歷了溫暖潮濕—干濕交替—干旱—半干旱的轉(zhuǎn)變過程[40]。這些方法的相互印證，有力支撐了含煤巖系特別是聚煤規(guī)律作為宏觀古氣候判別的重要標志。

(2)宏觀聚煤規(guī)律指示的古氣候演變歷史。直羅組聚煤作用雖然較微弱，但是具有良好的遷移規(guī)律，這是借以精細刻畫和恢復鄂爾多斯盆地Bathonian期古氣候變遷的最好標志。

比較而言，直羅組沉積期聚煤作用發(fā)育的規(guī)模遠遠不及延安組，預示著鄂爾多斯盆地Bathonian早期的古氣候已經(jīng)處于由潮濕向干旱的轉(zhuǎn)換過程之中(圖11)。在直羅組下段下亞段沉積期，聚煤作用在全盆地大部分地區(qū)都有發(fā)育，指示Bathonian早期的古氣候已經(jīng)演變?yōu)榘氤睗?半干旱型(圖11(a))。至直羅組下段上亞段沉積期，全盆地除北部及其西部外，相當大的區(qū)域已經(jīng)接受了雜色細粒碎屑巖沉積(東勝神山溝為典型代表)，聚煤作用終止，預示著干旱古氣候已經(jīng)統(tǒng)治了鄂爾多斯盆地的中部、東部和南部地區(qū)(圖11(b))。

然而，在盆地北部和西北部直羅組的聚煤作用持續(xù)發(fā)育，預示著鄂爾多斯盆地Bathonian期由潮濕向干旱演變的古氣候“時鐘”并不同步。在直羅組下段上亞段沉積期，當盆地南部、中部和東部已經(jīng)被干旱古氣候控制時，在盆地北部和西北部，乃至賀蘭山地區(qū)仍然發(fā)生聚煤作用，古氣候仍屬于半潮濕-半干旱的轉(zhuǎn)換類型(圖11(b))。不僅如此，直羅組聚煤層位還具有向西和西北方向逐漸抬升的趨勢，即自東勝神山溝—杭錦旗—鄂托克旗—賀蘭山二道嶺，在東西方向約350 km內(nèi)，聚煤層位由下段下亞段依次抬升至上亞段、中段和中上段(圖10)，這預示著沿東南到西北方向(鄂爾多斯盆地東南部到賀蘭山二道嶺地區(qū))，是Bathonian期區(qū)域古氣候變遷的主要途徑(圖11(c))。也就是說，在超出鄂爾多斯盆地的大區(qū)域范圍內(nèi)，盆地東南部干旱古氣候來得較早，并持續(xù)向西北方向遷移，最后抵達賀蘭山二道嶺地區(qū)。從另一角度來說，在鄂爾多斯盆地由Toarcian晚期開始形成的潮濕古氣候，經(jīng)歷Aalenian-Bajocian期和Bathonian期的持續(xù)演化，最終從賀蘭山二道嶺地區(qū)退出而被干旱古氣候所取代(圖10,11)。

圖10 鄂爾多斯盆地東北部-賀蘭山二道嶺一帶侏羅紀含煤巖系發(fā)育演化規(guī)律Fig.10 Development and evolution of Jurassic coal measures in Erdaoling area,Helan Mountain,Northeastern Ordos Basin

圖11 鄂爾多斯盆地直羅組沉積期(Bathonian期)古氣候演變遷移規(guī)律Fig.11 Evolution and migration of paleoclimate of Zhiluo Formation (Bathonian stage) in Ordos Basin

5.2 砂巖型鈾礦的成礦環(huán)境意義

鄂爾多斯盆地直羅組下段的骨架砂體是砂巖型鈾礦的儲層，簡稱鈾儲層[1]，其中蘊含了以大營鈾礦、納嶺溝鈾礦、皂火壕鈾礦為代表的世界級規(guī)模鈾礦田[6]。它們產(chǎn)出于侏羅紀含煤巖系之中，因此是含煤巖系重要的伴生礦產(chǎn)資源[5,11,18,41]。

大量的研究表明，當含煤巖系具備砂巖型鈾礦的成礦條件時，無論是煤層(線)還是碳質(zhì)泥巖均可以大大地增強含鈾巖系的還原能力，對鈾成礦特別是層間氧化帶的發(fā)育具有重要的控制作用。位于直羅組下段鈾儲層砂體頂、底板的煤層(線)和碳質(zhì)泥巖，實際上充當了鈾成礦的外部還原介質(zhì)[4]。在國內(nèi)外，被煤層吸附成礦的典型實例是巴爾喀什—伊犁鈾成礦區(qū)的下伊犁礦床[42]和達拉地礦床[43-44]，鈾礦化通常位于煤層頂部或底部，厚度幾十厘米至幾米，其中最重要的地球化學環(huán)境是后生氧化帶砂巖與煤層相接觸。

由微弱聚煤作用構(gòu)成外部還原介質(zhì)從而制約鈾成礦的典型實例非大營鈾礦莫屬(圖10)。長期以來，鄂爾多斯盆地直羅組鈾礦化層位通常都形成于直羅組下段下亞段[1,45]，但是大營鈾礦的勘查卻首次在新的層位發(fā)現(xiàn)了主力含礦層——直羅組下段上亞段[3,12]。大營鈾礦的發(fā)現(xiàn)，促使人們尋求更好的地質(zhì)理論來解釋鈾礦的成因?；仡櫠鯛柖嗨古璧乇辈繓|勝鈾礦田的勘查歷史和成礦規(guī)律就會發(fā)現(xiàn)，無論是直羅組下段下亞段還是上亞段，鈾成礦作用總是與相鄰的薄煤層或碳質(zhì)泥巖相伴而出現(xiàn)，微弱聚煤作用與鈾礦化的耦合產(chǎn)出具有區(qū)域性和普遍性規(guī)律(圖4)。分析認為，直羅組薄煤層和碳質(zhì)泥巖從外部還原介質(zhì)的角度，制約了相鄰鈾儲層砂體中的鈾成礦作用，2者存在成因聯(lián)系。更重要的是，聚煤作用也限制了鈾礦化的產(chǎn)出層位，聚煤作用的終結(jié)意味著鈾礦化失去了必要的成礦環(huán)境。因此，直羅組微弱的聚煤作用被認為是鄂爾多斯盆地北部最重要的區(qū)域性找礦標志之一，并據(jù)此總結(jié)了“微弱聚煤作用制約下的古層間氧化帶成礦模式”[3-4,6]。

微弱聚煤作用制約下的古層間氧化帶型鈾成礦模式，是對東勝鈾礦田“古層間氧化帶型”砂巖鈾成礦模式[46-48]的進一步豐富和拓展，其重點在于揭示了微弱聚煤作用以外部還原介質(zhì)形式整體增強了鈾儲層的還原能力，這不僅制約了古層間氧化帶的形成發(fā)育和大規(guī)模的鈾成礦作用，而且還充當了鈾成礦終結(jié)之后區(qū)域2次還原作用和保礦的重要角色。侏羅紀的聚煤作用自始至終都參與到了東勝鈾礦田復雜的鈾成礦的全過程中，具體表現(xiàn)為在鄂爾多斯盆地北部“煤層(線)-鈾礦-煤線”具有嚴格的空間配置關(guān)系，特別是直羅組下段最頂部煤線的發(fā)育層位限制了鈾成礦發(fā)育的空間。具體的制礦作用在于:① 同沉積期微弱聚煤作用導致鈾儲層外部還原介質(zhì)的形成;② 同沉積期微弱聚煤作用通過沖刷作用等為鈾儲層提供了充足的內(nèi)部還原介質(zhì);③ 成巖期-成礦期-成礦期后，有機質(zhì)的煤化作用為鈾儲層砂體輸入了足量的含烴流體[4]。

既然，大營鈾礦由于直羅組下段上亞段有了聚煤才有了鈾礦化，那么在鄂爾多斯盆地西北部新區(qū)通過深入開展直羅組的聚煤作用研究，也有可能為直羅組下段甚至中上段的砂巖型鈾礦找礦提供重要的地質(zhì)預測依據(jù)。

6 結(jié) 論

(1)在鄂爾多斯盆地，侏羅紀含煤巖系不僅限于延安組，還應(yīng)包括富縣組和直羅組。其始于富縣組沉積末期的Toarcian晚期，于延安組沉積期的Aalenian-Bajocian期達到鼎盛，結(jié)束于直羅組沉積早中期的Bathonian期。

(2)在侏羅紀聚煤演化周期中，直羅組的聚煤作用處于衰退消亡階段，以發(fā)育薄煤層、煤線和碳質(zhì)泥巖為特征。在鄂爾多斯盆地，直羅組聚煤作用發(fā)育極不均衡且具有復雜的演化過程。在直羅組下段下亞段沉積期，聚煤作用繼承了延安組的特點，聚煤區(qū)圍繞盆地沉降中心呈環(huán)帶狀展布，但是聚煤作用大大減弱。至直羅組下段上亞段沉積時期，聚煤作用僅限于盆地北部和西部，以及盆地外圍的賀蘭山地區(qū)和巴彥浩特盆地。不僅如此，在區(qū)域上由盆地東南部向西北部以及賀蘭山二道嶺地區(qū)，聚煤層位由直羅組下段下亞段向上亞段、中段和中上段逐漸抬升，表現(xiàn)了明顯的遷移規(guī)律性。

(3)直羅組的聚煤特征和演化規(guī)模為恢復Bathonian期區(qū)域古氣候變遷的細節(jié)提供了充分的沉積學依據(jù)。在鄂爾多斯盆地及其外圍地區(qū)，Bathonian期總體處于由潮濕向干旱轉(zhuǎn)換的古氣候背景中，但是其演化具有不均衡性。在直羅組下段下亞段沉積期，盆地大部分地區(qū)的古氣候已經(jīng)演變?yōu)榘氤睗?半干旱型。至直羅組下段上亞段沉積期，盆地南部、中部和東部已經(jīng)演變?yōu)楦珊敌凸艢夂?，唯有盆地西北部為半潮?半干旱型。進一步的區(qū)域演化途徑，沿盆地西北部向賀蘭山二道嶺一帶發(fā)展，半潮濕古氣候最終從賀蘭山二道嶺地區(qū)退出而被干旱古氣候取代。

(4)直羅組下段既是含煤巖系也是含鈾巖系，聚煤作用以鈾儲層外部還原介質(zhì)的形式直接參與到了鈾成礦的全過程中。直羅組微弱聚煤作用的產(chǎn)物——煤層或碳質(zhì)泥巖被認定為東勝鈾礦田的重要找礦標志之一，因此重視盆地西北部直羅組聚煤作用研究對于直羅組下段乃至中段或上段(新層位)鈾礦勘查具有借鑒意義。