內(nèi)蒙古巴彥烏拉鈾礦床地質(zhì)特征

潘宏峰，劉成東*，萬(wàn)建軍，趙 嚴(yán)

（東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330016）

從20年90年代起，前人對(duì)巴彥烏拉鈾礦的成礦條件、鈾的來(lái)源、礦物組成和化學(xué)成分等方面進(jìn)行了大量的研究，在成礦理論、找礦方法和思路、成礦規(guī)律等方面有了更大的創(chuàng)新與發(fā)展，成立了巴彥烏拉鈾礦遠(yuǎn)景區(qū)，確定了其礦化類(lèi)型為古河谷砂巖型，圈出了3個(gè)礦體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列地浸試驗(yàn)。本論文主要對(duì)鈾礦床的地質(zhì)特征進(jìn)行總結(jié)與討論[1-6]。

1 區(qū)域地質(zhì)

巴彥烏拉鈾礦床位于二連盆地馬尼特坳陷的西部，呈北東向展布[2]。該坳陷的北西緣為一套由中酸性侵入巖、沉積變質(zhì)巖及火山-沉積巖組成的巴音寶力格隆起；該坳陷的南東緣則主要由一套中酸性侵入巖和一套沉積變質(zhì)巖的蘇尼特中央隆起。根據(jù)盆山耦合關(guān)系推定，巴音寶力格隆起和蘇尼特中央隆起是盆地內(nèi)主要的沉積物源及鈾源的最主要來(lái)源[4]。此坳陷受北東向賀根山基底斷裂及其派生的次級(jí)斷裂的控制。區(qū)內(nèi)基底地層發(fā)育不全，主要由古生界的下寒武統(tǒng)溫都爾廟群（?1wn）、上石炭統(tǒng)寶力格廟組（C2bl）及下二疊統(tǒng)西烏珠穆沁旗組（P1xj）組成。區(qū)內(nèi)中新生代沉積蓋層也發(fā)育不全，主要由侏羅系上統(tǒng)的布拉根哈達(dá)組，下白堊統(tǒng)的阿爾善組、騰格爾組、賽漢組，古近系伊爾丁曼哈組，新近系通古爾組，寶格達(dá)烏拉組和第四系組成[6]。該區(qū)出露的巖漿巖二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)中酸性侵入巖巖體為主。該區(qū)礦產(chǎn)以下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）煤礦為主，從西到東均有分布。盆地內(nèi)煤與鈾關(guān)系密切，鈾在煤的上面，煤可以在成礦的過(guò)程中提供還原環(huán)境，對(duì)鈾的富集也有一定的吸附作用，因此在盆地的許多區(qū)域可以一邊找煤的同時(shí)也可找鈾[6]。

2 礦床地質(zhì)特征

巴彥烏拉鈾礦床位于內(nèi)蒙古蘇尼特左旗北28km處，礦體呈北東向展布。賽漢組上段的兩側(cè)底板坡度傾向于為上段的北西-南東，南北兩側(cè)的兩端底板比南部更高，而研究區(qū)北部目的層位兩側(cè)的底板遠(yuǎn)高于南部，致使底板的縱向坡度下降相對(duì)較陡，具有越往中部則由陡變緩的特征?？傮w來(lái)看，與古河谷盆地特征和發(fā)育方向基本一致。

本次局部凹陷的內(nèi)蓋層地質(zhì)斷裂主要針對(duì)下白堊統(tǒng)的騰格爾組及其之下部分形成地層，但對(duì)位于賽漢組下段的形成影響覆蓋范圍有限，十分薄弱，但在位于賽漢組最后一段的古河谷地層斷裂中不一定能夠完全發(fā)育。在晚期早白堊世至古近三年紀(jì)長(zhǎng)期有一段時(shí)間的煤質(zhì)沉淀和復(fù)合氧化反應(yīng)間斷期，氧化反應(yīng)淋漓強(qiáng)烈，是該區(qū)氧化帶和鈾礦成礦的主要形成階段[1,2]。

礦區(qū)地層由下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、古近系伊爾丁曼哈組（E2y），第四系（Q）組成。

賽漢組下段（K1s1）厚度最大可以達(dá)到400米，最低50米，該地層在研究區(qū)廣泛分布，該套地層沉積于盆地演化所處斷坳轉(zhuǎn)換期間的沉積環(huán)境，沉積厚度變化較大。該套砂巖地層在研究區(qū)的北西、南東近源區(qū)由于遭受部分氧化、部分未被氧化而呈現(xiàn)出不同的顏色分布特征，同時(shí)，由于其屬于氧化還原帶，成為了砂巖型鈾礦找礦的主要目的層，該套巖石類(lèi)型主要有砂巖、含礫砂巖、泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，由于其遭受氧化還原程度的不同，而呈現(xiàn)出灰色、灰綠色、黃色等分帶特征。

伊爾丁曼哈組（E2y）在該鈾礦床上的巖質(zhì)地貌巖性分布活動(dòng)范圍很大，巖性主要成分是紅色泥石質(zhì)、含有大量沙質(zhì)的紅色泥巖和含有黃色、灰白色的砂巖相互層疊所組成，通常我們可以清楚看到礦床到處可見(jiàn)到具有明顯的紅色鈣質(zhì)巖石結(jié)核和含有鐵質(zhì)與錳質(zhì)的紅色斑點(diǎn)，是位于巴彥烏拉鈾礦床的一個(gè)含有鐵礦和鈣質(zhì)包括表層水體與土壤的一個(gè)區(qū)域性地質(zhì)隔水層的頂板。

賽漢組上段（K1s2）的主要沉積環(huán)境屬于河流相沉積，該套沉積地層出露厚度變化范圍較大，在0～300m左右，由于遭受構(gòu)造抬升，該套地層的現(xiàn)今底板埋深在20～320m之間，該套地層的沉積環(huán)境及物源嚴(yán)格受構(gòu)造控制，因此該套地層主要分布在盆地凹陷的中部。底部地層主要呈現(xiàn)倒韻律的特征，由于沉積水動(dòng)力的周期性變化，該套地層中部及以上呈正粒序特征并發(fā)育了3～5個(gè)韻律層疊加，主要巖性呈現(xiàn)出由砂礫巖向泥質(zhì)砂巖變化的特征，直至頂部以顆粒細(xì)小的薄層泥巖、粉砂巖結(jié)束該階段的沉積活動(dòng)。由于沉積環(huán)境及地形的差異，該套地層呈現(xiàn)出河道中部厚，往南北兩側(cè)逐漸減薄的特征。

第四系（Q）：在該地層為表土層且主要以松散的沉積或者堆積物為主，如早期沖積或者風(fēng)積而來(lái)的風(fēng)化砂土、沉降物，并被后期植物所覆蓋保護(hù)。

3 礦石特征

根據(jù)鈾礦石野外和鏡下觀察，鈾礦石主要性質(zhì)可以大致分為以下兩類(lèi):一類(lèi)為砂巖型礦石；二類(lèi)為礫巖型礦石。礦物由碎屑物、粘土礦物、有機(jī)碳、黃鐵礦和碳酸鹽這五種成分組成，下面對(duì)它們的具體特征進(jìn)行分析，如下所述。

巴彥烏拉鈾礦床砂巖型礦石碎屑物石英占56%左右，長(zhǎng)石占23%左右，巖屑占5%左右；礫巖型碎屑物巖屑占58%左右，石英占14%左右，長(zhǎng)石占13%左右。另外，礦石碎屑物中的有機(jī)炭含量相對(duì)較高，最多2.7%，平均0.4%。石英主要是來(lái)源于花崗巖，通常在電子顯微鏡下可以看到單晶、多晶的石英，并且大部分都帶有波形的消光。長(zhǎng)石主要見(jiàn)到的是條紋長(zhǎng)石。巖屑主要是花崗巖。黏土類(lèi)的礦物主要是以雜基的形式存在，主要組成成分是高嶺石、水云母及蒙皂石。黏土礦物通常對(duì)于鈾有強(qiáng)烈的吸附和氧化作用，在電子顯微鏡下礦石碎屑巖中的黏土礦物通常都包括鈾。有機(jī)碳的含量比圍巖要高，炭屑多數(shù)呈細(xì)脈狀、根須狀，碳屑細(xì)胞結(jié)構(gòu)十分清晰。細(xì)脈狀的碳屑通常呈現(xiàn)淡黑色，不透明，在砂屑中接近平行的條帶狀地順著一個(gè)層理方向延伸。根須狀的炭屑呈現(xiàn)淡黑色或深紅棕色，不透明的炭灰質(zhì)半透明，具有就地掩埋、未經(jīng)搬運(yùn)的特征。有機(jī)炭可以為鈾礦提供還源物質(zhì)，含量比圍巖高，且對(duì)鈾具有吸附作用，通常表現(xiàn)為在電子顯微鏡下炭屑普遍含鈾。黃鐵礦的化合物含量相對(duì)較高，一般1%～5%，低者最高含量達(dá)10%～28%，在本地區(qū)內(nèi)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，多以膠結(jié)物的形式生產(chǎn)，碎屑物中較少。按找成因大致可分為成巖期、成巖—后生期和后生期黃鐵礦。在電子顯微鏡下，由于大多數(shù)鈾礦物的出現(xiàn)在黃鐵礦的周?chē)騼?nèi)部，所以?xún)烧咧g關(guān)系密切，并且這種呈膠結(jié)物狀的黃鐵礦被認(rèn)為是一種吸附變質(zhì)鈾十分重要的載體。碳酸鹽總體含量很低，有利于地浸開(kāi)采。

礦石隨著品位的不同粒級(jí)分布的特征也就會(huì)有所差異，品位較高的礦石主要有砂質(zhì)礫巖、細(xì)砂巖；品位相對(duì)較低的砂質(zhì)礦石，大多數(shù)都是砂質(zhì)礫巖，其次是中細(xì)砂巖、中粗砂巖，細(xì)砂巖最少。因此我們可以得到高品位的礦石以砂質(zhì)礫巖和細(xì)砂石混雜為主，品位較低的礦石以砂質(zhì)礫巖為主。巴彥烏拉礦床內(nèi)砂巖礦石的以雜基支撐為主、顆粒支撐為輔，其膠結(jié)類(lèi)型則以基底式膠結(jié)為主、孔隙式膠結(jié)為輔。

4 結(jié)論

（1）礦區(qū)地層自下而上為下白堊統(tǒng)賽漢組下段（K1s1）、賽漢組上段（K1s2）、伊爾丁曼哈組（E2y），第四系。區(qū)內(nèi)巖漿巖成分為二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)的中酸性侵入巖為主。巴彥烏拉鈾礦床受賽漢組上段古河谷砂體控制，巴音寶力格和蘇尼特中央隆起兩隆起構(gòu)成鈾成礦的主要物源及鈾源區(qū)。

（2）砂巖礦石主要由砂質(zhì)砂巖等各類(lèi)結(jié)晶礦石和砂質(zhì)礫巖等各類(lèi)砂質(zhì)礦石共同作用組成，本地地區(qū)的各種高品位砂巖礦石多，主要屬灰色砂質(zhì)礫巖與粗礫質(zhì)砂巖相互作用混雜，品位較低的砂巖礦石多，主要屬灰色砂質(zhì)和細(xì)礫巖。由四種礦物物質(zhì)組成的主要結(jié)構(gòu)部分分別是粘土碎屑物，粘土性膠質(zhì)礦物，有機(jī)物和含F(xiàn)e、S等化學(xué)成分的碳酸鹽。砂巖型石英礦石的碎屑物以顆粒石英型的結(jié)晶石和顆粒長(zhǎng)石為主，次之的則是巖屑；礫巖型的碎屑物以如炭屑和石英屑等各類(lèi)型顆粒為主，次之的是石英，長(zhǎng)石。礦石碎屑物中的有機(jī)炭含量高。粘土礦物主要以雜基形式存在，成分以高嶺石、水云母及蒙皂石為主，礦物普遍含鈾。有機(jī)炭與鈾礦化有較密切的關(guān)系。本區(qū)黃鐵礦分布范圍較廣、含量相對(duì)較高，多以膠結(jié)物的形式生產(chǎn)，碎屑物中含量較少，黃鐵礦和鈾礦化過(guò)程關(guān)系密切，鈾類(lèi)礦物往往和黃鐵礦緊密的共生，以膠結(jié)物產(chǎn)出的該礦碎屑物是其吸附態(tài)鈾的重要載體。碳酸鹽總體含量很低，適合地浸開(kāi)采。