滇西梁河盆地南林組沉積學(xué)特征及其對砂巖型鈾礦的控制

周懇懇，夏 彧，伍 皓，梁 薇，雷 星，李煉鵬

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；2.云南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650032；3.云南省核工業(yè)二〇九地質(zhì)大隊，云南 昆明 650101）

0 引言

滇西新生代盆地群是我國西南地區(qū)最重要的砂巖型鈾成礦帶，也是我國最早實現(xiàn)砂巖型鈾礦找礦突破和地浸開采利用的地區(qū)之一。前人于20 世紀(jì)50—80 年代在龍川江盆地、梁河盆地和騰沖盆地探明8 個中、小型砂巖型鈾礦床（孫澤軒等，2006）。其中，梁河盆地已探明鈾礦床2 個（601、602 礦床）、礦點若干（張亮等，2021）。2014 年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局組織開展新一輪鈾礦資源調(diào)查，先后在滇西戶撒盆地、龍川江盆地取得找礦進(jìn)展（伍皓等，2016，2018；夏彧等，2018a，b；梁薇等，2021），并總結(jié)出滇西砂巖型鈾礦“構(gòu)造-相-容礦建造”三位一體的控礦規(guī)律（周懇懇等，2017）。以此為指導(dǎo)，筆者團隊于2019 年在梁河盆地部署并鉆獲2 口鈾礦工業(yè)孔，結(jié)合前人成果，提交中型規(guī)模鈾礦產(chǎn)地1 處（按可地浸砂巖型標(biāo)準(zhǔn)），揭示該區(qū)域良好找礦潛力，也為開展鈾儲層研究提供了寶貴素材。

滇西騰沖地塊新生代山間斷陷盆地群因其構(gòu)造條件、鈾源地質(zhì)體配置、容礦主巖建造等特征，顯著區(qū)別于我國北方含鈾盆地（周懇懇等，2017）。其中，受盆地性質(zhì)、沉積體系和沉積相配置制約的賦礦砂體（鈾儲層）條件，是砂巖型鈾礦的最重要成礦要素之一。特別是沉積成巖期的低品位鈾礦化，嚴(yán)格地受沉積相帶、沉積砂體的控制，成礦普遍具有層控性和相控性（陳功等，1983），因此，確定有利沉積相、微相組合及相帶展布，對于指導(dǎo)砂巖型鈾礦找礦具有重要作用。本文以梁河盆地新、老共12 口鉆孔巖心為素材，嘗試通過巖心沉積相研究和大比例尺巖相古地理編圖等手段，厘定梁河盆地南林組賦礦層系的有利沉積相、微相類型，確定賦礦優(yōu)勢相帶的空間分布，以期為后續(xù)勘查部署和成礦規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 騰沖地塊

騰沖地塊及其所屬的滇西構(gòu)造帶在區(qū)域上位于岡瓦納（印度）板塊與歐亞（揚子）大陸的縫合線東側(cè)（陳福坤等，2006；孫澤軒等，2006），是三江特提斯域南段大型構(gòu)造變形帶的重要組成部分（劉本培等，1999；梁薇等，2021）。騰沖地塊東部以怒江-瑞麗走滑斷裂為界拼接于保山地塊，西部沿密支那-曼德勒早新生代縫合線（亦稱實階走滑斷裂）與東緬地塊相拼接（圖1b）。一般認(rèn)為騰沖地塊于二疊紀(jì)末從岡瓦納大陸分離后向北偏移并與歐亞板塊碰撞拼合，是拉薩地塊的東南延伸部分（楊啟軍等，2009）。新生代以來，歐亞板塊與印度板塊的強烈碰撞匯聚，一方面驅(qū)動了青藏地區(qū)地殼的增厚、高原隆升，另一方面造成了青藏高原周緣微板塊的擠壓、逃逸和旋轉(zhuǎn)，發(fā)育大規(guī)模走滑帶（朱西養(yǎng)等，2004；孫澤軒等，2006）。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置（b）和區(qū)域地質(zhì)簡圖（a）Fig.1 Tectonic location（b）and geological sketch（a）of study area

1.2 沉積盆地類型

中新世末期至上新世早期（約8～5Ma）持續(xù)的大陸匯聚導(dǎo)致了騰沖地塊巖石圈結(jié)構(gòu)的重要變化。騰沖地塊向南擠出并順時針旋轉(zhuǎn)，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生轉(zhuǎn)變，以左旋運動為主，先前與右旋走滑相關(guān)的盆地相繼折返（季建清等，2000），伴隨巖石圈拆沉作用，導(dǎo)致在地塊造山帶內(nèi)部，沿走滑斷裂及其西部次級斷裂帶發(fā)育了相當(dāng)數(shù)量的走滑拉分盆地和火山-沉積斷陷盆地，該類盆地的形成演化過程和性質(zhì)多被認(rèn)為是砂巖型鈾礦形成的有利地質(zhì)基礎(chǔ)（侯明才，2000；劉文高等，2007）。梁河盆地即為發(fā)育在騰沖地塊上的山間斷陷盆地之一。

1.3 盆地基底與蓋層

梁河盆地基底與蝕源區(qū)巖石由元古界高黎貢山群（Pt.Gl）中—深變質(zhì)巖系、石炭系淺變質(zhì)巖系及燕山早期花崗巖（γ52）組成。高黎貢山群為主要的鈾源地質(zhì)體，主要巖石類型為：高黎貢山群上段二云母石英片巖、黑云母石英片巖；高黎貢山群下段下亞段黑云二長變斑狀混合巖、黑云母眼球狀混合巖、二長花崗質(zhì)混合巖。倪師軍（2014）研究認(rèn)為，印支—燕山期擠壓碰撞環(huán)境下的巖漿-構(gòu)造活動與鈾成礦息息相關(guān)，該期花崗巖的分布區(qū)多被當(dāng)做花崗巖型、砂巖型鈾礦的有利區(qū)帶。

盆地沉積蓋層由中新統(tǒng)南林組（N1n）、上新統(tǒng)芒棒組中段玄武巖和發(fā)育齊全的第四系堆積物、噴出巖系組成（圖2）。其中南林組是盆地主力賦礦層位，為一套溫暖潮濕氣候下沉積的灰、深灰、灰黑色的碎屑巖建造，普遍含煤或煤線（孫澤軒等，2006，2007）。

圖2 騰沖-梁河盆地新近系綜合地層柱狀剖面圖（據(jù)核工業(yè)二八〇研究所，2006修改）Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Neogenein Tengchong-Lianghe Basin（Modified according to 280 Institute of Nuclear Industry of China，2006）

2 南林組地層序列與沉積相特征

2.1 南林組基本地層序列

南林組自下而上可分為三段，沉積演化序列清晰。

一段與花崗巖基底呈不整合接觸。中、下部為一套含巖塊巨礫巖，夾紫紅色條帶狀含礫泥質(zhì)砂巖。上部為黃褐色、紫紅色含巖塊巨礫巖夾含礫泥質(zhì)粗砂巖。填隙物為泥—粗砂，膠結(jié)松散。其中夾淺色砂巖、細(xì)砂巖、煤線等透鏡體，層理清楚。該層為鈾異常層位，異常多以點狀為主，至今尚未在該層中發(fā)現(xiàn)具工業(yè)意義的鈾礦化。

二段在盆地內(nèi)分布最為廣泛，可分為上下兩部分。上部為深灰色粉砂巖、泥質(zhì)、碳質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖，夾含細(xì)礫砂巖、含細(xì)礫粉砂巖。下部上段為灰色含礫粗砂巖、粗砂巖、含礫中細(xì)砂巖，夾粉砂巖、碳質(zhì)粉砂巖、含碳砂巖；下段為含礫粗砂巖、粗砂巖，夾中細(xì)礫巖、中粗礫巖。該段是梁河盆地最重要的鈾礦化層位，目前已探明的礦床、礦（化）點均賦存其中。

三段主要為黃褐—灰白色礫巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖，與泥巖、碳質(zhì)泥巖夾煤線（煤層）組成多個韻律。單個韻律厚度一般10～30m，各韻律之間見沖刷構(gòu)造。頂部泥巖、粉砂巖厚度達(dá)45m，形成不透水頂板。砂巖分選性好，膠結(jié)松散，發(fā)育交錯層理，地表露頭可見潛水層間氧化現(xiàn)象，含碳砂巖中見鈾異常。

2.2 南林組沉積相

本次通過新、老共12 口鈾礦鉆孔巖心的詳細(xì)編錄、分析，厘定出研究區(qū)南林組主要發(fā)育沖積扇相，包括3 種亞相（扇根、扇中、扇端）、5 種微相（扇根主槽道、扇根槽灘、扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮狀砂島、漫流）。

以朗蒲寨地區(qū)見礦最好的鉆孔NZK0528 為例，南林組與下伏燕山期花崗巖呈不整合接觸（圖3）。下部為扇根沉積物，沉積相為扇根亞相主槽道沉積，巖石類型以礫巖與礫質(zhì)砂巖為主，礫石成分主要為花崗巖，偶見石英，礫石分選差（0.5～15cm 不等）、礫徑可達(dá)1.6m，雜亂堆積，發(fā)育塊狀層理和粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。向上過渡至扇中，巖性以礫質(zhì)砂巖、含礫砂巖為主，礫石成分與扇根一致，礫徑變小，見底沖刷、疊瓦狀構(gòu)造、正粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造，呈礫質(zhì)辮狀河道微相特征，礫質(zhì)辮狀河道層間與以含礫砂巖、粗砂巖為主的辮流砂島交替發(fā)育。至鉆孔中上部可見發(fā)育沉積物粒度較細(xì)的漫流微相，伴隨礫質(zhì)辮狀河道與辮流砂島出現(xiàn)。整體上，鉆孔NZK0528 南林組自下而上為碎屑物粒度變小，礫石含量減少，呈扇根-扇中的退積型沉積序列，自下部扇根的主槽道微相逐步演化至扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮流砂島及漫流微相。

圖3 鉆孔NZK0528南林組沉積相綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive stratigraphic column showing sedimentary facies of Nanlin Formation in drilling well 0528

3 賦礦層有利沉積微相與巖石學(xué)特征

3.1 賦礦層有利沉積微相

在單孔沉積序列和賦礦層位沉積相及微相分析的基礎(chǔ)上，對重點調(diào)查區(qū)連井剖面沉積序列和礦層沉積相特征進(jìn)行對比，探討沉積相、礦體的縱向變化規(guī)律（劉寶珺等，1994）。本文對控制礦體的12個鉆孔進(jìn)行沉積相特征（圖4）分析，發(fā)現(xiàn)梁河盆地鈾礦層和礦化層主要發(fā)育于沖積扇沉積序列中。通過對南林組內(nèi)的33 層礦層與3 層礦化層的沉積相與微相類型進(jìn)行統(tǒng)計（圖5），發(fā)現(xiàn)其中30 層鈾礦層均發(fā)育于扇中礫質(zhì)辮狀河道微相的含礫、礫質(zhì)砂巖，1 層鈾礦化層發(fā)育于扇中辮流砂島的含礫砂巖。其余的1 層鈾礦層與3 層鈾礦化層發(fā)育于扇根主槽道與河道兩側(cè)槽灘沉積，巖性主要為礫巖、礫質(zhì)砂巖和含礫砂巖；礫石成分均以花崗巖礫為主。通過總結(jié)12 口鉆孔沉積相對賦礦層位的控制規(guī)律得出：沖積扇沉積序列中，鈾礦層發(fā)育于扇中與扇根中，以扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮流砂島為主，亦見于扇根河道主槽道充填沉積與河道兩側(cè)槽灘沉積中。扇中亞相礫質(zhì)辮狀河道沉積微相中鈾礦層最為發(fā)育（圖5），為最主要的有利沉積微相。

圖4 研究區(qū)內(nèi)鉆孔巖心典型地質(zhì)特征（a.SZK0640 鉆孔，扇根主槽道相礫巖含礦段；b.SZK0640 鉆孔，扇中辮狀河道含礫砂巖含礦段；c.NZK0930 扇中辮狀河道含礫砂巖含礦段；d.NZK0405 鉆孔扇根河道含礫砂巖中被瀝青鈾礦浸染成黑色條帶礦段；e.NZK0506 鉆孔，礫質(zhì)砂巖中的正粒序構(gòu)造；f.SZK0248 鉆孔，礫質(zhì)砂巖中的底沖刷構(gòu)造與交錯層理；g.SZK0428 鉆孔，礫質(zhì)砂巖中交錯層理；h.SZK0248 鉆孔，礫質(zhì)砂巖礫石定向）Fig.4 Photos showing typical sedimentary structures from drill cores of study area

3.2 賦礦層巖石學(xué)特征

鏡下鑒定結(jié)果表明，南林組賦礦層主要巖性為礫質(zhì)砂巖、含礫中粗粒長石砂巖、含礫細(xì)粒巖屑長石砂巖、碳質(zhì)砂巖、碳質(zhì)泥巖等。礦化段巖石類型以含礫中粗粒長石砂巖為主，次為細(xì)粒巖屑長石砂巖。碎屑粒徑以礫級—粗粒級為主、中粒次之，細(xì)?！奂?xì)級含量較少。碎屑的成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度均較差，石英、長石、巖屑多呈現(xiàn)棱角—次棱角狀（圖6）。巖屑成分以花崗巖為主，推測母巖來自花崗巖區(qū)，搬運距離較短，就地沉積。

圖6 南林組賦礦層礦化砂巖鏡下特征（a）中粗粒含黏土質(zhì)長石砂巖，長石正交偏光；（b）細(xì)?！写至：瑤r屑長石砂巖，正交偏光；Fsp-長石；Qtz-石英Fig.6 Micrographic photos showing mineralized sandstone of Nanlin Formation in study area

礦化段砂巖中石英以單晶為主。長石包括斜長石、鉀長石，斜長石具絹云母化、高嶺土化、局部見褐鐵礦化和綠泥石化等；鉀長石具高嶺土化、局部見綠泥石化。填隙物主要由黏土雜基、少量由硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)物構(gòu)成，填隙于砂粒間，構(gòu)成顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)類型。可見黏土質(zhì)呈隱—微鱗片狀，環(huán)繞砂粒分布，略顯薄膜帶狀膠結(jié)；硅質(zhì)呈隱—微粒狀，多與黏土質(zhì)混雜分布；鐵質(zhì)呈褐色塵點狀，多與黏土質(zhì)混雜，環(huán)繞砂粒分布，顯薄膜帶狀膠結(jié)。

4 南林組賦礦層精細(xì)巖相古地理研究和分布預(yù)測

由于梁河盆地內(nèi)部多數(shù)鉆孔直接為南林組開孔，上覆僅幾米厚的地表土，缺失上覆地層，再加上山間盆地沖積扇體系的快速相變特征，鉆孔之間的等時對比困難。因此，本次將“沉積物與基底接觸面”作為鉆孔間對比的重要刻度指標(biāo)，以一次沉積事件開始的界面為對比基準(zhǔn)面，盡量反映不同地段鉆孔中沉積相序列的相對等時性。由此建立的多鉆孔對比圖中（圖5），可以發(fā)現(xiàn)盆地北部的六個鉆孔以及盆地南部的五口鉆孔沉積相演化序列較為吻合，除南部SZK0428、北部NZK0122、NZK00506、NZK0930 僅發(fā)育扇中沉積相，以及KZK01 自下而上整體顯示為扇中-扇端的退積型沉積序列外，其余鉆孔均顯示自下而上為扇根-扇中的退積型正旋回沉積序列，整體反映出本區(qū)相對水位上升（湖泛）和沖積扇不斷后退、物源區(qū)不斷遭受剝蝕的趨勢，也是沉積速率小于盆地沉降速率的沉積表現(xiàn)。

圖5 研究區(qū)鉆孔沉積序列演化對比圖Fig.5 Collation stratigraphic columns of drill cores showing evolution of deposition sequences in study area

以圖5 中的“沉積物與基底接觸面”作為相對等時坐標(biāo)，選取鉆孔的主礦層所在層段及其下伏層段為對象，以鉆孔為可靠控制點，編制了梁河盆地朗蒲寨地區(qū)相應(yīng)時期的“瞬時巖相古地理圖”（圖7、8）。

在主礦層底板沉積期，本區(qū)沉積格局受到四個沖積扇體的控制（圖7）。兩個扇體的物源來自南部，受花崗巖巖體控制，扇體分別向北東與北西方面延 伸，以 SZK0209、SZK0428、SZK-0640、SZK-0280、KZK01 鉆孔的相應(yīng)層段控制其沖積扇扇體的分布及扇根與扇中相區(qū)的范圍。在盆地北部，受花崗巖體與剝蝕區(qū)的影響，兩個沖積扇呈北西—南東向相向展布，由扇根過渡為扇中，以NZK0405、NZK0122、NZK0528、LZK01 鉆孔的相應(yīng)層段控制其兩個扇體扇根相區(qū)的范圍，NZK00506、NZK0930鉆孔的相應(yīng)層段控制兩個扇體間扇中相區(qū)的范圍。

圖7 梁河盆地南林組賦礦層底板沉積期巖相古地理Fig.7 Sedimentary facies and paleogeography during the sedim entary stage of the bottom of Nanlin Formation in Lianghe Basin

在主礦層沉積期，沉積格局仍受到上述四個沖積扇體的控制（圖8），但南部扇體、北扇體均呈現(xiàn)明顯的向蝕源區(qū)方向的后退。物源來自南部的兩個扇體，扇體方面仍分別向北東與北西方面延伸，以SZK0209、SZK0428、SZK-0640、SZK-0280 鉆孔的相應(yīng)層段控制其沖積扇扇體及扇根與扇中相區(qū)的范圍。其中，ZK0428 鉆孔位于兩個扇體的中間部位（扇間），受扇體擺動、側(cè)向加積的控制，因此表現(xiàn)出與眾不同的“扇根-扇中多旋回韻律”特征。但由于主礦層主要發(fā)育在扇中亞相中，利用巖相古地理編圖方法中優(yōu)勢相、壓縮相原則，與僅發(fā)育扇中沉積相的KZK01 鉆孔一同控制了扇中亞相的范圍，輔證了南部地區(qū)的兩個沖積扇的存在。分布在盆地北部的另外兩個沖積扇，呈北西—南東向相向展布，由扇根逐漸變?yōu)樯戎谐练e相，以 NZK0405、NZK0122、LZK01 鉆孔的相應(yīng)層段控制其兩個扇體扇根相區(qū)的范圍。同時，NZK00506 位于兩個扇根的中間部位，呈扇中沉積相演化序列，控制了兩個扇體的扇根的分布范圍。在主礦層的發(fā)育段NZK0528、NZK0930 兩口鉆孔亦僅發(fā)育扇中沉積序列，進(jìn)一步控制了研究區(qū)北部的扇中沉積相區(qū)的分布范圍。

圖8 梁河盆地南林組賦礦層沉積期巖相古地理Fig.8 Sedimentary facies and paleogeography during the sedim entary stage of the ore-bearing Nanlin Formation in Lianghe Basin

通過對比兩期巖相古地理格局演化可知，隨著相對水位上升，梁河盆地區(qū)域南林組沉積期沉積格局整體上呈退積型演化，沖積扇不斷后退、扇體不斷變小，扇根后退，賦礦層有利相帶扇中相區(qū)相對擴大，扇中礫質(zhì)辮狀河道微相更為發(fā)育，為形成鈾儲層提供了更為有利的原始條件。因此，梁河盆地朗蒲寨地區(qū)南林組鈾礦找礦部署應(yīng)重點關(guān)注扇中相區(qū)分布范圍，尤其是上藺家寨—朗蒲寨以東的扇中沉積相區(qū)。

5 結(jié)論

（1）通過對研究區(qū)控制礦體的12 口鉆孔巖心進(jìn)行沉積相研究分析，厘定出梁河盆地朗蒲寨地區(qū)南林組沉積相主要為沖積扇相，以及相應(yīng)的3 種亞相（扇根、扇中、扇端）、5 種微相（扇根主槽道、扇根槽灘、扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮狀砂島、漫流）。

（2）通過對南林組沉積微相縱向演化地分析，結(jié)合對賦礦微相類型的認(rèn)識，得出：扇中礫質(zhì)辮狀河道沉積微相為研究區(qū)最有利的賦礦微相賦礦層，主要巖性為發(fā)育于扇中相礫質(zhì)辮狀河道沉積微相中的含礫長石砂巖、含礫巖屑長石砂巖。

（3）通過重建研究區(qū)礦層底板層、主礦層沉積期的兩期巖相古地理格局，認(rèn)為在扇根—扇中沉積轉(zhuǎn)換期相對水位上升作用的控制下，梁河盆地區(qū)域南林組沉積期沉積格局整體上呈退積型演化，沖積扇扇根后退，賦礦層有利相帶扇中相區(qū)相對擴大，扇中礫質(zhì)辮狀河道微相更為發(fā)育，為形成鈾儲層提供了更為有利的原始條件。上藺家寨—朗蒲寨以東的扇中相區(qū)具備較大找礦潛力。

致謝：資料收集過程中得到核工業(yè)二八〇研究所、云南省核工業(yè)二〇九地質(zhì)大隊和四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院的支持幫助，三位匿名審稿人為本論文提出了建設(shè)性修改意見，在此一并表示誠摯謝意。