新疆準噶爾盆地黃花溝地區(qū)鈾成礦條件及找礦方向

陳虹，楊彥波，胡志偉，王進偉

（核工業(yè)二一六大隊，新疆 烏魯木齊 830011）

準噶爾盆地作為核工業(yè)系統(tǒng)砂巖型鈾礦找礦的主攻盆地，積累了較豐富的理論和成果［1-5］?！笆濉逼陂g，層間氧化帶砂巖型鈾礦在準噶爾盆地取得重大突破［6-10］，極大的豐富和改進了準噶爾盆地鈾成礦理論和找礦技術，為構(gòu)造活動區(qū)找礦工作提供了理論依據(jù)［11-14］。黃花溝地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣構(gòu)造轉(zhuǎn)換區(qū)，斷裂褶皺發(fā)育［15-19］，自2002 年以來近20 年幾乎未系統(tǒng)開展找礦工作，近兩年經(jīng)過核工業(yè)二一六大隊找礦工作的持續(xù)投入，發(fā)現(xiàn)了較好的地表礦化，并在鉆孔中揭露到鈾礦化及層間氧化帶，目前已知異常范圍面積較大，找礦前景較好［20］；與此同時，對于該區(qū)礦化的成因、成礦條件總結(jié)及下一步找礦方向仍然不夠明確。本文以砂巖型鈾成礦理論為指導［21-24］，以構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、地下水補徑排體系、層間氧化帶及鈾源等因素為切入點進行分析討論，為下一步找礦地段和層位指出了方向，以期為今后鈾礦部署提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造位置

黃花溝地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣，構(gòu)造位置屬于烏倫古凹陷西北角索索泉凹陷與紅巖斷階帶的交界處（圖1）。區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育，主要有區(qū)域性大斷裂——吐孜托依拉斷裂、次級新生代斷裂和紅礫山背斜等［25-27］。吐孜托依拉斷裂為烏倫古凹陷內(nèi)索索泉凹陷和紅巖斷階帶兩個次級構(gòu)造的分界，在黃花溝地區(qū)為北西向延伸的高角度逆沖推覆構(gòu)造，主活動期為晚燕山期，切穿至下白堊統(tǒng)吐谷魯群，后經(jīng)上白堊統(tǒng)紅礫山組削頂夷平［14，25］。

1.2 中-新生代地層

黃花溝地區(qū)中-新生代地層不整合覆蓋在泥盆系和石炭系凝灰質(zhì)火山巖之上，自下而上依次為下侏羅統(tǒng)八道灣組（J1b）和三工河組（J1s）、中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x）、下白堊統(tǒng)吐谷魯群（K1tg）、上白堊統(tǒng)紅礫山組（K2h）、古近系烏倫古河組（E2-3w）和第四系（Q）。侏羅系近楔狀自北向南往盆地延伸，其中八道灣組分布范圍最大，向上逐漸變??；下白堊統(tǒng)超覆沉積在侏羅系之上，分布范圍最大，至上白堊統(tǒng)范圍相對縮??；古近系烏倫古河組沉積范圍最大，幾乎覆蓋整個盆地（圖1、2）。侏羅系主要為一套潮濕氣候條件下形成的、表現(xiàn)為進積特征的湖岸沼澤-辮狀河三角洲-河流相暗色含煤碎屑建造［20，26-28］，厚層中粗粒結(jié)構(gòu)的砂體主要發(fā)育三工河組和西山窯組，砂體發(fā)育2～3 層，厚8～90 m；下白堊統(tǒng)主要為一套半干旱-干旱條件下形成的三角洲相沉積特征的灰色碎屑建造［20，27］，下部發(fā)育灰色中細粒前緣相水下砂體，砂泥巖互層頻繁，砂體發(fā)育3～6 層，厚5～17 m，上部發(fā)育厚層灰色-淺黃色中粗粒結(jié)構(gòu)砂體，以泥砂結(jié)構(gòu)為主，砂體發(fā)育1～3 層，厚30～60 m（圖3）。

圖1 準噶爾盆地黃花溝地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 The geological map of Huanghuagou area in Junggar Basin

圖2 黃花溝地區(qū)地層及構(gòu)造示意圖Fig.2 Geological section of Huanghuagou area

圖3 黃花溝地區(qū)地層柱狀圖Fig.3 Stratigraphic column of Huanghuagou area

2 成礦條件

2.1 構(gòu)造

吐孜托依拉斷裂作為準格爾盆地的控制性逆沖推覆斷裂，發(fā)育規(guī)模較大，導致白堊系及下部侏羅系在盆地邊緣抬升變淺，埋深一般小于800 m（圖4），提供了較好的成礦空間，且上白堊統(tǒng)前的構(gòu)造不整合面為含氧含鈾水的灌入提供了構(gòu)造窗口，為下白堊統(tǒng)吐谷魯群提供較好的成礦條件。后期（主要為新近系）吐孜托依拉的次級斷裂在新生代復活，伴隨準噶爾盆地北緣的整體抬升逆沖推覆，并且形成了紅礫山背斜，為上白堊統(tǒng)及以上地層提供了構(gòu)造窗口，為氧化水的滲入提供了先決的基礎。黃花溝地區(qū)缺失侏羅系上部地層，侏羅紀中晚期準噶爾盆地北部抬升，侏羅系持續(xù)暴露和剝蝕，直至下白堊統(tǒng)湖盆擴大，吐谷魯群超覆沉積。在此期間，形成的不整合窗口為含氧含鈾水的滲入提供了必要條件，成為鈾成礦的基礎；同時，因為吐谷魯群的超覆沉積，侏羅系可能的成礦期次基本鎖定在晚侏羅世—早白堊世時段內(nèi)。

圖4 黃花溝地區(qū)下白堊統(tǒng)吐谷魯群底板埋深圖Fig.4 Buried depth contour of the bottom of Lower Cretaceous Tugulu Group in Huanghuagou area

2.2 地層及砂體

受控于層間氧化帶砂巖型鈾礦的成礦模式，原生灰色砂體中的鈾伴隨后生氧化發(fā)生活化遷移，在氧化還原過渡帶中富集成礦，因此是否發(fā)育原生灰色砂體是成礦的先決條件。黃花溝地區(qū)灰色還原砂體主要發(fā)育在下白堊統(tǒng)吐谷嚕群和中下侏羅統(tǒng)三工河組及西山窯組。

吐谷魯群主要以三角洲前緣相為主，下部砂體主要為薄層中細粒砂巖，單層厚10 m 左右，泥巖夾層較多，砂體聯(lián)通性差，含氧地下水滲入遷移距離相對較小，導致成礦潛力不足；上部為厚層中粗粒砂體，厚30～60 m，泥巖夾層少，發(fā)育次圓狀泥礫，砂體聯(lián)性好，具備發(fā)育一定規(guī)模氧化帶的先決條件。該層位炭屑、黃鐵礦等還原質(zhì)較少，對于活化鈾的卸載和富集能力相對較弱（圖5）。

圖5 黃花溝地區(qū)H2002 鉆孔吐谷魯群柱狀圖Fig.5 Stratigraphic column of Tugulu Group in borehole H2002 in Huanghuagou area

三工河組和西山窯組以辮狀河及三角洲平原相為主，單層砂體厚度相對較大，多為15～30 m，以粗砂巖及含礫粗砂巖為主構(gòu)成，炭屑、黃鐵礦發(fā)育，發(fā)育一定規(guī)模氧化帶的前提條件較好，因前述白堊系的超覆沉積，該層位成礦時間較短。

2.3 地下水的補給、徑流、排泄

黃花溝地區(qū)地下水接受大氣降水補給以后向盆地徑流，在徑流過程中向上覆中-新生代地層補給。北部烏倫古河也是黃花溝地區(qū)非常重要的地表水補給來源。黃花溝地區(qū)中-新代地層大面積地出露地表，大氣降水是不可忽視的補給來源。

根據(jù)地面水文地質(zhì)調(diào)查及已有資料整理綜合分析，黃花溝地區(qū)地下水的補給區(qū)位于西北部的紅礫山、沙爾布爾提山和扎巴音努魯隆起，地下水接受補給后，以地表水、裂隙水及構(gòu)造脈狀水的形式徑流，其次接受大氣降水的補給以及黃花溝北部的烏倫古河側(cè)向滲漏補給。黃花溝和鹽池為局部排泄源，尤其是黃花溝凹陷中心位置，徑流區(qū)主要為黃花溝北西部（圖6）。總體上黃花溝地區(qū)補徑排體系完整，地下水以北西到南東和南西到北東兩個方向徑流為主，后生含氧含鈾水在斷裂上盤自露頭區(qū)向南東和北東發(fā)育，活化鈾在灰色還原砂體中富集成礦。

圖6 黃花溝地區(qū)水文剖面圖Fig.6 Hydrological profile of Huanghuagou area

2.4 層間氧化帶及鈾礦化

規(guī)模型的砂巖型鈾礦大部分受層間氧化帶的控制，目前在黃花溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)了中侏羅統(tǒng)西山窯組和下白堊吐谷魯群的層間氧化帶，均發(fā)育在吐孜托依拉逆沖斷裂的上盤，且揭露到受氧化帶控制的鈾礦化（圖7）。

圖7 黃花溝地區(qū)H2 號勘探線剖面圖Fig.7 Geological section of exploration Line H2 in Huanghuagou area

西山窯組（J2x）層間氧化帶埋深488.50 m，具體規(guī)模尚未控制，厚度為12.50 m。氧化帶巖性為灰綠色-黃綠色粗砂巖、含礫粗砂巖?；揖G色帶發(fā)育于灰色砂體中間，內(nèi)部發(fā)育黃色褐鐵礦結(jié)核，可能為氧化帶被次生油氣還原導致（圖8）。

圖8 黃花溝地區(qū)西山窯組層間氧化帶特征Fig.8 Characteristics of interlayer oxidation zone of Xishanyao Formation in Huanghuagou area

吐谷魯群（K1tg）層間氧化帶埋深197.30～259.30 m，發(fā)育1～3 層，長約24 km，寬約6 km，厚度為4.7～11.2 m，以黃色-淺黃色中粗砂巖及含礫粗砂巖為主，氧化方向自北向南至吐孜托依拉逆沖斷裂結(jié)束，發(fā)育規(guī)模較大，氧化帶的下翼部的灰色粗砂巖中發(fā)育鈾礦化。

通過地球化學樣品采集和分析（表1），黃花溝地區(qū)各層位中吐谷魯群鈾含量最高，氧化帶鈾含量的平均值是其他層位的2.9～4.8 倍，原生帶是4.2～48 倍，推斷鈾來自預富集階段，在層間氧化作用成礦中可以提供較好的本底鈾源；該層氧化帶中鈾含量為原生帶的66%，推測在氧化作用過程中發(fā)生了析出和遷移的作用，具有“鈾在氧化帶中遷移及在還原帶富集”這一層間氧化帶砂巖型鈾的典型特征。

表1 黃花溝地區(qū)各層地球化學樣品特征統(tǒng)計表Table 1 Geochemical characteristics of sample from different Formation in Huanghuagou area

3 找礦方向討論

黃花溝地區(qū)上白堊統(tǒng)吐谷群、侏羅系西山窯組和三工河組相較其他層位具備厚層原生灰色砂體的砂巖型鈾成礦先決條件，砂泥結(jié)構(gòu)發(fā)育，砂體厚度大，且發(fā)育炭屑、黃鐵礦等還原物質(zhì)；目前已經(jīng)在吐谷魯群的上部和西山窯組發(fā)現(xiàn)層間氧化帶，規(guī)模較大，吐谷魯群中鈾在氧化帶中遷移并在還原帶中富集的現(xiàn)象明顯；西山窯組的層間氧化帶顏色整體為黃綠色，淺黃色、褐黃色包裹于黃綠色之內(nèi)，可能與吐孜托依拉斷裂還原氣體滲出造成的次生還原有關；吐谷魯群砂巖中鈾本底值較高，可以為富集成礦提供豐富的鈾源。綜合上述各項條件，該地區(qū)應以層間氧化帶型為主攻方向，同時關注次生還原型，主攻層位為吐谷魯群，兼顧西山窯組。

黃花溝地區(qū)因逆沖構(gòu)造的發(fā)育為鈾成礦提供了有利條件。由于吐孜托依拉斷裂斷距較大，導致斷裂下盤侏羅系深度普遍超過1 200 m，侏羅系找礦空間也基本鎖定在了斷裂的上盤，白堊系及上部地層在全區(qū)內(nèi)基本處于1 000 m 以淺的范圍。由于吐孜托依拉斷裂造成的逆沖斷裂和背斜構(gòu)造格局，斷裂上盤和下盤分別為不同的水文地質(zhì)單元，活動后期層間氧作用自斷裂附近露頭區(qū)向南東和北東發(fā)育，形成沿斷裂走向的側(cè)向氧化和南東、北東向的垂向氧化；斷裂下盤僅受北西向德侖山露頭區(qū)地下水補給，在黃花溝范圍內(nèi)不發(fā)育氧化帶。因此該地區(qū)找礦優(yōu)選區(qū)域為白堊系剝蝕邊界到吐孜托依拉斷裂的范圍內(nèi)，該區(qū)域東西長60 km，南北寬20 km，且具有進一步向東部擴展的空間；斷裂附近及南東、北東方向?qū)娱g氧化帶尖滅部位容易富集成礦。

4 結(jié)論

1）黃花溝地區(qū)吐孜托依拉斷裂上盤中-新生代地層結(jié)構(gòu)發(fā)育較好的泥砂互層結(jié)構(gòu)，地下水補徑排體系完整，具備形成層間氧化帶型鈾礦的條件。

2）黃花溝地區(qū)鈾礦找礦主攻類型為層間氧化帶型，關注次生還原型；主攻層位為下白堊統(tǒng)吐谷魯群，兼顧中侏羅統(tǒng)西山窯組。

3）黃花溝地區(qū)砂巖型鈾礦找礦優(yōu)選地段為盆地白堊系剝蝕邊界到吐孜托依拉斷裂的上盤的區(qū)域，東西長60 km，南北寬20 km；預測成礦有利部位為層間氧化帶的靠近吐孜托依拉斷裂側(cè)向邊界和南東、北東方向尖滅部位。