鄂爾多斯盆地北部下白堊統(tǒng)環(huán)河組鈾成礦條件分析

［關(guān)鍵詞］鄂爾多斯盆地北部；砂巖型鈾礦；下白堊統(tǒng)環(huán)河組；成礦地質(zhì)條件

鄂爾多斯盆地是我國最重要的能源盆地[1]，聚集和賦存著豐富的煤炭、石油、天然氣和鈾礦等礦產(chǎn)資源。2000年以來，核工業(yè)二〇八大隊在鄂爾多斯盆地北部中侏羅統(tǒng)直羅組先后發(fā)現(xiàn)了皂火壕、納嶺溝、大營等特大型、大型砂巖鈾礦床[2-3]，而下白堊統(tǒng)環(huán)河組中目前僅發(fā)現(xiàn)一個鈾礦產(chǎn)地，為此筆者對鄂爾多斯盆地北部的鈾成礦條件進行分析，為鈾礦勘查提供依據(jù)。

1. 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北陸塊的西部，大地構(gòu)造單元屬華北陸塊的鄂爾多斯陸塊。盆地主體是由陜北斜坡和天環(huán)向斜組成的軸向近南北的不對稱大型向斜構(gòu)造，向斜東翼平緩的西傾單斜構(gòu)造及伊盟隆起北東-南西向的平緩斜坡對水成鈾礦的形成較為有利。盆內(nèi)基底斷裂較發(fā)育，部分基底斷裂在蓋層沉積時重新活化，導(dǎo)通了深部油氣等還原流體，為鈾成礦提供了還原劑。

鄂爾多斯盆地基底由太古界、古元古界及中元古界和古生界的寒武系、奧陶系、上石炭統(tǒng)、二疊系組成；蓋層主要發(fā)育三疊系、侏羅系、下白堊統(tǒng)、古近系、新近系及第四系。下白堊統(tǒng)在研究區(qū)內(nèi)的出露面積最大，自下而上分為洛河組、環(huán)河組、羅漢洞組、涇川組、東勝組（圖1），環(huán)河組是區(qū)內(nèi)主要含礦目的層。

2. 鈾成礦條件分析

2.1 構(gòu)造條件

2.1.1 有利于鈾成礦的斷裂構(gòu)造

研究區(qū)北部北西-南東向的亞斯圖斷裂帶的北東部形成一個平緩斜坡帶，環(huán)河組出露的地段就可能產(chǎn)生持續(xù)的滲入作用，從而形成層間氧化帶，將所含活性鈾源源不斷富集到熔礦條件好的地層中，并在氧化還原過渡部位富集成礦。目前發(fā)現(xiàn)的工業(yè)孔大多位于該斷裂的北側(cè)，推測亞斯圖地區(qū)的鈾礦化受該斷裂控制。該斷裂可成為北東南西向河流的排泄區(qū)，還可導(dǎo)通深部油氣，為鈾成礦作用提供還原劑，該斷裂對亞斯圖地區(qū)下白堊統(tǒng)環(huán)河組鈾礦化的形成具有控制作用。

研究區(qū)南部北西-南東向的毛蓋圖斷裂帶及西部北東—南西向的三眼井?dāng)嗔褞?，既是河流的排泄區(qū)，還可導(dǎo)通深部油氣，為鈾成礦作用提供還原劑，對區(qū)內(nèi)下白堊統(tǒng)環(huán)河組鈾礦化的形成也具有一定的控制作用。

2.1.2 有利于鈾成礦的構(gòu)造斜坡帶

伊盟隆起在河套斷陷下沉之前與北部陰山地區(qū)連為一體，其物源來自北部富鈾的風(fēng)化巖類，鈾含量偏高，且大部分為活性鈾，是區(qū)內(nèi)中生代鈾成礦的鈾源基礎(chǔ)。晚侏羅世-晚白堊世，受基底東緣上拱影響，再度隆升，這樣的持續(xù)隆起，使得伊盟隆起南坡地下水的流向基本沒有發(fā)生改變，其中所含活性鈾被源源不斷富集到熔礦條件好的地層中，并在氧化還原過渡部位富集成礦[4]。伊盟隆起的南坡是砂巖型鈾成礦的有利地區(qū)。

西緣斷裂帶逆沖推覆作用使得桌子山、六盤山一帶顯著隆起，古生界、元古界地層普遍出露，為桌子山、六盤山東部地區(qū)提供了大量富鈾的物源。同時富鈾的含氧水可以通過斷裂帶注入，向東部滲濾，對東部地層發(fā)育大型層間氧化帶具有重要作用。鄂托克前旗－鹽池一帶，由于該斷裂帶的活動，沿斷裂帶分布的白堊系抬升出露，使得從北東向南西徑流的地下水在該地區(qū)形成排泄區(qū)，完善了該地區(qū)的補、徑、排條件。

2.2 鈾源條件

2.2.1初始鈾源

盆地下白堊統(tǒng)沉積的物源主要來自盆地的北部、北西部及東部大面積分布的太古代、早元古代結(jié)晶巖系和不同時代的花崗巖類，鈾含量一般較高（表1），不僅是盆地內(nèi)環(huán)河組、羅漢洞組等下白堊統(tǒng)沉積的物源和鈾初始富集的鈾源，也是后期成礦的主要鈾源。

2.2.2 目的層本身提供的二次鈾源

下白堊統(tǒng)環(huán)河組沉積時氣候溫暖潮濕，沉積物中富含大量腐殖質(zhì)、炭質(zhì)或煤屑可吸附鈾，如環(huán)河組砂巖的鈾含量高達15.60×10^-6，表明它是一套富鈾地層（表2），可作為后期成礦重要鈾源。

2.3 巖相-巖性條件

環(huán)河期研究區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模較大的河道砂體及分流河道砂體[5]。砂體較厚，分布連續(xù)，而且砂體結(jié)構(gòu)松散，具良好的孔隙度-滲透率，富含有機質(zhì)，構(gòu)成區(qū)內(nèi)主要儲礦空間，也是目前在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)工業(yè)鈾礦化的賦礦層位。

研究區(qū)中部發(fā)育的泛濫平原亞相、南部三角洲的河漫和間灣亞相以泥質(zhì)粉砂巖、泥巖穩(wěn)定發(fā)育為特征，既可作為層間氧化帶發(fā)育的隔水層，又是后期油氣滲逸的隔擋層，此外地層中炭質(zhì)和黃鐵礦豐富，也可為環(huán)河組提供豐富的還原介質(zhì)。

因此辮狀河沉積相區(qū)與泛濫平原相、三角洲前緣河漫沼澤亞相相、間灣亞相區(qū)過渡的地區(qū)發(fā)育泥-砂-泥結(jié)構(gòu)的巖性-巖相組合。這種泥-砂-泥結(jié)構(gòu)的巖性-巖相組合，使夾持于期間的環(huán)河組砂體十分有利于層間氧化帶型鈾礦化的形成，也正是其頂部穩(wěn)定發(fā)育的粉砂質(zhì)泥巖和泥巖對油氣的隔擋和阻滯作用，構(gòu)成了環(huán)河組巖性巖相組合與油氣阻滯-儲集域的空間配置，為古層間氧化帶經(jīng)油氣疊加改造后發(fā)生晚期二次疊加鈾成礦作用創(chuàng)造了條件。綜上所述，研究區(qū)內(nèi)的部分地段具有有利砂巖型鈾成礦的巖性巖相條件。

2.4 后生蝕變條件

鄂爾多斯盆地的后生蝕變以發(fā)育后生滲入層間氧化蝕變和后生滲出油氣還原蝕變?yōu)樘卣?。后生滲入層間氧化蝕變帶的發(fā)育主要受構(gòu)造-地貌格局制約的有利巖相-巖性的空間展布和古地下水流向的控制。喜馬拉雅造山運動的抬升作用，使盆內(nèi)基底斷裂活化，成為油氣運移的通道，后生滲出油氣還原蝕變?yōu)殁櫝恋硖峁┻€原劑和聚礦劑。

區(qū)內(nèi)盆緣的后生氧化作用很強，在干旱-半干旱古氣候條件下，盆地東北緣淺埋緩傾斜坡帶、西緣褶皺帶兩翼和東南緣斜坡帶含礦建造處在長期隆起剝露遭受后生滲入層間氧化改造，在近地表的下白堊統(tǒng)中廣泛發(fā)育潛水-層間氧化作用，以含礦建造露頭及蝕源區(qū)為補給區(qū)，以含礦建造組成的淺埋緩傾斜坡帶和褶皺帶兩翼為徑流區(qū)，以盆地低洼部位的河湖作為排泄區(qū)的地下水水動力系統(tǒng)，導(dǎo)致含礦建造遭受含氧含鈾地下水滲入發(fā)生后生滲入層間氧化蝕變，并在氧化-還原過渡帶部位發(fā)生鈾的富集成礦。

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)具有有利于砂巖型鈾成礦的后生蝕變條件。

2.5 古水文地質(zhì)條件

晚侏羅世-早白堊世，鄂爾多斯盆地東緣的呂梁山、北緣的陰山和西緣的賀蘭山等山體明顯隆升，且古地貌轉(zhuǎn)變?yōu)闁|高-西低，形成盆緣向盆內(nèi)流、盆內(nèi)由東向西流的地下水流向。晚白堊世-早始新世，鄂爾多斯盆地整體抬升，沉積間斷，繼續(xù)保持東高西低的構(gòu)造地貌格局，地下水流向保持為盆緣向盆內(nèi)流、盆內(nèi)由東向西流。盆地周緣及東部斜坡帶上的滲入型地下水從補給區(qū)至排泄區(qū)具有一定的水頭差，從而在具有穩(wěn)定的泥-砂-泥巖性結(jié)構(gòu)中形成層間水，并廣泛發(fā)育層間氧化型鈾礦化。

早白堊世環(huán)河期，盆地北部形成了河流-三角洲相砂體，砂體具有相對穩(wěn)定的隔水-含水-隔水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，平面展布規(guī)模大，連通性好，具備了有利于層間氧化帶發(fā)育的水文地質(zhì)體；而在白堊紀(jì)水文地質(zhì)期，古氣候轉(zhuǎn)為半干旱、干旱，氧化作用發(fā)育，來自北部及東部古隆起上的含氧含鈾水直接滲入補給，這時古地下水流向與當(dāng)時的沉積物遷移和地層相帶展布方向基本保持一致，這對鈾的穩(wěn)定遷移、層間氧化帶的穩(wěn)定發(fā)育及鈾在氧化帶前鋒線一帶穩(wěn)定沉淀并成礦是非常有利的，這種古地下水流向、物源方向和相帶發(fā)育的一致性，一直保持到始新世末，時間長達115Ma，是該區(qū)后生鈾成礦的主要水文地質(zhì)期。

因此，盆地古水文地質(zhì)條件有利于鈾成礦。

2.6 古氣候條件

環(huán)河組沉積時期，盆地北部基本上處于潮濕或相對潮濕的古氣候，環(huán)河組沉積后古氣候發(fā)生了由潮濕向干旱的轉(zhuǎn)化，其他長時期均以干旱氣候環(huán)境為主，使盆地及周邊蝕源區(qū)處于長時期的風(fēng)化剝蝕狀態(tài)，準(zhǔn)平原化發(fā)育，有利于蝕源區(qū)含氧含鈾水向盆地中運移，并發(fā)生氧化作用。因此，盆地演化過程中古氣候條件變化有利于鈾成礦。

3. 結(jié)論

鄂爾多斯盆地北部具有良好的鈾成礦條件[6]：

（1）區(qū)內(nèi)具有有利于形成砂巖型鈾礦的構(gòu)造條件：具有“先穩(wěn)后活”的構(gòu)造背景；具有傾向盆地的大型斜坡帶。

（2）盆地北部基底和蓋層鈾源豐富，來源廣泛，具備形成砂巖型鈾礦的鈾源條件。

（3）環(huán)河組是白堊紀(jì)沉積最廣泛的一套地層，且埋深適中，是研究區(qū)主要的找礦目的層之一，其巖性主要為灰色、灰綠色、黃綠色、紫紅色砂巖與礫巖夾雜色泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育沖積扇—河流—三角洲—湖相的沉積體系，而研究區(qū)內(nèi)河流相及三角洲相比較發(fā)育，為后期氧化帶的發(fā)育提供了良好的空間。

（4）環(huán)河組砂體相當(dāng)發(fā)育，巖性粒度較大，孔隙度和滲透性好，且局部有穩(wěn)定的泥巖層發(fā)育，具有較好的隔水層。具有形成砂巖型鈾礦的有利條件。

（5）區(qū)內(nèi)具備有利鈾成礦的后生蝕變條件，在干旱-半干旱古氣候條件下，盆地東北緣淺埋緩傾斜坡帶、西緣褶皺帶兩翼和東南緣斜坡帶含礦建造處在長期隆起剝露遭受后生滲入層間氧化改造，以含礦建造露頭及蝕源區(qū)為補給區(qū)，以含礦建造組成的淺埋緩傾斜坡帶和褶皺帶兩翼為徑流區(qū)，以盆地低洼部位的河湖或斷裂作為排泄區(qū)的地下水水動力系統(tǒng)，導(dǎo)致含礦建造遭受含氧含鈾地下水滲入發(fā)生后生滲入層間氧化蝕變并在氧化-還原過渡帶部位發(fā)生鈾的富集成礦。

總之，研究區(qū)內(nèi)具備有利于砂巖型鈾成礦的構(gòu)造條件、鈾源條件、巖相-巖性條件、后生蝕變條件、氣候條件及水文地質(zhì)條件，鈾成礦潛力較大，值得進一步工作。