東昆侖阿拉克湖地區(qū)砂巖型鈾礦成礦條件及成礦潛力

晁海德,李吉慶,蔡廷俊,謝菁,李青

(1.青海省第四地質(zhì)勘查院,西寧 810000;2.青海省頁(yè)巖氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西寧 810000)

0 引言

昆侖地區(qū)是秦—祁—昆造山帶的重要演化區(qū)域,是我國(guó)重要的金礦、多金屬礦產(chǎn)成礦帶。近年來(lái),國(guó)內(nèi)各地質(zhì)勘查單位在該區(qū)發(fā)現(xiàn)不同成礦元素地球化學(xué)異常170多處,圈定各類礦床、礦(化)點(diǎn)近200余處[1],但砂巖型鈾礦找礦工作一直未有突破。

青海省砂巖型鈾礦勘查工作以往多集中于柴西緣、柴北緣一帶[2-3],其余區(qū)域均未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。截至目前,東昆侖地區(qū)發(fā)現(xiàn)砂巖型鈾礦化點(diǎn)3處(都蘭701鈾礦1號(hào)點(diǎn)、阿東求屯7340鈾礦、都蘭縣諾木洪鈾礦2號(hào)點(diǎn)),其中阿東求屯7340鈾礦點(diǎn)賦存于古近紀(jì)雅西措組,賦存巖性為砂巖、砂礫巖型,自發(fā)現(xiàn)以來(lái)未開(kāi)展過(guò)詳細(xì)的勘查、評(píng)價(jià)工作,其成礦地質(zhì)條件、資源前景均不明朗。

本文以砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)理論為基礎(chǔ),以已有成礦事實(shí)為依據(jù),通過(guò)成礦地質(zhì)條件解剖、成礦資源潛力評(píng)價(jià)、成礦遠(yuǎn)景區(qū)優(yōu)選,為東昆侖中段砂巖型鈾礦地質(zhì)勘查及理論研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)條件

研究區(qū)位于都蘭縣阿拉克湖以南,大地構(gòu)造屬東昆南縫合帶、昆侖山口—昌馬河俯沖增生楔,成礦帶屬沙松烏拉山—布爾汗布達(dá)山鈾礦亞帶[4]。研究區(qū)出露地層有晚石炭世—中二疊世樹(shù)維門(mén)科組、中二疊世馬爾爭(zhēng)組、古近紀(jì)沱沱河組、雅西措組、新近紀(jì)五道梁組以及第四紀(jì)地層,其中雅西措組為目標(biāo)層。漸新世雅西措組集中出露于扎木吐—尤可特郭勒一帶,由紫紅色砂巖及砂質(zhì)泥巖組成,局部出露粉砂巖、石膏,大面積第四系覆蓋,露頭零星。

1.2 地球化學(xué)特征

研究區(qū)周邊存在4處1∶200 000放射性水系沉積物異常:AS220 BaBiMoSnWU、AS239 LaThYZrWSnUPb、AS257 BeSnWULiThLa、AS259 CrNiNb-BeVCuUCo。U元素峰值為3.17×10-6～4.09×10-6,異常規(guī)模較大,各元素套合較好(表1)。

表1 放射性異常特征

2 成礦地質(zhì)條件

2.1 鈾源條件

鈾源是鈾礦成礦的物質(zhì)基礎(chǔ),是重要的成礦基礎(chǔ)條件[5]。研究區(qū)鈾礦化蝕源區(qū)主要有北部布爾汗布達(dá)山、南部扎日加村一帶,見(jiàn)圖1。巖漿巖發(fā)育分布于靶區(qū)北部、東北部、南部,以中奧陶世、中—晚三疊世、早侏羅世中酸性侵入巖為主,巖性有鉀長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗斑巖等。

圖1 研究區(qū)鈾源分布及巖相古地理圖Fig.1 Uranium source distribution and lithofacies paleogeography map in the study area

西南部中三疊世花崗閃長(zhǎng)巖Th元素含量24.7×10-6～32.2×10-6,早侏羅世斑狀二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖中Th元素含量2.16×10-6～32.9×10-6,峰值較高,明顯富集[6]。北部鉀長(zhǎng)花崗斑巖內(nèi)當(dāng)量鈾(eU)平均含量5.9×10-6,當(dāng)量釷(eTh)平均含量32.0×10-6,放射性強(qiáng)度較高,與鈾礦化關(guān)系密切。

2.2 古氣候沉積相條件

雅西措組(E3y)以紫紅色(或棕紅色)、土黃色泥巖、土黃色泥鈣質(zhì)粉砂巖、淺灰-純白色鈣質(zhì)細(xì)粒石英砂巖及石膏層為主要巖石組合,總體為一套陸細(xì)碎屑巖建造,夾或含石膏層。從巖性及顏色反映該套地層在沉積過(guò)程中氣候多變(由低溫多雨到干旱炎熱),大量石膏層的出現(xiàn),反映氣候變?yōu)橐愿珊笛谉釣橹?有利于蝕源區(qū)強(qiáng)烈氧化、含鈾地下水在高滲透巖層中向深部遷移以及層間氧化帶的發(fā)育。

由圖1可知,研究區(qū)共有沖積扇、辮狀河、淺湖相、深湖相等4種沉積相[7],其中辮狀河相以復(fù)成分礫巖、含礫粗巖屑長(zhǎng)石雜砂巖等為主,發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理和槽狀交錯(cuò)層理。具備形成砂巖型鈾礦的沉積相條件。

2.3 含礦建造條件

根據(jù)李建放等的研究,研究區(qū)雅西措組粉砂巖、膏巖、泥巖、細(xì)砂巖、泥巖相間出露,“泥-砂-泥”地層結(jié)構(gòu)發(fā)育完善[8],如圖2所示。同我國(guó)北方地區(qū)其他盆地一樣,是發(fā)育層間氧化帶乃至形成層間氧化帶型鈾礦床的理想場(chǎng)所。

圖2 研究區(qū)漸新世雅西措組實(shí)測(cè)剖面圖Fig.2 Measured profile of Yaxicuo formation in oligocene in the study area

2.4 構(gòu)造演化條件

東昆侖地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是從青藏高原大幅度抬升開(kāi)始,即喜山運(yùn)動(dòng)第三幕,時(shí)限為晚上新世末開(kāi)始,持續(xù)至今。

進(jìn)入新生代,該區(qū)演化進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期,受新特提斯洋閉合及印度板塊向北俯沖影響,青藏高原開(kāi)始隆升;靶區(qū)早期斷裂(昆南斷裂)再次活動(dòng),陸內(nèi)地塊發(fā)生差異性抬升,構(gòu)造形式以南北向擠壓為主,盆地開(kāi)始斷陷,接受沱沱河組、雅西措組、五道梁組等河湖相碎屑巖沉積,盆地周?chē)降亻_(kāi)始隆升。構(gòu)造形式轉(zhuǎn)變?yōu)樽呋瓘?盆地邊緣斷裂性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰呋瑸橹?盆地?cái)U(kuò)大,構(gòu)造活動(dòng)趨于平靜,主夷平面開(kāi)始形成。5 Ma以后該區(qū)構(gòu)造形式再次以南北向擠壓為主,盆地周?chē)襟w抬升,盆地收縮,早期沉積的“紅層”發(fā)生褶皺變形。后期構(gòu)造活動(dòng)趨緩,山間盆地中出現(xiàn)了河湖相沉積物。3.4 Ma的青藏運(yùn)動(dòng)使高原隆升至一個(gè)新的高度,構(gòu)造活動(dòng)形式由擠壓收縮轉(zhuǎn)化為東西伸展。進(jìn)入昆黃運(yùn)動(dòng)后,構(gòu)造形式以走滑為主,兼之南北向的擠壓,該區(qū)隆升至相當(dāng)高度。共和運(yùn)動(dòng)以整體階段性隆升為主,盆地邊緣斷裂普遍以走滑為主,河流出現(xiàn)低階地,溯源侵蝕加劇,現(xiàn)代地貌形成。

圖3為研究區(qū)AMT剖面TM模式反演圖,研究區(qū)雅西措組與五道梁接觸地帶(南端),構(gòu)造較為穩(wěn)定,地層產(chǎn)狀平緩,傾角在7°～13°,緩傾的斜波帶發(fā)育,有利于層間氧化帶的發(fā)育[9-11]。

2.5 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)沉積中心位于阿拉克湖附近,北部昆南斷裂及南部早中三疊世昌馬河組與古近紀(jì)雅西措組不整合面是良好的透水界面,北部布爾汗布達(dá)山蝕源區(qū)及南部扎日加村一帶為補(bǔ)給區(qū),賦存有構(gòu)造裂隙水和基巖風(fēng)化裂隙水,地表水沿透水層下滲,形成承壓自流水,具滲入型自流水盆地特征,充水因素主要為裂隙含水巖組。盆地北部、中部發(fā)育多處泉水,是地下水排泄區(qū)?！把a(bǔ)—徑—排”條件發(fā)育,為鈾遷移、富集創(chuàng)造了有利的水文地質(zhì)條件[12-14]。圖4為研究區(qū)地下水徑流補(bǔ)給示意圖。

圖4 研究區(qū)地下水徑流補(bǔ)給圖Fig.4 Groundwater runoff recharge map in the study area

3 成礦事實(shí)

研究區(qū)中部存在異常砂巖鈾礦點(diǎn)1處(31點(diǎn)、阿東求屯7340),賦存于漸新世雅西措組(E3y),含礦巖性為砂巖、砂礫巖,鈾品位達(dá)到邊界品位。

研究區(qū)北部存在1處碳酸鹽巖型鈾礦點(diǎn)(32點(diǎn)、都蘭縣可可阿里),賦存于早中三疊世鬧倉(cāng)堅(jiān)溝組,含礦巖性為碳酸巖,鈾品位達(dá)到邊界品位。

4 成礦潛力分析

砂巖型鈾礦成礦與鈾源、巖性巖相、構(gòu)造演化、地下水的關(guān)系緊密,地球化學(xué)特征及鈾礦化信息是富集鈾礦的間接或直接指示[15-17]。阿拉克湖地區(qū)北部布爾汗布達(dá)山、南部扎日加村一帶的富鈾巖體在干旱、半干旱的氣候條件下,易溶的U+6溶于富氧的地表水中,沿新近紀(jì)五道梁組及第四紀(jì)地層中的斷裂、裂隙、松散膠結(jié)層運(yùn)移至盆地前緣的辮狀河相等區(qū)域,在地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化、氧化環(huán)境向還原環(huán)境過(guò)渡時(shí),在適宜的地段還原成U+4。最終在多種成礦作用的疊加下在褶皺兩翼緩傾斜坡帶等適宜的地段富集成鈾礦床[18-19]。因此該區(qū)砂巖型鈾礦成礦前景整體較好,尤其在辮狀河相及其與淺湖相過(guò)渡地帶是砂巖型鈾礦最有利區(qū)域。但由于喜山期以來(lái)新構(gòu)造作用的強(qiáng)烈改造,斷裂構(gòu)造發(fā)育,找礦難度較大。

5 結(jié)論

綜合對(duì)阿拉克湖地區(qū)砂巖型鈾礦的地質(zhì)背景、成礦條件以及鈾異常特征等方面的研究,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)阿拉克湖地區(qū)北部布爾汗布達(dá)山、南部扎日加村發(fā)育大規(guī)模的中酸性巖體為鈾礦成礦提供了豐富的成礦物質(zhì)來(lái)源。古近紀(jì)時(shí)期主要處于干旱炎熱的古氣候環(huán)境,辮狀河沉積體系發(fā)育,巖性組合也呈相對(duì)穩(wěn)定的“泥—砂—泥”結(jié)構(gòu)。整體相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造演化造就雅西措組產(chǎn)狀較為平緩,也造就了“補(bǔ)—徑—排”水動(dòng)力體系發(fā)育完善?？傮w特征表明:研究區(qū)古近系具備了砂巖型鈾礦成礦的物質(zhì)條件和環(huán)境條件。

(2)阿拉克湖地區(qū)南部雅西措發(fā)育地段,尤其在辮狀河相及其與淺湖相過(guò)渡地帶是古近紀(jì)雅西措組砂巖型鈾礦重點(diǎn)找礦地段。

(3)阿拉克湖地區(qū)古近系雅西措組砂巖型鈾礦成礦潛力較好,但由于喜山期以來(lái)新構(gòu)造作用的強(qiáng)烈改造,斷裂構(gòu)造發(fā)育,找礦難度較大。