蒙其古尔矿床层间氧化带各亚带黏土矿物含量变化及其地质意义

所世鑫 ，刘红旭 ，张 晓 ，曹清艳 ，王 勋 ，陈 峰 ，虞 航 ，王永文

（1.东华理工大学，江西 抚州，344000；2.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；3.中国地质大学（北京），北京 100083）

黏土矿物的形成与层间氧化带物理化学条件息息相关，其含量以及存在形态能够反映物理化学条件的变化，且铀的沉淀富集也受层间氧化带物理化学条件的控制，因此，黏土矿物在层间氧化带中含量的变化对于探讨铀成矿作用过程具有重要意义。

1 矿床区域地质

蒙其古尔地区位于伊犁盆地南缘斜坡带东部构造活动区与西部构造稳定区的过渡部位，受南部山前断裂和北部扎基斯坦河断裂控制，扎基斯坦向斜整体上呈东、西、南三面翘起，向北东方向敞开的屉形向斜构造形态，以扎基斯坦河断裂为界，将扎基斯坦向斜划分为东、西两个独立构造单元，东部构造单元产出蒙其古尔铀矿床。

蒙其古尔地区南部是蚀源区（石炭纪火山碎屑岩），直接基底为石炭纪—二叠纪海陆过渡相中酸性火山碎屑岩、陆源碎屑岩。主要含矿地层是水西沟群，该层位为一套灰色含煤碎屑岩建造，地层主要分7个旋回，其中V、VII旋回是主要的含矿层位，含矿砂体主要为粗砂岩、含砾粗砂岩和砂砾岩。

2 样品处理及分析方法

样品采自V旋回含矿砂体岩矿心（图1）；共33件，其中氧化带6件（其中强氧化带2件，弱氧化带4件），过渡带20件，还原带7件。样品表面泥浆应清理干净，以避免影响数据结果。

分析方法包括扫描电镜和X衍射定量分析。其中扫描电镜由中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心完成，X衍射定量分析由核工业北京地质研究院分析测试研究所完成。

3 黏土矿物含量变化及原因

3.1 黏土矿物种类

扫描电镜及X衍射结果显示（表1），蒙其古尔矿床含矿层中黏土矿物主要是高岭石、伊利石和伊蒙混层。其中，高岭石集合体（图2a）主要为成岩期直接沉淀形成，晶型为假六方形［1］，集合体为蠕虫状，而后期长石蚀变形成的高岭石（图2b）多呈不规则、散乱状分布在砂岩的孔隙中；伊利石（图2c）多为不规则的片丝状、片状或层片状［1］；伊蒙混层（图2d）是蒙脱石向伊利石转化的过渡产物，呈蜂窝状、絮状。

3.2 黏土矿物含量变化及原因

3.2.1 黏土矿物含量变化

综合分析蒙其古尔矿床层间氧化带各亚带中的黏土矿物特征表明，黏土矿物主要为高岭石和伊蒙混层，并且高岭石含量变化呈此消彼长的关系。分析黏土数据（表1）发现：在强氧化带，高岭石体积分数最低（58%），平均值为62.5%；伊蒙混层体积分数高（最高达32%），平均值为29.5%。在弱氧化带，高岭石平均体积分数为77.75%，伊蒙混层平均体积分数为14%。在过渡带，高岭石体积分数最高 （最高达87%），平均值为80.47%；伊蒙混层体积分数最低（7%），平均值为16.35%；在原生带，高岭石平均体积分数为71.86%，伊蒙混层平均体积分数为18.57%。在层间氧化带各个亚带中，伊利石含量没有较大变化，4个亚带平均体积分数分别为8%、8.25%、7.2%和9.57%。

表1 黏土矿物分析结果Table 1 Analytical results of clay minerals

3.2.2 黏土矿物含量变化原因

高岭石为层间氧化带中的H＋与长石、岩屑反应的产物，即长石蚀变形成高岭石，并随之造成pH值的增大［2］；随着pH值的逐渐增大，高岭石逐渐向蒙脱石转变。伊利石的形成受温压条件的控制，在温度和压力升高的情况下，蒙脱石会向伊利石转化。

在强氧化带，持续不断的含氧含矿水进入层间氧化带，长石蚀变严重，形成大量高岭石，但在这过程中又造成pH值的升高，促使高岭石向蒙脱石转变［2］；蒙脱石含量增大，又向伊利石转化，伊蒙混层含量很高，这个过程最终达到平衡，所以在强氧化带高岭石含量低、伊蒙混层含量高。但是在过渡带高岭石含量又增大，说明过渡带为酸性环境，pH 值减小［2］。

总的来说，高岭石、伊蒙混层含量变化反映了层间氧化带过渡带酸碱交替的特点，并且说明层间氧化带滚动发育的特征，不断经历酸性、碱性环境的交替变化。

伊利石只在温度、压力增大情况下由蒙脱石转化而来，并且温度和压力降低也不会转化为蒙脱石［2］，其含量没有变化，说明在层间氧化带形成过程中的温度和压力没有超过伊利石形成时的温压值，伊利石保持地层埋深最大时的含量；而温压大小与地层埋深呈正比，所以地层抬升剥蚀温压降低，不会使伊利石含量增大，这也说明在层间氧化带形成过程中，地层沉降埋深没有超过最大值，或许经历抬升过程。

4 讨 论

黏土矿物形成受层间氧化带物理化学条件控制，尤其是酸碱度、温度和压力。黏土矿物的含量变化说明了层间氧化带物理化学条件的不断改变。

（1）过渡带高岭石含量增大、伊蒙混层含量减小，说明pH值降低，反映过渡带酸碱交替的环境，这与铀富集条件相符，高价铀正是从酸性含氧含矿水中被还原为低价铀，所以酸碱交替的特点控制铀的沉淀、富集。

（2）中下侏罗统在晚侏罗世到早白垩世末期持续沉降（图 3），埋深也达到最大，但是从早白垩世到第四纪，中下侏罗统埋深一直没有超过这个最大深度，也就是说，形成伊利石时，温度、压力为最大值。伊犁盆地从中晚侏罗世一直到古近纪经历挤压-隆升-剥蚀阶段，再从新近纪—第四纪盆地经历萎缩-消亡阶段［3］，新构造运动时期伊犁盆地不断隆升剥蚀［4］，结合伊利石含量变化及其原因，笔者等人可以大致推断出伊利石的形成终止于盆地南缘最后一次沉降结束时，即早白垩世。

所以说，伊利石含量变化解释地层沉降有一定的可靠性，其含量增大说明地层埋深增大。

5 结 论

（1）蒙其古尔矿床黏土矿物主要为高岭石、伊利石和伊蒙混层。在层间氧化带滚动发育过程中，含量发生不同的变化。

（2）高岭石、伊蒙混层含量变化呈消减趋势，并且反映出过渡带酸碱交替的特点，该特征对铀元素富集、沉淀和成矿起着重要的控制作用。

（3）伊利石的形成终止于早白垩世，根据伊利石含量变化推断，地层埋深在中晚侏罗世到白垩世早期达到最大值。

［1］刘铭艳，张占峰.伊犁盆地南缘水西沟群黏土矿物特征研究及其意义［J］.铀矿地质，2007，23（5）:275-281.

［2］秦明宽，王正邦，赵瑞全.伊犁盆地512铀矿床黏土矿物特征与铀成矿作用［J］.地球科学:中国地质大学学报，1998，23（5）:508-512.

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［4］韩效忠，李胜祥，蔡煜琦，等.伊犁盆地南缘隆升剥蚀及其盆地南部的沉积:利用磷灰石裂变径迹 分 析 ［J］. 岩 石 学 报 ，2008，24（10）:2447-2455.