宁夏磁窑堡地区地质构造特征与侏罗系铀成矿前景

摘 要：磁窑堡地区位于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带中段，构造活动十分强烈。本文从地层特征、中新生代各时期构造性质及形变样式、构造单元次级划分等方面阐述了研究区地质构造特征，并对构造作用与铀成矿关系进行了探讨，结合区内已知铀矿化特征，认为该区具有形成层间氧化带砂岩型铀矿的有利条件，有良好的找矿前景。

关键词：磁窑堡地区；地质构造特征；铀成矿作用

磁窑堡地区位于宁夏回族自治区东部，与盐池县相接。大地构造位置处于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带中段，也是我国东、西两大构造域的衔接地带和不同性质构造单元的交汇复合部位[1]，位于鄂尔多斯地块和阿拉善地块之间（图1），总体上构造活动性较强，一直以来人们对磁窑堡铀矿研究工作关注度不高。因此，笔者在前人工作的基础上，通过分析该区燕山-喜山期构造运动特征，构造作用与水成铀矿成矿的关系，认识到在磁窑堡地区存在相对稳定的构造环境和构造斜坡地段，对铀成矿十分有利。并结合区内已知铀化特点，认为研究区具有良好的铀找矿前景，对下一步铀矿找矿工作具有一定的指导意义。

1 构造背景

中-新生代，华北板块受华南板块、伊佐奈歧和印度等板块离散、汇聚的影响，经历了从被动大陆边缘向主动大陆边缘转化的地球动力学演化过程[2]，鄂尔多斯盆地西缘作为华北板块的一部分，与其经历了相同的演化过程。但因所处的独特大地构造位置，在不同地质历史时期有着不同的性质与边界，演化过程十分复杂[3]。特别是印支、燕山和喜山等3期构造运动对其影响最明显，使盆地西缘在强烈挤压构造背景下，发生褶皱、俯冲和整体抬升，形成了盆地西缘现今的构造格局（图2）。

2 地质构造特征

2.1 基底和盖层特征

基底及蚀源区由前寒武系结晶地块及古生界地层组成。铀丰值较高，为后期沉积提供了丰富的物源和铀源。

盖层由三叠系、侏罗统、白垩统、新近系和第四系组成（图2），就侏罗纪沉积而言，三叠系构成其直接基底。其中上三叠统延长组（T3y）为一套在潮湿气候条件下形成的陆相碎屑岩含煤、含油建造，在同沉积时就可吸附铀，是富铀层，为后期沉积提供了部分物源和铀源。中侏罗统在磁窑堡地区分布广泛，延安组（J2y）为温暖潮湿气候条件下形成的一套河流-湖泊三角洲相碎屑岩含煤、含油建造，三角洲相、河流相砂体发育。铀富集从沉积时就已开始，是富铀层，为找矿目的层；直罗组（J2z）为一套河流-湖泊相沉积，下部河流相砂体发育，为研究区主要找矿目的层；安定组（J2a）为干旱条件下堆积的河湖相红色细碎屑岩，不具找矿意义。

2.2 构造运动特征

磁窑堡地区处于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带中段，位于鄂尔多斯地块和阿拉善地块之间，由于独特的大地构造位置，其构造运动相当复杂。

三叠纪-中侏罗世， 西缘构造带没有发生大规模的造山，该时期湖盆展布范围宽阔，总体属陆相残延克拉通内叠合盆地[4]。

侏罗纪沉积之后经历了多期次构造-改造[5]，其中燕山运动第Ⅲ幕以强烈的挤压冲断作用和抬升剥蚀为突出特点，使侏罗系及其以前的地层发生摺皱断裂和隆升，形成一系列近南北走向的褶皱冲断带，发育古银川隆起，奠定了盆地西缘褶断带的雏形；燕山运动第Ⅳ幕、第Ⅴ幕以来，西缘褶断带活动加强，向盆内逆冲，盆地地层遭受强烈剥蚀。此时银川古隆起带达到最高峰，沉积盖层被剥蚀殆尽，至此该褶皱冲断带已趋成熟并基本定型（图3A）。之后经历了剥蚀夷平。这一时期对层间氧化带铀矿的形成较为有利。

喜马拉雅运动，表现为保持断裂、褶皱构造形态不变条件下的差异抬升剥蚀作用和近东西向构造走滑作用，贺兰山转变为断块山，银川地堑式断陷盆地形成（图3B），并在其断陷内形成了数千米的新生代沉积物，从而扭转了区内的构造格局，逐步呈现出今日的构造面貌（图2）。

2.3 次级构造单元特征

研究区位于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带中段，褶皱和断裂构造发育。依构造属性，自西至东依次将研究区划分为贺兰山断褶带、银川断陷、横山堡一马家滩断褶带等三个次级构造单元（图2）。

2.3.1 贺兰山断褶带和银川断陷

贺兰山断摺带分布于贺兰山大断裂以西地区，构造比较复杂，总体表现为复背斜构造，断裂构造特别发育。轴部由元古界构成，两翼均有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和白垩系出露；银川断陷受贺兰山大断裂和黄河大断裂控制，其基底由奥陶系及以前地层构成。中侏罗世-渐新世，银川断陷为一南北向高隆起带，它同当时的贺兰山断摺带一起构成西部剥蚀区，剥蚀作用强烈，铀丰值较高，为后期沉积提供丰富的物源和后期层间氧化带的形成提供充足的含铀含氧水。

2.3.2 横山堡-马家滩断摺带

西以黄河大断裂为界，东为马柳断裂与天环向斜呈NS向齿状冲断线相接，该断褶带为南北向展布的构造带，具有明显的分段性。依构造属性，自北至南划分为横山堡断褶段、磁窑堡一马家滩断褶段、石沟驿褶断段等三个次级构造单元（图2）。

（1）横山堡断褶段

北界至陶乐，南界被黎家新庄断层相截，西界为黄河断裂，东侧逐渐倾入天环向斜，主要出露古生界地层。该带基底卷入变形，发育典型的厚皮构造[6]。由一系列走向近NNE或NE向的褶皱群及与之相伴的断层组成，由于受南北向的冲断层的切割逆冲，褶皱形态都不完整，呈半背斜、半向斜状。在横剖面上呈西仰东覆的叠瓦状排列，构成反冲组合。自晚侏罗世该带上升呈SN向断块状隆起，成为含铀含氧水的补给区。

（2）刘家庄-马家滩断褶段

北起黎家新庄断层，南止马家滩之南的中卫-中宁断裂，西起黄河断裂和烟筒山断层，东以马柳断裂为界，组成地层为中生界，从北向南，构造变形程度逐渐增强。北段磁窑堡一带，以褶皱为主，断层较少，褶皱宽缓稳定，轴面东倾，向南倾伏，构造比较简单；南段马家滩一带，褶皱、断裂发育密集成带，方向性、成排性明显，以一系列由西向东逆冲推覆体组成的薄皮构造为主，与断裂平行发育一系列NNW向长短轴褶皱，构造图像复杂。该断褶段是控制磁窑堡地区砂岩型铀矿化及异常分布的主要构造。

2.3.3 石沟驿褶断段

分布于黄河大断裂以东、烟筒山断裂以西地区，构造相对简单，为一宽缓完整的椭圆形大向斜，次级褶皱不发育，在向斜翼部有走向逆断层出现。西翼稍陡于东翼，核部地层为直罗组，两翼地层为延安组、二叠系、三叠系，中侏罗世后本区一直隆起遭受剥蚀，未见早白垩世沉积。

3 构造作用与铀成矿

3.1 构造为铀成矿提供良好的铀源

该区处于逆冲带的内侧，受逆冲作用的影响，该区中生代沉积的碎屑物直接由元古界地层的剥蚀产物组成，其铀丰度值均较经过二次搬运沉积的碎屑物要高，可为东部目的层提供良好的铀源。

3.2 构造对含矿层变形的控制

晚侏罗世以来的构造运动使该区含矿层遭受强烈的构造变形（褶皱、断裂）和隆升剥露。在北部横山堡地段造成找矿目的层剥蚀殆尽，不具备形成砂岩型铀矿的条件；在磁窑堡-马家滩地段，整个中生代一直处于相对稳定的构造环境，只发育有轻微的褶皱构造，断裂构造不发育。该地段在晚侏罗世后银川地区长期继承性隆起，形成了有利于铀成矿作用的单一的东倾构造斜坡带（图3），在西部翘起端，侏罗系地层大面积出露，给含铀含氧水渗入、运移造成一个适宜的水动力环境，形成层间氧化带和铀矿化。一直到渐新世贺兰山进一步崛起，银川断陷的形成，才结束了铀的成矿作用；在石沟驿地段向斜东翼部位，发育相对稳定的局部构造斜坡，对成矿有利。

3.3 构造对砂体空间展布的制约

中侏罗世，研究区处于弱挤压构造环境之下，古气候潮湿，辫状河砂体发育，富含有机质和黄铁矿。砂体具有一定的规模，并发育顶底板隔水层，即具有砂岩型铀矿化的泥-砂-泥地层结构条件。尤其是直罗组下段发育辫状河砂体，厚度一般为30～50米的。胶结较疏松，孔隙度较大，富水性强，渗透性好，对层间氧化带砂岩型铀矿的形成十分有利。延安期构造活动相对平静，其中发育一定规模的河流相砂体，亦对层间氧化带的发育和铀矿化的形成有利。

3.4 构造对氧化、还原作用的改造

区内中侏罗统直罗组和延安组中均发育早期红色、晚期黄色两种氧化，铀矿化与晚期氧化关系最为密切。通过构造演化分析，认为早期红色氧化砂岩经过冲断推覆、抬升剥蚀、叠合埋深及断块分隔等后期改造作用；晚期黄色氧化沿背斜两翼发育，且继承早期红色氧化并对其进行叠加改造，使铀进一步富集成矿。喜山运动形成银川断陷切断了西部蚀源区（贺兰山）地下水，造成地下水流向完全改观，渗入作用受到限制，氧化作用不发育，相反沿断裂来自深部的还原性气体沿断裂构造和砂岩层向上部运移、逸散，后生还原作用开始增强，古氧化带发生“二次”还原蚀变，使古地下水氧化作用所形成的铀矿化受到一定的叠加改造。

4 区内已知铀矿化特征

区内发现泥岩型和砂岩型铀矿化。在石沟驿为泥岩（煤）型铀矿化，属于同生沉积。在碎石井、磁窑堡为层间氧化带砂岩型铀矿化，钻探控制面积达30多平方公里，分析品位一般在0.001～0.0999%之间，碎石井最高分析品位达0.3%。目前发现的铀矿化带沿宽缓的背（向）斜翼部展出，铀矿化体以板状为主，其次为卷状、透镜状等形态。含矿层岩性为疏松、较疏松灰色中粗粒砂岩，上下均有稳定的隔水层，氧化带呈舌状体展布，其外围灰色岩石中含有丰富的有机质和黄铁矿。铀矿化体分层产出于层间氧化带及其氧化带上、下翼， 即氧化还原过渡带之间，具多层状，铀矿化体明显受层间氧化带和构造控制。

5 结束语

5.1 在磁窑堡地区，燕山运动第Ⅲ幕塑造了本区基本构造形式，同时伴随构造运动渗入型氧化作用和铀成矿作用，铀矿化受氧化带和构造控制明显；喜山运动形成的银川断陷，使该区铀成矿作用基本停止。

5.2 地质构造特征决定了研究区铀源充足、发育地质环境相对稳定的构造斜坡带、砂体发育和后生蚀变作用强，对层间氧化带砂岩型铀矿的形成十分有利。通过近几年的勘查，区内已有较好的铀矿化现象[7]，显示该区具有良好的找矿前景。

5.3 石沟驿地区有可能存在后生砂岩型铀矿化，值得进一步探索。

参考文献

[1]赵红格，刘池洋，等.鄂尔多斯盆地西缘构造分区性及其特征[J].石油与天然气地质，2006，27（2）：173～179.

[2]万天丰，中国大地构造学纲要[M].北京：地质出版社，2004.

[3]白云来，王新民，等.鄂尔多斯盆地西缘构造演化及与相邻盆地关系[M].北京：地质出版社，2010.

[4]杨华，陶家庆，等.鄂尔多斯盆地西缘构造特征及其成因机制[J].西北大学学报（自然科学版），2011，41（5）：863～867.

[5]李卫红，徐高中，等.鄂尔多斯盆地后期改造与砂岩型铀成矿关系初步分析[J].地质科学与环境学报，2006，28（3）：19～23.

[6]杨圣彬，耿新霞，等.鄂尔多斯盆地西缘北段中生代构造演化[J].地质评论，2008，54（3）：307～314.

[7]贾恒，李保侠.鄂尔多斯盆地西缘惠安堡地区构造地质及铀成矿特征[J].铀矿地质，2012，28（3）：148～151.

作者简介：邓继燕（1969-），女，四川大竹县人，工程师，一直从事铀矿地质勘查和研究工作。