巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件

王明利

（天津华北地质勘查局核工业247大队，天津 301800）

巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件

王明利

（天津华北地质勘查局核工业247大队，天津 301800）

简要介绍巴音塔拉凹陷蚀源区岩石及年代学特征，论述了含矿地层特征、沉积物源、铀矿化类型、成矿年龄及铀成矿条件等。指出下白垩统含矿地层物源好，地质演化历史对后生水成铀矿有利，是寻找地浸砂岩型铀矿值得重视的地区。

巴音塔拉凹陷；地浸砂岩型铀矿；铀成矿特征；铀成矿条件

近年笔者在二连盆地的三级构造单元巴音塔拉凹陷寻找煤炭资源过程中并参照前人的资料［1-3］，发现在巴音塔拉凹陷的多个地段浅部砂体存在工业铀矿化，目前已勘查一定规模的铀资源量，值得引起关注和重视。通过对巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿地质特征和成矿条件进行初步探讨，为在该区进一步寻找地浸砂岩型铀矿提供一定的地质依据。

1 区域地质概况

巴音塔拉凹陷属于二连盆地腾格尔坳陷南缘的一个次级构造单元。它是在加里东褶皱带基底上发展起来，由温都尔庙—多伦复背斜演化而来的温都尔庙隆升带上NNE向狭长断陷湖盆系列之一，其南北受近EW向楚鲁图和康保深大断裂夹持。现代地貌和航、卫片上呈由SW向NE展布的主谷，以及多条由SE现代分水岭向NW注入主谷的支谷，凹陷呈NE向展布，长约55 km，宽5～15 km，面积约为1 000 km2（图1）。

由图1可见，巴音塔拉凹陷呈NE向展布，南东侧分布有大量燕山期花岗岩，北西侧则主要为张家口组火山岩。

2 基底地层和蚀源区岩石组成及时代

2.1 基底地层

巴音塔拉凹陷基底地层有下二叠统三面井组（P1s）、额里图组（P1e），上侏罗统多伦组（J3d）、张家口组（J3z）和三道沟组（J3s）。

下二叠统三面井组（P1s），主要出露于盆地东部蚀源区，在三面井村南、荣华村北及翁贡乌拉山西北有出露，岩性为灰绿色不等粒砂岩、细砂岩，夹粉砂质板岩，岩相为浅海相，地层厚度大于400m。不整合于海西期石英闪长岩之上。

下二叠统额里图组（P1e），主要出露于盆地南东部蚀源区，呈NE向断续分布于六支箭、那仁乌拉一带，为一套中酸性火山岩（灰色安山玢岩、安山质凝灰岩），厚度大于1 338m。

上侏罗统多伦组（J3d），出露于盆地西部镶黄旗一带，由灰绿色安山质角砾岩、玄武岩、英安岩及粉砂质泥岩组成，厚度达1 900m。与下伏额里图组为不整合接触。

上侏罗统张家口组（J3z）和三道沟组（J3s），大面积出露于盆地北西部蚀源区和零星分布于盆地南东部蚀源区，岩性为灰色紫色流纹质凝灰岩、安山质凝灰岩，厚度大于900 m。与下伏三面井组不整合接触。

2.2 蚀源区岩石组成及时代

巴音塔拉凹陷基底及周边蚀源区侵入岩发育（图1），且集中发育于盆地东南部。根据区测资料，把该区侵入岩类划分为燕山期、印支期和海西期。

燕山期侵入岩：在盆地东南部蚀源区大面积出露，主要为花岗岩，部分为闪长岩，这些侵入岩被认为是同源多次岩浆活动的产物，早期为石英二长岩、石英闪长岩；主侵入期为中粗粒或斑状黑云母花岗岩；晚期为钠长花岗岩或花岗斑岩。多期侵入形成花岗杂岩体，以黑云母花岗岩分布最广，广泛分布于盆地东南部蚀源区A、B、C、D、E、 F和G各支谷两侧，呼和—芒黑特成矿带近源区A、B、C和D支谷两侧均为黑云母花岗岩，黑云母花岗岩为该区铀成矿提供主要铀源。

印支-海西期侵入岩：规模小，且主要分布在盆地西部，印支期侵入岩在盆地东部及东南部局部发育，印支期侵入岩为闪长岩、花岗闪长岩，海西期主要为闪长玢岩。

巴音塔拉凹陷东部蚀源区分布最广的黑云母花岗岩年龄有两组［2］：一组样品年龄采自A、B、C支谷，年龄为112～129Ma；另一组样品采自F谷，年龄为195 Ma。说明黑云母花岗岩为两期侵入，主侵入期年龄为112～129 Ma，属燕山晚期；少数早期侵入年龄为195 Ma，属燕山早期或印支晚期。区域上燕山晚期和印支晚期花岗岩侵入时代与巴音塔拉凹陷东南部近源花岗岩相一致，但未见海西期花岗岩。

3 含矿地层及铀矿化特征

3.1 含矿地层

巴音塔拉凹陷以下白垩统为沉积主体，其上缺失上白垩统和古近系，仅覆盖了新近系和少量的第四系。下白垩统是一套地形起伏大、气候温热为主的陆相断陷盆地沉积，自下而上分为阿尔善组、腾格尔组和赛汉组（表1）。

由于腾格尔组和赛汉组经历的湖盆发育阶段不同，所以沉积特征有别。就钻孔揭露的腾格尔组分析，上部层位沉积时已是湖盆逐渐衰退之时，湖水变浅，河流延伸，沉积物补给充分，扇群沿盆缘发育沉积一套“扇-扇三角洲-浅深湖”环境下的沉积物；赛汉组沉积时湖盆萎缩衰亡，形成一套厚度不大的“冲洪积-河流-湖泊三角洲”环境下的河流沉积物。

巴音塔拉凹陷目前探明的铀矿化主要赋存于赛汉组下段具深切谷特征的辫状河道砂体中；其次为产于腾格尔上段的扇三角洲前缘的砂体中。

赛汉组含矿砂体：为一套河流相、局部沼泽相沉积。上部为辫状河流相白色、浅灰色砂质砾岩、含砾砂岩，下部为蓝色中细砂岩夹炭质泥岩。由于该砂体富含被氧化的灰白色炭屑及灰黑色炭质泥岩残留，推测其原生岩性为灰色-灰黑色岩系。砂岩的碎屑物成分以长石和石英为主，黏土矿物主要为蒙皂石和高岭土及少量伊利石，分选较好，厚度20～30 m。铀矿化赋存于上段下部层位的蓝灰色粗粒-中粒长石石英砂岩，少量为灰黑色细砂岩、粉砂岩和炭化泥岩。由于广泛存在长石水解及以蒙皂石为主的黏土化作用，局部导致砂体发蓝和结构上的松散现象。

腾格尔组含矿砂体：主要由水下分流河道砂体、水下分流河道间砂体和水下砂坝砂体组成。岩性由灰色、浅灰色和灰白色砂质砾岩、含砾粗砂岩、含砾中砂岩、灰黑色细砂岩及泥质粉砂岩组成，其中水下分流河道砂体、水下砂坝砂体粒度较粗，炭屑含量少；水下分流河道间砂体粒度细，见较多泥质组份，炭屑含量较高，常呈炭屑层与纹层砂互层。砂岩的碎屑物成分主要为长石、石英，含火山岩、硅质岩岩屑等组份。高岭土化强烈，富含炭屑等有机质，未见蓝色砂体出现（无二次氧化还原）。铀矿化主岩主要为灰色含砾粗、中粒长石石英砂岩夹灰黑色泥质粉砂岩和泥岩。

含矿层及顶底具有很好的泥-砂-泥沉积结构。尤其赛汉组沉积砂体，其隔水顶板是新近系巨厚红色泥岩（约100 m厚），其隔水底板是腾格尔组顶部的黑色泥岩。

3.2 铀矿化

巴音塔拉凹陷铀成矿作用目前可分为古河谷潜水氧化和扇三角洲潜水转层间氧化两种类型，古河谷潜水氧化成矿见于呼和地段赛汉组，扇三角洲潜水转层间氧化成矿见于芒黑特地段腾格尔组。

古河谷潜水氧化成矿作用：赛汉组沉积后经历了80 Ma漫长的沉积间断，古潜水作用时间长、规模大，古河谷潜水氧化作用由上而下，自强变弱，铀在其垂向氧化还原过渡部位富集成矿。

扇三角洲潜水转层间氧化作用：该区经历长期抬升剥蚀作用，使目的层局部出露，本区在乌兰楚鲁一带形成面积达40 km2“天窗”，铀矿化目的层直接接受含铀含氧水下渗，形成潜水氧化成矿。潜水下渗在腾格尔组三角洲前缘与湖相泥岩交替部位侧向运移，形成层间氧化带型铀矿化。

铀矿石类型：呼和地段铀矿石主要为细砂岩，少量粉砂、中砂岩；芒黑特地段铀矿石既有粗砂、细砂岩，又有泥岩。

铀成矿时代：关于巴音塔拉凹陷砂岩铀矿的成矿时代是根据夏毓亮［2］在呼和地段钻孔ZK336-79铀矿化段选取4个样品进行U-Ra平衡系数及U-Pb同位素测定，获得一条UPb等时线年龄，铀矿化年龄为（7±0）Ma。

呼和地段（7±0）Ma［2］铀矿化年龄正是中新世（N1）末或上新世（N2）初的时期，该年龄的获得证明该地段古河谷潜水氧化成矿作用刚好在新近系上新统泥质屏蔽层沉积之前，或呼和地段在（7±0）Ma时上新统并未全部覆盖，由于潜水氧化而形成的铀成矿作用。

4 铀成矿条件

4.1 成矿地层物源

对巴音塔拉呼和地段钻孔（ZK384-31、ZK384-63、ZK384-79）及芒黑特地段“天窗”赛汉组砂岩中碎屑锆石进行U-Pb同位素测定，结果表明其年龄值为119～144 Ma，与蚀源区燕山期花岗岩年龄基本一致，表明赋矿砂体物源来自于蚀源区燕山期花岗岩的剥蚀［2］。

4.2 蚀源区原岩铀质量分数及其变化

巴音塔拉凹陷基底及蚀源区岩石铀质量分数见表2，基底地层铀质量分数为2.5×10-6～4.6×10-6，蚀源区侵入岩铀质量分数为1.18×10-6～6.3×10-6。

根据花岗岩U-Pb同位素组成特征分析，该区花岗岩是从低U值的下地壳源区演化而来的［2］。在这种情况下计算岩石的原始铀含量遇到校正初始铅的困难。为此，按地层及花岗岩年龄，并取该类岩性最高普通铅含量的样品作为初始铅校正，从而计算地层及蚀源区花岗岩原始铀含量［4］并与现测含量进行比较。结果表明芒黑特“天窗”地表露头砂岩铀丢失82%，而盆地东南部蚀源区花岗岩丢失14%～88%，且绝大多数＞50%，说明地表风化淋滤作用使铀大量带出。蚀源区花岗岩为该区砂岩铀矿主要铀源体；而含矿层在沉积时已有铀的预富集。

4.3 铀成矿与地质演化

巴音塔拉凹陷发育始于白垩纪，盆地经历断陷、沉降、萎缩衰亡3个时期，沉积了下白垩统。目的层腾格尔组沉积后，赛汉组沉积时该区地壳开始抬升，盆地已开始萎缩。第1次抬升自赛汉组沉积后直至新近系上新统沉积前，时隔约80 Ma，该时期为干旱-半干旱气候，古潜水氧化作用普遍且规模大，应为该区有利的铀矿化时期（7±0）Ma；第2次抬升结束于上新统屏蔽层沉积早期，较弱的差异升降作用可能使目的层未被上新统覆盖，古地表水下淋氧化形成第2期铀矿化（呼和地段）；第3次抬升为上新统屏蔽层覆盖后，形成芒黑特地段“天窗”，铀矿化由潜水氧化类型转为层间氧化类型。显然，巴音塔拉凹陷的地质演化特点有助于含矿地层的后生水成铀成矿作用。当然，这些铀矿化作用的时限还有待进一步研究证实。

5 结论

1）巴音塔拉凹陷含矿层为下白垩统赛汉组和腾格尔组沉积砂体，砂体来源于盆地南东侧广泛发育的燕山期花岗岩类岩石的剥蚀。地层中碎屑锆石U-Pb同位素年龄119～ 144 Ma和花岗岩中锆石U-Pb同位素年龄112～129 Ma的一致性证实了这一推断。

2）该区地质构造演化特征表明，赛汉组沉积后该区经历了约80 Ma的沉积间断，决定了赛汉组砂体中的铀矿化以古河道潜水氧化类型为主；在新近系的上新统泥岩沉积后，则发育由潜水氧化转层间氧化类型的铀成矿作用。

3）巴音塔拉凹陷铀成矿年龄为（7±0）Ma，相当于中新世晚期，该时期正是赛汉组长期裸露和被上新统覆盖之前的时期，这为矿床古潜水氧化成因提供了证据。

4）含矿砂体及蚀源区岩石U-Pb同位素演化特征研究表明，除了蚀源区花岗岩类岩石有较强提供铀成矿铀源的能力外，透水性砂体本身也为铀成矿提供了铀源。

5）在本区寻找地浸砂岩型铀矿重点应放在具有辫状河道沉积特征的赛汉组潜水氧化型的铀成矿作用上，其次是寻找腾格尔组顶部具扇三角洲相的沉积砂体，特别应注意潜水氧化转层间氧化类型的铀矿化。

总之，巴音塔拉凹陷面积虽然不大，但沉积地层物源好，铀源丰富，地质演化历史对后生水成铀矿有利，因此巴音塔拉凹陷是一个寻找地浸砂岩型铀矿值得重视的地区。

［1］申科峰.巴彦塔拉地区铀矿带钻预测年度总结报告［R］.包头：核工业内蒙古地调处，1997—1999.

［2］夏毓亮，林锦荣，刘汉彬，等.中国北方主要产铀盆地砂岩型铀矿成矿年代学研究［J］.铀矿地质，2003，19（3）:129-136.

［3］张文朝.二连盆地下白垩统沉积相及含铀性［J］.地质科学，1998，33（2）:204-213.

［4］夏毓亮.岩石样品U0和ΔU值的计算［J］.铀矿地质，2004，20（1）:35-38.

Metallogenic condition of in-situ leaching sandstone-type uranium deposit in Bayintala depression

WANGMingli（Nuclear Industry Party No.247，Geology and Exploration Bureau of North China，Tianjin 301800，China）

A brief introduction wasmade on the lithological and chronological characters of rocks in source regions，by studying the characters of ore-bearing stratum and its source，uranium mineralization type and age and the uranium metallogenic conditions and so on in Bayintala depression.The author suggests that ore-bearing strata of Lower Cretaceous have favorable uranium source and geological evolution process for the formation of epigenetic hydrogenic uranium deposit. Therefore，Bayintala depression is the favorable target area for searching in-situ leaching sandstonetype uranium deposit.

Bayintala depression；in-situ leaching sandstone-type uranium deposit；uranium metallogenic characters；uranium metallogenic condition

P612；P619.14

A

1672-0636（2014）03-0509-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.03.003

2013-07-09；

2013-10-09

王明利（1969—），男，河北张北人，工程师，长期从事铀矿勘查工作。E-mail:184841359@qq.com