酒东盆地红山地区下白垩统新民堡群灰白色蚀变带特征及其与铀成矿的关系

郭长林，耿海军，何大鹏，李万华，陈云杰，李 斌

(核工业203研究所，陕西咸阳712000)

酒东盆地红山地区下白垩统新民堡群灰白色蚀变带特征及其与铀成矿的关系

郭长林，耿海军，何大鹏，李万华，陈云杰，李 斌

(核工业203研究所，陕西咸阳712000)

研究区位于酒东盆地东北缘红山地区。通过对下白垩统新民堡群后生氧化改造作用的研究，认为灰白色弱氧化、强水解蚀变带是层间氧化带的一部分。铁和有机质是沉积岩中常见的色素，当含氧水进入目的层砂体时，砂体中的有机质、低价铁(Fe2+)等化合物被氧化，导致岩石褪色；同时氧化作用导致砂岩中长石水解，形成以高岭石为主的白色黏土矿物，使岩石增白。增白与褪色的双重作用是砂岩总体上变白的重要原因，其所形成的灰白色蚀变岩位于强氧化的紫红色-黄色蚀变亚带与灰色原生岩石带之间的一定范围内。铀矿化(体)产在弱氧化、强水解灰白色砂岩与原生灰色砂岩界面附近偏灰色岩石一侧[1-2]。灰白色蚀变带与铀成矿关系密切，可作为区域性白垩系砂岩型铀矿的找矿标志之一。

后生氧化改造；灰白色蚀变带；砂岩型铀矿

酒东盆地以文殊山为界与酒西盆地相隔，东跨榆木山与民乐盆地相邻，南达祁连山北麓，北抵合黎山南缘，位于河西走廊中段。目前在盆地东北缘红山地区已发现了铀矿床，并在盆地其他地段发现了重要的铀矿化线索。下白垩统新民堡群含矿目的层普遍发育灰白色蚀变带，但灰白色蚀变带的成因及其与铀矿的关系一直未引起足够的重视。笔者通过对酒东盆地红山地区多年的工作实践和研究，分析了灰白色蚀变带的分布特征、物质组成、成因及其与铀成矿的关系，为区内铀矿找矿提供依据。

1 地质概况

图1 酒东盆地红山地区构造略图Fig.1 The structure units in Hongshan area of Jiudong basin

盆地构造-沉积演化经历了3个主要阶段[5]，即盆地早期形成阶段(T3～J2)，盆地伸展发展阶段(K1)和盆地改造萎缩阶段(K2～Q)。伸展阶段形成主要目的层和铀的初始富集，在改造阶段促成了铀矿体的形成。

2 灰白色蚀变带特征及成因分析

2.1 灰白色蚀变带的空间分布及分带性

2.1.1平面分布特征

依据地质调查和大量钻孔资料初步推测，灰白色蚀变带前锋线沿走向延伸约17.0km，沿倾向延伸约0.7～2.5km。从盆缘向盆内，由于层间砂体被地下水后生氧化改造，随氧化作用的减弱，岩石颜色由紫红色、黄色向灰白色转化，直至原生灰色岩石。岩性地球化学分带明显，依次为黄色氧化带→灰白色弱氧化带→灰色还原带(图2)。紫红色-褐黄色-黄色氧化往往是多期次、强氧化叠加的结果，多在潜水氧化带中表现。灰白色弱氧化位于强氧化带的前端，层间氧化带前锋线应该划在灰白色弱氧化带与灰色还原带过渡部位。

图2 酒东盆地红山地区层间氧化带分带示意图Fig.2 The sketch showing the interlayer oxidized zone in Hongshan area of Jiudong basin

2.1.2垂向分布特征

灰白色蚀变带埋深范围22.40～404.00m，平均厚度9.42m，发育层数为1～8层不等。由于受北东向构造作用，层间灰白色蚀变带自西至东发育规模有所不同，表现为自西向东氧化带发育深度变大、层数变多、厚度增大的特点。含氧含铀水自地表垂向渗入岩层，逐步氧化灰色岩石形成氧化带。氧化带由暗紫色亚带、黄色亚带、灰白色亚带向灰色岩石带过渡。

2.2 灰白色蚀变带物质组成特征

2.2.1矿物组合

在新民堡群各岩性地球化学亚带中的岩石矿物组合有所不同，暗紫色亚带以赤铁矿化为主；在黄色氧化亚带中，自生矿物为褐铁矿、水云母及方解石，褐铁矿为不规则粒状充填于碎屑间，见高岭石化、水云母化；在灰白色弱氧化带中，自生矿物为高岭石、方解石及水云母，高岭石呈不规则片状，假六方片状或近四角板状，聚合体多为蠕虫状、书本状，见高岭石化、轻微绢云母化；在灰色还原带中，自生矿物为黄铁矿和方解石，黄铁矿呈不规则粒状、草莓状分布，见炭屑条带。

由此判断层间氧化作用导致岩石中的矿物成分发生变化。

2.2.2环境地球化学特征

依据目的层276个砂岩样品的分析对比(表1)：从紫红色→黄色(褐黄、黄及浅黄)→灰白色(灰白、白)→灰色(灰、深灰、灰黑)砂岩，随颜色变化，其中的U、Ra含量和全硫、有机碳含量明显增加，反映出随岩石的还原性增强，铀趋向于在还原环境富集。同时，Fe3+/Fe2+、Th/U值明显降低，也说明氧化程度减弱。灰白色砂岩Fe3+/Fe2+值略偏低，但同时全硫和有机碳含量很低，说明其处于过渡环境。

表1 酒东盆地主要目的层(K1x)砂岩地球化学环境参数Table 1 Chemical parameters of the sandstone samples in target layer(K1x)of Jiudong basin

注：测试单位为核工业203研究所分析测试中心。

2.3 灰白色蚀变带成因分析

目的层形成后，在干旱气候下，补给区Cl·SO4-Na型地下水中的氧含量高，呈弱碱性(pH值为7～8.5)。当含氧水进入目的层砂体时，砂体中的有机质、低价铁(Fe2+)矿物等被氧化，所产生的H+离子使介质水酸化形成酸性环境，从而导致砂岩中长石(含大量钠长石端元组分)水解，形成以高岭石为主的白色黏土矿物，使岩石增白。同时，铁是自然界常见的染色剂，以Fe2+形式容易被迁出向前运移，从而造成岩石缺铁而褪色。另外，有机质也是沉积岩中常见的色素，很容易被氧化破坏，导致岩石褪色。增白与褪色的双重作用是砂岩总体变白的重要原因，其所形成的灰白色蚀变，位于强氧化的紫红色-黄色蚀变亚带与灰色原生岩石带之间的一定范围内。

从红山地区各种颜色砂岩中自生高岭石的相对含量变化可知，灰白色砂岩中自生高岭石含量最高，而原生灰色-灰黑色砂岩中几乎没有。这反映高岭石化蚀变是地下水与含水层砂岩之间发生水-岩反应形成的，是后生氧化改造的结果。

3 灰白色蚀变带与铀成矿的关系

灰白色蚀变带位于黄色氧化亚带的前端，总体表现为一种弱氧化强水解特征。含铀含氧水沿层间向前运移，随着自由氧的不断消耗，氧化作用减弱，岩石颜色由黄色过渡为灰白色，然后再转变为正常的灰色岩石，在还原地球化学障附近形成铀矿体或矿化、异常体。铀矿化一般产在构造相对抬升，泥-砂-泥结构良好的单斜状目的层内，矿化一般埋深180～220m。灰白色蚀变带铀矿化主要分布在牛背山南侧和红沟地段。其中，牛背山地段39号勘探线为典型的灰白色蚀变带铀成矿类型，发育3～7层灰白色层间氧化带，氧化带发育规模较大，在灰白色层间氧化带上、下翼靠近灰色层一侧中见铀矿体和矿化体。由此可见，灰白色层间蚀变带与铀成矿关系密切，可作为该地区重要的找矿标志。

4 结论

(1)酒东盆地东北缘广泛存在后生氧化改造作用，且与砂岩型铀矿化关系密切。

(2)灰白色蚀变是砂体中有机质、低价铁等被氧化产生褪色效应和高岭石蚀变产生增白效应双重作用的结果，也是后生氧化改造的结果。

(3)新民堡群灰白色弱氧化蚀变带是层间氧化作用的产物，位于黄色氧化亚带的前端，灰白色亚带表现为强水解特征。铀矿化产在灰白色亚带与原生灰色岩石带之间的过渡部位。

致谢：感谢核工业203研究所权志高、李占游和傅成铭高级工程师(研究员级)审核初稿，并提出宝贵修改意见。

[1]李细根，王乐民.层间氧化带中褪色带的成因及其意义[J].铀矿地质,2004，20(3)：151-155.

[2]庞雅庆，向伟东，李田港，等.钱家店铀矿床漂白砂岩成因探讨[J].世界核地质科学，2007,24(3)：142-146.

[3]王崇孝,马国福,周在华.酒泉盆地中、新生代构造演化及沉积充填特征[J].石油勘探与开发，2005,32(1)：33-36.

[4]李奋其,王成善,王崇孝.酒泉早白垩世盆地群构造特征和成因[J].地质学报，2006,80(2)：181-191.

[5]任战利.中国北方沉积盆地热演化史的对比[J].石油与天然气地质，2000,21(1)：33-37.

(，Continuedonpage293)(，Continuedfrompage286)

GUO Chang-lin，GENG Hai-jun，HE Da-peng,LI Wan-hua，CHEN Yun-jie，LI Bin

(ResearchInstituteNo.203，CNNC，Xianyang,Shaanxi712000，China)

The study area is located in Hongshan area，northeast of Jiudong basin.Base on the research of epigenetic alteration in the Lower Cretaceous Xinminpu group，it was believed that the strong hydrolysis and weak off-white oxidation is the component of phreatic interlayer oxidation zone.Iron and organic matter are commonly occurred pigment in sedimentary rock，when groundwater containing oxygen infiltrated into the rock，they can oxidize and bleach the pigment in sandstone，mean while the hydrolysis of feldspar produce light color dominated clunch minerals such as Kaolinite.Whitening and depigmentation are the important reason of off-white alteration in sandstone.The off-white zone is located between strong oxidation mauve-yellow sub-zone and original gray-zone.The off-white zone is in close relation with uranium mineralization and can be used as a sign for uranium exploration in Lower Cretaceoussandstone-type uranium deposits in this area.

subsequent oxidation transformation；off-white zone；sandstone-type uranium deposits

中国地质调查局全国铀矿资源调查评价项目“甘肃省潮水盆地西部-酒泉盆地及其周缘铀矿远景调查”(编号：1212011220783)。

2013-09-16

郭长林(1978—)，男，高级工程师，2002年毕业于吉林大学地质矿产勘查专业，主要从事铀矿地质勘查和研究工作。E-mail：tianyan2001@126.com

1000-0658(2014)05-0283-04

P614

A