伊盟和楚萨雷苏两成矿区铀成矿大地构造模式对比

姚振凯,刘 翔



姚振凯1,刘 翔2

伊盟和楚-萨雷苏两成矿区，是我国和哈萨克斯坦铀资源规模最大的成矿区，其铀成矿大地构造模式的最大共同点是都处在活化区，同属活化阶段大型自流水盆地，铀具多次成矿叠加作用；最大差别是富铀层位大地构造属性不同，铀成矿期构造活化强度有别。伊盟成矿区富铀层形成于活化阶段早期，岩性岩相变化较大，对形成大型层间氧化带有不利一面，但活化阶段多次强烈隆起，不整合面发育，在不整合面上的砂岩层内，存在有利形成大型层间氧化带的另一面。工业铀成矿作用产生于活化阶段中晚期，形成似层状、透镜状矿体为主的矿床。楚-萨雷苏成矿区富铀层位形成于地台阶段，有多个厚大富铀砂岩层，岩性岩相及厚度稳定；在活化阶段微弱构造作用形成的次造山带内，形成大型卷状体铀矿床。

伊盟；楚-萨雷苏；铀成矿区；成矿大地构造；模式对比

伊盟成矿区是我国铀资源规模最大、砂岩型铀矿最多的成矿区。楚-萨雷苏成矿区砂岩型铀矿储量和资源量占哈萨克斯坦的60.5%[1]，是全球砂岩型铀资源量最多的成矿区。中、哈、俄地质学者对此两成矿区已有大量研究成果[2-9]，但对大地构造成矿研究较少，笔者在前人成果基础上，进行两成矿区铀成矿大地构造模式对比。

1 伊盟成矿区大地构造位置和铀成矿演化

1.1 大地构造位置

伊盟铀成矿区的大地构造位置，陈国达等(1994)认为是在残留的伊陕地台区北缘，因受周边活化区影响，中生代以来发生明显的活化作用[10]。内蒙古自治区区域地质志(1989)把此成矿区的范畴列入伊盟隆起[11]，黄净白等(2005)则列入鄂尔多斯铀成矿区[12]，都认为其大地构造归属于华北地台区，同时指出华北地台在中生代经历了活化作用。可见该地域在中生代发生活化作用的认识是普遍一致的。

笔者认为，由于鄂尔多斯地块北缘紧邻的亚欧东西向活化构造带，是一条洲际性多地质时代的活化构造带，除使构造带内的一些中间地块产生剧烈活化外，其毗邻的地盾、地台也相应产生强烈活化作用，形成一系列活化区。如西西伯利亚地台南缘活化区、华北地台北缘活化区等[13]。另外，伊盟铀成矿区西侧紧邻中蒙南北活化区[10]，科马洛夫(Koмapoв,1978)把此南北活化区归为维比尔斯巨型构造带，并认为此构造带穿越亚洲南北，北自北冰洋，经俄罗斯西外贝加尔、蒙古中部、中国鄂尔多斯盆地西缘和西藏东缘，再经缅甸至印度洋，大体上沿东经100°～115°呈南北向展布，南北长约6 500 km，东西宽约500 km[14]。因此，伊盟铀成矿区是位于EW向和SN向两条巨型活化构造带构成的大十字型构造交汇区东南缘，本文为其取名为华北活化区阴山-伊盟隆起区(图1)。

图1 伊盟铀成矿区大地构造分区示意图Fig.1 Tectonic sketch of Yimeng uranium metallogenic region

阴山-伊盟隆起区，从华北地台区或伊陕地台区单独划分出来，并归入华北活化区的主要依据是：①北部阴山-大青山隆起内构造-岩浆活化强烈，有大量侵入于太古宙和元古宙古老变质岩系的海西期和印支、燕山期花岗岩体；②全区断块断裂强烈发育，最为发育的东西向和北北东向深大断裂的派生断裂组成的菱形断块广泛分布，各断块之间的构造及地貌反差明显，总体在800～2 000 m的高原地带；③全区中新生代活化构造层发育，累计厚度大，褶皱不强烈，区域变质作用弱；④活化构造层内煤、油气和铀等能源矿产丰富，资源量规模巨大；⑤陈国达(1996)根据华北地壳区地学断面资料，把阴山-大青山隆起划归为华北活化区阴山地穹列，把河套断陷也列入华北活化区[15]。

伊盟铀成矿区位于伊盟隆起内，该隆起呈东西向展布，自中元古代后长期处于隆起状态，直至晚石炭世才重新沉降并接受沉积。出露地层自NE至SW由老变新，NE部为三叠系、侏罗系，SW部多以下白垩统覆盖，地层累计厚度为1 000～3 000 m。地层褶皱不发育，产状平缓，倾角多在10°以内。基底断裂发育，以近EW向断裂为主，也有近SN、NE和NW向的。隆起的基底凹凸起伏较大，次级构造明显。自北而南划分出3个次级凸起和凹陷：①乌兰格尔凸起；②杭锦旗凹陷；③伊金洛旗凸起。在乌兰格尔凸起的钻孔内见前震旦系，其上有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及白垩系超覆。前三叠系在凸起区埋深约为1 500～1 600 m，在凹陷区约为2 600 m。在杭锦旗凹陷的白垩系之上有年龄为126 Ma的玄武岩层出露，中新生代地层内见有多个角度不整合面。二叠系-下侏罗统内有煤层，以东胜煤田著称。侏罗系内有多个含铀层位，以直罗组含铀最富，是最重要的产铀层位。已发现的砂岩型铀矿床均产于直罗组内，以大营铀矿床为代表。因此，伊盟铀成矿区的大地构造单元，归为华北活化区阴山-伊盟隆起内的伊盟隆起。

1.2 铀成矿演化

伊盟成矿区铀成矿演化与其地壳的大地构造经历了前地槽、地槽、地台和地台活化阶段密切相关。前地槽和地槽阶段是形成铀源层、体，地台阶段与铀成矿关系不密切。地台活化阶段早期形成富铀砂岩层，铀成矿作用是在活化阶段中晚期形成，是在强烈的燕山-喜马拉雅构造运动期内，经多期次成矿叠加富集而成。每次铀成矿作用发生在活化构造隆起之后相对稳定的环境(表1)。

表1 伊盟成矿区铀成矿演化Table 1 Tectonic evolution of Yimeng uranium metallogenic region

注：矿石年龄据参考文献[2]～[4]。

图2 楚-萨雷苏铀成矿区大地构造示意图(据Кисляков Я М，Щеточкин В Н,2000)Fig.2 Tectonic sketch of Chu-Saleisu uranium region

2 楚-萨雷苏成矿区大地构造位置和铀成矿演化

2.1 大地构造位置

楚-萨雷苏成矿区的大地构造位置，是在亚欧东西向活化构造带天山造山带西段卡拉套次造山带北东缘楚-萨雷苏大型盆地内[5-9]，盆地和成矿区名称由楚河及萨雷苏河水域而得名，面积超出150 000 km2(图2)。盆地内由中生界至下-中新生界组成的地台盖层覆盖，北侧有乌鲁套地块，东北侧为楚-伊犁隆起，南侧有吉尔吉斯山，均为赋存花岗岩类的下古生界地槽层出露区。西南侧为卡拉套断隆及控制着锡尔达林铀成矿区的中、新生代锡尔达林大型盆地。因而，楚-萨雷苏和锡尔达林两成矿区的大地构造和铀成矿特征十分相似，哈萨克斯坦学者将其并为楚-萨雷苏-锡尔达林巨型铀成矿区。也有学者因其位置同处于图兰活化区东缘，称其为东图兰巨型铀成矿区。

2.2 铀成矿演化

铀成矿演化也经历了前地槽、地槽、地台和地台活化4个大地构造阶段。前地槽和地槽阶段形成铀源层、体，如元古界花岗-变质岩层中的花岗岩、新元古界-古生界震旦-寒武系的碳硅质板岩和磷块岩、侵入-火山岩等的铀含量达(6.9～30)×10-6。另外，西天山卡拉套次造山带由卡拉套大断裂分成两部分，其北为楚-萨雷苏铀成矿区及加里东地槽构造层出露，铀源层、体分布广，含铀量高。其南侧为锡尔达林铀成矿区及海西地槽构造层出露，铀源层、体相对较少，含铀量也不及加里东构造层。

地台阶段形成多个富铀砂岩层。年轻的中生代图兰地台东缘铀成矿具双面性特色，表现在相对稳定性及某些活动性。稳定性是富铀砂岩层岩性岩相变化小、分选性好、砂岩层厚，有利于后生层间氧化带发育，为尔后铀的层间渗入成矿创造了有利的岩性和空间条件。活动性表现在地台阶段中晚期的中-新生代具有明显的振荡运动和地裂活动，每次构造活动使地槽阶段的铀源层、体内铀转移，形成上白垩统-始新统多个富铀砂岩层，铀含量达(5.1～6.3)×10-6。这就是年轻的图兰地台铀成矿与古老的华北地台的重要区别之处。

活化阶段喜马拉雅构造运动，使成矿区地壳拱状隆升掀斜，经长时间多次隆起和铀活化后，使地台阶段形成的富铀层内铀活化迁移改造富集。同时，还使地槽构造层内的铀强烈活化，通过地表和地下水运移作用，进入地台阶段形成的富铀层内叠加成矿(表2)。层间氧化带内的地下水铀含量可达n×10-5g/L，或更高。形成层间氧化带卷状前锋带延伸达数百km，如门库都克-英凯带延伸达400 km，其中有多个大型及超大型铀矿床。

表2 楚萨雷苏成矿区铀成矿演化

3 两成矿区铀成矿大地构造模式对比

依据活化构造成矿理论和铀成矿演化进程，铀成矿大地构造模式主要有下列5种[16]：

(1)地槽+地台+活化型，如南非维特瓦特斯兰德矿床；

(2)地槽+活化型，如乌克兰基洛夫格勒的米丘林、谢维林矿床、澳大利亚兰杰矿床；

(3)地台+活化型，如哈萨克斯坦楚-萨雷苏铀成矿区内矿床；

(4)地台型，如哈萨克斯坦麦洛沃耶矿床；

(5)活化早期+活化中晚期型，如我国伊盟铀成矿区内矿床。

本文只论述第3种和第5种两种模式,并对其进行对比。

3.1 地台+活化型成矿大地构造模式

铀在地台阶段形成未达工业品级的富铀砂岩层的铀预富集，后在活化阶段的活化构造成矿作用，使先成富铀层改造并叠加富集，形成工业铀矿床。如楚-萨雷苏铀成矿区内一系列砂岩型铀矿床，就是在地台阶段形成上白垩统-始新统铀含量达(5.1～6.3)×10-6的富铀砂岩层。由于图兰地台在地台阶段的地壳震荡运动，相对较稳定的构造环境，形成的富铀砂岩具有层位多、岩性岩相稳定、分选性好、厚度大等特征，有利于后成层间氧化带发育。在活化阶段喜马拉雅构造运动微弱作用下，年轻的图兰地台东缘富铀砂岩层产生隆升掀斜，形成低于2 000 m的次造山带，有利于稳定的层间氧化带地下水(局部可能有地下热水参与)中的铀淋滤、迁移和富集作用，使先成富铀砂岩层产生铀的再次改造叠加富集，形成大型卷状铀矿体的工业铀矿床，铀矿石同位素年龄小于25 Ma。矿床平均铀品位多在0.02%～0.05%,部分矿段可达0.3%～0.4%,个别地段甚至达n%。因此，这种大地构造成矿模式，属全球最年轻的成矿模式之一。由于在中亚哈萨克斯坦及乌兹别克斯坦等国分布广泛，最具代表性，陈国达(1996)称之为中亚型大地构造成矿模式。

中亚型模式形成的砂岩型铀矿床主要特征是：①铀矿床的含矿主岩疏松，成岩固结度差，铀矿石平均品位低，但铀资源量规模巨大，可用地浸工艺开采，为当前经济效益最好的矿床类型；②富铀层位形成于地台阶段晚期，在剖面上富铀砂岩层属地台构造层，层位时代属中生代晚期至新生代早期，多集中在白垩纪-古近纪；③矿石同位素年龄值小，楚-萨雷苏成矿区铀矿石年龄为25～0 Ma，现铀成矿作用仍继续进行。尽管铀成矿跨越两个大地构造阶段，但矿岩时差值仍然很小；④活化阶段改造和再造的叠加铀成矿作用，与不强烈的活化构造隆升掀斜关系密切，表现在断块隆起或坳陷上，形成伴有蚀源区自流盆地的次造山带，而铀成矿与侵入体及火山喷发的岩浆作用关系不明显；⑤铀成矿作用以沉积-成岩、表生淋积、层间氧化带等外生成矿作用为主，内生成矿作用不明显。

3.2 活化早期+活化中晚期型成矿大地构造模式

活化早期+活化中晚期型铀成矿大地构造模式，在中国具有普遍代表性，故陈国达(1996)称其为华夏型。这种型式是地台阶段未能形成富铀砂岩层，可能是华北地台比较古老，且长时期处于较稳定状态，构造活动较微弱，不利于铀从先成铀源层、体内分化转移出来。富铀砂岩层及其后的铀改造和再造叠加成矿作用均发生在活化阶段，即活化阶段早期形成未达工业品级的富铀砂岩层，在活化阶段中晚期在先形成的富铀砂岩层内产生改造和再造铀成矿叠加富集作用，形成工业铀矿床。

伊盟成矿区富铀砂岩层是在活化阶段早期形成的，工业铀矿体则形成于活化阶段晚期，同赋存于活化构造层内。由于活化阶段早期燕山构造活动剧烈的环境，致使中侏罗统富铀砂岩层岩性岩相和厚度不稳定、变化大、分选性差，存在不利于形成大型层间氧化带的一面。但因多次强烈隆升构造活动，不整合面构造发育，在不整合面上覆的砂岩层内却存在形成层间氧化带有利的构造另一面。因此，在不整合面上砂岩层的层间氧化带内，在先成富铀砂岩层基础上，经活化阶段中晚期活化构造改造和再造成矿作用，形成以板状和透镜状矿体群为主、卷状矿体为辅的铀矿床。

华夏型模式形成的砂岩型铀矿床主要特征是：①华北地台古老，稳定环境的延续时间长，在地台阶段未能从地槽阶段形成的铀源层、体内，使铀转移出来形成富铀砂岩层。因此，富铀层位及铀工业成矿作用均发生在活化阶段，同归属活化构造层；②活化阶段的构造运动强度剧烈，构造隆起频繁，不整合面构造发育，在不整合面上覆的砂岩层内形成构造-层间氧化带并成矿；③在自流盆地内断凹、断凸构造发育，断隆、断陷幅度大，累计可达数km，影响层间氧化带延伸规模和稳定；④富铀层位时代和铀矿石年龄，比中亚型的地层老和矿石年龄大，矿岩时差明显，差值也较大；⑤铀矿体形态以似层状、透镜状为主，成群成组产出，厚大卷状矿体少。

3.3 两成矿区铀成矿大地构造模式对比

从上述两成矿区铀成矿大地构造成矿模式，看出其最大共同点是：同处现今活化区，且同属亚欧东西向活化构造成矿带的亚洲东西向活化构造带，同属活化阶段大型自流盆地构造活化所成的层间氧化带多次叠加富集成矿；成矿区地壳都经过前地槽、地槽、地台、地台活化4个大地构造阶段，地壳成熟度高；铀成矿期内岩浆活动不明显，富铀砂岩层成岩性差、渗透性好，所成的铀矿床属低品位矿石类型，矿床规模多为大型或巨型，多可用地浸法开采，属经济效益特好类型。最大的不同点，是富铀层位的大地构造属性及现今大地构造位置不同，铀成矿期构造活化强度有别，从而导致富铀砂岩层的岩性岩相和厚度，矿体形态和铀成矿规模等的明显差别(表3)。

表3 伊盟和楚-萨雷苏两铀成矿区成矿大地构造模式对比

注：铀矿年龄据参考文献[5][12]。

[1]Язиков В Г． Урановая минерально-сырьевая база республики Казахстан,переспективы ее развититя[C]． К книге: Уран на рубеже веков: природные ресурсы,производство,потребление． Москва，2002,46-57．

[2]黄净白,李胜祥． 试论我国古层间氧化带砂岩型铀矿床成矿特点、成矿模式及找矿前景[J]． 铀矿地质,2007，23 (1): 7-16．

[3]韩效忠，张字龙，姚春玲，等． 鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀成矿模式研究[J]． 矿床地质，2008，27 (3): 415-422．

[4]陈祖伊，陈戴生，古抗衡． 中国铀矿床研究评价(第3卷)，砂岩型铀矿床[M]． 中国核工业地质局，核工业北京地质研究院，2013，506-513．

[5]赵凤民． 中亚铀矿地质[M]． 核工业北京地质研究院，2014，226-233．

[6]Кисляков Я М，Щеточкин В Н． Гидрогенное рудообразование[M]． ЗАО“Геониформмарк”，Москва，2000，72-79，173-210．

[7]Берикболов Б Р，Петров Н Н，Карелин В Г． Месторождения урана Казахстана[M]． Алматы，2005，20-62．

[8]Петров Н Н，Язиков В Г，Аубакиров Х Б，и др． Урановые месторождения Казахстана (Экзогенные) [M]． Алматы，Изд Тылым，1995，19-84．

[9]Печенкин И Г．Металлогения Туранской плиты[M]． Москва，ВИМС，2003，14-45．

[10]陈国达，杨洪之,梁述文,等．亚洲大地构造图(1/800万)[R]．北京：科学出版社，1994．

[11]内蒙古自治区地质矿产局．内蒙古自治区区域地质志[R]．北京：地质出版社,1989，573-597．

[12]黄净白,黄世杰,张金带,等．中国铀成矿带概论[M]．北京：中国核工业地质局,2005，245-258．

[13]姚振凯,刘 翔,郑大瑜．亚欧东西向活化构造铀成矿带划分依据及铀成矿域分布[J]．铀矿地质,2014,30(4)：193-199．

[14]胡绍康．试谈可地浸层间渗入砂岩型铀矿选区的几个问题[J]．世界核地质科学,2005,22(3):125-133．

[15]陈国达．地洼学说——活化构造及其成矿理论体系概论[M]．长沙：中南工业大学出版社,1996，76-120．

[16]姚振凯,刘 翔．中亚独联体五国铀成矿的大地构造背景[J]．大地构造与成矿学,2000,24(1):1-8．

(1.核工业230研究所，湖南 长沙 410007；2.湖南省核工业地质局，湖南 长沙 410011)

Comparison of Tectonic Pattern Between Yimeng and Chu-Saleisu Uranium Metallogenic Regions

YAO Zhen-kai1，LIU Xiang2

(1.ResearchInstituteNo.230,CNNC，Changsha，Hunan410007，China；2.HunanNuclearGeologyBureau，Changsha，Hunan410011，China)

Yimen and Chu-Saleisu regions are the largest uranium metallogenic regions in China and Kazakhstan respectively． The biggest common features of the two region are both located in active tectonic background，with large-scale artesian basin，and developed multiple superimposed mineralization of uranium． They are quite different in the tectonic setting of uranium rich strata，and tectonic activation intensity during industrial uranium mineralization． In Yimen region，the rich-uranium strata were formed in the early stage of the activation which is changeable in rock types and unfavourable for the formation of large scale interlayer oxidation zone． The fairly active tectonic movement caused multi-phase uplift and the well developed interlayer oxidation zone between the unconformity of sandstone layer and brought the industrial uranium mineralization in the late stage of activation with the stratoid and lenticular orebody． In Chu-Saleisu region，the uranium rich strata were formed in the platform background with uranium rich sandstone layers of large and stable in spatial，lithologic and lithofacies distribution． Large volume uranium deposit was formed by the weakly tectonic activity effect in the suborogenic belt．

Yimen；Chu-Saleisu；uranium metallogenic region；tectonic background of metallogeny; pattern comparison

2015-04-13 [改回日期]2015-05-13

姚振凯(1934—)，男，高级工程师(研究员级)，1959年毕业于苏联第聂泊尔矿业学院地质系，长期从事铀矿床地质和铀成矿学研究工作。E-mail:yaozhenkai123@163.com

1000-0658(2015)06-0547-08

P612

A