反冲带对褶断带层间氧化带砂岩型铀矿的控制作用研究

李保侠，郭虎科，刘坤鹏

(1.核工业203研究所，陕西 咸阳 712000；2.鄂尔多斯市中核石化铀业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)



反冲带对褶断带层间氧化带砂岩型铀矿的控制作用研究

李保侠1,2，郭虎科2，刘坤鹏1

(1.核工业203研究所，陕西 咸阳 712000；2.鄂尔多斯市中核石化铀业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

宁夏惠安堡地区大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带的马家滩褶断带，传统理论认为褶断带不利于后生铀成矿作用。但近几年的找矿探索证明褶断带后生铀成矿既具有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点，也有其特殊性。西缘逆冲推覆构造带由逆冲推覆体主体和前缘带组成，前缘带由推覆前缘带和反冲带组成。反冲带多见东倾的叠瓦状反冲断层，最东部反冲断层的上、下盘附近是铀矿化集中的地方。正是这些东倾的叠瓦状分布的反冲断层使找矿目的层反冲上升，接近地表，与含氧地下水发生水力联系，地下水得以对目的层进行更深入、更彻底的改造，形成层间氧化和铀矿化。

层间氧化带;砂岩型铀矿;反冲带;惠安堡地区

鄂尔多斯盆地区域构造位于我国东部滨太平洋与西部特提斯-喜马拉雅两大构造域之间，“实际上处于我国东、西部不同地球动力学背景的一个调整带上，是一个不稳定的克拉通内部叠合盆地”(孙肇才，1986)。这种构造背景的特殊性，使得呈南北向的鄂尔多斯盆地与我国西部东西向的盆地和东部呈北东向的盆地有明显的差异(核工业203研究所，2010)。

鄂尔多斯盆地及其周缘按其演化、构造特点，可划分为鄂尔多斯盆地(狭义)、西缘褶断带、山西断隆以及周围四个新生代断陷系等一级构造单元(核工业203研究所，2010)。

1 西缘褶断带基本特征

1.1 西缘褶断带

鄂尔多斯盆地西部跨越“华北地台”和“秦祁地槽褶皱带”两个不同的大地构造单元，经历了多期、多阶段的地质演化，构造复杂、岩相多变。青铜峡-固原大断裂是早古生代分割华北地台型沉积和秦祁地槽型沉积的重要边界，也是两个不同大地构造单元的重要界线(张进等，2004)，北段走向北西，在石沟驿转为近南北向，倾向南西为主，是一条压扭性断裂，南西盘向北东盘逆冲上升的同时，还有左旋走滑运动(核工业203研究所，2010)。

西缘褶断带是一条南北向展布的长约600 km的巨型构造带，具有非常明显的分段性。从北到南依次可划分为桌子山段、横山堡段、马家滩段、沙井子段和六盘山段。它最初形成于晚侏罗世，由十余条西倾冲断层及一些东西向的大型平移断层组成。局部构造主要为背斜、向斜、断块和各类断层等。在第Ⅲ幕燕山运动强烈的挤压作用下，塑造了以挤压和压扭为特征的基本构造形式，形成了褶断带的基本面貌。早白垩世末第Ⅳ幕、第Ⅴ幕燕山运动以来，西缘褶断带进一步向盆内逆冲，冲断带上及盆缘地层遭到强烈剥蚀。喜山期西缘褶断带表现为保持断裂、褶皱构造形态不变的条件下的差异抬升剥蚀作用(核工业203研究所，2010)。

马家滩段北起牛首山断裂，南至海原-甜水堡断裂，长约110 km，由规模较大的呈南北走向的青铜峡-固原断裂、韦州-安国断裂、青龙山-平凉断裂、惠安堡-沙井子断裂和马儿庄断裂等5条主干逆冲断裂分隔开的罗山、韦州、石沟驿、烟墩山等4个冲断席组成，具有典型的逆冲推覆构造特征。断面均向西倾斜，向东逆冲，上陡下缓，最后向下归并于接近水平的主拆离面(滑脱面)上，主滑脱面以上变形强烈，以下的下古生界变形较弱，构造相对简单。4个冲断席再向东分别为前缘带(推覆前缘带+反冲带)和前缘外带(盆地本部)(图1)(核工业203研究所，2010；中山大学，2007)[1]。

前缘带由推覆前缘带和反冲带组成，多见东倾的叠瓦状反冲断层(后冲断层)，在反冲断层与分支冲断层组成的“三角带”内，构造变形更加强烈(图1)。马家滩褶断带由烟墩山冲断席和前缘带组成，南北长近110 km，呈北宽(30 km)、南窄(5 km)的楔形体。受构造运动影响，地层褶曲比较发育，以核部走向近南北、北北西的复向斜、复背斜为主。褶皱构造自西向东有烟墩山向斜、杨庄背斜、小沙湾子向斜、甜水堡背斜、贺家窑向斜、于家梁背斜、马家滩向斜、冯记沟背斜、尖儿庄背斜等。断裂构造多为逆断层，自西向东有老盐池断层、烟墩山断层、于家台断层、雷鸡圈断层、北梁断层、金家渠西侧断层、上台子断层、于家梁断层、F9、李新庄断层、杜窑沟断层、F1、金家渠断层(F3) 、马柳断层。横向断层从北到南有马家滩北断层、老庄子横断层、凤凰梁横断层、古城台横断层和马儿庄横断层(核工业203研究所，2010)。

冯记沟背斜总长60 km。北段呈北北西向延伸，马家滩以南转为近南北向，由延长群、延安组及直罗组组成核部地层，两翼地层为延安组、直罗组和安定组。尖儿庄背斜长22 km，轴向呈北北西向延伸，轴面微向西倾，西翼倾角15°～25°，东翼倾角5°～25°。马柳断层呈南北向延伸，局部为北北西走向，沿走向呈波状弯曲，断面西倾，倾角约60°～70°，为逆断层，断距可达千余米，总长600 km。它是西缘褶断带和天环坳陷(前缘外带)的分界断裂，区域上称车道-阿色浪断裂。李新庄断层和马柳断层之间构成前缘带。

图1 西缘褶断带马家滩段推覆体结构形态地质剖面示意图(据汤锡元，1992)Fig.1 Interpreted geological section of thrusting nappe structure at Majiatan section in Western margin folded fault belt1—白垩系；2—侏罗系；3—三叠系；4—二叠系；5—石炭系；6—奥陶系；7—寒武系；8—地层界线；9—不整合界线；10—断裂；11—前缘带。

1.2 六盘山弧形构造带

鄂尔多斯盆地西南缘(青藏高原东北缘)平面上4列山地与断裂带大致呈弧形展布，组成了著名的六盘山弧形构造带。从某种意义上说，这4条带构成了内部带，而韦州-安国断裂带、青龙山-平凉断裂带、惠安堡-沙井子断裂带和马儿庄(摆宴井)断裂带构成了外部带(中山大学，2007)。

2 铀成矿地质特征

2.1 氧化带特征

2.1.1 平面展布

惠安堡地区金家渠地段尖儿庄背斜东翼直罗组下段Ⅰ号层间氧化带长5.4 km，近南北走向，向东发育，倾向延伸500～880 m；Ⅱ号层间氧化带长10 km，走向北东-南西，向东发育，倾向延伸400～775 m；背斜东翼延安组Ⅲ号层间氧化带长2.4 km，走向北西-东南-南北，向东发育。背斜南端西翼氧化带长1.4 km，走向北西-东南，向西发育(核工业203研究所，2010；中山大学，2007)。

冯记沟地段冯记沟背斜东翼直罗组下段氧化带长5 km，走向近南北，向东发育，倾向延伸500～530 m；4条直罗组上段氧化带长1.4 km，走向近南北，向东发育，倾向延伸500 m；背斜西翼直罗组下段氧化带长3 km，走向近南北，向西发育，倾向延伸960 m(核工业203研究所，2010；中山大学，2007)[1-2]。

于家梁地段直罗组下段氧化带长5 km，走向北西-东南，向东发育，矿带长400 m。李家坝地段见到10 km长层间氧化带和铀矿化，走向近南北，向西发育，发现铀矿化(核工业203研究所，2010；中山大学，2007)。

2.1.2 剖面展布

层间氧化带沿尖儿庄、冯记沟、甜水堡、于家梁背斜东、西两翼分布，在剖面上呈叠瓦状舌状体展布，一般为1～ 2层，多者达8层，一般在背斜轴部及其附近为一层，氧化作用基本充满整个砂体，随着向两翼逐渐推进，氧化作用减弱，层间氧化带层数、灰色层增多并逐渐尖灭。氧化带在砂体所占份额逐渐减少(图2、3)(核工业203研究所，2010；中山大学，2007)。

氧化带砂岩颜色为灰紫、灰黄、玫瑰红及褐黄色，这是其中所含的铁矿物氧化后形成的铁氧化物染色的结果。若铁氧化物以赤铁矿为主，则显示为不同色调的红色，若铁氧化物中有过多的褐铁矿，则显示不同色调的黄色。氧化带岩石碳化植物碎屑大部分氧化殆尽，仅保留氧化铁交代的残迹。一些钻孔中碳化植物碎屑和黄铁矿也较发育，一般处于还原带及氧化-还原过渡带中，这些现象均显示了良好的找矿前景。

2.1.3 层间氧化带的分带性

惠安堡地区层间氧化带总体分带不明显，根据岩石颜色，含变价元素的矿物(黑云母、黄铁矿、磁铁矿等暗色矿物)和岩石组合及其地化参数，可大致划分出4个带，即氧化带、过渡带(矿石带)、铀晕带和还原带。氧化带又可分成完全氧化亚带和不完全氧化亚带(核工业203研究所，2010)。

2.1.4 氧化带的地化特征

氧化带岩石的碳化植物碎屑大部分被氧化贻尽，仅保留氧化铁交代的残迹。岩石的Fe3+/Fe2+值高，一般大于3，S含量小于0.05%。还原带的砂岩颜色为灰-深灰色，碳化植物碎屑和黄铁矿较多。肉眼看不到遭受氧化的迹象。其S含量通常大于0.1%，高者大于0.3%，Fe3+/Fe2+值小于0.5。氧化-还原过渡带的砂岩呈浅灰-灰色，含碳化植物碎屑及较多的黄铁矿，但可见到一些氧化形成的褐铁矿斑点，其特征介于氧化带和还原带之间。

图2 金家渠地段A号勘探线地质剖面示意图(据李保侠，2008)Fig.2 Schematic geological section of line A in Jinjiaqu1—第四系；2—直罗组上段；3—直罗组下段；4—延安组；5—砂岩；6—泥岩；7—地质界线；8—氧化带前锋；9—钻孔及编号；10—断层；11—铀矿体。

图3 冯记沟地段A号勘探线地质剖面示意图Fig.3 Schematic geological section of line A in Fengjigou1—第四系；2—直罗组上段；3—直罗组下段；4—延安组；5—砂岩；6—泥岩；7—砂质砾岩；8—地质界线；9—氧化带前锋；10—钻孔及编号；11—铀矿体。

2.2 矿体地质特征

档案行业标准《归档文件整理规则》(DA/T22-2015)(以下简称新规则)经全国档案工作标准化技术委员会审查通过，国家档案局批准2016年6月1日起正式实施。《归档文件整理规则》(DA/T22-2000)(以下简称旧规则)失效。实施新规则是顺应时代发展、应对档案工作新变化的重要举措，推动档案工作走向成熟、完善。比较分析新旧规则，新规则的整体结构、适用范围、体例内容、语言表述及具体操作方面均呈现新的变化。

褶断带后生铀成矿具有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点，如主要受层间氧化带控制、前锋成矿、氧化带存在宏观、微观及微量元素分带性等等，但也有其特殊性，如构造起主要作用、双向氧化和成矿等等。褶断带铀矿化具有期次多、品位低、厚度小、平米铀量较小、矿化分散、层数多、深度大、翼部成矿强、前锋成矿弱、板状矿多、卷状矿少、矿化纵横连续性差等特点(图2、3)[2]。

2.2.1 形态特征

(1)板状矿化(体)：铀矿化多呈板状，厚度从几厘米至几米不等。侏罗系直罗组中的板状铀矿化主要产于金家渠-冯记沟地段，与卷状矿体的空间位置一致。

(2)卷状矿体：主要发育于惠安堡地区金家渠-冯记沟地段直罗组下段和上段，卷状矿体又可分为简单卷状和复杂卷状矿体。主要与砂体内部的非均质性有关，结构简单，均质性较好的厚大的单砂体中铀矿体一般呈简单卷状。因为砂体渗透性不一，两翼往往不对称，结构复杂，非均质较强，泥质夹层发育，多河道相互叠置的复合砂体中铀矿化多呈复杂的卷状。

矿体在倾向上延伸范围较小，铀矿化多产于疏松、较疏松灰色、褐黄色中粗、细砂岩中，部分产于致密钙质岩石、灰色粉砂岩中，位于层间氧化带的上、下翼或氧化带和过渡带及前缘还原带中，矿化明显受到层间氧化带和构造的双重控制。

金家渠地段尖儿庄背斜东翼Ⅰ号矿带断续长5.4 km，走向近南北；Ⅱ号矿带断续长10 km，走向北东-南西；Ⅲ号矿带断续长2.4 km，北西-东南-南北走向。冯记沟地段冯记沟背斜东翼直罗组下段矿带断续长2.5 km、走向近南北；在背斜东翼直罗组上段发现了4条断续长1 km的铀矿带；冯记沟背斜西翼矿带断续长0.8 km，走向北东-南西。

2.2.2 铀矿化各项参数特征

(1)厚度：所有工业铀矿孔中，达到工业指标的厚度及合并厚度变化范围是1～6.2 m，平均3.66 m，变异系数为0.5，从矿化层的厚度变化来看，属中等程度。

(3)平米铀量：所有工业铀矿孔平米铀量变化范围为1.01～3.49 kg·m-2，平均1.84 kg·m-2，变异系数0.45。总体来看，金家渠和冯记沟地段所发现的工业铀矿孔平米铀量变化不大，较稳定。

(4)矿体埋深：所见铀矿化(体)总体埋深在300～400 m之间，个别矿化(体)埋深超过500 m。

2.2.3 矿石特征

矿石主要为灰色砂岩矿石，极少量泥岩矿石。根据矿石的矿物组分、化学成分、特征矿物(碳酸盐、粘土矿物、硫化物等)的含量，可将本矿床矿石归为特征矿物含量低的含铀碎屑岩和高硅酸盐型铀矿石。

赋矿砂岩疏松程度有疏松、较疏松和致密形式，其中以较疏松形式为主。

2.2.4 铀的存在形式

铀赋存形式主要以吸附状为主，少量铀矿物。铀主要由Fe-Ti氧化物和黄铁矿吸附，少量云母、粘土质等吸附。铀矿物主要为沥青铀矿、铀石。

所见Fe-Ti氧化物多为含铀的白钛石化碎屑状Fe-Ti氧化物，碎屑被溶蚀、分解，颗粒边缘变得浑圆，大颗粒分解成细粒(细粒化)，内部变得浑浊不清(浊化)。镜下呈隐晶质不透明或半透明状，斜照单偏光下为棉絮状或被铁染成浅褐、浅红色赤铁矿、金红石、锐钛矿混合物——白钛石。部分蚀变Fe-Ti氧化物被黄铁矿交代，保留明显的交代结构。在部分矿床中见到保留在火山岩屑长石中的钛铀矿的良好晶体以及砂岩中碎屑状钛铀矿。放射性照相表明Fe-Ti氧化物多见疏密不一的α径迹，少量含有细小的沥青铀矿物。说明Fe-Ti氧化物为主要的富铀介质，因此可以认为Fe-Ti氧化物为铀的重要富集剂(核工业203研究所，2010)。

2.2.5 铀成矿时代

先前4个矿石样矿物铀铅法同位素年龄测定北部磁窑堡地区U-208Pb表观年龄为59.2 Ma、21.9 Ma，属古近纪古新世和新近纪中新世早期；南部惠安堡地区U-208Pb表观年龄为6.2 Ma、6.8 Ma，属新近纪中新世晚期。近期6个矿石样矿物用同样方法测定等时线成矿年龄为6.5 Ma，也为新近纪中新世晚期。表明铀成矿与喜山运动的抬升有关，同时说明北部成矿较早，南部成矿较晚(核工业203研究所，2010)。

3 控矿因素分析

3.1 构造是铀成矿的主要控制因素

典型层间氧化带砂岩型铀矿产于次造山带构造背景下、具缓倾斜坡带的中新生代盆地中。宁夏惠安堡地区大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带的马家滩褶断带，传统理论认为褶断带不利于后生铀成矿作用[3]。

惠安堡地区沉积和构造发展演化显示，该区虽处于西缘褶断带构造活动区，经历了多期次构造运动和改造，形成复背斜和复向斜，构造格局相对复杂，致使本区缺少区域性的构造斜坡带。但是，从构造演化和构造作用方式上分析，该区南北向展布的褶断带构造格局主要形成于燕山运动第Ⅲ幕(J3)，而之后的第Ⅳ、Ⅴ幕以及喜山运动在区内均以差异抬升运动为主，再未发生强烈的构造水平挤压变形,处于构造相对和缓稳定期。含矿层侏罗系的展布主要受控于宽缓褶皱和断裂构造，存在相对稳定单斜构造区。同时，燕山运动第Ⅳ、Ⅴ幕以来的多次抬升、剥蚀作用使侏罗系在背斜核部出露地表，为大气降水、含氧含铀地下水向含矿层(砂体)内下渗、淋滤改造提供了有利条件，含铀含氧水顺着含水层发生双侧向氧化作用，形成层间氧化带。

青铜峡-固原大断裂是西缘褶断带内部带(六盘山弧形构造带)(西部)和外部带(西缘褶断带)(东部)的分界断裂。逆冲推覆构造带的前缘带是铀成矿有利区，前缘带发育一系列东倾的叠瓦状反冲断层(反冲带)，最东部反冲断层的上、下盘附近是铀矿化集中的地方。前缘带当时是构造应力最集中的地方，构造变形和破碎强烈，而后期均以差异抬升运动为主，数次构造运动多在青铜峡-固原大断裂以西的内部带发育，青铜峡-固原大断裂以东的外部带多处于相对稳定的垂直抬升、下降状态 ，前缘带更是处于强变形后的松弛状态，地下水得以对目的层进行更深入、更彻底的改造。正是这些分布于逆冲推覆体前缘带最东部的叠瓦状反冲断层(F1、F3)使目的层反冲上升接近地表，与地下水发生水力联系，形成层间氧化带和铀矿化带(图2、3)。

3.2 层间氧化带控矿

晚侏罗世末期以来，燕山构造运动阶段，受太平洋板块向北西方向俯冲驱使西缘褶断带进一步活动，向盆内逆冲，形成了4条逆冲带。构造作用使地层遭到强烈挤压和剥蚀，塑造了北西-东南向复向斜和复背斜构造格局，背斜轴部地层剥蚀最强烈，相应的一些小型断裂、裂隙也较发育，地下水在这里活动频繁。围绕较大背斜构造(甜水堡背斜、尖儿庄背斜和冯记沟背斜)的轴部及东、西两翼，直罗组上、下段发育大规模层间氧化带，延安组发育规模适中的层间氧化带。

马家滩褶断带的背斜两翼均发育层间氧化带，铀矿化位于层间氧化带的翼部和前锋附近，其发育方向与层间氧化带的发育方向一致，基本是由西向东或由东向西双向发育。氧化带岩石以黄褐色为主，褐铁矿化发育，反映了铀矿化受层间氧化带直接控制。

[1]郭庆银.鄂尔多斯盆地西缘中新生代构造演化与铀成矿作用[J].铀矿地质，2010，26(3): 137-143.

[2]李保侠.鄂尔多斯盆地西缘惠安堡地区铀成矿特点[J].铀矿地质，2010，26(4): 201-207.

[3]黄净白.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.

Study on the Control of Recoil Belt of Thrust Nappe Structure for Interlayer Oxidation Zone Sandstone-Type Uranium Deposit

LI Bao-xia1,2,GUO Hu-ke2，LIU Kun-peng1

(1.ResearchInstituteNo.203 ,CNNC,Xianyang,Shanxi712000,China; 2.OrdosUraniumCo.Ltd,Orclos,InnerMongolia017000,China)

Regional tectonic setting of Hui’anbao is Majiatan folded fault belt in the western Ordos Basin fold belt.Traditional theory holds that the folded fault belt is not conducive to epigenetic uranium mineralization.However, recent year exploration proved that epigenetic uranium mineralization in folded fault belt has some of the feature of typical interlayer oxidation zone sandstone-type uranium deposits, and also has its own particularity.The western margin thrust belt in Hui’anbao area is composed of the main body and the front belts, and the front belts include the front and the recoil thrust belts.The recoil thrust belts is often with east dipping imbricate recoil faults.Uranium mineralization concentrates in the hanging and foot wall of the most eastern recoil fault.It is these imprecated east dipping recoil fault that raised and brought the prospecting target strata close to the surface water and exposed to oxygenated ground water.Deeper and thorough reform of ground water to the target strata produced the interlayer oxididation and uranium mineralization.

interlayer oxidation zone; sandstone-type uranium deposits; recoil belt; Hui’anbao area

国家重点基础研究发展计划“973”项目(编号：2003CB21460077)资助成果。

2013-09-13 [改回日期]2013-12-03

李保侠(1962—)，男，高级工程师(研究员级)，长期从事铀矿地质科研和生产工作。E-mail：131libaoxia@163.com

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.02.004

1000-0658(2015)02-0089-07

P611

A