惠安堡地区铀矿中铀的存在形式及共生矿物组合特征

贾 恒，刘坤鹏，李保侠，于宏伟，殷龙飞，王 凯

(核工业203研究所，陕西 咸阳 712000)



惠安堡地区铀矿中铀的存在形式及共生矿物组合特征

贾 恒，刘坤鹏，李保侠，于宏伟，殷龙飞，王 凯

(核工业203研究所，陕西 咸阳 712000)

通过对惠安堡地区的铀矿石进行放射性径迹照相及显微研究，认为其铀的赋存形式以吸附态为主，少量为铀矿物。铁钛氧化物中多见疏密不一的α径迹，少量含有细小的沥青铀矿，认为铁钛氧化物为铀的重要富集剂。矿石的电子显微镜研究表明，富矿石中存在8种矿物组合。矿石的全岩铀铅同位素年龄测定表明，其成矿时代为新近纪中新世晚期，说明成矿作用与喜山运动的区域抬升有关。

惠安堡地区；铀存在形式；铀矿物组合；成矿时代

鄂尔多斯盆地属于巨型陆相盆地，是中国重要的石油、天然气、煤、盐、铀矿产基地，中新生代在其构造相对稳定的缓坡地带发育了延伸稳定的河湖相碎屑沉积岩系，具有形成较大规模层间氧化带砂岩型铀矿床的有利地质构造背景。目前，盆地东北部的东胜地区已落实了一处大型-超大型的砂岩型铀矿基地，前人在盆地中南部发现了店头、国家湾等小型的砂岩型铀矿床及一大批铀矿点、矿化点，充分说明鄂尔多斯盆地具备形成层间氧化带砂岩型铀矿床的地质条件[1-3]。惠安堡地区位于鄂尔多斯盆地西南缘中段，大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带马家滩断褶带，在其构造相对和缓地带已发现了工业铀矿体，因此研究该矿体中铀的存在形式及与铀共生的矿物组合特征，总结其成矿特征和成矿规律，对指导盆地区域找矿和铀矿综合利用具有重要意义。

图1 惠安堡地区铀矿地质及成矿远景预测图Fig.1 Uranium geology map and metallogenetic prospects prediction in Huianbu area1—下白垩统志丹群；2—中侏罗统安定组；3—中侏罗统直罗组；4—中下侏罗统延安组；5—上三叠统延长群；6—上二叠统石千峰组；7—正断层；8—逆断层；9—向斜构造；10—背斜构造；11—不整合地层界线；12—勘探线及其编号；13—煤田钻孔及编号；14—工业铀矿孔及编号；15—铀矿化孔及编号；16—铀异常孔及编号；17—无矿孔及编号；18—层间氧化带前锋线及编号；19—铀矿体；20—成矿远景预测区。

1 惠安堡地区铀矿地质概况

根据该区多年铀资源评价及预查工作成果(图1)，区内含矿层位为中侏罗统直罗组上、下段及延安统上段。砂岩型铀矿化有层间氧化带型、潜水氧化带型和构造叠加改造型3种类型：层间氧化带型铀矿化主要为板状、卷状，矿石主要为砂岩型，主要岩性为岩屑长石砂岩和长石砂岩，为工作区主要找矿工业类型；潜水氧化带型铀矿化主要呈层状和透镜状，具有品位低，埋深浅等特点，矿石主要为砂岩型，其次是含铀煤型、泥页岩型和泥灰岩型；构造叠加改造型铀矿化主要为古氧化作用成矿，并经后期改造叠加富集。

其以红色氧化为主，与古层间氧化作用相似，受后期改造发生冲断推覆、抬升剥蚀、叠合埋藏、压实及断块分隔等作用。矿体呈板状、条带状和透镜状，矿石主要为砂岩型。惠安堡地区矿体厚度变化范围在1.00～6.20m，平均为3.66m。平米铀量变化范围为1.01～3.49kg，平均1.84 kg。工业铀矿孔品位变化于0.0120%～0.0385%，平均0.0230%，变异系数为0.36，属于较低品位矿石。

2 铀的存在形式

惠安堡地区金家渠地段尖儿庄背斜东翼直罗组下段层间氧化带长度12km，走向近南北，向东发育，矿带断续长度10km；背斜西翼氧化带长度4km，走向北西-东南，向西发育，矿带长度2km。背斜东翼延安组氧化带长度4km，走向近南北，向东发育。铀矿化位于层间氧化带的翼部和前锋线附近，其发育方向与层间氧化带的发育方向一致，由西向东或由东向西双向发育，反映了铀矿化受层间氧化带直接控制。氧化带岩石以黄褐色为主，褐铁矿化发育。

通过放射性α径迹照像得知贫矿石中铀的赋存形式主要以吸附态为主，富矿石中以铀矿物为主(图2)。贫矿石中铀主要由铁钛氧化物和黄铁矿吸附，少量为云母和黏土矿物所吸附。铁钛氧化物多为含铀的白钛石，其碎屑多被溶蚀、分解，颗粒边缘变得浑圆，常见大颗粒分解成细颗粒(细粒化)，且内部变得浑浊不清(浊化)，显微镜下呈隐晶质不透明或半透明状，单偏光下为棉絮状或被铁染成浅褐、浅红色，形成赤铁矿、金红石、锐钛矿的混合物。部分蚀变的铁钛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、晶形良好的钛铀矿，以及保留在砂岩中的碎屑状钛铀矿，少量含有细小的沥青铀矿。放射性照相表明，铁钛氧化物的α径迹疏密不一，但多见，说明其为主要的富铀介质，是铀的重要富集剂。

铀除吸附态外，尚有少量以铀矿物形式存在。电子探针分析表明，直罗组上段的富矿石中，铀矿物主要为沥青铀矿、铀石。

3 铀矿物共生组合特征

表1和ZKF153-2孔的矿石电子探针背散射图(图3)，显示了直罗组上段从上到下、由贫矿石→富矿石(局部氧化)→过渡带→富矿石带的矿物组合特征：

沥青铀矿、白铁矿-氧化钛铁矿组合；

沥青铀矿、铀石、白铁矿-黄铁矿、(氧化)钛铁矿、赤铁矿-硒铁矿、硒铅矿组合；

图2 惠安堡铀矿床矿石的铀矿物组合及放射性α径迹Fig.2 Mineral assemblages and α-tracks of ores in Huianbu depositA—ZKH1404(355m)含铀矿物α径迹(66×)；B—ZKH1404(355m)氧化钛铁矿、黄铁矿与铀矿物共生(66×)。

样品编号取样深度(m)样品所处位置岩 性铀矿物含铀矿物伴生矿物组合关系CY16618190矿带上部(贫矿石)灰绿色细砂岩少量沥青铀矿(氧化)钛铁矿白铁矿沥青铀矿沿(氧化)钛铁矿边缘由外向内交代CY16718350矿带上部(富矿石)灰绿色细砂岩，局部带褐红色斑块沥青铀矿、铀石黄铁矿、(氧化)钛铁矿、草莓状黄铁矿、赤铁矿少量硒铁矿、硒铅矿、白铁矿黄铁矿交代(氧化)钛铁矿，铀石交代黄铁矿，沥青铀矿交代铀石及草莓状黄铁矿CY16818380矿带中部、不完全氧化的过渡带灰绿色细砂岩带褐红色斑块及浅黄色星点少量沥青铀矿、铀石(氧化)钛铁矿、赤铁矿、褐铁矿较多的自然硒自然硒交代(氧化)钛铁矿CY16918510矿带下部(富矿石)灰绿色细砂岩沥青铀矿、少量铀石、钛铀矿(氧化)钛铁矿、黄铁矿白铁矿沥青铀矿与黄铁矿伴生，并交代(氧化)钛铁矿

少量沥青铀矿、铀石-(氧化)钛铁矿、赤铁矿、褐铁矿-自然硒组合；

沥青铀矿、少量铀石、白铁矿-(氧化)钛铁矿、黄铁矿组合。

铀石和硒铁矿、自然硒和硒铅矿偏向于在不完全氧化环境中出现，其形成比沥青铀矿早，具有较明显的元素垂向分带性，即U→Se→U，与层间氧化带的分带特征一致。因此可以认为，其成因上受层间氧化带控制[2]。

从图3可以看出，铀矿物有8种产出形式：(1)围绕(氧化)钛铁矿边缘交代形成沥青铀矿；(2)硫化铁交代(氧化)钛铁矿，形成铀石-硒铅矿-沥青铀矿；(3)硫化铁交代(氧化)钛铁矿，形成铀石-沥青铀矿；(4)硫化铁交代(氧化)钛铁矿，形成铀石；(5)硫化铁以内环为主，铀石以外环为主的环带结构；(6)沥青铀矿交代球粒状黄铁矿；(7)产于杂基中的鱼子状沥青铀矿；(8)铀石与少量沥青铀矿产于杂基中的自然硒、钛铁矿外侧，或穿插于自然硒之中。

因此可以认为，灰色砂岩中的大多数铁钛氧化矿物已经被二硫化铁交代。在矿石中，某些钛铁矿颗粒表面由于铁的大量迁移或转变成锐钛矿，形成TiO2薄层网状结构，包围了钛铁矿或充填钛铁矿原来所占有的孔隙；黄铁矿则可能沿着原始碎屑的边缘开始交代，并充填裂隙；而白铁矿和铀石、沥青铀矿则是在原始颗粒界面周围的黄铁矿和锐钛矿上形成覆晶。电子探针表明：铀与碎屑铁钛氧化物的蚀变产物关系密切。在转化成二硫化铁的各个阶段中，在铁钛氧化物颗粒边缘上的TiO2薄层铀特别丰富。铀还与钛、铁、硫、硅、钙一起产在蚀变的铁钛氧化物中的同心圆带状结构的次级相中。颗粒中的某些硅与铀广泛结合在一起，形成了铀石。

图3 ZKF153-2(184m)直罗组上段砂岩型富铀矿石电子探针背散射图(据方锡珩，2006)Fig.3 Electronic probe BSE image of rich U ore in sandstones of upper Zhiluo formation at 184m depth of borehole ZKF 153-2A—沥青铀矿(灰白色)围绕黄铁矿(灰色)生长，其中部分为铀石;B—铀石(灰白色)与黄铁矿(灰色)相伴生，其中亮的部分铀含量较高，暗的部分硅含量较高;C—与黄铁矿(灰色)伴生的铀矿物(灰白色)，主要为铀石，其中亮的部分铀含量高，为沥青铀矿;D—产于碎屑粒间杂基中的沥青铀矿(灰白色);E—自然硒(灰白色)产于钛铁矿(灰色)旁侧并穿插其中;F—与黄铁矿(浅灰色)伴生的沥青铀矿(白色)。

4 铀成矿时代、成矿阶段探讨

对4个采自直罗组上段的富矿石样品用矿物铀铅法测定其同位素年龄，结果表明其成矿年龄均属于新生代。北部磁窑堡地区(CY-6、CY-96)U-Pb表观年龄为59.2、21.9Ma，属于古近纪古新世和新近纪中新世早期(刘忠厚，2006)；南部惠安堡地区直罗组上段(CY-167、CY-169)U-Pb表观年龄为6.2、6.8Ma，属于新近纪中新世晚期[3,4]。

笔者还选择了6个直罗组下段砂岩矿石样品进行全岩铀铅法同位素年龄测定，结果表明直罗组下段砂岩铀矿石等时线成矿年龄为6.5 Ma(表2、图4)，也属新近纪中新世晚期，与喜山运动的抬升作用有关[5]。同时，样品的年龄数据也表明该地区北部成矿作用发生较早，南部成矿较晚。

表2 直罗组下段铀矿石铀铅同位素年龄测定结果

注：样品由核工业北京地质研究院分析测试中心分析测试。

图4 惠安堡地区直罗组下段砂岩型铀矿石铀-铅等时线图Fig.4 U-Pb isochron diagram of uranium ore from lower Zhiluo formation in Huianbu area

此外，李卫红等(2007)在盆地西南部国家湾铀矿床的含矿层位(白垩系马东山组)采取了4件砂岩型铀矿石样品进行全岩铀铅同位素等时线年龄测定，结果显示为18.58Ma，表明其属于新近纪中新世早期。罗汉洞组铀矿化全岩等时线年龄为77±2Ma，属晚白垩世成矿。

综上所述，惠安堡地区铀成矿与喜山运动的区域抬升作用相关，由于盆地各地构造抬升时间略有差异，导致铀成矿年龄略有早晚，但总体在晚白垩世至中新世成矿期内，主成矿时代为新近纪中新世晚期。在燕山、喜马拉雅构造运动作用下，区内发生了构造抬升，导致大气降水沿西南缘蚀源区向盆地内部渗流，溶滤蚀源区及所流经岩石中的铀，并使其进入渗透性砂岩中发生径流，在氧化带翼部及前锋线附近发生铀的沉淀富集成矿。铀在贫矿石中主要以吸附态形式存在，在富矿石中则以铀矿物为主(沥青铀矿为主、少量为铀石)。铁钛氧化物为铀的重要富集剂。

[1]甘克文.论掩冲带成因机制和鄂尔多斯盆地西缘变动带的油气前景[A].杨俊杰.鄂尔多斯盆地

(，Continuedonpage452)(，Continuedfrompage437)

西缘掩冲带构造与油气[C].甘肃科学技术出版社，1990，15-29.

[2]郭庆银，李子颖，戚大能,等.鄂尔多斯盆地西北部地浸砂岩型铀矿评价及应用研究[R].核工业北京地质研究院，2006.

[3]李保侠，贾 恒.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)：202-208.

[4]杨俊杰，张伯荣.扭裂银川断陷及其对横山堡冲断带的影响[A].杨俊杰.鄂尔多斯盆地西缘掩冲带构造与油气[C].甘肃科学技术出版社，1990，135-146.

[5]贾 恒，李保侠,荆国强.鄂尔多斯盆地西缘惠安堡地区构造地质及铀矿特征[J].铀矿地质，2012，28(3)：148-151.

Uranium Occurrence and Mineral Assemblage Characteristics of Uranium Deposit in Huianbu Area

JIA Heng,LIU Kun-peng,LI Bao-xia,YU Hong-wei, YIN Long-fei,WANG Kai

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

Study of Microphoto of α-tracks and microscopic examination of ores in uranium deposit in Huianbu shew that the occurrence of uranium is mainly adsorbed by the Fe-Ti oxide which was considered as significant adsorbent, because the alpha track mostly occurred as different density, and a small amount of uranium as uraninite.Microscopic study of the ores fond 8 kinds uranium mineral combination and the U-Pb isotopic age of rocks suggest that the metallogenic epoch in Huianbu area is Late Miocene epoch, which means the regional uplifting by Himalayan orogeny was related to uranium metallization.

Huianbu area; uranium occurrence; uranium mineral assemblage; metallogenic epoch

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.04.003

中央财政铀矿地质勘查专用基金项目(编号：200926)资助。

2014-05-19 [改回日期]2014-10-26

贾 恒(1963—)男，高级工程师，1987年毕业于西北大学地质系，长期从事铀矿地质勘查与研究。E-mail：jh20091963@163.com

1000-0658(2015)04-0432-07

P619.104

A