塔里木盆地库车坳陷砂岩型铀矿成矿潜力分析*

庄红红，毛自强，张涛，陈铭，白兆华

(1.中陕核工业集团二一四大队有限公司，陕西西安710064;2.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都610059; 3.长庆油田分公司勘探部，陕西西安710000;4.中陕核工业集团二一一大队有限公司，陕西西安710024)

塔里木盆地库车坳陷砂岩型铀矿成矿潜力分析*

庄红红1，2，毛自强1，张涛3，陈铭1，白兆华4

(1.中陕核工业集团二一四大队有限公司，陕西西安710064;2.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都610059; 3.长庆油田分公司勘探部，陕西西安710000;4.中陕核工业集团二一一大队有限公司，陕西西安710024)

∶库车坳陷位于塔里木盆地北缘，新近系库车组出露面积广，沉积厚度大，为客观认识塔里木盆地库车坳陷新近系库车组的成矿潜力，通过对成矿地质条件分析认为，上新统库车组发育以河流相为主的一套杂(红)色陆相碎屑岩系，具有有利的泥-砂-泥结构;构造抬升控制着砂岩型铀成矿作用的发生，成为地层中铀活化、淋滤的有利通道;盆地北缘蚀源区的下元古界绿片岩，下二叠统火山岩及凝灰岩和华力西中、晚期花岗岩体提供丰富的铀源;具有完善的地下水动力系统，补-径-排体系完善;铀成矿与含油气构造具有空间上的一致性，油气参与了铀成矿，发育的深大断裂沟通了深部烃源岩与上部圈闭，盆地深部油气逸散的有利地带，为砂岩型铀矿成矿提供了还原障;同时盆地具有有利的地形地貌条件。由此推断，塔里木盆地库车坳陷砂岩型铀矿成矿条件较好，可作为有利的勘查目标区。

∶库车坳陷;上新统库车组;砂岩型铀矿;成矿地质条件

0 引言

19世纪80年代以来，核工业系统加强了在北方中新生代盆地寻找砂岩型铀矿的工作力度，在辽西—冀北建昌盆地、内蒙二连盆地、测老庙盆地、鄂尔多斯盆地、伊犁盆地、吐哈盆地等均已获得具有一定储量的铀矿床。经过多年的勘探，新疆、内蒙已探明的铀矿资源储量由1995年仅占全国探明总量的8.5%，到2010年底已提高了23. 9%，中国铀矿资源储量分布格局发生了重大变化。找矿实践证明，北方中新生代盆地中进行铀矿找矿大有可为，但总体而言，铀矿地质勘查程度还较低，北方中新生代大型盆地应该仍是今后寻找砂岩型铀矿的主攻盆地［1-2］。

塔里木盆地是中国最大的内陆盆地，面积约56×104km2，近年来，在盆地中先后发现了多个引人瞩目的大型油田。据前人资料，在盆地库车坳陷中新生代地层中发现有日达里克砂岩型铀矿床，铀矿化主要产于上新统库车组之红(杂)色层，共发现5个含矿地段(日达里克东段、中段、西段、南段和日格布拉克)，共圈定出大小矿体67个。而通过本次综合研究，认为塔里木盆地库车坳陷具有有利的砂岩型铀矿成矿条件。

1 区域地质概况

库车拗陷位于塔里木盆地北部，处于南天山造山带与盆地边缘过渡带，是华力西运动以后发展起来的中新生代坳陷，坳陷走向呈北东东展布，自西向东逐渐变窄，西北高东南低之势，面积4.27 ×104km2.喜山末期的构造运动使库车坳陷呈“四带三凹”的构造格局，即北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带、秋里塔格背斜带、塔北前缘隆起带及拜城凹陷、阳霞凹陷、乌什凹陷(图1)。

图1 区域构造单元划分图Fig.1 Map of regional tectonic unit division

按照传统的“次造山带”砂岩铀矿成矿和控矿理论，库车坳陷中新生代正处于强烈造山区，不利于形成砂岩铀矿化，但根据前人研究认为新疆及其邻区的可地浸砂岩铀矿成矿条件有其独特的规律性［4］。库车坳陷地区构造活动频繁，具多期次构造运动的特点，其中喜山运动构造抬升期控制着砂岩型铀成矿作用的发生。喜山末期的构造运动最强烈，形成了南天山山前一系列逆冲断层，众多的断裂组合具有继承性、构造活动的多期叠加性及连通输导性等特征，这些断裂构造不仅有利于油气的生成、运移和聚集成藏，也对砂岩型铀矿成矿作用产生重大影响。

区域地层从元古界至第四系均有出露，北部和西南部为前中生界老地层，中部为中新生界，南部为第四系覆盖区(图2)。北部的天山褶皱带主要出露前中生代地层，构成中新生代盆地的基底及蚀源区。南部地区出露中、新生界，其中三叠系-侏罗系分布在天山褶皱带山前;白垩系位置偏南，在北部单斜带、直线褶皱带均有出露;新近系分布于北部单斜带南缘、乌什凹陷、拜城凹陷、秋里塔格复背斜和南部平缓背斜带;第四系在盆内广泛分布［3］。

图2 库车坳陷地质概况略图Fig.2 Geological sketch of Kuche depression

2 铀矿成矿条件分析

2.1 构造条件

喜山运动晚期的上新世末-更新世运动，使天山剧烈抬升，盆边褶皱强烈，断裂发育，成为地层中铀活化、淋滤的有利场所，而盆地中构造条件相对稳定，地层产状平缓，有利于铀的径流和富集。对铀成矿比较有意义的断裂有2条∶南天山山前断裂带和亚南断裂带(图3)。

其中南天山逆冲断裂带长950 km以上，断面北倾。具有规模大、生成时间早、活动历史长、切割层位深以及沿断裂带岩浆活动强烈等特点，构成库车坳陷与南天山褶皱山系的分界线，对整个塔里木盆地演化、铀成矿的沉积环境有着明显的控制作用［4］。主要表现在2个方面∶一是该断裂控制了上新世各相带的沉积展布;二是来自天山山区的地表水及冰雪融水流经该断裂带发生下渗，为地下水的补给窗口，能促进氧化带的发育及铀矿床的形成。

亚南逆冲断裂带长380 km以上，向南倾。为库车拗陷与塔北隆起的分界线，切割深度在20 km以上，向上切穿了第四系，为深部油气等还原物质上升提供了良好的运移通道，地表显示泉水、植被发育及盐沼。该断裂带构成了地下水的排泄源，使上新世封存的层间水产生减压，部分排泄，促使地下水流动及层间氧化带的发育，正是断裂带(排泄源)的存在控制着铀矿化的形成。

总体上这些构造控制着地下水补给、径流、排泄良性循环系统，构成了砂岩型铀矿床的基本格架。

2.2 铀源条件

该区中、新生代地层沉积物主要来自北部天山山区，部分可能来自塔中古隆起。北部蚀源区经历了长期的地质构造演化历史，由岩浆作用带来的深部铀源和变质作用产生变质热液带来铀源，可以通过后期构造作用，由大气降水氧化淋滤转入地下水，补给进入盆地内含水层。据1985—1988年核工业216大队5分队在南天山区调的结果，铀源层主要有下元古界(Pt1)绿片岩，下二叠统(P1)火山岩及凝灰岩和华力西中、晚期花岗岩体(，)(表1)。岩石的铀含量均低于古铀丰度，为中、新生代地层的形成提供了大量的物源和铀源。

同时在塔中古隆起上，许多地方新近系上新世地层直接覆于古生代地层上，在现今的塔中隆起仍有前中生代地层出露，表明塔中隆起在中、新生代地层沉积时一直处于剥蚀状态，也为库车盆地提供了物源和铀源。

表1 盆地蚀源区岩石铀含量统计表Tab.1 Statistics of contents in uranium provenance area rocks

2.3 岩性岩相条件

塔里木盆地含矿层位有中上侏罗系、下白垩系和新近系，其中中上侏罗系层位中产有萨瓦布其含铀煤型小型铀矿床、下白垩系层位中产有巴什布拉克中型铀矿床，新近系层位中产有日达里克等小型矿床［5］。但在库车坳陷内，侏罗系及白垩系地层出露范围有限，且埋深远远超过可地浸砂岩型铀矿埋深500 m的界限，因此，针对库车坳陷，白垩系、侏罗系层位找矿前景不大，主攻层位应为新近系，尤其是上新统(N2)［6］。

本区出露上新统地层为库车组(N2k)，该地层分布范围广，延伸稳定且厚度大，埋深相对较浅，除盆缘和褶皱发育的两翼较陡外，其产状普遍较平缓，一般为5°～10°.岩性岩相条件为以洪(冲)积扇相-滨湖相为主的一套杂(红)色或灰色陆相碎屑岩系，砂泥比大于1，具有有利的泥-砂-泥结构。砂体分布稳定，顶底板亦存在较好的隔水层，并有较丰富的植物碎片［7］。据钻孔资料反映有多层厚达10～30 m的砂体且为含水层，胶结疏松，透水性好，且埋深浅。这些皆是砂岩型铀矿成矿必备的条件。

冲积平原是以河道-泛滥平原为组合的沉积组合，其中河道是含铀碎屑沉积物的主要输送渠道，库车坳陷在新近系发育以辫状河道为主的沉积相，冲积平原主要由河床和河漫亚相组成［8-10］。日达里克含矿岩石的沉积环境为冲积平原中的辫状河道沉积，其岩性为松散的中-粗长石石英砂岩、砂砾岩，孔隙度较大，渗透性较好，有利于铀浸出、迁移;也有利于铀的沉淀，为铀的沉淀提供良好的场所。

2.4 水文地质条件

该区处于库车前陆盆地北部水文地质单元中的北部凹陷水文地质区，地下水动力系统发育相对完善，地下水水化学分带明显，补-径-排体系完善，现代水文地质条件与古水文地质条件具良好的继承性［3］。

塔里木盆地北缘地势高，断裂构造发育，构造开启程度高，是上新统的含水岩组补给区。南天山的隆起使盆缘遭受剥蚀，有利于含铀含氧水从盆缘向其渗入向盆地径流。来自蚀源区的含氧含铀基岩裂隙潜水流入目的层承压含水层，地下水沿承压含水层径流方向为铀成矿提供了有利的铀源、水源。径流区总体为山前带，地下水径流区广大，北部山前到秋里塔格，水力梯度为0.13～0.12，流向由北向南。局部地段，由于受断裂构造等限制，地下水径流条件相对改变，可能在亚南断裂形成局部排泄，罗布泊是塔里木盆地全区的区域性排泄区。故研究区具备良好的补径排系统。

2.5 砂体还原性条件

靠近盆山结合带部位的盆缘地段构造活动频繁，是盆地深部油气逸散的有利地带，因此砂岩型铀矿大多发育于大型含油气盆地的边缘［11］。越来越多的资料证明，盆地内铀的成矿与含油气构造具有空间上的一致性，而且成因上有着密切的联系［12］。在该区的日达里克矿化，主要产于红(杂)色岩系，由于新近系沉积时古气候条件干旱，沉积地层中缺乏有机质等还原性物质，需要后期的油气等介质的参与，提高地层中的还原容量，给铀矿化提供良好的氧化-还原地球化学环境。日达里克矿床砂岩中见有与铀矿化密切伴生的后生脉状沥青等有机质，说明油气参与了铀成矿作用(图4)。

在库车坳陷中，阳霞凹陷、拜城凹陷和乌什凹陷埋藏深度大，有机质成熟度高，成为重要的生油气凹陷，克拉苏—依奇克里克构造带和秋里塔格冲断带内的一系列背斜或断背斜圈闭，是油气主要聚集场所(图5);同时发育了一系列深大断裂，沟通了深部烃源岩与上部圈闭和储集层，成为重要的油气运移通道。依据砂岩型铀矿与油气藏空间上密切的共生/伴生关系，库车坳陷处在沉积盆地边缘油气逸散带中，为寻找砂岩型铀矿的有利区域。

图4 日达里克矿床成矿模式图(据阿种明等，修改，2005)Fig.4 Metallogenicmodel diagram of Ridalike

图5 库车坳陷构造位置与油气分布图(据张斌，修改，2012)Fig.5 Structural location and oil-gas distribution in Kuche depression

2.6 地形地貌条件

库车拗陷北为天山，周边受到断裂围限，陆源碎屑物的沉积分异作用好，发育较完整的沉积体系，即冲积扇相-河流相-湖泊相，这对形成大型或超大型的砂岩型铀矿床极为有利。盆地由西向东倾斜，盆地北缘由北向南降低，来自昆仑山、天山的河流搬运大量泥砂出山，大部分堆积在山麓，该区地势较陡颗粒粗。一部分进入冲积平原带，该带属于地下水的径流区，岩石粒度中等，主要以中、细砂及泥为主，颜色以黄褐、黄灰、灰、灰白为主。该带为河流下游较有利于砂岩型铀矿的形成，尤其是构造变异部位更为有利。

盆地凡有河流流经的地方植被发育，而在荒漠、半荒漠地区植被极不发育，则有利于地表水含氧和渗入淋滤作用，使地下水中的氧较为丰富，这对活性铀的带出和形成氧化带都十分有利。

3 结论

铀成矿作用是一个长期发育过程，是多种地质因素综合作用的结果，它需要时间、空间、物质供给等多方面成矿条件的相互配合。

因此，以库车坳陷的构造情况、铀源条件、岩性岩相条件、水文地质条件、砂体还原性、地形地貌等方面作为切入点，探讨库车坳陷砂岩型铀矿成矿潜力，认为，库车坳陷具备各类成矿要素，库车坳陷地区是一个寻找砂岩型铀矿的有利区域，而N2k是该区内寻找砂岩型铀矿化的主要目的层，具有良好的成矿潜力。

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Analysis on m ineralization potentiation of sandstone type uranium in Kuche depression of Tarim Basin

ZHUANG Hong-hong1，2，MAO Zi-qiang1，ZHANG Tao3，CHEN Ming1，BAIZhao-hua4

(1.214 Battalion，Co.，Ltd.，In China Shanxi Nuclear Industry Group Company，Xi’an 710024，China; 2.Research Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdou，610059，China; 3.Exploration Department，Petrochina Changqing Oil Field Company，Xi’an 710000，China; 4.211 Battalion，Co.，Ltd.，In China Shanxi Nuclear Industry Group Company，Xi’an 710024，China)

∶Kuche depression is located in the north rim of Tarim Basin，the outcropped of Kuche Formation(Neogene System)in Kuche depression iswide，and the sedimentary thickness is large，in order to understand the metallogenic potential of Kuche Formation(Neogene System)in Kuche Depression of Tarim Basin，through the analysis ofmetallogenic geological conditions，the lithology of Pliocene Kuche Formation is mainly variegated continental clastic rock series(red)of fluvial facies，with favorable mud-sand-mud structure.Tectonic uplift controlled the occurrence of the sandstone type uranium mineralization，which became the favorable channel for activating and leaching of uranium in the formation. The north rim of the basin is the region of exterior，which can provide abundant uranium source，inclu-ding the green schist of Early Proterozoic group，the volcanic rock of Early Permian and the granite rock ofmiddle-late Variscan.The groundwater dynamic system is perfectwith recharge-runoff-discharge area.he space Uranium mineralization with oil and gas construction are consistent，the oil and gas participated in the uranium mineralization，the deep fault became the communication of deep hydrocarbon source rock and the Upper trap，the zone of basin of deep oil and gas from escaping is favorable reducing barrier for sandstone type uranium mineralization.At the same time，Depression has favorable terrain conditions.From what has been discussed above，safely draw the conclusion that sandstone type uranium mineralization condition is good in Kuche depression of Tarim Basin，which can be used as a favorable exploration target area.

∶Kuche depression;Pliocene Kuche group;sandstone-type uranium deposits;ore-forming geological conditions

∶P 619.14

∶A

00/j.cnki.xakjdxxb.2015.0314

∶1672-9315(2015)03-0356-07

∶2015-01-20责任编辑∶李克永

∶陕西省地质勘查基金项目(61201304173)

∶庄红红(1987-)，女，山东临沂人，博士，E-mail∶346229801@qq.com