宁安盆地砂岩型铀成矿预测评价

李晓翠，贾立城，张成伟，刘武生

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

宁安盆地砂岩型铀成矿预测评价

李晓翠，贾立城，张成伟，刘武生

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京100029）

通过分析山市典型矿床成矿特征和成矿条件，厘定了该矿床的成矿要素，建立了成矿模式，结合区域成矿规律研究，认为宁安盆地砂岩型铀成矿主要受铀源、岩性-岩相、氧化带、水文地质、铀矿化信息等要素控制；采用固体矿产矿床模型综合地质信息预测技术，基于GIS平台，将以上要素信息转换成有效的GIS的图层（点、线、面）变量，应用MRAS软件，采用特征分析法进行远景区的圈定，最终优选出Ⅰ级远景区1片、Ⅱ级远景区2片，认为山市外围地段、岭后—复兴地段和前杨—岔路地段是铀矿找矿的有利地区。

宁安盆地；砂岩型铀矿；预测要素；成矿预测

宁安盆地位于黑龙江省牡丹江市境内，形态呈不规则状，面积3 300 km2，现今呈改造型残留盆地［1-2］。该盆地铀矿地质工作始于20世纪60年代初，由于当时找矿理论和认识水平所限，找矿勘探工作多集中于点上，认为发现的矿点规模小，品位低，难选冶，所以未进一步投入工作量［2］。近年来，随着砂岩型铀矿成矿理论的不断完善，铀矿地质工作者在该区进行了新一轮的工作，肯定了古河谷型铀矿的找矿前景。笔者按照铀矿资源潜力评价技术要求［3］，采用“矿床模型综合地质信息预测方法”［4］，基于GIS平台，提取铀成矿预测要素，运用特征分析法，圈定了铀成矿远景区，以期对该地区的进一步勘查开发提供科学依据。

1 区域成矿地质背景

宁安盆地是在前寒武结晶地块——老爷岭地块的佳木斯隆起带和张广才岭—太平岭边缘隆起带上发育起来的小型山间或山前盆地［2，5-6］。盆地基底构成较为简单，主要由燕山期、印支期、海西期、元古宙花岗岩类以及元古宙深变质岩系和古生代浅变质岩系构成，总体上基底的西部以花岗岩类为主，东部则以变质岩类为主［2］；盆地盖层主要由白垩系、古近系、新近系和第四系构成［2］，三叠系和侏罗系在工作区基本缺失。盖层主体为白垩系，在盆内大面积出露，地层发育齐全，不整合于基底之上，由下到上进一步划分为宁远村组（K1n）、建兴组（K1j）、猴石沟组（K1-2h）和海浪组（K2h），其中海浪组主体分布在盆地西部的海浪坳陷，区域上海浪组可分为上下两段，其中下段为盆地主要找矿目标层（图1）。

图1 宁安盆地地质图Fig.1Geology map of Ning’an basin

2 典型矿床成矿特征

宁安盆地具有工业意义的铀矿化类型为古河谷型铀矿化，其中研究程度高、最具代表性的为山市铀矿床。该矿床发育于宁安盆地海浪坳陷西北部，属于张广才岭边缘隆起带，是老爷岭地块西部边缘陆缘增生扩展带。

山市矿床形成于直接覆于富铀花岗岩基底之上古河道内，为古河道潜水氧化带型铀矿床，通过对前人研究工作的综合分析［2，5，7-11］，山市矿床主要受铀源、构造、含矿层位、沉积建造、沉积相等要素控制（表1）。

山市矿床的成矿过程主要经历了铀预富集-成矿-矿后改造3个阶段（图2）：

表1 宁安盆地山市古河道型铀矿成矿要素Table 1Metallogenic elements of paleo-valley type uranium deposit of Shanshi，Ning’an basin

图2 山市矿床成矿模式［8］Fig.2Metallogenetic model of Shanshi deposit［8］

1）预富集阶段

山市矿床古河谷形成前，富铀的花岗岩基底历经了长时间的准平原化阶段，形成了广泛分布的花岗岩风化壳。风化壳在形成时释放了大量的活性铀，其中一部分被地下水带走；另一部分富集在风化壳内部［5］，这种富集甚至可达工业品级。而古河谷形成时沉积物源主要为花岗岩及其风化壳，因此河谷充填物在沉积时就伴随着铀的预富集作用，此时铀主要是以吸附形式存在于黏土矿物或有机质碎片、残体中（图2A）。

2）成矿阶段

从残留的褐色、褐黄色古潜水氧化分析，这可能是一期重要的成矿期。在盆地边缘蚀源区由于长期淋滤作用，花岗岩（可能风化壳还部分存在）中的铀转入地下水，以［UO2（CO3）2］2-或［UO2（CO3）3］4-形式搬运进入盆地，同时含氧含铀水进一步淋滤上部地层中吸附形式存在的铀；此时水介质呈碱性，因此氧化带颜色较深，呈褐色、褐黄色，随潜水氧化作用的进行，在前锋线附近形成了地球化学障，六价铀被还原成四价卸载沉淀（图2B）。

3）矿后改造阶段

次生铀酰矿物的大量出现，是由于后期地壳抬升，造成先期形成的矿体出露地表或近地表，在常温、常压的地表氧化条件下形成的，可以理解为是铀矿床或铀矿体的地表氧化带产物。次生铀酰矿物的分布与矿体埋深、地下水作用强度、水介质的化学性质（pH、Eh及化学成分）等有关［5］（图2C）。

3 预测要素

通过典型矿床研究及区域成矿规律研究表明，宁安盆地含矿目的层主要为上白垩统海浪组下段（K2h1），其预测要素特征主要表现在铀源、沉积相、沉积建造、氧化带、水中铀异常、铀矿化信息、航磁异常、铀钍比等8个方面。

3.1 铀源

盆地西部、北部蚀源区及盆地内部基底隆起区广泛出露的印支-燕山期花岗岩体，风化强烈，形成大面积的花岗岩风化壳，铀含量高，容易浸出，是后期铀成矿的主要铀源［2］。此外，含矿层下伏基底即为富铀花岗岩［9］，对成矿更为有利。

3.2 沉积相

含矿层上白垩统海浪组下段（K2h1）主要分布于盆地西北部，发育冲积扇-河流-三角洲-湖泊沉积体系。其中，河流相发育最为广泛，冲积扇相次之，而三角洲、湖泊相发育规模较有限。研究认为山市矿床定位河道亚相中，因此，海浪组下段冲积扇相和河流相砂体对寻找山市式铀矿化十分有利。

3.3 沉积建造

山市式铀矿化与河道亚相的灰-杂色碎屑岩建造关系密切，铀矿化主要赋存于灰色、灰白色砂砾岩、砂岩中，其次是粉砂岩、泥岩。河道亚相灰色建造规模大，富含有机质、黄铁矿等还原剂［2］，胶结疏松，透水性好，对氧化带的发育较为有利。

海浪组下段厚50～300 m，沉积中心位于敖东—海浪—岔路以南地区，厚度大于300 m。含矿层厚100～300 m之间时对成矿最有利。

海浪组下段底板标高一般在-50～300 m之间，沉降中心位于盆地西部，与沉积中心吻合较好。含矿层底板标高在50～300 m之间时最有利于铀矿化的发育。

3.4 氧化带

目的层海浪组下段中共发育3种氧化带类型：现代潜水氧化、古潜水氧化和潜水-层间氧化。现代潜水氧化分布范围最广，在山市矿床、岭后—复兴地段、前杨—岔路地段都有分布。古潜水氧化多被现代潜水氧化覆盖，呈残留体状。潜水-层间氧化主发育于岭后—复兴、前杨—岔路地段等隔水层稳定地区。这3种氧化作用交互进行，相互叠加，共同控制了铀矿化的定位。

3.5 水中铀异常

据前人资料［9］，宁安盆地盖层地下水中具有明显的铀异常，这些地下水铀异常区主要发育于已知铀矿（化）点、异常点附近，或其地下水径流的下游地区，对铀矿化有一定的指示作用。

3.6 铀矿化信息

铀矿化信息是证明在一定地质环境中放射性元素含量增高的标志，作为可能有铀的工业富集的直接指示［12］，包括铀矿床、铀矿点、铀矿化点和异常点等直接矿化显示，还包括各种指示深部可能有铀矿化的物化探和水文、放射性水文异常等间接显示，这些直接或间接显示越强越多越有利。

宁安盆地铀矿化较丰富，盆地内共发现包括山市矿床在内的15处矿床矿点、矿化点、异常点，矿化主产于海浪组下段中。

3.7 航磁异常

宁安盆地由高磁向低磁过渡部位（航磁垂向一阶导数异常值-0．022～0．09 nT的区域），即航磁异常等值线梯度带及不同特征磁异常分界线往往反映隆起区与凹陷过渡的构造斜坡部位，对氧化带有控制作用，因此在一定程度上对矿化具有一定的指示作用（图3）。

3.8 铀钍比

图3 宁安盆地航磁异常Fig.3Aeromagnetic anomaly in Ning’an basin

与已知铀矿点和矿化点对比分析，该盆地铀矿化位于铀钍比值的高场区，铀矿化区域钍元素背景值很低，与铀成矿密切相关的指示元素和组合元素主要为铀钍比值，铀钍比值为1．865～2．067的区域对铀矿化有一定指示作用（图4）。

4 成矿预测

4.1 预测变量构置

本次预测采用矿床模型综合地质信息预测技术［4］，基于GIS平台，应用MRAS软件，采用特征分析法进行靶区的圈定，这就要求将预测要素信息转换成有效的GIS的图层（点、线、面）变量。根据总结的预测要素，结合实际情况构置了预测变量（表2）。

图4 宁安盆地化探铀钍比值异常Fig.4U/Th anomaly in chemical exploration of Ning’an basin

4.2 预测区圈定

将表2构置的地质、物化探8个预测变量依次代入MRAS软件的特征分析法模块，利用平方和法计算各个变量的权重，从表2可以看出，铀矿化信息、含矿层厚、底板标高、沉积相和氧化带展布等变量所占权重较大，这与地质事实相符，进一步说明构置的变量可信、可行。

运用最小预测区的圈定原则［13］，结合实际地质成矿条件，最终圈定、优选成矿预测区8片（图5），其中，A类预测区1片，B类预测区2片，C类预测区5片。

5 远景区评述及找矿方向

依据圈定、优选的预测区以及进一步扩大铀矿勘查工作程度与找矿方向，将宁安盆地的成矿远景区划分为3片（图5），其中Ⅰ级成矿远景区1片、Ⅱ级成矿远景区2片。

5.1 山市Ⅰ级远景区

该远景区位于山市矿床外围地区，具有以下成矿有利条件：1）距离盆地边缘近，蚀源区大面积出露富铀岩体，且含矿层下伏基底即为富铀岩体，铀源丰富；2）含矿层为辫状河相。主河道为NW-SE向，规模大，并有多条次河道汇入，主次河道交汇部位及河道边部是有利成矿部位；3）含矿建造为灰、灰白色砂砾岩、砂岩夹粉砂岩、泥岩，富含还原介质；4）古河谷缓坡一侧发育缓倾斜坡带，埋深浅，

有利于潜水氧化带发育；5）存在水中铀含量高异常区。

表2 山市地区古河谷型铀矿预测变量构置Table 2Prediction variable configuration table of paleo-valley type uranium deposit in Shanshi area

图5 宁安盆地海浪组下段山市式古河谷型铀矿预测成果Fig.5Predicted result of paleo-valley type uranium deposit in the Lower Member of Hailang Formation in Shanshi of Ning’an basin

5.2 岭后—复兴Ⅱ级远景区

该地段找矿类型为基底古河道型，有利成矿条件主要有：1）基底、蚀源区为印支-燕山期富铀花岗岩，北东部为下白垩统宁远村组中、酸性火山-火山碎屑岩系，铀源丰富；2）构造稳定，新构造运动以整体抬升为主，含矿层整体为由北西向南东缓倾的斜坡状。基底埋深浅，一般为50～80 m，最大埋深100 m；3）发育古河道，控制长度8 km，单河道宽1～2 km，河道交汇处宽可达5～8 km，切入基底深度10～50 m［2］；4）海浪组下段灰色建造层直接出露地表，一般厚50～100 m。岩性组合为厚层状深灰、灰、灰白色砂砾岩、砂岩夹薄层粉砂岩、泥岩。砂（砾）岩胶结松散，透水性好，分选差、成熟度低，富含还原剂；5）具相对独立的水文地质系统，补-径-排体系完善［2］；6）潜水氧化作用广泛发育，包括古潜水氧化和现代潜水氧化，氧化深度10～35 m；7）有较好的铀矿化显示，在该区已发现2个矿化孔和3个异常孔，但勘探网度较大，控制程度低，还有继续投入工作量的必要。

5.3 前杨—岔路Ⅱ级远景区

该远景区位于海浪坳陷北东部，找矿类型为建造间古河谷型，主要具有以下有利成矿条件：1）该区北东部为燕山期富铀花岗岩隆起，含矿层下伏基底主要为花岗岩类，局部为元古宙变质岩系，铀源较为丰富；2）含矿层海浪组下段为辫状河相沉积［2］；3）含矿建造为杂色建造，由厚层状砂砾岩、粗砂岩夹薄层细砂岩、粉砂岩、泥岩构成，厚度200 m左右。砂岩胶结松散，透水性好，分选差、成熟度低；4）补-径-排体系完善，从补给区到排泄区水化学类型、矿化度、Eh值及溶解氧等也有一定规律的变化，显示含水层中有氧化还原环境的存在，对铀成矿有利；5）发育古潜水氧化和古潜水-层间氧化，氧化带的发育方向总体是自北东向南西；6）目前在该地段共发现矿化孔3个，矿化受氧化带前锋、岩性岩相、还原剂等因素控制。

6 结论

1）通过对宁安盆地山市铀矿床的解剖，该矿床铀矿化主要受铀源、含矿层位、沉积建造、沉积相、后生蚀变等要素控制，从而厘定了该矿床的成矿要素。

2）通过区域成矿条件分析，结合典型矿床建模、航磁、化探信息，构置了沉积相、含矿层厚100～300 m、底板标高50～300 m、氧化带前锋线、水中铀含量异常、铀矿化信息、航磁异常区、铀钍比等8个预测变量。

3）利用8个预测变量，基于GIS平台，采用矿床模型综合信息预测技术，对宁安盆地古河谷型铀矿进行了预测，最终圈定Ⅰ级远景区1片、Ⅱ级远景区2片，并对远景区的成矿条件进行了评述。

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Metallogenic prediction and potential evaluation of sandstone type uranium deposit in Ning’an basin

LI Xiaocui，JIA Licheng，ZHANG Chengwei，LIU Wusheng

（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

Through the analysis on metallogenic characteristics and conditions of Shanshi typical uranium deposit，the key factors were identified and the metallogenic model was set up．Combined with the research achievements of regional metallogenic regularity，it was believed that controlling factors are uranium source，lithology-lithofacies，oxidation zone，hydrogeology as well as uranium mineralization information，the prognosis technology of the solid mineral resources model are adopted to evaluate the source with comprehensive geological information．On the basis of GIS platform，the above information of prognosis factors are transformed to the effective variables（point，line，surface）GIS layer．By applying MRAS software，and characteristics analysis method，the target areas were delineated．Finally，one rank-Ⅰperspective area，two rank-Ⅱperspective areas had been selected．It is considered that surrounding areas of Shanshi，Linghou-Fuxing and Qianyang-Chalu sections are favorable areas for uranium prospecting．

Ning’an basin；sandstone type uranium deposit；prognosis elements；metallogenic prediction

P612；P619．14

A

1672-0636（2016）03-0133-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2016.03.002

全国铀矿资源潜力评价成果集成（项目编号：12120114051701）

2014-09-03；

2015-06-11

李晓翠（1982—），女，河北衡水人，高级工程师，主要从事铀矿地质研究与评价工作。E-mail：cnnclxc9818@163．com