柴达木盆地北缘砂岩型铀矿类型及找矿方向研究

冯伟 宋宪生

摘要：柴达木盆地北缘中新生代凹陷区是砂岩型铀矿的有利地区。本文从中新生代地质一构造演化与砂岩型铀矿成矿关系分析入手，结合找矿目的层、层间氧化带、铀矿化发育特征，对层间氧化带砂岩型铀矿类型进行了划分，提出了以中下侏罗统为主要找矿目的层、以古层间氧化带为主攻方向，以铀成矿有利的山地区为背景的蚀源区凹陷区为找矿的有利地段的找矿思路。

关键词：柴达木盆地北缘；地质一构造演化；砂岩型铀矿；找矿方向

柴达木盆地为我国第三大内陆含油气、含煤盆地。近半个世纪以来，柴达木盆地北缘业已发现数十处砂岩型铀矿点、矿化点和众多的异常点、带，构成了砂岩型铀矿找矿的重点地区。近年来，砂岩型铀矿的找矿实践，虽在冷湖、鱼卡和北大滩等地发现了较好的找矿线索，但由于该区构造复杂，找矿难度较大。为此，有必要对柴达木盆地北缘砂岩型铀矿类型和找矿方向进行探讨。

1.区域地质背景

研究表明，柴达木盆地北缘（以下简称柴北缘）为一块断带，属于祁连造山带类前陆逆冲推覆构造带，其北界为达肯大板一宗务隆山断裂带，即柴达木盆地北界；南界为冷湖-陵间断裂带。由北向南柴北缘可划分出4个断褶构造带：南祁连断褶带、柴北缘逆冲推覆构造带（柴北残山带）、前陆滑脱拆离带及前陆盆地低应变构造带（图1），这几个构造带的有机组合构成了柴北缘地区的基本构造格局。研究区位于柴北缘残山带上的赛什腾一乌兰凹陷地区的中新生代盆地。

1.1盆地基底

主要由元古界达肯大板群和全集群中深变质岩、寒武一三叠系碎屑岩夹火山岩及加里东—燕山期中酸性花崗岩类组成。其中变质岩中铀含量为3.49～3.40×10^-6；Th为20.29～14.50×10^-6，Th/U为5.95～4.26。碎屑岩中铀含量为3.2～5.5×10-^-6，Th为13.86～23.88×10^-6，Th/U为4.31～6.71。花岗岩铀含量为2.5-6.4×10^-6，Th为12.8～50.10×10^-6，Th/U为5.12～7.83。受构造改造蚀源区岩石破碎强烈，铀源体中铀活化率一般在25.9%～60.5%，表明盆地蚀源区能为盆地提供丰富铀源。

1.2盆地盖层

柴达木盆地北缘盖层主要为侏罗系、白垩系、第三系和第四系。其中中下侏罗统是一套灰色含煤碎屑岩建造，主要发育河流一沼泽一湖泊相，其中赋存较多的铀矿点、矿化点及异常点，是层间氧化带型砂岩铀矿的首选找矿目的层。其次新第三系狮子沟组和上油砂岩组为杂色碎屑岩建造，以河湖相为主，也赋存较多的铀矿化点、异常点等，是研究区次要找矿的目的层。另外，中侏罗统铀含量较高，其中含炭质岩石和劣质煤层中铀一般在6～20×10^-6之间，局部在砂岩和煤中富集，可达到工业品位或形成地表铀矿体。其次新近系狮子沟组，上油砂山组铀含量在2.3～2.8×10^-6，局部达到5.0～7.0×10^-6。因此，中侏罗统和新近系具有衍生铀源条件。

2.中、新生代地质构造演化与砂岩型铀成矿的关系

中、新生代以来，柴达木盆地共经历了两次从断陷坳陷到挤压隆升的完整演化阶段。前一阶段，早中侏罗世形成了一套以含煤碎屑岩建造为特征的砂岩铀矿成矿目的层，晚侏罗世一白垩纪的构造反转，奠定了层间氧化带发育的基础；后一阶段，古近纪弱伸展一上新世早期的坳陷作用，目的层被掩埋，上新世一第四纪挤压反转，盆地进入了现代层间氧化的时期。

2.1晚侏罗世一白垩纪一古构造带的形成为古层间氧化带的发育奠定基础

该时期构造活动是控制柴北缘中生代地层分布最为重要的一期构造幕。肖安成教授认为该期构造活动形成了受陡倾断裂控制的北西向古构造带，而且建立了该期古构造活动特征分析的理论模型（肖安成等，2005）。同时指出，断块的整体抬升造成中生代地层均匀剥蚀，在新生代地层与侏罗系或下白垩统问形成平行不整合或小角度不整合。这种模型恰好反映出在逆冲推覆断层的作用下，中下侏罗统（目的层）被掀斜、暴露地表，可接受含铀含氧水进入目的层形成地下水的循环系统，进而发育层间氧化和铀的富集。据此认为这种古构造带特征分析的理论模型正是砂岩型铀矿成矿的理论模式，它揭示了古层间氧化带的形成机制。

2.2上新世晚期一第四纪一新构造运动造成目的层呈断块叠瓦状构造斜坡带

该时期构造活动是晚侏罗世一白垩纪构造形成的古构造带的继承和加强，使古构造带进一步抬升和隆起，更进一步促进了盆地的挤压缩短和逆冲推覆构造进一步发展，新生代地层多数表现为背斜构造带，同时盆缘老地层被推覆于盆地盖层之上。钻探证实，盆地盖层则表现为断块叠瓦状的斜坡构造带。上新世末，晚喜山运动使柴达木盆地结束了坳陷发展时期，进入褶皱上升回返阶段，第四系与下伏第三系之间普遍存在不整合现象，柴达木盆地现今绝大多数地面背斜构造形成于此时。晚喜山运动之后，柴达木盆地中心已迁移到东部三湖地区，成为第四纪的新坳陷。更新世末的新构造运动，使盆地整体回升，彻底结束了柴达木湖盆的沉积史，目前广布于盆地东部地区的封闭性盐湖（如台吉乃尔湖、达布逊湖、霍布逊湖及涩聂湖）即为第四纪沉积中心湖泊消亡的残迹（薛广华等，2002）。此时柴北缘地区处于盆地总体的地下水径流区，而且，柴北缘地区的中新生代盆地内同样为一完整的水文地质单元，那么发育于盆地边部的断块构造斜坡带就具有形成层间氧化带的水文地质条件。如鱼卡地区东部绿梁山前，在断块斜坡目的层中已发现现代层间氧化带及铀矿化。据上分析，柴北缘成矿目的层在中新生代构造演化中，发生过两次掀斜作用，发生过两次后生氧化和铀的聚集成矿作用，即形成了古、现代层间氧化带砂岩型铀矿化（刘林，2008）。

3.砂岩型铀矿类型划分

据上分析，可将柴北缘铀矿化类型划分为现代层间氧化带型和古层间氧化带型两种（图2）。

图2柴北缘鱼卡地区东部古、现代层间氧化带发育示意图

3.1现代层间氧化带砂岩铀矿

逆冲推覆式、反向逆冲式和双推双断式均有利于现代层间氧化带砂岩型铀矿的形成，其中逆冲推覆式盆地南缘、反向逆冲式和双推双断式形成的构造斜坡体与现代地下水的补径排系统相一致，具有形成現代层问氧化带的前提。鱼卡凹陷南部斜坡体的钻探结果佐证了上述推论。

只要具有有利的地层结构和一定厚度的砂体，就有可能形成氧化带型铀矿，因此现代层间氧化带砂岩铀矿也是柴北缘的找矿类型。

3.2古层间氧化带砂岩铀矿

逆冲推覆构造在盆地北缘形成的构造斜坡体与蚀源区相向，与地下水的补径排系统相悖，故发育在该区段的层间氧化带可能为古层间氧化带，也就是它的形成是在燕山早期伸展构造样式发育阶段形成的，那么与该层间氧化带有关的铀矿化可能就是古层间氧化带铀矿。正如上已述及的鱼卡凹陷北缘滩间山发育的铀矿化可能就是古层间氧化带砂岩铀矿。此类铀矿化的分布主要位于南祁连山山前南缘。故此可以推论出柴北缘区找矿目的层向盆外倾斜的地段是古层间氧化带砂岩铀矿的发育区段。

4.砂岩型铀矿找矿方向研究

4.1以中下侏罗统为主要目的层，兼顾第三系

柴北缘中下侏罗统地层为一套含煤碎屑岩建造，属灰色一黑色原生地球化学类型，具有较强还原能力。岩相主要为河流一三角洲一湖泊沉积体系，泥-砂-泥地层结构发育，砂体层数多，厚度适中，富含炭屑、黄铁矿等还原物质，具有砂岩型铀成矿有利的地层结构和砂体特征。该层位中业已发现了结绿素、绿草山、北大滩等铀矿点，并在鱼卡东部、北大滩等地区钻孔中发现了砂岩型铀矿体、矿化体。因此中下侏罗统为柴北缘主要找矿目的层。新近系的上油砂山组和狮子沟组为河湖相沉积，氧化砂体发育，柴北缘新近系为含油气层位，油气对层间氧化带具有较强的还原能力，前人曾在该层位中发现铀矿化点、异常点，由此认为新近系为柴北缘砂岩型铀矿找矿的次要目的层。

4.2以寻找古层间氧化带砂岩型铀矿为主攻方向

古层间氧化带发育时间较长，矿化作用较发育。钻探查证已探明，区内的砂岩型铀矿化主要受该类型层间氧化带控制。现代层间氧化带水动力系统在区内氧化作用持续时间较短、普遍规模较小，故受其控制所发育的层间氧化带型铀矿化规模有限、铀含量较低。因此，柴北缘砂岩型铀矿找矿方向应以寻找古层间氧化带类型为主。

4.3以含铀建造、富铀岩体发育的山地区为蚀源区断陷区为重点地段

据上述综合分析认为，柴北缘鱼卡东部、北大滩、乌兰凹陷东部地区是砂岩型铀矿找矿的重点区段。（1）鱼卡东部地区。蚀源区为达肯达坂山、绿梁山富铀花岗岩体和元古界、古生界火山岩岩石等，可为铀成矿提供了较丰富的铀源。通过钻探查证，该区盆地中发育中侏罗统大煤沟组（J₂d）和石门沟组（J₂s）地层，地层中砂体发育，厚度5.0m～33.4m，平均13.24m；岩性以细砂岩—粗砂岩为主；砂体中氧化发育，见4～6层层间氧化带，厚度3.8m～71.1m。并且在该区已发现铀工业孔，多个铀矿化孔。（2）北大滩地区。北部蚀源区富铀花岗岩体和元古界、古生界岩石发育，其中发育有尕海417铀矿化点、阿木内克山310铀矿点，南部发育有上泥盆统富铀建造，其中发育乌兰681火山岩型铀矿化点，可以为铀成矿提供丰富的铀源。通过钻探查证，该区盆地内发育中侏罗统石门沟组（J₂s）地层，埋深0～316.4m，砂体厚度5.20m～30.20m，平均13.58m；岩性以细砂岩—粗砂岩为主，层间氧化带发育2～4层，厚度4.8m～20.7m。并且在该区已发现1个工业孔，4个铀矿化孔，6个铀异常孔。（3）乌兰凹陷西北缘。位于阿木内克山310铀矿点的南侧，也具有丰富的铀源。在阿木内可山南缘发现中侏罗统，不整合于震旦系下岩组之上，岩性主要为泥岩、炭质泥岩、砂岩、砂砾岩等，局部夹有煤线。出露东西长约3.6km，总体向盆内倾斜。砂体含有炭屑、炭质细纹和少量黄铁矿结核等，褐铁矿化较强，一般伽玛强度62～68γ，局部277γ。