内蒙古乌拉特后旗地区铀矿地质特征及矿化成因探讨

杨丽娟 谢燕 徐国 王永全

摘要：本文首先从构造、地层、岩浆岩、铀矿化特征等方面总结了乌拉特后旗地区铀矿地质特征，然后从地球化学指标特征、物质成分变迁、矿物蚀变特征三个方面重点讨论了铀矿化成因，据此初步探讨了后旗地区花岗岩型铀矿的找矿方向，以期为该区的铀矿找矿工作提供参考。

关键词：内蒙古；乌拉特后旗；铀矿地质特征；矿化成因

1.前言

内蒙古乌拉特后旗地区的铀矿勘查工作始于20世纪50年代，1993年以前七〇三航测队、北京地质研究院、核工业二〇八大队等单位在本区开展了铀矿区调、勘查或研究工作，先后发现了1501.1513等花岗岩型、碳硅泥岩型铀矿化点、炭窑沟四盘6号等伟晶岩型铀矿化点及测老庙盆地沉积铀矿床等大量矿化点和异常点，找矿前景良好，因此，笔者在区内开展详细的地质矿化特征研究，分析矿化成因，探索找矿方向，对区内铀矿找矿工作具有十分重要的意义。

2.地质特征

2.1构造

乌拉特后旗地区大地构造位置属狼山一白云鄂博台缘坳陷西南段、阿拉善台隆中北段，属华北陆块北（外）缘铅锌铜钼铀银成矿带。区内断裂构造十分发育，构造线总体呈北东向，褶皱构造总体表现为复背斜形式，其核部地层为乌拉山群、色尔腾山群，两翼地层由渣尔泰山群组成。

中元古代晚期，后旗狼山地区结束了拉张型沉积，转入了挤压造山活动期，形成了韧性断裂或韧性剪切带。韧性剪切带对控制铀矿化的分布有一定的意义，其变形越强烈铀矿化越容易富集，已发现的矿化点、异常点大多沿韧性剪切带分布。

2.2地层

区内出露地层较为简单，主要为新太古界乌拉山群、色尔腾山群，古元古界宝音图群及中新元古界渣尔泰山群结晶基底与古生界阿木山组、大红山组、额里图组及中生界白垩系李三沟组、固阳组、巴音戈壁组等内陆湖盆沉积盖层

乌拉山群岩性以（黑云）斜长角闪岩、（黑云）角闪斜长片麻岩、角闪斜长变粒岩、等为主。色尔腾山群岩性主要为含透闪石大理岩夹含石榴绢云石英片岩、石英岩。渣尔泰山群是最主要的含矿层位，区内本群可分为三个岩组，自下而上为书记沟组、增隆昌组、阿古鲁沟组。阿古鲁沟组主要岩性为二云石英片岩、二云千枚岩、碳质板岩等，其碳质板岩中已发现固阳康兔沟601等淋积型铀矿化点。

2.3岩浆岩

本区受地槽多旋回发展及深断裂的共同影响，岩浆岩十分发育，从新太古代—侏罗纪均有出露，以新太古代、石炭纪、二叠纪和三叠纪花岗岩类最为发育（图1）。岩体长轴方向均为北东向，显示北东向断裂对区内岩浆活动具有长期的影响。石炭纪、三叠纪花岗岩与铀矿化关系密切，代表性岩体特征简述如下。

（1）古生代石炭纪罕乌拉岩体

狼山复式岩体主体，主要岩性为灰白色、浅肉红色中细粒、中粒斜长花岗岩、黑云母二长花岗岩、钾长花岗岩。岩体蚀变有绢云母化、泥化及绿泥石化等。岩体铀含量3.7x10-6，钍含量26.7x10-6，钍铀比7.2。能谱测量的岩体铀含量7.8x10-6，钍含量22.5x10-6，钍铀比2.9。

岩石化学特征表明（表1），各类花岗岩样品的A/CNK值平均为1.22～1.52，A/NK值平均为1.56～1.83，岩石化学组成均显示铝过饱和。Na20+K20平均为6.41%～6.83%，钾长花岗岩略高，为6.83%；K20/Na20平均为1.10～1.24，钾长花岗岩最高，为1.24，属于中高钾系列花岗岩。

（2）三叠纪乌和尔图岩体

乌和尔图岩体为狼山复式岩体的最新岩体，能谱测量的岩体铀含量13.15x10，钍含量37.8x10钍铀比2.9。岩体中含少量沥青铀矿，岩体同位素年龄222Ma。

岩石化学特征表明（表2），乌和尔图岩体Si02含量较高，71.54%～73.07%，A1203含量高，13.67%～14.20%，全碱含量较高，8.50%～8.70%，K20/Na20变化于1.43～1.51，K20>Na20，Fe203/FeO变化于1.41～2.54，A/CNK变化于1.40～1.48，表现为A1203>CaO+K20+Na20，A/NK变化于1.57～1.67，表现为弱铝过饱和的碱性岩体。由此认为，乌和尔图岩体具有高钾、高碱（K20+Na20），低镁、低钛、低铁的特征、铝过饱和的特征，显示了S型花岗岩（陆壳沉积物熔融形成的花岗岩）的基本特征，其K20/Na20的值很高，最高为1.51，反应其后期发育较为强烈的钾化，这与岩体中发育的大量铀矿化密切相关。

作者通过对乌拉特后旗地区各时期岩体岩石学、岩石化学特征的系统研究，认为乌拉特后旗地区主要岩体在岩石地球化学特征上具有一定的共性，都具有高钾、高碱、铝过饱和的S型花岗岩特征，形成的构造背景为华北板块北缘与西伯利亚板块南缘同碰撞结束一后碰撞开始的构造转换期，其岩浆很可能来源于中新元古代渣尔泰山群变质岩的部分熔融。这一特征对铀成矿十分有利。

2.4铀矿化特征

乌拉特后旗地区已发现的矿化点、异常点以花岗岩型为主，主要产于石炭纪罕乌拉岩体和三叠纪乌和尔图岩体等花岗岩体及其内外接触带中，受断裂蚀变带、糜棱岩化带控制，以硅质破碎带、硅质脉型铀矿化为主，代表性铀矿化点包括1501.1513等（图2）。矿化主要与红色、黑色硅质脉、玉髓脉有关，伴生有多种热液蚀变，主要有硅化、赤铁矿化等，推断为具有典型钾交代型铀矿化特征的热液型铀矿化。

3.矿化成因探讨

烏拉特后旗地区花岗岩型铀矿化主要产于三叠纪乌和尔图岩体东、西两侧边缘相中，矿化明显受构造控制，为分析其成因，笔者对赋矿岩石的地球化学指标、物质成分变迁情况、矿物蚀变特征做了初步研究。

3.1地球化学指标特征

根据对1513及1501矿点部分赋矿岩石的主量元素全分析结果可看出（表3），赋矿岩石中Si02含量较高，变化于71.39%～73.68%之间，平均72.50%；全铁含量较低，变化于2.00%～3.24%之间，平均2.75%，且Fe2+含量明显高于Fe3+；铝含量很高，变化于13.40%～15.91%之间，平均14.25%；A/CNK值较高，变化于1.44～1.89之间，平均1.63；Ti、Ca、Mg含量较低，分别为0.02%～0.26%、0.09%～1.17%、0.30%～0.74%，平均值分别为0.19%、0.52%、0.50%；全碱含量较高，变化于8.42%～9.32%之间，平均8.77%，其中K含量很高，变化于5.22%～6.92%之间，平均5.65%，且K含量明显高于Na，K/Na值变化于1.51～2.88之间，平均1.89。

与华南、法国主要碱交代型铀矿床矿石地球化学指标平均值对比可知（表4、图3），乌拉特后旗地区赋矿岩石各项地球化学指标与已知碱交代型铀矿床矿石十分相似，其中全碱含量、K值、K/Na值都略高于已知矿床矿石，说明其碱交代程度很高，钾化十分强烈。

综合以上指标可看出，乌拉特后旗地区赋矿岩石具有高钾、高碱、铝过饱和、低镁铁、低钛的特征，这些都是碱交代型铀矿的典型地球化学指标特征，由此可以证明，乌拉特后旗地区赋矿岩石经历了较强烈的碱交代作用。

3.2物质成分变迁

通过对乌拉特后旗地区赋矿岩石主量元素测定，并对其进行巴尔特法计算，得出赋矿岩石主要阳离子迁移情况，由结果表可知（表4），矿化地段构造蚀变岩与正常围岩在化学成分上差异很大，元素迁移显著，大量Si、Al、Na、Fe离子被带出，Mg、K与H20被带人。光谱分析表明，铀与B、Mg、Mn、Ba、Th为正相关关系，与Al、Fe、La、Tn为负相关关系，钍含量较低，一般在0.002%～0.006%之间，Th/U=0.22。这一特征说明乌拉特后旗地区主要产铀岩体在成岩后期可能经历了大范围、强烈的自交代作用，且这一自交代作用以钾交代为主。

3.3矿物蚀变特征

乌拉特后旗地区主要赋矿岩石为乌和尔图岩体浅肉红色粗中粒钾长花岗岩、似斑状黑云母钾长花岗岩和黑云母二长花岗岩，赋矿岩石呈红色，矿物成分以碱性长石（微斜长石、微斜条纹长石、正长石）为主。

岩体在发生碱交代作用过程中矿物成分发生明显变化：斜长石、黑云母被碱性热液交代；更长石中的钠被钾置换，从而逐渐钾化，变为微斜长石、微斜条纹长石、正长石；黑云母中的Al、Fe也被大量带出，蚀变为绿泥石；同时，石英被大量溶解，si大量流失，这与前文所述物质成分变迁特征相一致。随着交代作用的发生，赋矿岩石中保留了大量的交代残余、石英重结晶结构，这也为岩体发生碱交代作用提供了可靠的证据。

碱交代作用还表现在区域上大面积围岩蚀变的发育，常见的蚀变种类有钾化（表现为石英、斜长石减少、碱性长石增加）、硅化（主要表现为硅质充填胶结）、绢云母化、绿泥石化（黑云母普遍被绿泥石所代替）、粘土化等，多呈带状分布于大构造的两侧。

3.4矿化成因探讨

经研究，作者认为乌拉特后旗地区花岗岩型铀矿化成因，其矿化过程经历三个主要阶段，即铀的预富集阶段、钾交代阶段和后期热液成矿阶段。

3.4.1铀的预富集阶段

铀的预富集阶段是随着主要产铀花岗岩体的岩浆演化及岩体形成过程中的构造演化而发生的四次铀的活化迁移富集过程：第一次为中新元古代渣尔泰群滨海一浅海相建造沉积过程中富集铀；第二次为伴随白云鄂博造山运动，古陆壳部分熔融，形成中元古代富铀的哈海岩体，同时形成最早的铀矿化点；第三次为晚石炭世末中华力西运动第Ⅱ幕，伴随华北板块北缘和西伯利亚板块南缘的碰撞缝合，地层褶皱并伴有大规模陆壳熔融，形成罕乌拉岩基、浩日格山岩体等石炭纪富铀花岗岩体，也基本奠定了目前狼山复式岩体的主体；第四次为二叠纪晚华力西旋回第一幕构造运动，晚三叠世造山期后地壳拉伸松弛背景下印支运动的产物，形成乌和尔图岩体、东升庙岩体。随着乌拉特后旗地区构造演化的进行，铀通过陆壳重熔再侵位的机制不断的迁移活化再富集，这一过程的结果是使本来分散于古陆壳及热液中的铀集中富集于石炭纪一三叠纪产铀岩体中，为后期热液改造成矿奠定了铀源基础。

3.4.2钾交代阶段

钾交代阶段是铀的再分配阶段，乌拉特后旗地区主要产铀花岗岩体是由一系列碱质含量较高的陆壳重熔岩浆结晶分异形成的，在岩体侵入晚期，由岩浆分异形成的碱性岩浆热液与已经形成的岩体发生规模较大、程度较强的钾交代作用，使岩石的矿物组成和化学成分都发生了较大变化，碱性长石增多，石英发生重熔再结晶，铀再分配，大量被带入到钾交代岩石中，使钾交代岩石活性铀增加，同时由于硅质被大量带出，岩石的抗压强度变小，孔隙度增大，使其更易破碎、蚀变，同时更有利于铀的迁出。钾交代阶段不但完成了铀的预富集，同时为后期的热液成矿，提供了物质来源，提供了矿质沉淀聚集的地球化学环境以及容矿的场所。

3.4.3热液成矿阶段

后期热液成矿阶段是铀的迁出沉淀成矿的阶段，钾交代岩石形成后，在其上叠加了多期次的構造活动，这些构造活动是铀迁出成矿的动力来源，构造使钾交代岩石破碎，同时还导通了深部的热液，这些热液随着多期构造的发育，反复作用于钾交代岩石，使热液中的铀与钾交代岩石中预富集的铀同时被Fe2+等还原介质还原从而形成具一定规模的铀矿化，同时热液作用又导致了一系列的蚀变，如硅化、赤铁矿化、萤石化等。在成矿后，部分矿化又经历了表生淋积作用，形成了一定规模的次生铀矿化（1502矿点）。

4.找矿方向

综上所述，笔者认为该区应以花岗岩型铀矿为主要找矿类型，工作区二叠一三叠纪s型花岗岩体发育，岩体内已发现1502.1513、1501等大量铀矿异常带，铀矿化具有较明显的碱交代型铀矿的特征。主要控矿因素为钾交代体、岩体内部构造破碎带、糜棱岩化带，成矿最有利地段为乌和尔图岩体东、西边缘相与过渡相接触部位，铀矿化特征及成因与龙首山地区有相似之处，具有很好的铀成矿潜力。