新疆尼勒克坳陷侏罗系沉积演化及与铀成矿的关系

2018-12-27邱余波刘俊平蒋宏张占峰张磊陈虹

新疆地质 2018年4期

邱余波，刘俊平，蒋宏，张占峰，张磊，陈虹

(核工业二一六大队，新疆乌鲁木齐 830011)

伊犁盆地是我国十分重要的砂岩型铀矿产基地，其中伊宁坳陷，具良好的铀成矿地质条件和巨大的铀资源潜力[1-2]。尼勒克坳陷位于伊犁盆地东北部，铀矿地质调查显示该地区具铀源、层间氧化带、地球化学障等砂岩型铀矿成矿条件，但由于构造变形较强、工作程度偏低，使该地区铀成矿潜力不明晰[3]。刘家铎等在研究伊犁盆地早—中侏罗世岩相古地理时[4]，认为尼勒克坳陷主要发育扇三角洲及湖-沼泽相；李维锋等提出尼勒克地区三工河组发育辫状河三角洲[5]。本文基于野外实地考察、近年来铀矿调查施工钻孔岩心观测、典型钻孔剖面沉积相分析、伊犁盆地构造背景及断陷湖盆的演化规律等，绘制了尼勒克坳陷侏罗系不同层段沉积相平面展布图。并结合构造特征及坳陷内水动力条件，分析该地区铀成矿条件和成矿潜力，为尼勒克坳陷下一步铀矿勘查工作提供重要理论依据。

1 区域地质背景

伊犁盆地是在中天山微板块上演化形成的山间盆地，北以科古琴山-博罗霍洛早、中古生代陆内造山带南缘的高角度逆冲断裂为界，南以哈尔克-那拉提早、中古生代碰撞造山带北缘的高角度逆冲断裂为界，以东窄西宽呈狭长三角型夹持于天山中部，向东尖灭于新源以东地区，向西通向哈萨克斯坦[6]。该盆地整体呈西宽东窄的楔形，在中国境内分布面积为2.85×104km2。据区域构造特征，伊犁盆地划分为伊宁凹陷、尼勒克断陷、巩乃斯断陷、昭苏断陷等次级断凹陷（图1）。

图1 伊犁盆地构造分区及简要地质图Fig.1 The tectonic subdivision and brief geological map of the Yili Basin

尼勒克坳陷位于伊犁盆地东北缘，为典型中新生代山间盆地，呈EW向狭长状展布，东西长约150 km，最宽约25 km，平均15 km。北部是博罗霍洛山，南部为阿吾拉勒山，喀什河贯穿其中，由西向东可划分为苏布台斜坡带，加林郭勒洼陷、也列莫顿次凸和乌拉斯台洼陷4个次构造单元[7]。研究区所发育盆地盖层由老到新有：下侏罗统八道湾组、三工河组，中侏罗统西山窑组，新近系及第四系，乌拉斯台洼陷西部下侏罗统三工河组以上地层大面积被剥蚀，三工河组、八道湾组大面积出露，第四系覆盖厚度相对较小。

2 岩性特征

尼勒克坳陷侏罗系发育有八道湾组、三工河组、西山窑组。其中八道湾组以灰-灰绿色泥质类岩石居多，碳屑、碳质较发育。钻孔揭露的八道湾组砂体厚度小，层位少，几乎小于10 m，以灰色中砂岩、粗砂岩为主，固结较致密，碳屑、碳块发育。三工河组厚度大，砂体发育较好，厚度一般大于10 m。上部砂体粒度较小，以灰色粗砂岩、砂砾岩为主，中部、下部砂体以灰色粗砂岩、砾岩及灰绿色砾岩为主（图2-A）。砾石成分以火山质岩屑为主，石英次之，上部砾径2～5 mm，下部5～15 mm；砂质成分以石英为主，岩屑、长石次之，分选差，颗粒支撑，泥质胶结，固结较疏松，发育粘土化蚀变。西山窑组整体厚度较大，砂体及煤层发育，层位多、厚度大，砂体以大于20 m厚的粗粒结构砂体为主。在乌拉斯台东部出露较好，烧结强烈；乌拉斯台西部由于被后期剥蚀，出露较少。以黄色砂砾岩及砾岩为主，砾石以石英为主，砾径5～20 mm，次棱角-次圆状，分选较差，泥质胶结，固结疏松，发育粘土化蚀变（图2-B）。

3 沉积相及演化特征

尼勒克坳陷侏罗系从下往上依次发育八道湾组、三工河组、西山窑组湖泊-三角洲沉积。以该地区近年来铀矿调查评价施工深度最大且同时揭露八道湾组、三工河组、西山窑组的钻孔N800为例，可看出，八道湾组底部为一套灰色泥岩、粉砂岩，间互有薄煤层，上部以灰绿色泥岩为主，间互有薄层灰色粗砂岩（图3）。三工河组底部有一层厚约20 m的砾岩，其上部岩性特征与八道湾组上部相似，同样以灰绿色泥岩为主，间互薄层灰色砂岩，至三工河组顶部，泥岩颜色由灰色变为深灰色。据八道湾组-三工河组岩性组合特征，可知八道湾组-三工河组为滨浅湖沉积，主要沉积特征是发育厚层灰-灰绿色泥岩，间互有薄层粗粒砾岩、砂砾岩，表明该沉积时期为大面积分布的浅湖环境，局部有相对较厚的砂体，为湖泊沉积典型的滩坝沉积。

西山窑组底部为一套厚约40 m的灰色含砾粗砂岩、砾岩，中间岩性以灰色泥岩为主，间互厚度不等的煤层，往上为一套以灰色粗砂岩为主，间互粉砂岩和煤层的沉积物，顶部为一套厚层浅黄色砾岩及薄层泥岩（潜水氧化，非原生色）。据西山窑组岩性组合特征，西山窑组为扇三角洲沉积，主要沉积特征是三角洲平原沼泽微相发育，其次发育有规模和厚度相对稳定的分流河道。

尼勒克坳陷是在石炭系和二叠系裂谷变形基底上形成的裂陷盆地，其形成时间始于侏罗纪初阿吾勒拉山隆起。断陷盆地初期裂陷阶段，大约在下侏罗统八道湾-三工河沉积期，裂陷活动相对较弱，地形起伏较小，盆地整体上处于一种浅水湖泊环境[8]。据区域构造背景，结合评价区吉林台地区施工钻孔揭露的岩心，可知三工河组沉积期，盆地多为灰-灰绿色泥岩，间互薄层砂岩、砂砾岩的浅湖环境，湖盆中心（乌拉斯台地区）可能有小范围半深湖，吉林台地区发育有一定规模的滨浅湖滩坝砂体（图4）。

断陷盆地中期为深陷扩张阶段，即中侏罗统西山窑沉积期表现为山高、坡陡、水体相对较深的地形特征[8]。据断陷盆地构造-沉积演化特征，结合重点工作区吉林台地区的钻孔岩心，尼勒克坳陷西山窑沉积期湖泊面积进一步扩大，水体进一步加深，湖盆中心局部地区可出现深湖环境。同时，受整个西山窑期温暖潮湿气候影响，滨湖局部地区发育较大规模沼泽，形成扇三角洲平原环境，吉林台地区发育有跨越滨湖、浅湖的扇三角洲沉积，扇体向南展开，物源为博罗科努山石炭—二叠系基岩。尼勒克坳陷物源来自南北两侧，尤其南侧阿吾勒拉山已隆起，为一重要蚀源区。盆中心水体较深，与南北物源区较近，地形陡峭，发育有近岸水下扇、湖底扇等砂体（图5）。

图3 尼勒克地区N800孔地层综合柱状图Fig.3 Synthetic histogram of hole N800 in Nileke area

图4 尼勒克坳陷下侏罗统三工河组沉积相展布示意图Fig.4 Sedimentary facies distribution of Sangonghe Formation,Lower Jurassic in Nileke depression

图5 尼勒克坳陷中侏罗统西山窑组沉积相展布示意图Fig.5 Sedimentary facies distribution of Xishanyao Formation,Lower Jurassic in Nileke depression

4 铀成矿分析

4.1 沉积相及沉积演化与铀成矿的关系

侏罗系八道湾-三工河沉积时期，尼勒克坳陷发育大面积浅湖，局部地段发育零星滩坝砂体。西山窑沉积期煤层较发育，扇三角洲平原广泛分布，同时发育有厚度适宜的分流河道砂体，由于有南、北两个蚀源区，西山窑期可形成多个不同物源方向的冲积扇体，冲积扇入湖以后可发育多个物源和规模不等的扇三角洲。因此，找矿重点层位应集中在西山窑组。据湖盆沉积规律，湖盆中心沉积物粒度较细，尽管南、北两边蚀源区发育近岸水下扇、湖底扇等砂体，但由于地层和产状陡峭，并不利于铀成矿的形成和富集。因此，越靠近坳陷中心部位，铀成矿潜力越差，可能形成铀矿的潜力区集中于坳陷东、西两边。

4.2 构造演化对铀成矿期的约束

中侏罗世末期，在燕山运动第I幕作用下，坳陷边缘由原来的以扩张为主转化为以挤压变形作用为主，逆冲推覆作用持续加强，使中下侏罗统普遍发生构造变形作用。晚侏罗世，地壳开始缓慢抬升，沉积范围逐渐缩小，坳陷内普遍缺失上侏罗统、白垩系。因此，白垩世及以前不是铀成矿的有利时期。新构造活动使早期断层活化，中新世以来盆地构造演化正是层间渗入作用发育的主要时期，每次新的构造活化作用对前期成矿作用均造成不同程度破坏，同时形成新的铀矿化。吉林台以东构造活动强烈，地层近直立出露于地表，剥蚀强烈，成岩度高，不利于形成铀矿化。吉林台及以西为一轴向近EW向的复式向斜，构造相对简单，侏罗系分布范围较广，由东向西岩层倾角逐步变缓，并发育有汗-松树图铀矿化点及西山窑组层间氧化带和铀矿化，为铀成矿有利地段。

4.3 水动力条件对铀成矿作用的控制

尼勒克坳陷具形成砂岩型铀矿良好的地下水“补-径-排”体系。研究区侏罗系碎屑岩出露面积较大，表层风化裂隙发育，多为第四系松散土层覆盖，其中碎屑岩层间裂隙易于接受大气降水及第四系松散岩类孔隙水、冰雪融水、溪沟切割地段中溪沟流水渗入补给，条件良好。地下水补给来源为大气降水、冰雪融水、喀什河水及支流溪沟流水。侏罗系含水层EW向发育完整、厚度大，透水性较好，使地下水具较好的径流通道。第四系松散岩类孔隙水及第三系裂隙水均位于研究区最低侵蚀基准面以上，可自然排泄。这类地下水径流途径短，就地补给就地排泄，以泉或溪沟流水形式补给河水，故此地下水径流排泄条件良好。