伊犁盆地“库捷尔太式”砂岩型铀矿成矿地质特征

（成都理工大学地球科学院，四川成都 610059）

伊犁盆地位于我国西北边境，是新疆境内三大盆地之一，与其它中新生代陆相盆地一样为多能源共存盆地，拥有丰富的煤炭、天然气等能源矿产，同时也产出丰富的铀矿资源，是我国可地浸砂岩型铀矿勘探找矿与铀资源开采的重要盆地之一。自伊犁盆地铀矿资源勘探以来，发现了大批砂岩型铀矿床、矿点及异常点，其中，处于伊犁盆地南缘中西段的捷尔太式铀矿床（包括乌库尔其矿床、扎基斯坦矿床）是我国比较典型的层间氧化带砂岩型铀矿床，具有明显且特有的层间氧化特征。

1 地质背景

伊犁盆地位于哈萨克斯坦板块东段南部的伊犁微地块之上,是属于天山造山带中的塔里木盆地板块与哈萨克斯坦板块相挤压而形成的大型中新生带山间断陷—拗陷复合型盆地[1]，平面上呈西宽东窄的楔状与南北天山两大晚古生缝合带接壤[2-3]。其铀成矿区主要位于盆地南缘，自东向西分布着达拉地、蒙其古尔、扎吉斯坦、乌库尔其、库捷尔太、洪海沟等铀矿床及众多矿（化）点，是我国最早投入生产的砂岩型铀矿基地，也是我国目前最重要且最大的砂岩型铀矿勘探开发基地，见图1[3]。

2 铀成矿地质特征

2.1 层间氧化带特征

图1 伊犁盆地南缘矿床分布及地质简图

图2 伊犁盆地南缘中-西段砂岩型铀矿体平面分布图

表1 库捷尔太式砂岩型铀矿床层间氧化带各分带地球化学特征表

库捷尔太铀矿床层间氧化带具有多层位分布特点，分布在水西沟群8个旋回地层的层间砂体中，除Ⅵ旋回外因连通性较差，且砂体粒度细、透水性差而不发育外，在其它7个旋回砂体中都发育着大小规模不等的层间氧化带，其中Ⅰ-Ⅱ、Ⅴ（Ⅴ1、Ⅴ21、Ⅴ22）、Ⅶ旋回地层的层间氧化带发育规模相对其它旋回的氧化带较大，也是工业铀矿的主要产出地层,见图2。各层间氧化带分带性特征明显从氧化带-还原带依次可划分出强氧化带、弱氧化带、氧化还原过渡带和原生带，各分带的地球化学特征有明显的区分，见表1。

2.2 铀矿化特征

研究区3个砂岩型铀矿床均分布在水西沟群各煤层之间，尤以5～8煤层间的砂体(Ⅴ旋回)规模大，砂体厚度大，延伸稳定，空间上呈板状产出，砂体顶底板都有泥岩、泥质粉砂岩组成的稳定隔水层。矿体常呈板状和卷状复合矿体形态产出于各稳定砂体中，与美国典型的卷状砂岩型铀矿体相比，矿体形态主要表现为板状矿体特征，见图3。含矿岩性主要为灰、深灰及黑灰色的粗砂岩、含砾粗砂-中砂岩和细粒砂岩。铀的矿物形态主要以铀石、沥青铀矿以及微屑状钛铁矿、含铀钛铁矿等，多呈超显微或微粒状，分散于矿石胶结物中或蚀变的火山岩屑中[4]。此外，还可见植物碎屑等有机物质、粘土矿物等与铀有着密切的关系[1]。

3 控矿因素

（1）伊犁盆地属渗入型承压盆地，而非渗出型盆地，因而地下水的补给-迳流-排泄系统发育完善，除上部第四系潜水层外，其余7个含矿含水层均为承压含水层。含水层上游补给区(南缘察布查尔山区及前缘山地)直接与第四系的砂砾层接触，接受第四系孔隙潜水补给。

（2）伊犁盆地南、北缘均属于对冲挤压形成的斜坡带,但是南缘斜坡带相对于北坡较缓，导致成矿条件优于北缘斜坡带。

（3）伊犁盆地地层岩性组合主要以泥-砂-泥结构为主，砂体具有较高的构造能力，晶间孔、粒间孔及溶孔普遍发育，孔隙度大，易于形成弥散性裂隙系统[3]，而泥岩渗透性均较差，起了阻挡矿液运移的屏障作用。

（4）含矿岩石富含有机质、硫化物（黄铁矿）等对成矿有利的还原剂。矿区有粒状、椭球状、条带状等形态各异的炭质碎屑物。

4 成矿机制及成矿模式

库捷尔太式砂岩型铀矿有着多期多阶段成矿机制，主要为：

（1）沉积成岩期铀预富集，库捷尔太式砂岩型铀矿在地层沉积成岩时候就带入大量的铀，在后期成矿阶段也相当于铀源存在，也就是铀的预富集作用，其重要性不容忽视。铀矿化主要以板状、薄层状产出。沉积成岩期铀的预富集在宏观上受沉积及古地理特征控制，如三角洲、辫状河及浅湖沼泽沉积体系是最有利于成矿的沉积环境。其成矿机制主要是还原剂对铀的吸附作用。由于含矿主岩水西沟群属暗色碎屑沉积建造，其形成时的潮湿多雨古气候极有利于形成有机质及硫化物，在长期的地质历史演化过程中，通过有机质及硫化物的分解作用，产生大量的H2S、CH4、H2等强还原剂，使得在长期迁移状态下的六价铀还原沉淀成四价铀，从而形成成岩阶段铀的预富集[5]。

（2）层间氧化作用的成矿机制：后生层间氧化作用阶段是库捷尔太铀矿床的主要成矿阶段，即工业铀矿化形成的主控因素。后生富集铀矿化特征是品位高于成岩期铀矿化。矿体形态除板状外，在层间氧化带前锋线矿体形态呈卷状(单卷为主，也有双卷)。成矿年龄有三个阶段19Ma、5Ma、1Ma，明显地晚于中、下侏罗统水西沟群地层年龄。现代水系(库捷尔太沟、洪海沟)两侧铀的偏高场，证明了后生成矿作用仍在继续，成矿具长期性。

5 讨论

前人研究指出，铀成矿作用离不开铀源、搬运、迁移、沉积、沉淀及最终保矿这样一个成矿作用的全过程，库捷尔太式砂岩型铀矿也一样，铀的沉淀富集首先需要具备一个地球化学条件突变的界面，相当于一个“障”，随着含氧含铀地下水的不断沿着层间砂体运移，预富集的铀不断被氧化迁移，铀在地下水中由不饱和到饱和，并主要以碳酸铀酰离子形式存在，同时自由氧不断消耗，变为无氧环境，上下泥岩或煤层地层及地层中预存的有机质和黄铁矿等提供大量还原物质，将铀酰离子还原沉淀成矿，这时，两侧岩性变化界面就相当于物理化学条件突变界面，层间砂体岩性突变出也如此，实际中常见矿体在岩性突变的两侧或层间成矿。值得提出的是矿床形成时的景观地球化学因素(即矿床形成时的气候、地形因素)极有利于后生铀矿化的富集，在新生代及当代干旱半干旱气候及荒漠的地形条件下，植被不发育，腐殖质层薄，有利于大气中氧的渗入，促使深部层间氧化带发育[5]。

6 结论

（1）研究区砂岩型铀矿体形态主要表现为板状铀矿体和复合态卷状，与典型的层间氧化带砂岩型铀矿卷状矿体有着很大区别。

（2）补-径-排系统发育完善、盆地周边及蚀源区酸性、中酸性火山岩或花岗岩类岩石发育、构造斜坡带缓坡地形、泥-砂-泥地层结构及还原物质发育的层间砂体是铀成矿主要的控矿因素。

（3）库捷尔太式砂岩型铀矿有着多期多阶段成矿机制，包括沉积成岩期铀预富集、层间氧化作用的成矿阶段。