蒙其古尔铀矿床西山窑组下段岩性岩相特征

张虎军 方敏 邱余波

摘  要：通过野外露头观察、岩心编录和测井资料等工作方法，结合连井相分析和砂体空间展布特征，对研究区西山窑组下段岩性岩相特征进行深入解剖。在分析研究区西山窑组下段岩性特征、砂体发育特征的基础上，结合伊犁盆地南缘沉积体系演化特征，认为西山窑组下段砂体的成层性、连通性、稳定性好、厚度适中、固结松散，为含矿流体运移和储矿提供了良好的储层空间;西山窑组下段以扇三角洲前缘相为主，形成两条NE向展布的稳定河道，水下分流河道向郎卡一带延伸入湖，形成扇三角洲前缘水下分流河道。水下分流河道和水下分流河道间两个微相的相变对铀成矿有重要的控制作用，铀矿体主要分布于扇三角洲前缘分流河道砂体中。

关健词：伊犁盆地;蒙其古尔铀矿床;砂岩型铀矿;西山窑组下段;岩相特征

20世纪90年代初以来，我国引进了中亚地区及俄罗斯等国的层间渗入成矿理论，即“水成铀矿理论”，掀起了在北方诸盆地中找矿的高潮，取得了丰富的成果与认识。尤其是在伊犁盆地南缘找矿中取得了巨大突破，成为国内规模最大的可地浸砂岩型铀资源开采基地[1]。目前，伊犁盆地南缘砂岩型铀矿勘查工作集中在中西段。蒙其古尔铀矿床位于伊犁盆地南缘中部矿集区，矿床规模达特大型，资源量仍持续增加，勘查工作逐步向深部推进，勘查深度由300 m逐步到800 m，尤其是矿床东部郎卡以东地段，少数钻孔突破1 000 m，仍可揭露到较好的层间氧化带和工业铀矿体。研究区西山窑组下段在矿区东段显示出较大的铀资源潜力，是今后铀资源扩大的主攻层位。蒙其古尔地区砂岩型铀矿化最早发现于20世纪50年代中后期，针对矿区的研究工作主要集中在600 m以浅的中西部。张占峰等阐述了蒙其古尔铀矿床成矿驱动因素[2]，认为研究区东部蕴藏着很大的成矿潜力;王勋等分析了蒙其古尔地区中部赋铀层砂体厚度和砂地比特征[3]，认为对成矿最为有利的沉积微相为二级和三级分流河道，砂体厚度过大的一级分流河道并不利于成矿;王冰等从成矿机理分析，认为构造、水动力系统、铀源和铀储层是成矿基本条件，还原性物质含量是富大矿体形成的关键[4]。相对于矿床中西部（浅部）找矿而言，东部（深部）基础地质研究极为缺乏，鉴于此，本文以砂岩型铀矿控矿因素——岩性岩相为切入点，对研究区西山窑组下段铀成矿规律做了系统分析和总结，为今后蒙其古尔铀矿床东段深部铀矿找矿勘查部署提供理论依据。

1  地质背景

伊犁盆地是天山造山带中的山间盆地，在大地构造单元划分上归属天山造山带中的伊犁-中天山微地块，盆地夹持于哈萨克斯坦板块和塔里木板块之间，盆地呈东窄西宽的楔形展布，中新生代以来构造演化具挤压性质，且新老构造格局相似，南缘以相对稳定的翘倾抬升为主，形成缓倾斜坡带，而北缘构造活动相对较为强烈。研究区位于伊犁盆地南缘斜坡带中东部，西邻扎吉斯坦铀矿床，东至切金沟，东西长近12 km，构造单元划分处于伊犁盆地南缘构造活动区，次级构造单元归属于郎卡倒转凹陷。向西与扎吉斯坦屉状向斜相接，该向斜整体上呈西南、西北和东南三面翘起，向NE方向敞开的构造形态，向斜的轴部位于扎吉斯坦河河谷地段，倾向45°～48°，倾角6°～8°。因此，研究区实质上又是扎吉斯坦向斜的东延部分，包括倒转凹陷内的切金沟向斜部分。蒙其古尔铀矿床夹持于F1、F2和F3断裂之间呈倾向NE的缓倾斜单斜带上，地层平均倾角不大于10 °（图1）。

研究區中新生代地层直接覆盖于中—下石炭统中酸性火山岩、火山碎屑岩基底古风化壳之上，自下而上由中上三叠统小泉沟群（T2-3xq）冲积扇-滨浅湖沉积、中下统水西沟群陆相含煤碎屑岩建造、中侏罗统头屯河组河流相沉积、新近系和第四系冲洪积物组成。中下统水西沟群超覆不整合于石炭系基底之上，为一套陆相含煤碎屑岩沉积，可见十二层煤（第一～第十二煤），以第五、八、十煤最为稳定，是研究区地层划分和对比的标志层。根据中下侏罗统水西沟群岩石特征与煤层标志将其自下而上划分为下侏罗统八道湾组、下侏罗统三工河组、中侏罗统西山窑组 [5]。通过近年来在该矿床的铀矿勘查工作，揭露到的工业铀矿体主要赋存于下侏罗统三工河组下段和中侏罗统西山窑组下段，其中中侏罗统西山窑组下段工业铀矿带面积最大，连续性最好，也最具成矿潜力。

2  岩性特征

中侏罗统西山窑组下段地层厚度60～70 m，平均65 m。钻孔岩心观察，岩性总体以粗粒砂岩和砂质砾岩为主，垂向上的粒度组成变化自下而上具有由粗到细或细-粗-细的特征，上部为粉砂岩、泥岩与煤（第八煤层）（图2）。岩石色调主要为黄色、红色和灰色，碎屑成分主要为石英和岩屑，少量长石，泥质胶结，固结疏松。受层间氧化流体改造，岩石蚀变现象普遍，氧化带发育褐铁矿化，少见有机质、炭屑等;原生带中岩石多见条带状和块状炭屑，细粒状和集合体状黄铁矿也较常见，胶结类型以孔隙式胶结为主，除少数填隙物有碳酸盐胶结物外，大都是粘土矿物，常见的沉积构造有冲刷面、水平层理、平行层理、交错层理、递变层理构造和挤压构造等。测井曲线形态表现为：漏斗型、箱型、漏斗型-钟型。

3  岩相特征

3.1  连井剖面特征

研究区铀矿体主要赋存于中侏罗统西山窑组下段，沉积环境以扇三角洲沉积为主，扇三角洲前缘相是沉积的主体，在蒙其古尔-郎卡一带形成较稳定的分流河道，扇三角洲平原相至P0线以东地段逐渐演变为前缘相水下分流河道，具稳定的泥-砂-泥结构，粒度粗，渗透性好。研究区西山窑组下段由1～2层砂体组成，上段砂体自西向东由厚变薄，尖灭至L57线，分布范围小、连通性、成层性差、厚度大都小于5 m，岩石色调为灰白色，还原剂含量极低，因此不发育层间氧化带和铀矿化;下段含矿层厚20 m左右，砂体沿NE向逐渐变薄，从30 m减至10 m，粒度从砂质砾岩为主逐渐过渡为中、粗砂岩（图3）。通过统计砂体厚度与矿体的关系，发现矿体一般分布于厚度大于5 m的砂体中，小于5 m的砂体中一般不发育层间氧化带及铀矿化，砂体厚度为8～20 m时矿化最好。研究区西山窑组下段含矿砂体厚度多为5～30 m，砂体连通性、稳定性较好，总体有利于层间氧化带的发育和矿化的形成。砂体多呈下粗上细的正韵律沉积特征，部分地段呈细-粗-细全韵律沉积特征。砂体一般发育1～2个泥质岩夹层，厚度多小于1 m，矿体主要赋存于下部砂体中。

3.2  砂体厚度平面展布特征

西山窑组下段下亚段砂体在研究区规模大、稳定性、连通性好，一般由2～3层单层砂体组成。从砂体厚度等值线图可见，厚20～25 m，最厚32.40 m，最小厚度6 m，平均23 m，砂体底板埋深200～980 m，由SW到NE方向逐渐变深（图4）。总体上在P48～L80线砂体呈NE向展布，在L57～L17线以L41线为中心形成两个砂体高值集中区，分别为P55～L49线和L25～L17线，厚度25～30 m，在L41线以L4116为中心形成砂体低值区，最小砂体厚度11.60 m，L60线以东砂体厚度逐渐减至5 m。富大矿体主要分布在砂体厚度较大区域和砂体厚度由厚变薄的过渡部位，砂体厚度小的地段，矿体宽度也较小，形态也较为复杂。

3.3  岩性岩相平面展布特征

伊犁盆地南缘在中生代沉积时期，经历了下侏罗统八道湾组的水退、三工河组的水进、中侏罗统西山窑组下段的水退、西山窑组中段的水进，到西山窑组上段的水退，在水西沟群沉积晚期，也就是头屯河组沉积期前，湖水已逐渐退出盆地南缘[6];从沉积相平面展布图可见，蒙其古尔铀矿床西山窑组下段以扇三角洲前缘相为主，形成两条NE向展布的稳定河道。河道向郎卡一带延伸入湖，形成扇三角洲前缘水下分流河道，由水下分流河道和水下分流河道间两个微相构成，特点是水下分流河道间开始演变为泥岩为主，砂体厚度、粒度变差，砾岩含量和厚度明显减少。P0线以西矿体的分布较零散，在P7线沿NE方向顺河道展布方向矿体呈条带状展布，矿带的分布受河道砂体和F3断裂的双重控制，平面上富大矿体围绕扇平原辨流岛砂体周围或分流河道间湾周围呈不规则曲形分布。该时期扇三角洲平原砂体稳定，厚度大，利于成矿物质的运移，其中的辨流岛砂体厚度相对较小，泥岩相对较多，是矿体集中富集的主要沉积控制因素（图5）。

矿体之所以富集在扇三角洲前缘相水下分流河道砂体中，首先这些部位利于发育稳定性、连通性和渗透性较好的砂体，具泥-砂-泥结构;其次，砂体延伸稳定，砂体中有机质和黄铁矿等铀的还原剂含量较高，易于形成高的地球化学障;最后，水下分流河道砂体处于水上氧化环境向水下还原环境的过渡部位，这种地球化学反差部位（氧化-还原障）也有利于铀沉淀。

4  结论

（1） 研究区西山窑组下段主要发育砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、粉砂岩和泥岩，原岩色调为灰色，发育有2～3层比较稳定的砂体，垂向上表现为正韵律或全韵律沉积特征。

（2） 研究区西山窑组下段砂岩的磨圆度、分选性中等-差，成熟度较低，岩石类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，最佳赋矿砂体为扇三角洲前缘相水下分流河道砂体，富含有机质、黄铁矿等还原性物质，是铀富集沉淀的关键因素。

（3） 研究区中侏罗统西山窑组下段下亚段砂体的成层性、连通性好、厚度适中，为含氧含铀流体运移和储矿提供了良好的储层空间，也是该区今后找矿的重点层位。

参考文献

[1]   陈亮，谭凯旋，谢焱石，等.新疆某砂岩铀矿地球化学特征及其地浸意义[J].金属矿山，2013，445（7）：101-104.

[2]   张占峰，蒋宏，王毛毛，等.蒙其古尔铀矿床成矿驱动因素及其在伊犁盆地找矿实践中的意义[J].矿床地质，2010，29（增刊）：165-167.

[3]   王勋，蔡煜琦，张占峰，等.蒙其古尔赋铀层沉积特征及其与砂岩型铀矿的关系[J].铀矿地质，2014，30（2）：94-99.

[4]   王冰，康勇，张大绪.蒙其古尔铀矿床富大矿体成因初探[J].新疆地质，2015，33（3）：359-362.

[5]   李彦龙.伊犁盆地南缘侏罗系水西溝群特征及沉积环境分析.新疆地质，1997，15（1）：43-50.

[6]   邱余波，伊海生，王果，等.伊犁盆地洪海沟地区中侏罗统西山窑组上段沉积特征及其与铀成矿的关系[J].古地理学报，2014，16（4）：537-547.

Abstract：The lithologic facies characteristics of the study area were deeply dissected by field outcrop observation，core record and logging data，combined with well facies analysis and sand body spatial distribution characteristics.By analysising of the study area on the basis of lithological features，sand body development，combined with the feature of the southern margin of ili basin sedimentary system evolution， the next paragraph from the thought into a layer of sand body，connectivity，loose，good stability，moderate thickness，consolidation of ore fluid migration and ore provides good reservoir space;Xishanyao group under section is given priority to with fan delta front facies，forming two north east to the stability of the distribution channel，underwater distributary channel to lang card area extends into the lake，the formation of fan delta front underwater distributary channel，underwater distributary channel and distributary interchannel phase change of the two microfacies has a very important control action on uranium mineralization，the uranium ore body are mainly distributed in the distributary channel sand bodies of fan delta front.

Key words：Yili basin;Mengqiguer uranium mineral deposit;Sandstone-type uranium ore;Lower Xishanyao Formation; Lithophase characteristics