隐伏砂岩型铀矿成矿机理与成矿地质信息识别研究进展
2020-05-16易超刘红旭蔡煜琦张玉燕李林强李西得张康丁波李平
易超,刘红旭,蔡煜琦,张玉燕,李林强,李西得,张康,丁波,李平
(核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029)
目前,砂岩型铀矿已成为我国最重要的铀矿勘查类型,鄂尔多斯盆地北部和伊犁盆地南缘已成为我国最重要的砂岩型铀矿基地,近年来找矿成果显著。
在鄂尔多斯盆地北部,前人针对区内典型矿床的成矿机理、控矿因素、成矿条件及成矿模式方面开展了众多研究,包括:典型铀矿床成矿机理及成矿模式[1-4]、铀成矿年代学[5-6]、铀成矿地球化学特征[7-8]。在伊犁盆地南缘,前人就沉积建造特征[9-11]、构造演化及与铀成矿的关系[12-13]、矿床地球化学特征[14-15]、关键控矿因素及铀成矿条件[16-19]、铀成矿机理及成矿规律[20-22]等方面开展了一些列深入的研究工作。上述对两个地区的研究工作均取得了丰硕的研究成果,助推了鄂尔多斯盆地北部及伊犁盆地南缘铀矿大基地的建设。
笔者以鄂尔多斯盆地北部和伊犁盆地南缘为研究对象,深入剖析了典型铀矿床成矿作用过程,识别了隐伏砂岩型铀矿成矿信息,预测并优选了成矿远景区,拓展了找矿空间,为实现铀矿大基地找矿新突破、加速我国西部沉积盆地大型-超大型综合能源基地建设提供技术支撑和保障。
1 区域地质背景
鄂尔多斯盆地属于典型的克拉通盆地[23],面积约25 万km2。盆地基底包括太古宙结晶基底、元古宙和古生代沉积地层[24]。本文研究区之一位于鄂尔多斯盆地北部,位于伊盟隆起之上[25]。研究区内出露的中新生界包括三叠系、侏罗系、白垩系和第四系(图1)。
伊犁盆地是在石炭-二叠纪弧间裂陷基础上发展演化而成的陆内中新生代山间断陷-坳陷复合型盆地[26-27](图2),具有前寒武纪古老结晶基底、古生代富铀直接基底及中新生代陆相碎屑岩盖层3 层式结构特征。伊犁盆地在铀成矿区带上属于天山铀成矿省伊犁盆地铀成矿带,在大地构造位置上位于哈萨克斯坦板块南部东段的中天山隆起带;伊犁盆地南缘整体位于伊犁盆地南缘斜坡带之上,区内出露地层有三叠系、侏罗系、古近系、新近系及第四系。
图1 鄂尔多斯盆地东北部大地构造位置(a)及东胜-杭锦旗地段地质简图(b)Fig.1 Tectonic location and geology sketch of Dongsheng-Hangjingqi area,northeast Ordos basin
图2 伊犁盆地南缘铀矿地质简图[28]Fig.2 The uranium geology sketch of the southern margin of Yili basin
2 隐伏砂岩型铀矿成矿机理
2.1 鄂尔多斯盆地北部“叠合复成因”铀成矿机理
鄂尔多斯盆地北部的铀成矿是一个多流体、多成矿作用、多阶段叠加成矿的过程,受多次构造运动的影响,既有潜水氧化作用,又有古层间氧化作用,成矿后期还伴有深部还原性气体的二次还原改造作用,是铀源多来源的叠合、成矿多源流体的叠合和成矿作用叠合的过程[29-31]。在前人“叠合复成因”成矿模式的基础上,笔者通过对成矿年龄及铀富集特征的研究[2,32],进一步梳理了该区铀成矿作用期次,深化了铀富集的机制,将成矿作用大致分为同沉积富集阶段、潜水氧化阶段、古层间氧化阶段和还原性气体再改造阶段(图3)。
1)同沉积富集阶段(中侏罗世直罗早期)
研究区物源主要来自于盆地北部阴山山系,分布有大面积新太古界和古元古界结晶岩系、不同时期侵入的花岗岩岩体,铀含量一般较高,不仅可作为直罗组初始富集的铀源,同时也为后期成矿提供一定的铀源。直罗组沉积时的古气候环境为温暖潮湿气候,该气候条件下沉积的地层中一般富含大量腐殖质、炭质和煤层,这些有机物质可吸附一部分铀,使得直罗组沉积时便初始富集一部分铀,可为之后的层间氧化作用提供二次铀源。
2)潜水氧化阶段(中侏罗世直罗期)
中侏罗世直罗期,在直罗组下段河流相砂体沉积之后,可能有一段时间没有形成上覆的泥岩隔水层,直罗组砂体可直接接受大气降水。大气降水沿地层中砂体向下渗透,淋滤地层中的铀,在潜水氧化界面形成规模不大的板状矿体[33]。晚侏罗世,受构造抬升运动的影响,局部地区的直罗组被抬升出露地表,接受大气降水对目的层的氧化改造,但并未形成具有一定规模的层间氧化带。
3)古层间氧化阶段(早白垩世—始新世)
图3 鄂尔多斯盆地北部区域铀成矿模式图Fig.3 Regional model of uranium metallization in northern Ordos basin
早白垩世开始,白垩系开始沉积。到晚白垩世,燕山运动整体抬升了鄂尔多斯盆地,导致盆地北部的中侏罗统直罗组大面积出露于地表,开始接受蚀源区的含铀含氧水和大气降水的渗入氧化作用,此时的古气候为干旱-半干旱气候。在层间氧化的过程中,地下水不仅将地层中的岩石氧化为砖红色、褐红色,同时,在喜氧菌的参与下,将地层中的金属硫化物氧化为硫酸,使地下水的Eh 值升高,pH值降低[34]。同时,长石发生蚀变释放出Ca2+,并将地层本身含有的铀活化出来继续沿氧化方向迁移[35]。随着地下水中的氧气逐渐消耗,氧化能力逐渐降低,在适合的还原障附近,水中的氧消耗殆尽。在硫酸盐还原菌的参与下,SO42-被还原为H2S 及CO32-[36-37]。H2S 将水中的Fe3+还原为黄铁矿的同时也将U6+还原为U4+沉淀富集,且随着pH 值的改变,水中铀酰离子被破坏,离解为UO22+或水解为UO2OH+,被岩石中的负胶体吸附,Ca2+与CO32-生成CaCO3沉淀,因此在镜下可见方解石与铀石相伴产出的现象。晚白垩世为这一阶段的主成矿时期。受直罗组产状平缓、近似水平的影响,层间水运移动力不足,导致可能在此阶段还伴有潜水氧化作用,使得本区的铀矿体基本为板状,而非层间氧化的卷状[9]。但不可否认是,层间氧化作用仍是本阶段活化、迁移早期富集铀的最主要因素。
4)还原性气体再改造阶段(渐新世—)
渐新世,河套断陷的形成断了来自蚀源区的含铀含氧水补给。同时,盆地最高夷平面向西掀斜并抬升导致古地下水向西径流。此时,东胜东部的直罗组被抬升出露地表,接受大气降水的氧化改造,早期已成规模的铀矿带发生活化,沿着连通性好的可渗透砂岩向西运移,并在适合的氧化还原环境下沉淀富集,从而形成皂火壕铀矿床20 Ma 和8 Ma的铀矿体[14]。与此同时,盆地深部烃类气体不断沿区内发育的断裂向上逸散,对早期氧化砂岩进行二次还原改造,将古氧化的砖红色、褐红色还原为绿色、灰绿色,并对已形成的铀矿体起到了保护的作用。成矿富集带中含有的油气包裹体证明了在成矿作用时期油气参与了成矿-还原作用。
2.2 伊犁盆地南缘“稳定斜坡带叠加”与“强构造区改造”铀成矿机理
考虑到伊犁盆地南缘东段与西段新构造运动活动强度,以及对盆缘铀成矿作用改造方式的差异性,区分了伊犁盆地南缘东、西段的成矿模式,即中西段稳定斜坡带继承性叠加富集成矿、中东段强构造改造背景下叠加改造成矿[19](图4)。
图4 伊犁盆地南缘区域铀成矿模式图(据刘武生等,2008)Fig.4 Regional model of uranium metallization in southern Yili basin
伊犁盆地南缘层间氧化带砂岩型铀矿为长期地质演化过程中多种成矿因素耦合作用的产物,其成矿具有多期次叠加富集的特点。根据现有学者对伊犁盆地及其邻区中新生代构造演化研究的认识[38-39],伊犁盆地在晚侏罗世以后整体处于挤压应力背景,受此影响,伊犁盆地及其邻区地层中发育多个区域性不整合面,如J2/K2、K2/E1、E2-3/N1、N2/Q,反映该区曾发生多期区域性隆升剥蚀作用,这对于盆地内砂岩型铀成矿作用而言十分重要。特别是在下-中侏罗统灰色含煤碎屑岩建造形成之后,在白垩纪至古近纪这一期间,受区域性挤压应力场控制,适度的构造掀斜在盆地南缘形成稳定的构造斜坡,且使得目标层下-中侏罗统抬升至近地表遭受地表含铀含氧水的渗入改造,此时伊犁盆地周缘具有相似的成矿地质背景,包括南缘东、西段,规模层间氧化作用以及成矿作用在南缘普遍发育。
造成现今铀矿化在盆地南缘东西布局的差异是后期新构造运动的结果。特别是中新世以来,盆地南缘东西段构造活动强度存在明显的差异,这种差异性在盆地南缘东西段后期改造成矿上亦存在明显的区别。
从区域构造演化特征来看,在区域性近南北向挤压构造应力场作用下,伊犁盆地南缘高角度逆断层阻挡了造山带(蚀源区)对盆内盖层的进一步推覆改造,且近东西向走滑分量进一步消减了构造应力对盆缘的改造强度,含矿建造的构造变形仅仅局限于盆缘500~1 000 m 范围内。这种应力场机制明显有别于准噶尔盆地南缘和塔里木盆地北缘的低角度逆冲推覆构造,这正是伊犁盆地南缘与准噶尔盆地南缘、塔里木盆地北缘在构造改造强度以及构造样式上存在巨大差别的根本原因,也是伊犁盆地南缘发育大规模砂岩型铀矿化的最为有利的构造条件。
基于伊犁盆地南缘构造特征分析,伊犁盆地中西段因远离南北向构造挤压应力作用中心,且控盆断裂F1位于盆地蚀源区内部,盆缘构造改造强度整体较弱,稳定的构造斜坡带及水动力系统致使早期形成的层间氧化带前锋线不断向前推进,使得铀矿化在原有基础上不断叠加富集;中东段因地处构造挤压应力作用的集中区,且控盆断裂F1位于盆缘边部,受此影响,盆地南缘中东段的构造活动性明显强于西段,故而目的层改造明显,靠近盆缘F1断裂的部位地层多发生掀斜,局部直立甚至倒转。
值得注意的是,在盆地南缘中东段的盆缘倒转部位多伴随有小型层间错断,这些错断的形成对于沟通含煤岩系中的煤成气等还原性流体,并促使还原性流体沿错断部位进入相邻的砂岩层具有重要意义。在盆缘挤压逆冲对盆缘地下水系统形成阻挡之前,地表含铀含氧水的渗入与煤系地层当中的煤成气等还原性流体的渗出叠加部位是含矿目的层地球化学障反差度较为明显部位,这对于铀的还原沉淀极为有利。在上述这些部位,对于形成类似于蒙其古尔矿床的富大矿体十分有利。
此外,盆缘强烈的逆冲挤压致使盆缘水动力系统遭受强烈的改造。在局部地段因发育南北向张性断裂切割F1断裂而导致水动力系统重新导通,致使原有层间氧化带前锋线及铀矿化的改造变得更为复杂,受此影响,其层间氧化带前锋线和铀矿化应向盆地内部迁移,平面上多呈“几”字形向北凸出;而在盆缘逆冲阻隔地段,补-径-排水动力系统多不发育,原有铀矿化因挠曲深埋而保存。
无论是在因走滑断裂导通地下水系统的部位,还是因强烈逆冲挤压而阻隔地下水循环系统的部位,其找矿方向具有明显的差别。因此,在伊犁盆地南缘中东段进行铀矿地质勘查找矿当中应充分考虑到这些具体情况,有针对性的进行工作部署[19]。
蒙其古尔铀矿床含矿目的层具有三高(高水头压力、高有机质含量、高沼化沉积环境)、三强(强高岭石化、强水岩作用、强地球化学障反差度)、双流体叠合(地表含铀含氧水渗入与含煤岩系中煤成气等还原性流体渗出叠加混合)的特点。双断裂夹持区构成相对独立、稳定的成矿体系,完善、复杂的水动力系统叠加改造以及丰富的还原物质介入等,多种成矿要素在有限空间的叠加、耦合是形成蒙其古尔矿床富大矿体的根本因素,其中构造因素是主控因素。在铀成矿作用过程中,灰色含煤碎屑岩建造中渗出的煤成气等还原性流体在含矿砂岩中的流体-岩石作用,并且参与铀成矿作用及后期改造,是容矿砂岩强烈“白化”的根本原因,地表含铀含氧水渗入与煤成气的渗出叠加混合以及多源地下水动力系统在局部地段的叠加混合是蒙其古尔铀矿床富大矿体形成的关键控制因素[40]。
3 成矿地质信息识别
根据鄂尔多斯盆地北部和伊犁盆地南缘的区域成矿模式,提炼出需要重点识别的砂岩型铀矿成矿信息主要包括:有利成矿区带及成矿环境、有利目标层、有利铀成矿砂体、层间氧化带不同分带特征等。
3.1 有利成矿区带及成矿环境识别
构造条件、沉积建造、铀源条件是评价和筛选盆地砂岩型铀矿有利成矿区带的基本评价判据。在盆地构造演化分析的基础上,通过对有利铀成矿构造条件的研究,分析构造演化与盆地形成的耦合关系,可以厘定盆地铀成矿有利沉积间断期及盆地构造单元;通过对盆地不同建造类型的分析,结合盆地构造演化及古气候演化特征,可以厘定盆地内有利于铀成矿作用的建造类型及其空间分布情况;通过对主要层位的碎屑物组成及蚀源区岩层体含铀性分析,可以大体厘定盆地周缘富铀岩(层)体,确定铀源(外源)的空间分布特征。多种判别要素的叠加匹配区就是盆地内潜在的有利成矿区带。
研究表明,鄂尔多斯盆地北部产状平缓的单斜构造(3°~5°)、产铀建造沉积后经历的多期构造抬升剥蚀是地表含铀含氧水沿可渗透性砂岩层渗入并对其进行氧化改造从而形成氧化带的有利构造条件。鄂尔多斯盆地构造演化分析结果显示,盆地构造-地貌格局的演化过程控制了各时段沉积建造的沉积体系、岩相岩性分布格局,从而控制了含矿岩系的时空分布。中侏罗统直罗组沉积时期,古气候由延安期的温湿气候变为半干旱型气候,发育了以河流为主,湖泊相为辅的沉积建造。盆地内发育的河流相砂岩为铀矿的运移及富集提供了良好的空间,为后期的铀成矿作用奠定了基础。含矿目的层直罗组的物源来自于盆地北缘阴山山系大面积高含铀的太古宙、新元古代变质岩和不同时代的花岗岩岩体,其岩石铀含量多为(5~20)×10-6,可为直罗组铀的初始富集提供充足的铀源,同时也为后期铀成矿提供一定的铀源供给;此外,深部的油气水也为直罗组提供了一定的铀源。综上所述,鄂尔多斯盆地北部具有良好的“构造-沉积建造-铀源”条件,为铀成矿奠定了基础。
伊犁盆地南缘位于察布查尔山北部构造斜坡带之上,构造单元上归属于伊宁凹陷南部斜坡带,构造斜坡带倾角5°~15°;盆地内自下而上发育3 套碎屑岩建造:中-上三叠统杂色碎屑岩建造、下-中侏罗统灰色含煤碎屑岩建造、上白垩统-第四系红杂色碎屑岩建造,其中有利于砂岩型铀矿的建造为下-中侏罗统灰色含煤碎屑岩建造,其次为中-上三叠统杂色碎屑岩建造;盆地南缘下-中侏罗统与上白垩统之间发育明显的区域不整合,这为后期地下水的渗入改造提供了有利的构造条件;盆地南缘蚀源区发育的石炭-二叠纪的中酸性火山岩以及花岗岩等富有岩体为有利铀源,岩石铀含量多在(6~21)×10-6之间。
3.2 有利目标层的判别
有利砂岩型铀成矿的目标层应具备如下基本条件:具有较稳定的“泥-砂-泥”岩性结构、目的层本身铀含量本底值相对较高、目的层形成后遭受较长时间或多阶段后期改造(较长时间的剥蚀出露期、发育一定规模的氧化带、具备完整的补-径-排水动力体系)。通过对有利成矿区带内潜在目标层岩性结构、沉积相、铀源条件(内源)、后期改造条件的综合分析及对比,可以实现找矿目标层的筛选和厘定。
鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组下段发育厚度较大的河流相砂体,分布范围广、连通性好,为含铀含氧水的运移提供了良好的通道,是本区的主要含矿层位;直罗组上段为一套以泛滥平原沉积为主的粉砂、泥质沉积,厚度较大;直罗组下伏延安组顶部同样为粉砂岩与泥岩互层沉积,使得直罗组与其下伏延安组顶部形成了良好的“泥-砂-泥”岩性组合。同时,直罗组物源为阴山山系铀含量较好的花岗岩及变质岩,使得其本身铀含量本底值相对较高,约为(7~15)×10-6。直罗组沉积后经历了燕山构造运动,盆地东北缘的整体抬升导致直罗组出露地表,为含铀含氧水的下渗提供了有利的构造条件[41]。
伊犁盆地南缘下-中侏罗统属于断陷盆地演化阶段到坳陷盆地演化初期的沉积产物,主要发育冲积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系、冲积扇-河流-(辫状河/曲流河)三角洲-湖泊沉积体系,冲积扇、河流及三角洲相砂体发育,是寻找砂岩型铀矿化的有利相带;下-中侏罗统自下而上发育多组“泥(煤)-砂-泥(煤)”岩性组合,砂岩富含有机质、黄铁矿等还原物质,且砂岩本底铀含量较高,约为(5~13)×10-6;晚侏罗世以来的区域性挤压构造背景以及干旱-半干旱性古气候条件,为盆缘有利目标层出露近地表遭受地表含铀含氧水的淋滤改造创造了有利条件。
3.3 有利铀成矿砂体识别
基于对鄂尔多斯盆地北部及伊犁盆地南缘含矿目的层中成矿砂体的成分、发育规模、沉积环境、岩性结构、还原物质含量等特征的研究,总结了有利成矿砂体的识别标志,包括:有利的沉积环境、一定的规模和稳定性、一定的还原容量、稳定的顶底板隔水层、产状平缓等。
1)产出于有利的沉积环境
砂体特征受其形成时的沉积环境控制,有利砂体多产于特定的沉积环境之中。其中,以三角洲环境下产出的分流河道砂体、潮湿气候下的辫状河和曲流河河道砂体是砂岩型铀矿最重要的储集空间。
2)具有一定的规模和稳定性
统计发现厚度在20~100 m、含砂率大于0.6 的砂体有利于铀矿的形成[42]。此外,砂体还应具有较好的侧向连通性、稳定的空间延伸性。砂体形态方面,泛连通状或连续性好的带状砂体对铀成矿有利。
3)具有一定的还原容量
砂体富含有机质、黄铁矿、黏土矿物等还原性物质是铀沉淀富集的有利条件。有机质含量在0.1%~3%的砂体有利于氧化带型铀矿化的发育,而有机质含量太低或太高,对铀矿化的发育均不太有利[43]。一般情况下,潮湿古气候下形成的砂体呈灰色,有机质含量较高,赋含黄铁矿等还原性物质,对铀成矿较为有利。而干旱-半干旱的古气候条件下,容易形成红色和杂色砂体,有机质含量低,还原容量小,不利于铀矿化的形成。油气等造成的次生还原砂体,常呈不均匀的绿色、灰绿色,具有较大的还原容量,也有利于铀矿化的形成。
4)具有稳定的顶、底板隔水层
砂体有稳定的顶、底板隔水层对于砂岩型铀成矿较为有利。砂体缺失顶、底板的隔水层,如泥岩、粉砂岩,则不利于氧化流体在地层间的氧化渗流作用。
5)产状较平缓
沉积砂体在后期构造改造下形成一定的构造斜坡,统计表明坡度5°~10°对铀矿化的形成有利,倾角大于20°的砂体一般不利于铀成矿作用的发生。
鄂尔多斯盆地北部有利铀成矿砂体主要表现为灰色,粒度分布范围较广,一般为细-粗砂岩,以辫状河道或分流河道砂体为主。胶结程度较差,砂质疏松。含炭屑、黄铁矿等还原性物质较多。纳岭沟铀矿床和大营铀矿床有利铀成矿砂体的地球化学参数特征如下:U 平均含量为769.48×10-6(纳岭沟)和1 734.74×10-6(大营);全岩S平均含量分别为0.15%(纳岭沟)和0.39%(大营);Fe3+/Fe2+为0.80(纳岭沟)和1.10(大营),表现为弱还原-弱氧化的过渡环境;CaO 平均含量较高,为3.39%(纳岭沟)和6.06%(大营);TOC平均含量分别为0.18%(纳岭沟)和0.59%(大营);甲烷气体平均含量分别为540 μL·kg-1(纳岭沟)和880 μL·kg-1(大营)。具有高U、高S、高TOC、高甲烷、高Ca、高Fe3+/Fe2+的特点,指示其经历了较为复杂的地球化学 改造过程[44]。
伊犁盆地典型矿床有利铀成矿砂体主要为三角洲平原亚相河道微相灰色、灰白色含砾中粗砂岩,砂岩胶结疏松、成岩度相对较低;砂岩中多赋含有机质及黄铁矿等还原物质,氧化带有机碳含量介于0.01%~0.05%,氧化还原过渡带部位有机碳含量介于0.1%~2%之间,原生带有机碳含量介于0.2%~2.8%之间;从氧化带到原生带,Fe3+/Fe2+和U-Ra平衡系数由高到低,ΔEh 由低到高;砂岩中甲烷含量1.05~276.20 μL·kg-1;目的层砂岩C、H、O、S 同位素结果显示,成矿流体与地表大气降水以及沉积物有机质脱羧基作用有关。
3.4 层间氧化带地化识别
鄂尔多斯盆地北部古层间氧化带特征研究表明,该区直罗组砂岩中紫红色砂岩为古氧化残留砂岩,具有低U、低S、低TOC、高Ca、高Fe3+/Fe2+的特点,指示其代表了古氧化环境,且反映了高钙质胶结程度是后期油气无法对其进行二次还原改造的主要原因;绿色蚀变带砂岩,具有低U、低S、低TOC、低Ca、低Fe3+/Fe2+的特点,反映其具有古氧化砂岩的特征,同时又具有还原性;矿化砂岩具有高U、高S、高TOC、高甲烷、高Ca、高Fe3+/Fe2+的特点,指示其经历了较为复杂的地球化学改造过程;灰色原生砂岩具有低U、低S、低TOC、高甲烷、低Fe3+/Fe2+的特点,指示其具有较强的还原性[44](图5)。上述即为鄂尔多斯盆地北部古层间氧化带不同分带砂岩的地球化学指标,该指标的厘定深化了对本区古层间氧化带发育特征及其对铀成矿控制作用的认识,为进一步阐明本区古层间氧化带砂岩型铀矿成矿规律奠定了基础。
4 远景评价
在综合分析鄂尔多斯盆地北部及伊犁盆地南缘成矿机理及成矿信息的基础上,结合实际勘查进展,在两片地区分别预测并优选了多片铀成矿远景区,为后续勘查部署提供了直接参考依据。
图5 鄂尔多斯盆地东北部后生蚀变分带指标模式图Fig.5 The epigenetic alteration index and zonation model in northeastern Ordos basin
4.1 鄂尔多斯盆地北部
该区下一阶段的找矿方向应聚焦在以下3个方面:
1)已知矿床外围:苏台庙-巴音乌素地段、新胜-南果-泊尔江海子-伊金霍洛旗一带、库计沟地段、农胜新-罕台庙一带,上述地段均具有有利砂岩型铀矿的成矿地质信息显示,可作为下一步找矿重点勘查区。
2)新区探索:杭锦旗以西的伊和乌素地段、脑高岱-亚斯图地段、伊克乌素地段以及杭锦旗以南的道劳呼都格地段,根据最新资料研究与分析,认为上述新区段具有有利砂岩型铀矿的成矿地质信息显示,应加大对该地段的勘查力度。
3)新层位探索:通过对收集的石油钻孔测井资料的分析,发现在伊和乌素、脑高岱-亚斯图、伊克乌素的下白垩统中见有明显的自然伽马高异常显示。此外,煤田系统钻孔资料表明,延安组延一段的灰色砂岩中也见有铀异常显示,最新的铀矿勘查也在延一段中发现铀矿化现象,表明该层位具有一定的成矿前景。应进一步加大对上述两个新层位的勘查及研究,拓展该区找矿空间。
4.2 伊犁盆地南缘
预测区主要集中分布以下地区:
1)郎卡-库鲁斯台地段,地处伊犁盆地南缘中段的褶坳区,与伊犁盆地西段单斜区以及中西段过渡部位的蒙其古尔矿床具有相似的成矿动力学背景和铀成矿条件。在郎卡-库鲁斯台地段具有较为明显的物化探异常指示信息,经钻探查证,发现多个工业孔和矿化孔,显示该区具有较好的找矿前景和资源潜力。
2)洪海沟-库捷尔太外围地段,位于伊犁盆地南缘西段,属于稳定构造斜坡带继承性叠加富集成矿。在洪海沟矿床的西北端发现有明显的物化探异常指示信息,经钻探查证,揭露到多段铀矿化显示,显示该区具有较好的找矿前景,同时也为伊犁盆地南缘新层位(头屯河组)的找矿勘查指明了方向。
5 结论
1)基于对鄂尔多斯盆地北部典型铀矿床成矿特征及铀富集机理的研究,进一步厘定了铀成矿期次及成矿过程,即中侏罗世直罗早期的同沉积富集阶段、中侏罗世直罗期的潜水氧化阶段、早白垩世-始新世的古层间氧化阶段、渐新世开始的还原性气体再改造阶段。
2)基于对伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床成矿特征的研究,构建了伊犁盆地南缘“中西段稳定斜坡带继承性叠加富集成矿、中东段强构造改造背景下叠加改造成矿”的铀成矿模式,将成矿大致分为富铀基底形成及铀源准备阶段、含矿建造形成期及铀的预富集阶段、早期成矿阶段、主成矿阶段、后生叠加改造阶段。
3)基于对鄂尔多斯盆地北部及伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿信息的研究,总结了以构造条件、沉积建造和铀源条件为判别依据的砂岩型铀矿有利成矿区带及成矿环境的识别标志、以地层结构、沉积(微)相、铀源(内源)、后期改造等多要素耦合的有利目标层识别标准、以砂体成因类型、发育规模、还原容量、地层岩性结构、地层构造条件等多要素耦合的有利成矿砂体判别标准以及鄂尔多斯盆地北部古层间氧化带不同分带砂岩的地球化学指标模式。
4)综合分析鄂尔多斯盆地北部和伊犁盆地南缘成矿机理及成矿信息,结合最新的铀矿勘查进展,在两片研究区分别预测并优选了铀成矿远景区,进一步拓展了两片研究区的找矿空间。