鄂尔多斯盆地东南缘建庄地区砂岩型铀矿成矿条件和找矿远景分析

刘厚宁，曹惠锋

(中陕核工业集团地质调查院有限公司，西安 710100)

砂岩型铀矿作为世界上最早发现的铀矿类型之一，在世界各大能源盆地内广泛分布，产出层位主要为侏罗系和白垩系[1]。由于其具有埋藏浅、储量规模大、开采成本低、开采过程安全等优点，近年来我国乃至世界都将砂岩型铀矿作为铀资源勘查的重点工作。

鄂尔多斯盆地作为我国重要的储铀盆地，在盆地北部已经陆续发现了大营铀矿、东胜铀矿、杭锦旗(纳岭沟)铀矿等大型、特大型矿床[2-3]。盆地南缘铀矿工作开展较早，20世纪70—80年代就发现了一批铀矿点和小型铀矿床，2006年至今先后在鄂尔多斯盆地东南缘发现了店头、双龙两处中型铀矿床[4-8]。建庄地区与双龙铀矿床同处于盆地东南缘，并且在建庄地区煤田钻孔中发现了一些高品位铀矿化异常，充分显示了建庄地区具有良好的铀找矿前景。

1 区域地质背景

1.1 区域地质构造

鄂尔多斯盆地是一个由古生代地台和中新生代内陆塌陷叠合所形成的克拉通盆地[9-11]，大地构造位置属于中朝准地台的一部分。北邻内蒙-大兴安岭褶皱带，南接秦岭-祁连山褶皱带，东与山西地块相接，西与阿拉善地块毗邻，是一个在古生代地台基础上发展起来的“具有双重基底结构”的不对称箕状盆地。

研究区行政隶属于陕西省黄陵县腰坪乡建庄村及其周边，面积约200 km2，构造上位于鄂尔多斯盆地东南部伊陕斜坡南端靠近渭北隆起区(图1)。区内构造较简单，地层总体倾向为北西方向，倾角较缓，一般1°～5°；褶皱不甚强烈，只在建庄村黑龙沟附近发育一处小型平缓向斜，向斜轴迹呈北东方向，两翼基本对称，倾角3°～10°；断裂构造不发育。

图1 鄂尔多斯盆地南缘构造纲要图Fig.1 Outline of the southern edge of the Ordos basin

1.2 地层及含铀性

研究区发育的地层由上至下有第四系(Q)、白垩系下统华池—环河组(K1h)、白垩系下统洛河组(K1l)、白垩系下统宜君组(K1y)、侏罗系中统直罗组(J2z)、侏罗系中统延安组(J2y)。

第四系(Q)：沉积物为土黄色黏土、砂质黏土，厚度0～100 m，区内未见铀矿化。

白垩系下统华池—环河组(K1h)：为一套细碎屑岩沉积，岩性为紫红色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩，厚度0～80 m，区内未见铀矿化。

白垩系下统洛河组(K1l)：为一套干旱条件形成的红色沉积，岩性主要为棕红色中-细粒长石砂岩，局部夹少量紫红色泥岩、薄层砾岩，发育大型斜层理，与下伏宜君组呈角度不整合接触，厚度100～300 m，区内未见铀矿化。

白垩系下统宜君组(K1y)为一套干旱条件下形成的河流相、洪积相沉积，岩性为紫红色砾岩、砂砾岩，砾石磨圆度中等、分选性差，与下伏直罗组呈平行不整合接触，厚度0～35 m，区内未见铀矿化。

侏罗系中统直罗组(J2z)：根据岩性岩相特征将直罗组细分为上下两段，上段岩性以紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹少量细砂岩、中砂岩、含砾粗砂岩，含大量薄层状石膏，为一套干旱条件下形成的湖相沉积，为直罗组下段含铀砂体的稳定隔水顶板，厚度40～100 m，区内未见铀矿化；下段岩性为紫红色、灰色、灰白色、浅灰绿色中砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩，含大量碳化植物碎屑及黄铁矿，与下伏延安组平行不整合接触，厚度20～50 m，为区内主要含铀层位。

侏罗系中统延安组(J2y)：为一套含煤内陆碎屑河湖沼泽相沉积，为直罗组下段含铀砂体的稳定隔水底板，厚度10～135 m，局部见少量铀矿化。

2 铀成矿地质条件分析

2.1 铀源条件

盆地周缘晋西挠褶带的(γ1-2)、(γ3)，桌子山的(γ1)，盆地西南缘陇山的(γ4)、(γ5)，北秦岭的(γ1)、(γ2)、(γ5)的中酸性花岗岩都为富铀岩体，可为盆内沉积提供铀源。

中侏罗统直罗组下段砂体沉积时物源主要来自盆地西部的阿拉善古陆和南部的秦岭山，岩体风化剥蚀后铀元素随地表水进入直罗组地层中，由于当时气候由潮湿向半干旱过渡，地层中富含大量腐殖质、炭质和煤屑等，这些有机质可吸附铀，形成铀元素的早期富集。直罗期后砂体上部沉积了直罗组上段泥岩、粉砂岩，富铀流体垂向流动受阻，盆地边缘富铀岩体风化淋滤产生的含氧含铀流体以层间水的形式由补给区流向排泄区，在适当的地方富集成矿。

2.2 含铀层位及铀异常分布

本次工作共收集到建庄地区121个煤田钻孔资料，收集到的资料主要为钻孔综合柱状图，内容包括地质编录、水文编录、物探测井、地层划分等十分完整的钻孔综合资料。将收集到的121个煤田钻孔自然伽玛曲线全部进行数字化处理，并且按照地质分层界线进行分段统计。将每层的自然伽玛平均值作为该层自然伽玛本底值P0，将读数大于或等于10倍本底值P1(P1≥10P0)作为该煤田钻孔的异常段，记录异常段的强度与厚度；对121个煤田钻孔自然伽玛测井曲线筛查，筛选出存在铀异常的钻孔39个，将这些异常段的位置与地质分层界线对比发现建庄地区煤田钻孔铀异常均位于直罗组下段，属于同一层异常，异常段岩性为灰色、灰白色中砂岩、粗砂岩。

利用Mapgis6.7制图软件绘制研究区煤田孔直罗组下段地层自然伽玛异常等值线图(图2)，在图中圈出自然伽玛强度大于300 γ的自然伽玛异常区呈北西—南东向带状展布，异常带长约13 km，宽0.3～2.0 m，面积约15 km2；异常厚度0.75～4.6 m。

图2 直罗组下段铀异常强度等值线图Fig.2 The contour plot of the abnormal intensity of uranium in the lower segment of the Zhiluo formation

2.3 沉积相及砂体发育特征

研究区直罗组沉积整体表现出低水位体系域特点，直罗早期为辫状河河道沉积[12]，与下伏延安组平行不整合接触(图3-a)，岩性以紫红色、灰色、灰白色、灰绿色中砂岩、粗砂岩为主，含大量黄铁矿结核及炭化植物碎屑，分选好-中等，厚层状-块状，底部可见明显冲刷构造，局部含砾石及植物茎干滞留沉积(图3-b)，发育大型槽状交错层理、板状交错层理(图3-c、3-d)。

a—J2z1与J2y平行不整合接触；b—砂岩中发育炭化植物茎干；c—板状交错层理；d—槽状交错层理图3 含矿砂体野外露头照片Fig.3 Wild outcrop photos of mineral sandbodies

建庄地区直罗组下段含矿砂体全区分布，厚度20～50 m，平均35 m左右，厚度自东向西逐渐变厚(图4)。砂体总体呈大型单斜构造，总体向北西方向倾斜，倾角2°～10°。砂体埋深受地形影响较大，但是总体埋藏适中，具东浅西深埋藏型层状结构。东边埋深最浅处100 m左右，西北部埋深最深可达650 m，一般在200～500 m。

图4 直罗组下段砂体厚度等值线图Fig.4 Contour figure of sand body thickness in the lower segment of the Zhiluo formation

砂体厚度适中，有机质、黄铁矿丰富，且具有稳定的单斜构造，十分有利于砂岩型铀矿的形成。

2.4 水文地质条件

直罗组沉积之后，燕山运动第Ⅱ幕使盆地东南缘抬升，西部受西缘逆冲构造带的影响，最后形成西深东浅的古地形特征[13]。沉积中心与沉降中心一致，其位置与现今的天环向斜相吻合。此时地下水的总体流向由南东向北西，与晚侏罗世的古地下水流向基本一致。

地层抬升风化剥蚀未波及到直罗组地层，直罗组上段泥岩发育完整，区内含矿含水层为明显承压水，古近纪时期古地下水主要由盆地边缘东南缘向盆地中心西北部流动，具有补给区、径流区、排泄区地下水水动力机制，研究区位于古水流系统的径流区，十分有利于砂岩型铀矿的富集。

2.5 古气候条件

研究区中侏罗世延安期处于温暖潮湿的气候环境[14]，该阶段植被发育，泥炭沼泽广布，形成了盆地主要含煤地层(黑色层)；中侏罗世直罗期气候由温暖潮湿转变为半干旱，该阶段植物发育，沼泽化、泥炭化较为普遍，沉积一套富含有机质、黄铁矿粗碎屑沉积(灰色层)；晚侏罗世安定期气候炎热干旱，沉积一套红色富含石膏薄层的湖相沉积(红色层)，这种炎热干旱的气候条件有利于蚀源区铀的氧化淋溶，使铀伴随氧化流体进入直罗组下部灰色层中，在适当的位置被还原富集成矿。

中侏罗世直罗组含矿砂体经历了半干旱到干旱炎热的气候环境的转变，这一气候环境的转变对砂岩型铀矿成矿十分有利。

3 铀矿找矿前景分析

研究区铀源丰富，区域铀成矿构造条件良好，发育有利于砂岩型铀矿富集的砂质辫状河相，砂体厚度大且分布广泛。水文条件较好，具有渗入型自流水盆地特征，补—径—排机制较完善，且上下两层泥岩使含矿含水层具备了稳定的“泥—砂—泥”结构，具备了砂岩型铀矿床形成的一些基本条件。

前人在鄂尔多斯盆地东南缘已经发现了双龙、店头两个中型铀矿床，对盆地南缘赋矿层位、成矿规律、找矿方向等都取得了一定的认识。建庄地区距离双龙铀矿南部20 km，赋矿层位位于直罗组下段，岩性岩相特征基本相似。通过收集区内煤田钻孔发现了大量的自然伽玛异常钻孔，异常强度高，异常呈北西—南东向带状分布，并且在异常带内进行钻探验证后发现了工业铀矿体。综合显示建庄地区具有良好的铀矿找矿前景，该地区煤田钻孔自然伽玛异常区的圈定对扩大鄂尔多斯盆地东南部铀资源量具有重要意义。