鄂尔多斯盆地北西部白垩系地层砂岩型铀矿成矿前景分析

徐 培

（东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013）

鄂尔多斯盆地矿资源丰硕，是一个铀、煤、油、天然气并存的沉积盆地，特别是铀矿资源尤为丰富，迄今为止已在此发现多个大型铀矿床，如东胜砂岩型铀矿床、大营砂岩型铀矿床和杭锦旗砂岩型铀矿床等，中侏罗统直罗组下段为其含矿目的层。前人根据砂岩型铀矿成矿特点，已经对上述铀矿床的成因进行了较为系统的分析，取得了丰富的成果，如流体作用分析、沉积相分析和物源分析等。白垩系地层在空间位置上与侏罗系地层相邻，且下白垩统在盆地中相当发育，出露广泛，但迄今为止还未发现大型的铀矿床，本文打算从白垩系地层岩性特征、铀源分析、水文地质特征、构造特征、还原剂因素五个方面分析该层位是否具备有利于砂岩型铀矿形成的条件。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，是中生代发育起来的大型内陆坳陷盆地，大地构造位置处于鄂尔多斯断块中。在白垩世早期，盆地主要为一套内陆凹陷的河湖湘沉积，以河流相占绝对优势。白垩系地层从下至上依次为：洛河组（K1l）、华池环河组（K1hc+h）、罗汉洞组（K1lh）、泾川组（K1j）[1]。

2 铀成矿条件分析

2.1 白垩系地层岩性特征

1）洛河组（K1l）。为一套典型的冲洪积扇沉积，砾岩呈红色，砾石大小混杂，分选性差；磨圆以次棱角状为主；成分成熟度较低；颗粒支撑，无定向。为风成沙丘沉积。

2）华池环河组（K1hc+h）。整体呈北北西向展布，地层由东向西倾伏。岩性主要为黄色、灰绿、浅灰、棕红色的中、粗粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩与黄绿、姜黄色砂岩、岩石砂状结构，层状构造。岩石颗粒占约90%以上，颗粒主要为石英、长石，可见黑色岩屑。中小型交错层理发育，部分地方亦可见褐铁矿化眼槽状交错层理面分布，发育斜层理，砂砾岩不等厚互层。在一些槽状层理限定的河道内可见紫色泥岩砾石，呈次圆状。该组地层为沙漠边缘沉积组合，沉积环境以静水沉积为主，风成沉积为辅;沉积相以辫状河沉积为主，沉积特点为东粗西细，北粗南细，最大沉积厚度位于新召一带，达915m。为一套辫状河沉积。

3）罗汉洞组（K1lh）。区内大面积出露，呈“广”字型分布于盐地西部和北部，上部主要为土红色砂岩、泥质粉砂岩，并夹有紫黑色铁质结核。泥岩与薄层的钙质砂岩互层；中部中粗粒砂岩与泥质粉砂岩互层，呈桔红、桔黄和灰色。下部为红色块状砂岩，局部夹泥岩，含钙质结核，厚390m，与下伏洛河组整合接触关系。砂岩层理较为发育，主要分槽状和板状两种，风化一般。为一套风成沙丘。

4）泾川组（K1j）。主要分布盆地西部、北部局部地段，厚50～233m，与下伏地层呈整合接触。岩性主要为浅红色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，泥岩风化强烈，砂岩与绿色泥岩接触处发育泥裂现象，向下钙质砂岩薄层增多，局部见中粗粒砂岩、砂砾岩。为一套湖泊和三角洲沉积。

通过结合前人的资料与砂岩型铀矿典型成矿模式（层间氧化带型砂岩型铀矿）[2]，初步认为华池环河组具有一定的铀成矿目的层特征，其辫状河沉积相的泥-沙-泥岩性模式为铀成矿提供模式基础，在合适的条件下，氧化带的歼灭部位便可沉淀铀矿。

2.2 铀源分析

盆地北部有三大主要花岗岩体群，出露较好，分别为狼山花岗岩体群、大青山花岗岩体群及阴山花岗岩体群。这些花岗岩体大大小小有几百个，年龄分布广泛。华力西期，在该岩体群中发现多处铀矿。在大青山岩体群中，铀背景值为4～8×10-6，为中等含铀[3]，满足砂岩型铀成矿的最低要求，铀源属于较为充足级别，并且该地区的Th/U 比值为48.8，远远高于大陆岩石的平均含量，表明该地区发生U 的丢失。因此该地区为理想的铀源区。

2.3 水文地质特征

下白垩统志丹群的四个地层中的砂岩岩石松散性较好，为含铀热水溶液的渗透和运移提供先天条件，由于各岩层岩性在粒度方面存在差异，故各岩层的含水性不均一，其中华池环河组含水量较多，含水厚度约50m[4]，且区内分布最广。盆地内潜水的来源主要为大气降水，河谷和洼地为排泄区，另一个主要排泄因素为蒸发，年蒸发量是降雨量的10 倍。早白垩世时期，由于构造活动较少，水流方向沿地势由东向西，且沿北西方向流入盆内。下白垩统沉积后，受地层抬升影响，底部的罗汉洞组和华池环河组顶部受到氧化，前者呈红色，后者为黄色，地层的大规模氧化有利于来自源区的含铀流体的运移，沉积间断的存在使得这一时期成为潜水氧化带砂岩型铀矿的主成矿期；在晚白垩世到上新世这段时间，承压水由盆地边缘向盆地中心流动，动力为渗透作用，流体来源主要为附近蚀源区。大规模古潜水氧化带和由盆缘向盆内相应发育古层间氧化作用同时进行，形成了相应的古层间氧化带，氧化带主要赋存于华池环河组，在氧化-还原过渡部位可形成铀的富集成矿，因此华池环河组是铀成矿的理想层位。

2.4 构造特征

早白垩世时期，鄂尔多斯盆地由克拉通盆地转为伸展断陷盆地，盆内构造作用表现为断块活动。早期主要表现为盆地东部隆起，受断裂活动控制，东部形成了冲击扇堆体；晚期主要表现为盆地西部及北部隆起，受断裂活动控制，在西部和北部也形成了冲积扇堆体，罗汉洞组、泾川组形成了由南向北推进的湖相沉积。同时，盆地西缘向东推进明显，并且早期沉积的盆地边缘、大部分河流地层和基地被抬升，剥蚀区也向盆地内伸展，有利于华池环河组早期的沉积砂体接受氧化作用，随着后期罗汉洞组叠覆其上，含氧含铀水的渗入进一步促进了铀成矿作用的发生[5]。

在盆地北部杭锦旗的下白垩统砂岩之上的玄武岩年龄为126.2±0.4Ma[6]，属早白垩世，且这一年龄与华北地区发生的构造-岩浆-热时间相吻合，所以可能导致地下深部热水沿构造裂隙上涌，为元素的迁移提供了通道，使得后期各种矿产资源的形成有了较好的物源基础。

2.5 还原剂因素

砂岩型铀矿成矿过程中，充当还原剂的介质主要有黄铁矿、含烃类油气、有机质如碳屑煤、和沥青等。在侏罗系直罗组砂岩型铀矿中，研究人员在进行地质编录过程中发现了大段的煤等有机质，煤在铀成矿过程中充当了较好的还原剂。并且鄂尔多斯盆地含有丰富的油气资源，油气沿着断层裂隙或砂岩孔隙上升运移影响着地层的物理化学性质。当油气上升运移时碰到含氧含铀水时，便使得U6+被还原为U4+，在合适的位置沉淀、富集，最后形成一定规模的铀矿点或铀矿带。

3 结论

综上所述，鄂尔多斯盆地白垩系砂岩透水性较好，北部具备了层间氧化带砂岩型铀矿形成的水文地质条件，并且盆地北部发育广泛的花岗岩体群，铀背景值满足砂岩型铀矿成矿要求，早白垩世时期盆地内发生明显构造活动，华池环河组的沉积砂体接受氧化作用充分，在遇到深部运移的油气时，发生还原作用，便可形成砂岩型铀矿。