青海省东昆仑八宝山地区砂岩型铀矿成矿条件及成矿潜力研究

晁海德，徐永锋，李生福，赵洪岳，蔡廷俊，叶积龙

(1.青海省第四地质勘查院，青海 西宁 810029； 2.青海省页岩气资源重点实验室，青海 西宁 810029)

东昆仑地区是秦—祁—昆造山带的重要演化区域，是我国重要的金矿、多金属矿产成矿带。近年来，省内、外各地质勘查单位在该地区发现不同成矿元素地球化学异常170多处，圈定各类矿床、矿(化)点近200余处[1]，但砂岩型铀矿找矿工作一直未有突破。青海省砂岩型铀矿勘查工作以往多集中于柴西缘、柴北缘一带[2-3]，其余区域均未取得实质性进展。截至目前，东昆仑地区发现砂岩型铀矿化点3处(都兰701铀矿1号点、阿东求屯7340铀矿、都兰县诺木洪铀矿2号点)，其中都兰701铀矿点赋存于晚三叠世八宝山组，赋存岩性为粉砂岩和泥岩，自发现以来未开展过详细的勘查、评价工作，其成矿地质条件、资源前景均不明朗。本文以砂岩型铀矿成矿地质理论为基础，以已有成矿事实为依据，通过成矿地质条件解剖、成矿资源潜力评价、成矿远景区优选，为青海省东昆仑地区砂岩型铀矿地质勘查及理论研究提供科学依据。

1 区域地质背景

研究区位于都兰县八宝山盆地西北，大地构造属东昆仑南部俯冲碰撞杂岩带，成矿带属“沙松乌拉山—布尔汗布达山铀矿亚带”[4]。出露地层有中—新元古代万宝沟群、中生代晚三叠世八宝山组、早—中侏罗世羊曲组以及新生代古近纪—新近纪干柴沟组、曲果组、第四纪地层，其中晚三叠世八宝山组为本次研究目标地层(图1)。

图1 研究区地质简图(附化探异常)Fig.1 Geological map of the study area(geochemical anomaly attached)

东昆仑地区晚三叠世八宝山组较为发育，为温湿气候条件下形成的灰色建造，广泛发育河流相及三角洲相沉积，泥—砂—泥地层结构发育完善，同我国北方其他盆地一样，是赋存砂岩型铀矿床的理想场所[5]。因此，结合放射性化探异常，选择晚三叠世八宝山组为本次研究对象。

八宝山组按其岩性组合分上(T3bb3)、中(T3bb2)、下(T3bb1)三段。研究区出露中部的火山岩段及上部的砂砾岩段。

(1)火山岩段(T3bb2)。整体呈北西向展布，岩性主要为红褐色—灰黑色杏仁状辉石—伊丁石玄武岩、红褐色流纹岩、紫红色细砂岩，另有薄层杏仁状安山岩产出。处于一复式向斜核部，局部发育层间及层内小型破碎。与区内砂砾岩段呈整合接触，局部呈断层接触[6]。

(2)砂砾岩段(T3bb3)。研究区南部大面积出露，整体呈北西向展布，岩性主要为紫红色岩屑长石细砂岩，局部夹薄层紫红色含砾砂岩，部分地段上部发育青灰色长石石英砂岩以及青灰色含砾砂岩。产状变化较大，北部靠近火山岩段倾向一般170°～201°，倾角一般24°～68°。中部倾向一般23°～34°，倾角一般24°～31°。南部倾向一般190°～226°，倾角一般32°～68°。岩层多呈块状，局部片理发育，见揉皱，局部见有层内小型破碎现象。

2 成矿地质条件

2.1 铀源条件

根据陈贵华[7]研究，航测铀含量等值图反映出分布于昆仑山的二叠纪以前地层和侵入岩、火山岩铀含量均呈高场，是区内的富铀地质体。补给区基岩裂隙水的铀(U)含量及中生界碎屑岩裂隙—孔隙水的铀含量较高使补给区和淋滤区含氧地下水中铀含量增高，无疑更有利于成矿，是更直接的铀源[8-9]。

研究区铀矿化蚀源区主要为北部的布尔汗布达山，岩浆岩发育，以晚石炭世、晚三叠世侵入岩为主，具体见有二长花岗岩、钾长花岗岩、钾长花岗斑岩等。钾长花岗斑岩内当量铀(eU)平均含量5.9×10-6，当量钍(eTh)平均含量32.0×10-6，放射性强度较高，和铀矿化关系紧密[6]。另外，八宝山组火山岩段蚀变玄武岩放射性背景值高，eU平均含量8.39×10-6，eTh平均含量29.57×10-6，是良好的铀源体。钍/铀(Th/U)值3.5～5.4，指示了北部布尔汗布达山铀源较丰富，且利于向八宝山盆地内运移，是砂岩型铀矿成矿的有力体现[10]。

2.2 古气候条件

本区晚三叠世—新近纪沉积了多套沉积建造(八宝山组、羊曲组、曲果组)，晚三叠世八宝山组至早中侏罗世早期沉积了灰黑色泥页岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩及灰色含砾砂岩、灰黑色泥质粉砂岩，表明了温暖、潮湿的气候条件(图2a和图2b)。至早中侏罗世晚期，沉积了一套灰褐色、浅紫色砂岩，表明了气候向半干旱—半湿润的条件转变(图2c)。至新近纪，又沉积了一套灰褐色、褐红色砾岩，表明了炎热、干旱的气候条件(图2d)。反映出在总体炎热—干旱的气候条件下，有时也出现短暂的温暖—潮湿气候，有利于北部布尔汗布达山富铀岩体的氧化、剥蚀，有利于层间氧化带的形成[11]，进而富铀流体在高渗透岩层中向八宝山盆地运移，在遇到氧化还原界面时富集成矿。

图2 八宝山地区气候变化特征图Fig.2 Climatic change in Babaoshan area

2.3 岩性岩相条件

2.3.1 岩性条件 如区内实测的八宝山组地质剖面DP1所示，该区“泥—砂—泥”岩性结构发育完善(图3)，62层～52层明显反映出“泥—砂—泥”的沉积结构，与成矿关系密切，重点叙述上述层位。泥页岩、砂岩互层明显，有助于铀元素的富集成矿，与我国北方其他盆地一样，是赋存砂岩型铀矿床的有利岩性组合[12]。

图3 海德乌拉八宝山组DP1实测剖面Fig.3 Measured section of Babaoshan formation in Haidewula

62层～52层岩性特征如下：

62层:紫红色中薄层细粒长石岩屑砂岩夹粉砂岩，接触面为深灰色薄层状页岩(未见底，32.2 m)；61层:紫红色薄层状含砾不等粒岩屑砂岩(43.6 m)；60层:紫红色厚层变细粒长石岩屑砂岩夹砾岩，沿层面(150 m后)见紫红色泥岩(17.2 m)；59层:紫红色中厚层砾岩与变中细粒长石岩屑砂岩互层(65.5 m)；58层:紫红色岩块砾岩，局部夹粗砂岩透镜(188.8 m)；57层:紫红色巨厚层状含砾粗砂岩夹紫红色页岩(14.5 m)；56层:紫红色杏仁状玄武岩(块层状)(19.0 m)；55层:紫红色薄层状细粒长石岩屑砂岩，夹少量细砾岩(13.0 m)；54层:暗紫红色块层状蚀变橄榄玄武岩(13.0 m)；53层:紫红色中—薄层状含细砂粉砂岩，夹少量细砾岩(25.1 m)；52层:紫红色块层状蚀变杏仁状玄武岩(>12.4 m)。

2.3.2 岩相条件 研究区八宝山组为温湿气候条件下形成的灰色建造，结合古地理、古气候、物源等研究，在区内划分出滨湖相、湖泊三角洲相、辫状河相以及喷出相等4种沉积相类型[13](图4、图5)，据邵飞等[14]、黄净白等[15]的研究，三角洲相、辫状河相等是形成砂岩型铀矿有利沉积相。研究区辫状河相主要发育于八宝山组下段，喷出相发育于八宝山组中段，湖泊三角洲相、滨浅湖相发育于八宝山组上段。综上，研究区沉积相条件有利于砂岩型铀矿的形成。

图4 晚三叠世八宝山组基本层序Fig.4 Basic sequence of Babaoshan formation in Late Triassic

图5 研究区沉积相图Fig.5 Sedimentary facies of the study area

2.4 水文地质条件

砂岩型铀矿总是赋存于自流水盆地内，水文地球化学条件及后生表生地下水水动力条件是砂岩型铀矿成矿的关键水文地质条件[16]。

研究区地处昆中断裂、昆南断裂之间相对独立的断陷盆地内，具渗入型自流水盆地特征。周边山系赋存有构造裂隙水和基岩风化裂隙水，地表水沿透水层下渗，形成承压自流水，充水因素主要为裂隙含水岩组。

八宝山盆地北缘断层以及晚三叠世与早—中侏罗世不整合面在边缘形成良好的透水边界，北部的布尔汗布达山蚀源区为补给区(图6)；盆地边缘晚三叠世—早中侏罗世地层内松散胶结层以及断裂、裂隙等为地下水的径流提供良好的运移通道；发育于盆地南北的泉水又为地下水提供了泄流通道。研究区水文地质条件表明：“补—径—排”水动力系统发育完善，有助于含氧富铀水与围岩(砂岩)发生的水岩作用的发生。

图6 研究区径流补给图Fig.6 Runoff supply of the study area

2.5 构造条件

大地构造位于昆中、昆南两大断裂带之间，地区断裂主要在加里东中期—华力西期生成，展布方向以北西西为主，昆东新生代陆相盆地区的断裂多呈北西或北西西右行斜列式展布，大部分生成于喜马拉雅期，规模较小、延伸不远、呈羽状组合为特征。盆地周边的各深大断裂带在新构造运动时期表现出大幅度的差异运动，在地形上多为强烈切割。

东昆仑地区的新构造运动是从青藏高原大幅度抬升开始，即喜山运动开始，持续至今[17]。新构造运动一方面控制了盆地的地形地貌，另一方面对盆地基底、上新世以前的盖层产生破坏作用，对老的构造进行改造或使其复活。

本区新构造运动既有断裂变动也有褶皱变形，断裂变动伴随褶皱广泛发育。研究区主体为—北东向之大向斜(兰道湾乌苏向斜)，轴向延伸约10 km，宽约10 km。向斜发育地层为晚三叠八宝山组(T3bb)、早—中侏罗世羊曲组(J1-2yq)，北西翼295°～310°∠25°～50°，南东翼120°～130°∠10°～25°，核部岩层水平，为一平缓开阔等厚褶皱，满足“缓倾的斜坡带是砂岩型铀矿成矿有利地段的特性”(图7)。据八宝山盆地电联合电阻率剖面解释，向斜深部赋存侏罗纪与三叠纪地层[18](图8)。

图7 研究区铀矿可能赋存部位Fig.7 Possible location of uranium deposits in the study area

图8 DZCX2线地震解释剖面图Fig.8 Seismic interpretation profile of DZCX2 line

2.6 地球化学特征

表1 AS2220异常特征表

该异常元素套合不规则，U元素峰值3.12×10-6，其晕规模小，背景衬度小，但区内放射性异常点带较多，规模较大。异常受三叠纪火山岩及其地层中断裂、破碎带控制，各异常晕主要由铀矿化所致。

2.6.2 重砂异常 根据杨生德等[19]研究，研究区北部分布重砂异常1处，异常级别为Ⅲ类，特征组合为放射稀有铁(稀土、钨)，异常区主体为中三叠世英云闪长岩，局部辉长岩岩脉发育。

2.7 铀矿化信息

已知矿化信息是放射性元素异常的直接指示，是铀元素可能富集成矿的直观表现。

(1)本区存在砂岩铀矿点1处(1号点)，赋矿岩性为粉砂岩、泥(灰)岩，研究区东北部存在1处热液型铀矿点(2号点)，赋矿岩性为长英岩脉、混合岩(图1)。

(2)该区附近海德乌拉一带发现热液型之火山岩型铀矿床(图1)，圈定铀矿体9条，铀品位一般0.041%～0.895%、最高0.98%。含矿岩性为八宝山组蚀变玄武岩。

2.8 成矿远景区的确定

结合铀源、古气候、岩性岩相、水文地质、构造、地球化学以及成矿事实等条件，在研究区西北部圈定出成矿远景区1处(图9)。

图9 砂岩型铀矿成矿远景区Fig.9 Metallogenic prospect area of sandstone-type uranium deposits

3 讨论与结论

东昆仑地区是秦—祁—昆造山带的重要演化区域，新构造运动一方面控制了盆地的地形地貌，另一方面对盆地基底、上新世以前的盖层产生破坏作用。铀矿化的形成与区域性地质构造演化相联系，是地质构造演化的产物[20]。对比我国主要中、新生代盆地(准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、二连盆地、柴达木盆地)砂岩型铀矿成矿条件[21-24]，铀源、古气候、构造、岩性岩相、地下水等条件与其关系密切，地球化学特征及铀矿化信息是铀矿富集的间接或直接指示，与研究区砂岩型铀矿成矿特征基本一致。

八宝山盆地北部布尔汗布达山蚀源区的富铀岩石，在干旱、半干旱的气候条件下，易溶的U+6溶于富氧的地表水中，沿八宝山组上部羊曲组、干柴沟组中的断裂、裂隙、松散胶结层运移至盆地前缘的辫状河相、三角洲相等区域，在氧化环境向还原环境过渡的沉积环境中，在适宜的缓倾斜坡带还原成U+4，并最终富集成矿。本区铀源较丰富，既有北部富铀岩体，又有八宝山组富铀火山岩；古气候处于由温湿向干旱转化的单旋回过程(紫红色、杂色砂岩及泥页岩)；缓倾的斜坡带(倾角多在10°～25°)发育；“泥—砂—泥”的岩性条件发育完善；有利砂岩型铀矿成矿的辫状河相、三角洲相广泛分布；“补—径—排”条件较完善；另外，研究区成矿事实明显。因此，研究区砂岩型铀矿成矿前景良好，尤其在辫状河相及其与湖泊三角洲相过渡地带是砂岩型铀矿成矿最有利地段。