二连盆地哈达图地区砂岩型铀成矿条件分析

刘国宁,张 锋

（核工业二○八大队,内蒙古 包头 014000）

自20世纪80－90年代中后期,核工业二〇八大队先后在二连盆地发现查干、苏崩、努和廷等铀矿床,进入21世纪初发现了赛汉高毕、巴彦乌拉铀矿床及若干个矿产地及矿点。近年来,在乌兰察布坳陷中东部发现哈达图铀矿床,找矿成果丰硕。哈达图铀矿床为古河谷砂岩型铀矿床,铀矿化均产自下白垩统赛汉组上段灰色砂岩中,受构造、地层及岩石地球化学等条件因素的制约,矿体有着高品位,单层厚度较薄、埋藏较深的特征,与同为古河谷砂岩型铀矿床的巴彦乌拉及赛汉高毕有着一定的区别,如何深入分析研究区的铀成矿条件与因素并总结规律与经验,为哈达图下一步勘查工作奠定基础,同时能够拓宽找矿空间,对外围找矿工作具有一定的指导意义。

1 研究区区域构造条件

研究区位于乌兰察布坳陷的中东部,被北部的巴音宝力格隆起和塔木钦隐伏凸起、西部的东方红凸起和南部的苏尼特隆起所夹持,由脑木根北部、齐哈日格图、格日勒敖都、呼格吉勒图四个三级构造单元构成（图1）,区内发育近东西向西拉木伦基底构造、北东向盖层内控盆构造和北西向新构造。

图1 研究区基底埋深等值线图

2 研究区地层结构

研究区及附近地表出露地层为古近系,且大面积被第四系（Q）覆盖,赛汉组无露头。根据钻孔揭露资料,自下而上揭遇地层有：下白垩统赛汉组下段（K1s1）、赛汉组上段（K1s2）、二连组（K2e）和古近系（E）,研究区找矿目的层为赛汉组上段。

目的层小层序划分。研究区赛汉组上段发育3～5个较大的沉积旋回,沉积厚度大,分布范围广,以研究区XXX孔为例,从下往上可以划分出三个亚层（图2）。

图2 研究区典型钻孔地层结构图（XX号孔）

第一亚层（K1s2-1）：位于赛汉组上段底部,与赛汉组下段呈突变接触,反映了河道底部冲刷接触关系,河道砂体粒度较粗,含卵砾,局部存在正粒序及反粒序,泥岩夹层不发育或少发育,砂体疏松,固结程度低,顶部以红色泥岩、粉砂岩结束。电阻率曲线表现为箱形、钟形。

第二亚层（K1s2-2）：位于赛汉组上段中部,与第一亚层顶部泥岩呈突变接触,发育多个沉积韵律,泥岩夹层局部发育,砂体相对稳定,规模较大,顶部以相对较厚的红色泥岩结束。电阻率曲线在总体上表现为箱型。

第三亚层（K1s2-3）：位于赛汉组上段的上部,发育2～3个大的韵律层,泥岩夹层多发育,砂体粒度变细且连续性相对较差,大部分呈透镜体分布,顶部的红色泥岩质纯,具塑性和粘性。因此,第三亚层具有明显曲流河沉积的二元结构,在电阻率测井曲线形态上表现为齿形。

3 研究区铀源条件

3.1 研究区基底和蚀源区的含铀性

研究区基底和周边蚀源区中广泛发育华力西期-燕山期中酸性岩浆岩,铀含量较高,平均铀含量（3.6～8.3）×10-6,为研究区铀成矿作用提供了主要的铀源。

研究区北西部蚀源区发育西里庙-艾勒格庙复式花岗岩带,主体为华力西晚期黑云母花岗岩（卫境岩体）,呈岩基状,燕山期花岗岩体（西力庙岩体）呈岩株、岩墙状,华力西晚期卫境岩体现测铀含量（2.9～5.7）×10-6,计算原始铀含量19.5×10-6,活化丢失57%；燕山期西里庙岩体现测铀含量（0.9～31.5）×10-6,计算原始铀含量17.8×10-6,活化丢失49%。南缘温都尔庙隆起主要发育华力西期中酸性岩浆岩,侵位于元古界和古生界变质岩中,岩石原始铀丰度平均5.7×10-6,活化丢失89%。

华力西期-燕山期中酸性侵入岩及上侏罗统中酸性火山岩是本区主要的铀源层（体）,元古界变质岩及上古生界中酸性火山岩等是本区次要的铀源层。

3.2 铀迁移特征

根据放射性场晕的分布规律可以揭示铀的迁移特征,伽玛异常场和钍异常晕的分布区大致反映原始富铀地质体的分布范围,铀、活性炭吸附氡测量和钋法测量等异常晕的分布反映具有铀预富集作用的地质体,包括岩浆分异、变质和沉积等预富集作用,活性铀迁入高场直接反映了铀元素的迁移方向。

研究区北西蚀源区分布有大面积伽玛异常场、钍异常晕,明显受花岗岩体和艾勒格庙群变质岩系控制；在研究区北西边缘大面积发育呈北东向带状展布的铀、氡异常晕,铀、钍异常晕出现明显分离现象,活化铀迁入高场明显处于靠近坳陷一侧,说明铀从蚀源区向研究区内部迁移特征明显。

4 研究区古气候条件

早白垩世赛汉期为潮湿、半潮湿气候,为铀的预富集主要时期,而到了晚白垩世-古新世古气候开始转为干旱-半干旱气候,由于挤压构造应力场背景下,研究区北部发育构造反转,赛汉组上段挤压抬升遭受剥蚀,风化剥蚀和淋滤作用强度大,地表植物不发育,含氧水顺砂岩渗透层运移到地层深处,形成了潜水氧化和潜水-层间氧化,同时保证了铀的富集与迁移,该时期为铀的主要成矿阶段。古新世-渐新世古气候完全转变为干旱-半干旱,研究区接受了一套以红色为主的粗碎屑岩和泥岩沉积（表1）,为该区的保矿提供了有力条件。

表1 研究区古气候、沉积建造特征示意表

5 研究区目的层岩石地球化学特征

研究区目的层岩石地球化学特征类型分为两种：岩石原生地球化学类型和岩石后生地球化学类型。

5.1 赛汉组上段岩石原生地球化学类型

岩石的原生地球化学类型直接受沉积、成岩环境控制,研究区赛汉组上段不同亚层具有不同的原生地球化学类型。

第一亚层（K1s2-1）：以砾质辫状河充填沉积为主,岩性主要为浅黄色、黄色、亮黄色砂质砾岩、含砾粗砂岩,多含卵砾,部分钻孔见少量浅灰色、灰色粗砂岩、砂质砾岩。而灰色属于原生地球化学类型。

第二亚层（K1s2-2）：以砂质辫状河充填沉积为主,岩性以黄色砂岩为主,下部往往出现灰色砂体,灰色砂体粒度中等偏细,灰色砂体主要发育河道的边缘部位,以灰色细粒砂岩为主,富含有机质、黄铁矿,属于原生地球化学类型。

第三亚层（K1s2-3）：顶部以洪泛沉积为主,岩性主要为红色、褐红色泥岩、粉砂岩,多见铁锰质发育,反映了半干旱、干旱的古气候环境,总体上表现为原生氧化地球化学类型。下部发育曲流河道充填沉积,岩性主要为黄色、红色、灰白色砂岩,普遍发育高龄土化,此外,局部发育少量灰色砂岩。灰色砂岩属于原生还原环境、红色砂岩属于原生氧化环境。

5.2 岩石后生地球化学类型

岩石的后生蚀变包括后生氧化及后生还原作用两种蚀变类型。

5.2.1 后生氧化作用

后生氧化作用在赛汉组上段三个亚层中普遍发育,表现为黄色氧化,氧化作用有强有弱,强氧化岩石呈黄色、亮黄色,发育褐铁矿化、赤铁矿化；弱氧化岩石表现为灰白色、浅灰色砂岩中发育大量星点状、条带状褐铁矿化斑点。

5.2.2 后生还原作用

研究区找矿目的层赛汉组上段之下的赛汉组下段为区域范围内的含煤地层,下部腾格尔组为产油层位,均为富含还原介质的载体,通过断裂构造通道可以向上伏地层提供后生还原作用的介质。

研究区后生还原作用主要有两种表现形式,其一为使早期氧化作用形成的黄色氧化岩石被后期还原改造为灰色、浅灰绿色,岩石中仍见黄色古氧化残留痕迹,此类砂岩中有机质、炭屑较为少见；其二为原来本身为灰色岩层,经过还原介质的进一步还原作用,使其颜色加深,变为深灰色、灰黑色,并沿层面或构造面发育大量炭化植物碎屑（或呈似层状）,炭屑表面往往发育大量结核状、细晶状黄铁矿,其形成与后生还原作用有关。但后生还原改造作用往往与构造活动有关,分布范围相对局限,从野外地质编录和取样分析结果来看,后生还原作用主要集中在研究区铀矿床F63-F64线附近,该区域的富矿段与后生还原作用密切相关。

6 结论

（1）种种迹象表明,研究区受上述条件和因素制约,控盆构造的发育控制了古河道的展布空间,赛汉组上段为多期次河道叠加,每一小层序对应一期河道,特别是第二、第三期使得河道宽度变宽且持续时间较长,形成了规模巨大的砂体,扩大了铀储藏空间。

（2）铀源条件决定了研究区为多物源叠加区,研究区基底为一套中酸性岩浆岩,铀含量较高,北西部发育西里庙-艾勒格庙和西南乌尔塔岩体均为富铀花岗岩体且长期处于隆起和剥蚀状态,为研究区提供了丰富的铀源。

（3）目的层赛汉组上段由3～5个小层序构成,第一亚层和第二亚层砂体发育连续,顶部都有较厚的泥岩、粉砂岩构成稳定的隔水层,具有典型的“泥-砂-泥”结构,有利于砂岩型铀成矿。

（4）研究区铀矿化均产自赛汉组上段第一亚层及第二亚层的灰色、深灰色砂体中,蚀变条件好,围岩多发育褐铁矿化,矿体中发育炭化植物碎屑及细分散状、结核状黄铁矿等还原介质,与研究区铀成矿关系密不可分。