煤田资料“二次开发”在二连盆地铀矿找矿前景分析中的应用

2021-09-09杨彪陈中山

河北地质大学学报 2021年4期

杨彪，陈中山

1. 河北省煤田地质局，河北石家庄050085；2. 河北省煤田地质局物测地质队，河北邢台054000

0 引言

二连盆地铀矿勘查起步于20世纪80年代，20世纪80年代—90年代初主要是通过寻找物化探异常，以就点找点的方式来寻找矿床，期间在二连盆地开展了放射性测量等工作。在盆地周边蚀源区及盆地内发现了大量的异常点、异常带和异常晕，并对这些异常点、带、晕开展了地表揭露和评价，最后选择了矿化较好的点进行深部揭露工作。相继开展了区域性编图预测、成矿理论研究、调查评价、放射性测量和重点地段勘查等工作。近25年来，二连盆地找到了一批规模可观、可用地浸方法开采的砂岩型铀矿床[1-4]。不仅发现了规模较大的铀资源储量，而且还存在“同盆地多类型”铀矿床[5]。

2005年左右，煤田地质系统的勘探队伍在二连盆地开展了多个勘查区煤田综合勘查工作，勘查区整体属于二连盆地群中部，二连盆地群为含煤盆地，主要矿产为煤，少量盆地中有铀矿化，并已发现了数个铀矿床（或铀矿产地），个别盆地的煤层中伴生有镓、锗，在隆起部位有金属矿产。本文以以往煤田勘查区为研究区，对其铀矿找矿前景进行了分析，为今后铀资源调查评价提供了方向。

1 区域地质背景

二连盆地位于内蒙古中北部边陲，是内蒙古的三大铀矿盆地之一。二连盆地群由5个坳陷区和5个隆起区组成，东以大兴安岭隆起区为界，西至宝音图隆起，北始于巴音宝力格隆起（中蒙边界），南止于温都尔庙隆起（阴山北坡），盆地群中部的苏尼特隆起将5个坳陷分成东西两带，位于东带的为乌尼特坳陷、腾格尔坳陷，位于西带的为马尼特坳陷、乌兰察布坳陷和川井坳陷。

二连盆地群已发现了数个大中型—超大型沉积型铀矿床和数处铀矿产地。二连盆地群铀矿（矿点、矿产地）众多，多个地层为矿化赋存层位，多种岩性含矿，矿床（矿点、矿产地）成因类型较多。矿化赋存层位、含矿岩性、成因、环境等特征见表1。

表1 二连盆地群铀矿主要特征简表Table 1 A brief list of the main characteristics of uranium deposits in Erlian Basin Group

研究区大地构造位置同处于内蒙古地槽褶皱系（Ⅱ）、苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带（Ⅱ4）、二连坳陷（Ⅱ24）二连盆地群中众多含煤盆地之一。研究区一位于苏尼特隆起南西部、腾格尔坳陷北部，研究区二位于马尼特坳陷中南部边缘地带。见图1。

图1 二连盆地地质略图Fig.1 Geology sketch of Erlian Basin

2 以往铀矿勘查进展

2.1 区域性编图预测、成矿理论研究

在二连盆地开展了比较系统的1∶50万铀成矿地质条件研究及编图、铀成矿水文地质条件研究及编图、铀成矿构造物探研究及编图。除马尼特坳陷外，其它各坳陷均进行了1∶25万的各类研究及编图。通过编图和研究，预测了一批有成矿前景的地区，包括川井坳陷的白音查干凹陷、乌兰察布坳陷北西缘、腾格尔坳陷北缘等。相关工作预测了成矿远景及成矿潜力[6-11]，为二连盆地开展找铀矿工作指明了方向。

2.2 调查评价、放射性测量

调查评价大致分为放射性方法就点找矿、层间氧化带模式找矿和古河谷型找矿等三个阶段。其中中国核工业地质局加大了项目投入力度，发现了一批铀矿整装勘查区。在二连盆地腾格尔坳陷南缘、赛汉塔拉凹陷及巴音宝力格隆起上的巴音毛都、准巴彦塔拉和乌里雅斯太凹陷开展1∶25万铀资源评价，工作主要集中在巴音塔拉凹陷和宝格都乌拉凹陷，发现了巴音塔拉矿点[10-11]。此外，盆地放射性测量已完成了1∶20万航空测量全覆盖。但放射性测量对指导深部找矿工作还存在明显不足[12]。

2.3 重点地段勘查等工作

二连浩特-东乌旗地区开展1∶5万航空物探综合勘查，发现了大量伽马能谱异常。巴赛齐地区是21世纪以来二连盆地开展古河谷砂岩型铀矿找矿的重点地段。复杂的砂体成因造成了古河谷总体控制程度较差[13]。

3 研究区铀矿成矿分析判据

3.1 以往地质成果分析

二连盆地群已探明矿产资源有铀、煤和石油。其中在努和廷超大型铀矿床、苏崩中型铀矿床发现大型矿产地3处（巴彦乌拉、赛汉高毕、道尔苏）。研究区西部巴彦乌拉地区为铀矿整装勘查区，目前已经在大磨拐河组上段控制长150 km，宽3~15 km，埋深100~200 m的北东向砂带。在砂带上叠加有潜水-层间氧化带及层间氧化带，氧化带前锋线沿古河谷方向发育，长70 km，发现了巴彦乌拉矿产地，圈出找矿靶区若干片，推测本研究区具有很大的找矿潜力。

3.2 煤田资料分析

以往煤田勘查区属于二连含煤盆地群，含煤盆地（群）经过长时间稳定的沉积演化，其间又有短期的沉积间断，具备沉积型铀矿形成的地质条件。从区域上来看，二连盆地群中发现了多处沉积型大中型铀矿或铀矿产地。该区多个地层为矿化赋存层位，多种岩性含矿。研究区煤田勘查钻孔测井资料显示，在白垩系巴彦花组（K1b）上部地层中存在铀矿化及放射性异常，且分布范围较广。

自然伽马是岩石自然放射性的指示，利用自然伽马曲线的幅度、形态组合等显示确定物性是测井资料分析解释的重要内容[14]。研究区自然伽玛测井资料显示放射性强度大于3.5 PA/kg的钻孔为17个，异常地层厚度一般为0.5~1.2 m，最厚可达4 m。其中放射性强度大于7 PA/kg的钻孔为9个，最高可达27.53 PA/kg。详见表2。研究区铀异常矿化总的特点为异常矿化层赋存层位单一、集中，空间分布面积较大，总体有利于成矿，预示该地区铀资源远景丰富。

表2 研究区放射性异常统计表Table 2 Study area statistical table of radioactive anomaly

据煤田钻孔勘查资料，铀异常矿化分布范围广、控矿因素明显，矿化稳定、连续性较好。矿化埋藏浅，铀矿资源易于开采利用。

3.3 有利的地质构造背景

研究区一位于苏尼特隆起南西部、腾格尔坳陷北部，研究区二位于马尼特坳陷中南部边缘地带，有利于铀源的汇聚与富集。尤其在新构造运动的影响下，由于负向单元的进一步下陷，为承压水系统的形成及矿体的保护创造了有利条件。

3.4 岩性岩相条件

研究区含煤地层和第三系岩性主要为泥岩、粉砂岩、煤层、砂岩及炭质泥岩等，从沉积环境及岩性方面分析，存在泥—砂—泥结构。白垩系下统巴彦花组可作为区域上寻找层间氧化带型铀矿的目的层。

3.5 盆地内水动力及水化学条件

研究区地下水主要来源于北东部低山丘陵区地下径流补给和大气降水垂直入渗补给，而后汇集低洼地带与河谷中，由北东向南西排出区外。盆地内第三系红色泥岩和巴彦花组中段灰黑色泥岩，其厚度较大而且分布稳定，构成了隔水层。

3.6 后生改造条件

二连盆地群东部苏尼特隆起与腾格尔坳陷交界地带和马尼特坳陷广泛存在后生氧化现象。巴彦花组广泛存在黄灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩，后生氧化现象很强烈。

3.7 气候条件

研究区盆地古气候：巴彦花组为温暖潮湿，第三、第四系为干旱半干旱。该地区从古气候条件分析，具备形成砂岩铀煤型铀矿条件。

3.8 铀源条件

盆地基底及蚀源区有大面积的华力西期—燕山期富铀花岗岩体，元古界、二叠系、侏罗系中均有大量的富铀酸性火山岩，为铀成矿提供了充分的物质来源。具备形成砂岩铀煤型铀矿条件。

3.9 储矿部位条件

研究区一处于靠近二连盆地群腾格尔坳陷北部边缘一个北西—南东向斜部位，地层产状呈向内倾斜，角度一般小于10°。研究区二位于马尼特坳陷中南部边缘斜坡带，地层倾角角度一般小于10°。虽然斜坡度不大，但地下水仍然沿透水砂岩层向盆地中心渗透流动，容易形成层间氧化带砂岩型铀矿。本区找矿目的层为巴彦花组地层，该组地层为河流、湖沼交互相沉积，有利于铀的迁移富集。

研究区具有优越的泥岩型铀矿床和砂岩型铀矿床成矿地质条件。区内分布有大面积的富铀花岗岩基底，是盆地内铀成矿作用的重要铀源提供者[15]。目的层下白垩统巴彦花组以河流相沉积为主，砂体富含还原剂，为古河谷型铀矿成矿作用奠定了成矿条件。巴彦花组沉积期后，区域内出现了多个沉积间断，并伴有长期的干旱气候环境，使本区目的层遭受了较强的氧化作用，多个地区形成了潜水—层间氧化带，在部分地区目的层还受到了来自地层深部的油气还原作用，增加了还原强度，有利于铀的富集。

4 研究区找矿前景和找矿方向

二连盆地存在构造活动的多期性和差异性，区域上找矿方向从未成为“统一”性盆地[16]，也就限制了该盆地总体成矿潜力。二连盆地周边即使有丰富的铀源作为补充，也很难形成大型砂岩型铀矿床，但沉积建造和后生改造等条件决定了巴彦花组的铀成矿可行性。通过对煤田钻孔资料“二次开发”，依据铀矿成矿分析，结合构造-沉积演化等条件，作者认为苏尼特隆起南西部、腾格尔坳陷北部和马尼特坳陷中南部边缘地带是二连盆地铀矿最具有找矿前景的地区。