滇西梁河盆地南林组沉积学特征及其对砂岩型铀矿的控制

周恳恳，夏 彧，伍 皓，梁 薇，雷 星，李炼鹏

（1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081；2.云南省核工业地质调查院，云南 昆明 650032；3.云南省核工业二〇九地质大队，云南 昆明 650101）

0 引言

滇西新生代盆地群是我国西南地区最重要的砂岩型铀成矿带，也是我国最早实现砂岩型铀矿找矿突破和地浸开采利用的地区之一。前人于20 世纪50—80 年代在龙川江盆地、梁河盆地和腾冲盆地探明8 个中、小型砂岩型铀矿床（孙泽轩等，2006）。其中，梁河盆地已探明铀矿床2 个（601、602 矿床）、矿点若干（张亮等，2021）。2014 年以来，中国地质调查局组织开展新一轮铀矿资源调查，先后在滇西户撒盆地、龙川江盆地取得找矿进展（伍皓等，2016，2018；夏彧等，2018a，b；梁薇等，2021），并总结出滇西砂岩型铀矿“构造-相-容矿建造”三位一体的控矿规律（周恳恳等，2017）。以此为指导，笔者团队于2019 年在梁河盆地部署并钻获2 口铀矿工业孔，结合前人成果，提交中型规模铀矿产地1 处（按可地浸砂岩型标准），揭示该区域良好找矿潜力，也为开展铀储层研究提供了宝贵素材。

滇西腾冲地块新生代山间断陷盆地群因其构造条件、铀源地质体配置、容矿主岩建造等特征，显著区别于我国北方含铀盆地（周恳恳等，2017）。其中，受盆地性质、沉积体系和沉积相配置制约的赋矿砂体（铀储层）条件，是砂岩型铀矿的最重要成矿要素之一。特别是沉积成岩期的低品位铀矿化，严格地受沉积相带、沉积砂体的控制，成矿普遍具有层控性和相控性（陈功等，1983），因此，确定有利沉积相、微相组合及相带展布，对于指导砂岩型铀矿找矿具有重要作用。本文以梁河盆地新、老共12 口钻孔岩心为素材，尝试通过岩心沉积相研究和大比例尺岩相古地理编图等手段，厘定梁河盆地南林组赋矿层系的有利沉积相、微相类型，确定赋矿优势相带的空间分布，以期为后续勘查部署和成矿规律研究提供依据。

1 地质背景

1.1 腾冲地块

腾冲地块及其所属的滇西构造带在区域上位于冈瓦纳（印度）板块与欧亚（扬子）大陆的缝合线东侧（陈福坤等，2006；孙泽轩等，2006），是三江特提斯域南段大型构造变形带的重要组成部分（刘本培等，1999；梁薇等，2021）。腾冲地块东部以怒江-瑞丽走滑断裂为界拼接于保山地块，西部沿密支那-曼德勒早新生代缝合线（亦称实阶走滑断裂）与东缅地块相拼接（图1b）。一般认为腾冲地块于二叠纪末从冈瓦纳大陆分离后向北偏移并与欧亚板块碰撞拼合，是拉萨地块的东南延伸部分（杨启军等，2009）。新生代以来，欧亚板块与印度板块的强烈碰撞汇聚，一方面驱动了青藏地区地壳的增厚、高原隆升，另一方面造成了青藏高原周缘微板块的挤压、逃逸和旋转，发育大规模走滑带（朱西养等，2004；孙泽轩等，2006）。

图1 研究区大地构造位置（b）和区域地质简图（a）Fig.1 Tectonic location（b）and geological sketch（a）of study area

1.2 沉积盆地类型

中新世末期至上新世早期（约8～5Ma）持续的大陆汇聚导致了腾冲地块岩石圈结构的重要变化。腾冲地块向南挤出并顺时针旋转，区域构造应力场发生转变，以左旋运动为主，先前与右旋走滑相关的盆地相继折返（季建清等，2000），伴随岩石圈拆沉作用，导致在地块造山带内部，沿走滑断裂及其西部次级断裂带发育了相当数量的走滑拉分盆地和火山-沉积断陷盆地，该类盆地的形成演化过程和性质多被认为是砂岩型铀矿形成的有利地质基础（侯明才，2000；刘文高等，2007）。梁河盆地即为发育在腾冲地块上的山间断陷盆地之一。

1.3 盆地基底与盖层

梁河盆地基底与蚀源区岩石由元古界高黎贡山群（Pt.Gl）中—深变质岩系、石炭系浅变质岩系及燕山早期花岗岩（γ52）组成。高黎贡山群为主要的铀源地质体，主要岩石类型为：高黎贡山群上段二云母石英片岩、黑云母石英片岩；高黎贡山群下段下亚段黑云二长变斑状混合岩、黑云母眼球状混合岩、二长花岗质混合岩。倪师军（2014）研究认为，印支—燕山期挤压碰撞环境下的岩浆-构造活动与铀成矿息息相关，该期花岗岩的分布区多被当做花岗岩型、砂岩型铀矿的有利区带。

盆地沉积盖层由中新统南林组（N1n）、上新统芒棒组中段玄武岩和发育齐全的第四系堆积物、喷出岩系组成（图2）。其中南林组是盆地主力赋矿层位，为一套温暖潮湿气候下沉积的灰、深灰、灰黑色的碎屑岩建造，普遍含煤或煤线（孙泽轩等，2006，2007）。

图2 腾冲-梁河盆地新近系综合地层柱状剖面图（据核工业二八〇研究所，2006修改）Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Neogenein Tengchong-Lianghe Basin（Modified according to 280 Institute of Nuclear Industry of China，2006）

2 南林组地层序列与沉积相特征

2.1 南林组基本地层序列

南林组自下而上可分为三段，沉积演化序列清晰。

一段与花岗岩基底呈不整合接触。中、下部为一套含岩块巨砾岩，夹紫红色条带状含砾泥质砂岩。上部为黄褐色、紫红色含岩块巨砾岩夹含砾泥质粗砂岩。填隙物为泥—粗砂，胶结松散。其中夹浅色砂岩、细砂岩、煤线等透镜体，层理清楚。该层为铀异常层位，异常多以点状为主，至今尚未在该层中发现具工业意义的铀矿化。

二段在盆地内分布最为广泛，可分为上下两部分。上部为深灰色粉砂岩、泥质、碳质粉砂岩、粉砂质泥岩、碳质泥岩，夹含细砾砂岩、含细砾粉砂岩。下部上段为灰色含砾粗砂岩、粗砂岩、含砾中细砂岩，夹粉砂岩、碳质粉砂岩、含碳砂岩；下段为含砾粗砂岩、粗砂岩，夹中细砾岩、中粗砾岩。该段是梁河盆地最重要的铀矿化层位，目前已探明的矿床、矿（化）点均赋存其中。

三段主要为黄褐—灰白色砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩，与泥岩、碳质泥岩夹煤线（煤层）组成多个韵律。单个韵律厚度一般10～30m，各韵律之间见冲刷构造。顶部泥岩、粉砂岩厚度达45m，形成不透水顶板。砂岩分选性好，胶结松散，发育交错层理，地表露头可见潜水层间氧化现象，含碳砂岩中见铀异常。

2.2 南林组沉积相

本次通过新、老共12 口铀矿钻孔岩心的详细编录、分析，厘定出研究区南林组主要发育冲积扇相，包括3 种亚相（扇根、扇中、扇端）、5 种微相（扇根主槽道、扇根槽滩、扇中砾质辫状河道、辫状砂岛、漫流）。

以朗蒲寨地区见矿最好的钻孔NZK0528 为例，南林组与下伏燕山期花岗岩呈不整合接触（图3）。下部为扇根沉积物，沉积相为扇根亚相主槽道沉积，岩石类型以砾岩与砾质砂岩为主，砾石成分主要为花岗岩，偶见石英，砾石分选差（0.5～15cm 不等）、砾径可达1.6m，杂乱堆积，发育块状层理和粒序层理等沉积构造。向上过渡至扇中，岩性以砾质砂岩、含砾砂岩为主，砾石成分与扇根一致，砾径变小，见底冲刷、叠瓦状构造、正粒序层理等沉积构造，呈砾质辫状河道微相特征，砾质辫状河道层间与以含砾砂岩、粗砂岩为主的辫流砂岛交替发育。至钻孔中上部可见发育沉积物粒度较细的漫流微相，伴随砾质辫状河道与辫流砂岛出现。整体上，钻孔NZK0528 南林组自下而上为碎屑物粒度变小，砾石含量减少，呈扇根-扇中的退积型沉积序列，自下部扇根的主槽道微相逐步演化至扇中砾质辫状河道、辫流砂岛及漫流微相。

图3 钻孔NZK0528南林组沉积相综合柱状图Fig.3 Comprehensive stratigraphic column showing sedimentary facies of Nanlin Formation in drilling well 0528

3 赋矿层有利沉积微相与岩石学特征

3.1 赋矿层有利沉积微相

在单孔沉积序列和赋矿层位沉积相及微相分析的基础上，对重点调查区连井剖面沉积序列和矿层沉积相特征进行对比，探讨沉积相、矿体的纵向变化规律（刘宝珺等，1994）。本文对控制矿体的12个钻孔进行沉积相特征（图4）分析，发现梁河盆地铀矿层和矿化层主要发育于冲积扇沉积序列中。通过对南林组内的33 层矿层与3 层矿化层的沉积相与微相类型进行统计（图5），发现其中30 层铀矿层均发育于扇中砾质辫状河道微相的含砾、砾质砂岩，1 层铀矿化层发育于扇中辫流砂岛的含砾砂岩。其余的1 层铀矿层与3 层铀矿化层发育于扇根主槽道与河道两侧槽滩沉积，岩性主要为砾岩、砾质砂岩和含砾砂岩；砾石成分均以花岗岩砾为主。通过总结12 口钻孔沉积相对赋矿层位的控制规律得出：冲积扇沉积序列中，铀矿层发育于扇中与扇根中，以扇中砾质辫状河道、辫流砂岛为主，亦见于扇根河道主槽道充填沉积与河道两侧槽滩沉积中。扇中亚相砾质辫状河道沉积微相中铀矿层最为发育（图5），为最主要的有利沉积微相。

图4 研究区内钻孔岩心典型地质特征（a.SZK0640 钻孔，扇根主槽道相砾岩含矿段；b.SZK0640 钻孔，扇中辫状河道含砾砂岩含矿段；c.NZK0930 扇中辫状河道含砾砂岩含矿段；d.NZK0405 钻孔扇根河道含砾砂岩中被沥青铀矿浸染成黑色条带矿段；e.NZK0506 钻孔，砾质砂岩中的正粒序构造；f.SZK0248 钻孔，砾质砂岩中的底冲刷构造与交错层理；g.SZK0428 钻孔，砾质砂岩中交错层理；h.SZK0248 钻孔，砾质砂岩砾石定向）Fig.4 Photos showing typical sedimentary structures from drill cores of study area

3.2 赋矿层岩石学特征

镜下鉴定结果表明，南林组赋矿层主要岩性为砾质砂岩、含砾中粗粒长石砂岩、含砾细粒岩屑长石砂岩、碳质砂岩、碳质泥岩等。矿化段岩石类型以含砾中粗粒长石砂岩为主，次为细粒岩屑长石砂岩。碎屑粒径以砾级—粗粒级为主、中粒次之，细粒—粉细级含量较少。碎屑的成分成熟度与结构成熟度均较差，石英、长石、岩屑多呈现棱角—次棱角状（图6）。岩屑成分以花岗岩为主，推测母岩来自花岗岩区，搬运距离较短，就地沉积。

图6 南林组赋矿层矿化砂岩镜下特征（a）中粗粒含黏土质长石砂岩，长石正交偏光；（b）细粒—中粗粒含岩屑长石砂岩，正交偏光；Fsp-长石；Qtz-石英Fig.6 Micrographic photos showing mineralized sandstone of Nanlin Formation in study area

矿化段砂岩中石英以单晶为主。长石包括斜长石、钾长石，斜长石具绢云母化、高岭土化、局部见褐铁矿化和绿泥石化等；钾长石具高岭土化、局部见绿泥石化。填隙物主要由黏土杂基、少量由硅质、铁质胶结物构成，填隙于砂粒间，构成颗粒支撑，孔隙式胶结类型。可见黏土质呈隐—微鳞片状，环绕砂粒分布，略显薄膜带状胶结；硅质呈隐—微粒状，多与黏土质混杂分布；铁质呈褐色尘点状，多与黏土质混杂，环绕砂粒分布，显薄膜带状胶结。

4 南林组赋矿层精细岩相古地理研究和分布预测

由于梁河盆地内部多数钻孔直接为南林组开孔，上覆仅几米厚的地表土，缺失上覆地层，再加上山间盆地冲积扇体系的快速相变特征，钻孔之间的等时对比困难。因此，本次将“沉积物与基底接触面”作为钻孔间对比的重要刻度指标，以一次沉积事件开始的界面为对比基准面，尽量反映不同地段钻孔中沉积相序列的相对等时性。由此建立的多钻孔对比图中（图5），可以发现盆地北部的六个钻孔以及盆地南部的五口钻孔沉积相演化序列较为吻合，除南部SZK0428、北部NZK0122、NZK00506、NZK0930 仅发育扇中沉积相，以及KZK01 自下而上整体显示为扇中-扇端的退积型沉积序列外，其余钻孔均显示自下而上为扇根-扇中的退积型正旋回沉积序列，整体反映出本区相对水位上升（湖泛）和冲积扇不断后退、物源区不断遭受剥蚀的趋势，也是沉积速率小于盆地沉降速率的沉积表现。

图5 研究区钻孔沉积序列演化对比图Fig.5 Collation stratigraphic columns of drill cores showing evolution of deposition sequences in study area

以图5 中的“沉积物与基底接触面”作为相对等时坐标，选取钻孔的主矿层所在层段及其下伏层段为对象，以钻孔为可靠控制点，编制了梁河盆地朗蒲寨地区相应时期的“瞬时岩相古地理图”（图7、8）。

在主矿层底板沉积期，本区沉积格局受到四个冲积扇体的控制（图7）。两个扇体的物源来自南部，受花岗岩岩体控制，扇体分别向北东与北西方面延 伸，以 SZK0209、SZK0428、SZK-0640、SZK-0280、KZK01 钻孔的相应层段控制其冲积扇扇体的分布及扇根与扇中相区的范围。在盆地北部，受花岗岩体与剥蚀区的影响，两个冲积扇呈北西—南东向相向展布，由扇根过渡为扇中，以NZK0405、NZK0122、NZK0528、LZK01 钻孔的相应层段控制其两个扇体扇根相区的范围，NZK00506、NZK0930钻孔的相应层段控制两个扇体间扇中相区的范围。

图7 梁河盆地南林组赋矿层底板沉积期岩相古地理Fig.7 Sedimentary facies and paleogeography during the sedim entary stage of the bottom of Nanlin Formation in Lianghe Basin

在主矿层沉积期，沉积格局仍受到上述四个冲积扇体的控制（图8），但南部扇体、北扇体均呈现明显的向蚀源区方向的后退。物源来自南部的两个扇体，扇体方面仍分别向北东与北西方面延伸，以SZK0209、SZK0428、SZK-0640、SZK-0280 钻孔的相应层段控制其冲积扇扇体及扇根与扇中相区的范围。其中，ZK0428 钻孔位于两个扇体的中间部位（扇间），受扇体摆动、侧向加积的控制，因此表现出与众不同的“扇根-扇中多旋回韵律”特征。但由于主矿层主要发育在扇中亚相中，利用岩相古地理编图方法中优势相、压缩相原则，与仅发育扇中沉积相的KZK01 钻孔一同控制了扇中亚相的范围，辅证了南部地区的两个冲积扇的存在。分布在盆地北部的另外两个冲积扇，呈北西—南东向相向展布，由扇根逐渐变为扇中沉积相，以 NZK0405、NZK0122、LZK01 钻孔的相应层段控制其两个扇体扇根相区的范围。同时，NZK00506 位于两个扇根的中间部位，呈扇中沉积相演化序列，控制了两个扇体的扇根的分布范围。在主矿层的发育段NZK0528、NZK0930 两口钻孔亦仅发育扇中沉积序列，进一步控制了研究区北部的扇中沉积相区的分布范围。

图8 梁河盆地南林组赋矿层沉积期岩相古地理Fig.8 Sedimentary facies and paleogeography during the sedim entary stage of the ore-bearing Nanlin Formation in Lianghe Basin

通过对比两期岩相古地理格局演化可知，随着相对水位上升，梁河盆地区域南林组沉积期沉积格局整体上呈退积型演化，冲积扇不断后退、扇体不断变小，扇根后退，赋矿层有利相带扇中相区相对扩大，扇中砾质辫状河道微相更为发育，为形成铀储层提供了更为有利的原始条件。因此，梁河盆地朗蒲寨地区南林组铀矿找矿部署应重点关注扇中相区分布范围，尤其是上蔺家寨—朗蒲寨以东的扇中沉积相区。

5 结论

（1）通过对研究区控制矿体的12 口钻孔岩心进行沉积相研究分析，厘定出梁河盆地朗蒲寨地区南林组沉积相主要为冲积扇相，以及相应的3 种亚相（扇根、扇中、扇端）、5 种微相（扇根主槽道、扇根槽滩、扇中砾质辫状河道、辫状砂岛、漫流）。

（2）通过对南林组沉积微相纵向演化地分析，结合对赋矿微相类型的认识，得出：扇中砾质辫状河道沉积微相为研究区最有利的赋矿微相赋矿层，主要岩性为发育于扇中相砾质辫状河道沉积微相中的含砾长石砂岩、含砾岩屑长石砂岩。

（3）通过重建研究区矿层底板层、主矿层沉积期的两期岩相古地理格局，认为在扇根—扇中沉积转换期相对水位上升作用的控制下，梁河盆地区域南林组沉积期沉积格局整体上呈退积型演化，冲积扇扇根后退，赋矿层有利相带扇中相区相对扩大，扇中砾质辫状河道微相更为发育，为形成铀储层提供了更为有利的原始条件。上蔺家寨—朗蒲寨以东的扇中相区具备较大找矿潜力。

致谢：资料收集过程中得到核工业二八〇研究所、云南省核工业二〇九地质大队和四川省核工业地质调查院的支持帮助，三位匿名审稿人为本论文提出了建设性修改意见，在此一并表示诚挚谢意。