铀矿勘查中煤田资料的综合利用

徐冉

（核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010）

1 研究背景

工作区的铀矿地质工作始于20世纪50年代，至今已有四十多年的历史，但直到近几年才取得了突破性的进展，这其中比较重要的信息是煤田、石油部门所完成的钻井伽玛测井资料，为该区深部找矿提供了很重要的线索。

通过前人的基础地质工作，特别是煤田、石油部门所从事的矿产勘查和专题研究，使工作区的基础地质研究程度达到较高的水平，为盆地北部持续进行矿产开发打下良好的基础。

近几年，随着在鄂尔多斯盆地北部铀矿找矿工作的深入开展，对勘查区铀成矿地质条件取得了一定的认识，并从1999年开始在鄂尔多斯盆地北东部开展铀资源区域评价工作，相继发现了皂火壕铀矿床、呼斯梁铀成矿地段等，但由于投入的钻探工作量较少，且钻孔深度基本局限在500 m以内，只对部分地段进行了一定的控制，且研究层位多限制在中侏罗统直罗组，大部分地段及其它层位未进行钻探控制，尤其对皂火皂成矿带向西延伸部分几乎未进行控制而造成研究程度很低。

本次开展的煤炭资源普查项目，按2～4 km的网距对该区进行钻探勘查，所勘查地段正好与皂火壕铀成矿带向西延伸地段相吻合，勘查主要层位中侏罗统延安组在空间位置上位于本区铀主要找矿层位中侏罗统直罗组下部，为该区深部铀矿找矿提供一定的便利条件。本项目要充分利用中央勘查基金管理中心提供的这次机遇，通过放射性伽玛测井及岩心γ+β编录所收集的矿化信息，结合目的层段放射性地质、水文地质编录所取得资料，综合分析勘查区铀成矿地质条件，尤其对所圈出的古层间氧化带前锋线进行控制，为该区进一步开展铀矿找矿提供依据。工作区位置如图1所示。

图1 工作区交通位置图

2 研究手段

进行放射性伽玛测井，大致查明勘查区内不同层位、不同物性段放射性特征，了解铀与煤在空间位置上的叠合关系，为项目放射性评价提供依据；对钻井岩心进行放射性γ+β物探编录，对发现的异常矿化段同时进行γ编录，大致查明异常矿化段所处的层位、埋深、矿化厚度、强度、矿化岩性等特征；对目的层进行放射性地质编录，大致查明中侏罗统直罗组和延安组砂体的发育情况及岩石地球化学特征，研究主要目的层直罗组下段辫状河砂体的展布及层间氧化带发育特征，为该区进一步找矿提供依据；对目的层进行放射性水文地质编录，大致了解勘查区水文地质结构、含水层岩石的岩性、结构构造及含水特征，概略评价目的层的水文地质条件；对目的层岩心采集放射性样品，研究勘查区铀成矿的岩石地球化学环境，放射性铀、镭、钍、钾元素的变化及铀在不同环境的富集规律，大致确定铀成矿的空间定位；开展地面地质和水文地质路线调查，了解勘查区及周边地质构造、地貌景观、蚀源区和目的层等露头区的地层与岩石特征及含铀性、风化剥蚀程度、氧化带发育特征等[1]；了解勘查区与周边水动力机制，并对不同地层进行观察和水样采集，了解地下水放射性水文地质条件；综合研究勘查区铀成矿地质条件，并对该区铀成矿潜力进行总体评价，提交可供进一步铀矿勘查的远景地段。

3 勘查区铀成矿条件

勘查区位于鄂尔多斯盆地北东部，其次级构造单元为伊陕单斜区东段。如图2所示，该区盖层地层发育相对齐全，自下而上可分为三叠系、中侏罗统、下白垩统、新近系上新统、第四系[2]。中侏罗统在该区分布广泛，从下到上可分为延安组、直罗组、安定组，其中延安组以含煤细碎屑岩沉积为主，是煤田勘查的主要层位，也是该区铀矿勘查的次要找矿目的层；直罗组位于延安组之上，在该区埋深适中（小于700 m），且以河流相沉积为主，是该区铀矿勘查的主要找矿层位[2]。下面仅对勘查区侏罗系铀成矿地质条件进行分析。

图2 鄂尔多斯盆地铀矿地质及矿带分布图

3.1 具有有利的构造条件

勘查区所处的伊陕单斜区北邻河套古隆起，其在中侏罗世之前总体为向南及南东缓倾的斜坡带，具有近物源且沉积环境相对稳定的特征，为目的层中侏罗统直罗组和延安组稳定砂带的发育创造了极为有利的构造条件。中侏罗世后，虽然受东部山西台隆抬升的影响，盆地向西掀斜，而在北部边缘的河套古隆起仍起主导作用，即该区地层总体仍向南倾斜，有利于北部蚀源区含氧含铀水长期稳定向盆地内运移及区域层间氧化带的形成。新构造运动造成盆地边部断陷，从而隔断了与蚀源区的水力联系，造成盆内水动力减弱。同时，盆地持续向西掀斜及黄河向源浸蚀作用，在盆地东部造成大面积灰色砂体的祼露，有利于形成新的层间氧化作用。

3.2 具有丰富的铀源条件

鄂尔多斯盆地是在古生代地台沉积的基础上发展起来的，盆地北缘蚀源区出露的太古界和中下元古界及各时代的岩浆岩，在侏罗纪是盆地沉积的物源区和沉积后地下水补给区，为侏罗系铀成矿提供了丰富的铀源。河套断陷形成以后，北缘蚀源区与盆地内部的伊斜单斜区彻底分割，不再充当盆地内部地下水的补给区和砂岩型铀成矿的铀源区，但盆地中东部广泛出露的侏罗系和白垩系均具有较高的铀含量，可提供二次铀源。另外，盆地周边分布的大量的铀异常点、铀矿化点也是目的层的良好铀源。因此，勘查区具备有利后生成矿的铀源条件

3.3 具备有利的水文地质条件

鄂尔多斯盆地北东部中生代沉积盖层可划分为中侏罗统含水岩组和下白垩统含水岩组。与勘查区成矿关系较密切的是中侏罗统含水岩组。

3.3.1 存在有利成矿的水文地质结构

中侏罗统含水岩组可划分为被3个隔水岩层分隔成的延安组和直罗组2个含水亚组，3个隔水岩层厚度大，具备区域性分布的特点，隔水性能良好，确保了该含水岩组中2个含水亚组的相互独立性，以及地下水在各亚组中相互独立的向前运移。该含水岩组的2个亚组的渗透性相对较好，富水性较好，有较高的承压水头，中侏罗统含水岩组铀成矿的有利区间在伊陕单斜区的北部。

3.3.2 古水文地质条件有利成矿

鄂尔多斯盆地北部在新生代河套地堑形成后，切断了与北部补给区的水力联系，随着盆地不断抬升，盆地北部已成为荒漠高原，水流亦向西、向北、向南东补给黄河而外泄，成为开启型盆地，来自外部的层间氧化作用基本结束，只在盆地边部目的层砂体出露区有大气降水的补给及新的层间氧化作用，铀成矿作用较差。而在中生代沉积物发育时古地势总体表现为北高南低，古沉积总体以河流相沉积为主，盆内水流方向以由北向南径流为主，从晚三叠世至现代，随着古气候由温湿向干旱、半干旱转变，氧化作用越来越强，更有利于层间氧化带的发育和铀矿成矿。

3.4 发育区域性层间氧化带

层间氧化带的发育受岩性-岩相和古地下水流向控制。中侏罗统直罗组由北、北西向南、南东沿着古河道砂体发育层间氧化带，特别是白垩纪，水动力条件加强，是层间氧化带发育的鼎盛时期。而延安组由于下伏于直罗组之下，遭受的氧化作用比直罗组弱，直到盆地北部及东部抬升造成延安组出露并遭受剥蚀时氧化作用才普遍发育，而氧化作用地段也仅限于盆地的北东部。始新世后，河套断陷开始发育，使区内水动力条件减弱，更新世后，黄河溯源侵蚀，使东部沉积层遭受剥蚀，从此隔断北部古隆起与盆地的水力联系，区内地下水补给区汇水面积减小[3]。同时，新构造运动使区内地层发生断裂，下部还原气体沿构造上升，沿含水层砂体裂隙孔隙运移，对区内砂体产生了二次还原作用，进一步增强了铀的沉淀富集，起到了保矿和富矿作用，也决定了本地区铀成矿具有多期次性。

3.4.1 延安组的层间氧化带

延安组灰色砂岩中的层间氧化作用只在其北侧剥蚀边界附近发育，层间氧化带残留距离短，目前已在勘查区北东侧的罕台川—塔拉壕一带延安组第Ⅴ岩段中圈出层间氧化带，前锋线呈近北西—南东向展布，长约40 km，氧化带从北东向南西发育，但在勘查区延安组砂体以还原环境为主，应向北部探索其氧化带。

3.4.2 直罗组的层间氧化带

勘查区直罗组下段砂体后生蚀变发育，且与东部皂火壕矿床具有相似的后生氧化特征，即以“灰绿色”作为岩石后生氧化的判别标志，在平面上可划分出氧化带、氧化—还原过渡带、还原带。其中还原带位于卜江海—皂火壕以南地段；氧化—还原过渡带为直罗组下段底砂体呈灰绿色与灰色互层；所圈出的古层间氧化带前锋线呈北西—南东向展布，长大于75 km，为皂火壕古层间氧化带前锋线向西的延伸，其形成与从北西向南东沿河道径流的含氧水补给有关，目前在勘查区未控制到还原带砂体[4]。

剖面上，氧化带砂体呈灰绿色，有机质、黄铁矿不存在（或很少），还原带砂体呈灰色，炭屑、黄铁矿等还原介质发育；而氧化—还原过渡带上砂体表现为灰绿色与灰色互层，其中勘查区西部地球化学环境表现为上部灰绿色、下部灰色的特征，具有“潜水氧化”特征。

4 总体工作部署

4.1 放射性伽玛测井

对所有钻井开展放射性伽玛测井，主要测定地层及岩（矿）石的γ照射量率，定量确定岩石的放射性强度；对异常及矿化段可确定钻孔内铀矿层起止深度、品位和厚度，并测定镭-氡放射性平衡系数。

4.2 岩心放射性编录

对所有钻井岩心进行γ+β编录，对所发现的铀矿化段同时进行γ编录及检查编录；重点对目的层直罗组砂体及上下围岩进行放射性地质、水文地质编录。

4.3 放射性样品采集

主要针对目的层直罗组进行采集（重点为砂岩段），并分不同地段、不同岩性进行采集，采集样品有岩矿鉴定样、地球化学指标样，并在矿化段采集放射性铀、镭、钍、钾样品，对部分铀样进行伴生元素取样分析[1]。

4.4 地质及水文地质路线调查

对勘查区及周边地层出露较好的地段开展地质及水文地质路线调查，并对不同地段、不同地层开展定点观察和水样采集。

4.5 岩矿心保管

只对所发现矿化孔的含矿含水层砂体及上下各2 m围岩进行保管。要求将所保管岩心按回次及顺序正确装箱编号，并做好标记及保管记录，然后运回指定地点。

4.6 综合地质研究

综合研究分野外及室内2部分。其中野外综合研究包括及时编制实际材料图、钻孔综合柱状图、剖面图及初步的成矿预测图，做到边研究边调整下一步工作方案。室内综合研究主要以收集的钻井资料为主，及时编制各种剖面图、平面图，重点研究目的层直罗组砂体的展布及层间氧化带的发育特征，结合已掌握的铀矿化信息，大致确定层间氧化带前锋线的含矿性，对该勘查区及邻区铀资源潜力进行总体评价。

5 结论

根据项目总体技术思路和部署原则，总体工作部署主要是利用上述煤田钻井资料，在开展放射性测井、岩心编录、样品采集、地质及水文地质调查的基础上，综合研究铀矿勘查层位中侏罗统各层（重点是直罗组下段）岩性-岩相、岩石地球化学及含水层水文地质特征，编制成矿远景预测图等系列图件，初步圈出对砂岩铀成矿有控制作用的河道砂体的空间展布及岩石地球化学分带，大致确定层间氧化带前锋线的空间定位，并与勘查区东侧铀成矿带进行对比，积极探索该区铀成矿前景，落实可供进一步勘查的远景地段。

6 今后展望

现阶段工作区中资料相对较多也比较丰富，建议相关部门做好资料的统筹规划，统一保存，以便各方面都能综合利用。