和什托洛盖盆地西南缘中侏罗统铀成矿条件分析

何松

摘   要：为查明和什托洛盖盆地西南缘中侏罗统头屯河组砂岩型铀矿化与铀成矿条件关系，进一步扩大找矿成果。通过对构造、地层、水文地质、铀源、古气候及后生蚀变等铀成矿条件分析，厘定和什托洛盖盆地西南缘铀矿化控制因素，综合分析中侏罗统砂岩型铀矿找矿前景。什托洛盖盆地西南缘晚侏罗世抬升剥蚀阶段为铀成矿有利阶段，南部斜坡带为有利构造部位。中侏罗统头屯河组为主要含矿目的层位，埋深较浅，沉积相类型以辫状河、辫状河三角洲为主。盆地西南缘铀成矿控制因素主要包括构造与古气候、岩相-岩性、后生蚀变和铀源。西南缘斜坡带具相对稳定的大地构造背景、有利砂体及丰富铀源，砂体中含有较多有机质和黄铁矿等还原剂，具完善的地下水“补-径-排”体系，发育层间氧化带和还原带，具有较好的砂岩型铀矿成矿潜力和找矿前景。

关键词：和什托洛盖盆地;砂岩型铀矿;中侏罗统;成矿条件;控矿因素

和什托洛盖盆地铀矿地质勘查工作程度整体较低，区内沉积相、构造演化等研究分析较薄弱，砂岩型铀成矿前景不明。20世纪50年代以来，开展了一系列间歇性地质调查，发现一批铀矿点、矿化点和异常点（带），以潜水型和煤岩型为主，找矿成果不佳。本文运用同生沉积-后生改造砂岩型铀矿成矿理论与找矿思路[1-5]，相继发现1个铀工业孔，多个铀矿化和异常孔，证实该区是砂岩型铀矿勘查有利地区。通过对构造、地层、水文地质、铀源、古气候及后生蚀变等铀成矿条件分析，厘定和什托洛盖盆地西南缘铀矿化控制因素，综合分析中侏罗统砂岩型铀矿找矿前景，为和什托洛盖盆地砂岩型铀矿勘查提供依据。

1  区域地质背景

和什托洛盖盆地为准噶尔盆地西北缘大型冲断推覆体之上的一个小型山间盆地，呈NE向纺锤体展布。盆地北依雪米斯坦山，南西到扎伊尔山前，南抵哈拉阿拉特山，东至德仑山，东西长约230 km，南北宽约25 km，面积约5 600 km2（图1）[6]。行政区划属塔城地区和布克赛尔县管辖。

和什托洛盖盆地是在石炭纪末西准噶尔造山带逆冲推覆、印支运动再次挤压和推覆、准噶尔盆地周边海槽褶皱成山情形下逐渐发育形成。燕山期以来盆地持续不断地沉降凹陷，燕山早期为盆地区域伸展期，水体不断加深加大，沉积了巨厚的中—下侏罗统;燕山中期为挤压变形期，盆地南北受到挤压，向中间收缩，断裂再次活动，使侏罗系发生变形，缺失上侏罗统;燕山晚期为整体下降期，沉积了厚度较薄、相对一致的白垩系。喜马拉雅期为断裂活动期，受NS向再次挤压推覆，盆地内断裂强烈活动，在断裂下盘，沉积了较厚的古近—新近系和第四系，达尔布特断裂构成盆地边界，与准噶尔盆地分离，至此和什托洛盖盆地定型。

和什托洛盖盆地构造轴整体呈NEE向，据盆地构造特征、基底埋深及主要断裂带分布情况，将盆地划分为5个Ⅰ级构造带，分别为NS向近对称分布的两个挤压褶皱带：北部断皱带和南部斜坡带;中央窄长形风台隆起;东西两侧沿中轴线近对称分布了两个次级凹陷，分别是白杨河凹陷和和布克河凹陷。盆地周缘山体主要由晚古生代沉积、火山-沉积地层和中酸性侵入岩体组成[7-9]，以石炭系和泥盆系为基底。基底之上发育上三叠统、侏罗系、白垩系和新生界（图2）[10]，二叠系与中—下三叠统缺失。上三叠统局部沉积，分布范围有限;侏罗系分布最广，沉积厚度最大，由下侏罗统八道湾组、三工河组，中侏罗统西山窑组、头屯河组组成，缺失上侏罗统。头屯河组为主要含矿层位，古气候从温热潮湿过渡为炎热半干旱，上部为杂色泥岩，下部为灰色砂岩、泥岩夹砾岩。地表多被第四系覆盖，最厚约440 m，与上覆地层呈角度不整合接触。

2  铀成矿条件

2.1  构造条件

侏罗纪晚期区域性构造抬升，盆地西南缘形成北倾的单斜带（图3）[11]，使目标层位暴露地表，接受后生氧化改造[12]。南部斜坡带地层较缓，西侧倾角5°～10°，东侧较缓，倾角2°～6°。头屯河组底板埋深100～600 m，对层间氧化带砂岩型铀矿化形成有利。白杨河凹陷和布克河凹陷埋深较大，北部断褶带和中央风台隆起构造强烈，不利于成矿。

2.2  地层条件

近年来西南缘揭露的工业铀矿孔、铀矿化孔大多赋存于头屯河组中，头屯河组以辫状河、辫状河三角洲沉积为主，与伊犁盆地赋矿层位相似[13-14]，砂体发育和展布特征对砂岩型铀成矿具十分明显的制约作用[15]。通常认为单层砂体厚度一般小于50 m对层间氧化带发育较有利[16]。区内头屯河组发育多层砂体，砂体总厚度20～160 m（图4），单层砂体厚20～50 m，部分超过100 m。砂岩以中、粗粒为主，固结疏松，渗透性好，对砂体较有利。据头屯河组岩性特征，可分为3个较独立的砂岩透水层和4个泥岩隔水层，泥-砂-泥结构稳定，泥砂比接近1∶1，地层条件有利。

2.3  水文地質条件

和什托洛盖盆地西南缘补给区分布于南部扎伊尔山和西北部山区，地下水向东和东南方向径流，排泄区位于哈拉阿拉特山西南一带。西南缘地形坡降为2‰～5‰。含水层主要为第四系，次为八道湾组、三工河组和头屯河组。地下水与地表水流向整体一致，头屯河组在扎伊尔山山前接受地下水补给，承压水排泄汇流于白杨河。地下水沿径流方向水化学类型由弱碱性、碱性变为弱酸性，矿化度、承压性变高，溶解氧、铀含量和氧化还原电位逐渐降低，层间氧化带由氧化环境过渡为还原环境。综上，研究区具渗入型地下水水动力和水化学条件，有利于层间氧化带砂岩型铀矿的形成。

2.4  铀源条件

和什托洛盖盆地北部和西南部蚀源区广泛分布泥盆系中-酸性火山岩及华力西晚期花岗岩体。盆地北部雪米斯坦山前分布有火山岩型铀成矿带，铀含量2.0×10-6～5.4×10-6。基岩出露区发生大面积风化剥蚀，易被活化迁移。据此判断，盆地西南缘铀源条件丰富，可为侏罗系地层提供丰富铀源。

2.5  古气候条件

据砂岩型铀成矿特点，层间氧化带发育最好的古气候条件为目的层沉积时为温暖潮湿气候，沉积后期为干旱、半干旱气候环境。中生代以来，准噶尔盆地古气候大致经历干旱-潮湿-干旱的古气候旋回[17]，三叠纪主要处于干旱古气候环境[18-19];早—中侏罗世属亚热-温湿性气候，局部向干旱气候波动;晚侏罗世整体趋于干旱，属热带-亚热带干旱性气候[20]。白垩纪沉积初期侏罗纪干旱气候转为潮湿气候，经短暂潮湿气候之后，在清水河组末期向半干旱古气候转变，于白垩纪晚期变为干旱性气候[21]。和什托洛盖盆地自中侏罗世末以来，古气候处于干旱-半干旱古气候，地下水强烈蒸发和浓缩作用利于铀的富集，为头屯河组铀的富集提供了十分有利条件。

2.6  后生蚀变

砂岩型铀矿具表生后成渗入成矿特点，铀成矿作用除受有利含矿层沉积体系（砂体）、还原障、水文地质、古气候、铀源等条件控制外，盆地后期改造作用也是铀成矿重要的控制因素[20]。

2.6.1  层间氧化带发育特征

和什托洛盖盆地侏罗纪晚期区域性构造抬升，西南缘侏罗系处于构造平缓、宽10～30 km的斜坡带内。上侏罗统的缺失，使头屯河组长时间接受扎伊尔山含铀含氧水、大气降水及地表水的补给，并持续发生氧化及淋滤作用。这种补给渗入作用在干旱-半干旱的古气候条件下持续发生，含铀含氧水在垂向和侧向渗入头屯河组砂岩中，形成层间氧化带。盆地西南缘头屯河组层间氧化带发育，钻孔揭露至2～4层层间氧化带，氧化带厚10～25 m，宽数公里，揭露到1个工业铀矿孔和多个铀矿化孔。

2.6.2  氧化带后生蚀变特征

氧化带至原生灰色带，砂岩由浅褐红、浅红、褐黄色，向浅黄、浅黄灰、浅黄绿色转变（图5-a～c）。褐铁矿化由强逐渐变弱，Fe3+/Fe2+比值为1～3（表1）。氧化-还原过渡带砂岩呈灰、浅灰和浅黄色，铀矿化富集，Fe3+/Fe2+值接近1。原生灰色带砂岩呈灰、深灰色，Fe3+/Fe2+值小于1。层间氧化带具一定分带性，后生蚀变总体有利。铀成矿作用最主要和最直接的还原剂是碳屑和黄铁矿[22]。头屯河组铀矿化主要赋存于浅灰、灰色中粗粒砂岩中，可见较多碳化植物碎屑、黄铁矿（图5-d～f）。

3  铀矿化控制因素找矿前景

构造与古气候因素  晚侏罗世构造抬升，使南部斜坡带盖层发育宽缓的单斜带，中—上侏罗统古气候从潮湿-半潮湿变为干旱-半干旱，对含铀含氧地下水渗入头屯河组成矿有利。

岩性-岩相因素  中侏罗统头屯河组具有稳定的“泥-砂-泥”结构，砂岩固结疏松，厚度适中，透水性好，富含有机质，为中-粗粒长石岩屑砂岩。头屯河组为辫状河及辫状河三角洲沉积，为铀成矿有利相带。

后生蚀变因素  头屯河组层间氧化带具一定分带性，发育氧化-还原带，整体后生蚀变较强。

铀源因素  盆地北部雪米斯坦山及南部扎伊尔山分布有大面积含铀花岗岩体，为研究区头屯河组砂岩型铀成矿提供了重要铀源层（体）。

扎伊尔山山前南部斜坡带，据构造抬升剥蚀及补径排体系，山前形成目的层补给窗口。在扎伊尔山山前—旦木径流区至哈拉阿拉特山山前排泄区，为头屯河组找矿重点区域。西山窑组目前仅揭露受潜水氧化带控制的铀矿化，该层位在钻孔中揭露到较厚大砂体，砂体固结疏松，分布范围较广，可在揭穿头屯河组继续探索西山窑组层间氧化带发育情况，值得进一步工作。

4  结论

（1） 扎伊尔山构造抬升，盆地西南缘南部斜坡带地层平缓，头屯河组埋深较浅，为层间氧化带发育的有利构造。

（2） 头屯河组泥-砂-泥结构完整，砂体厚度适中，固结疏松。头屯河组主要發育辫状河和辫状河三角洲沉积，是有利的沉积相带。

（3） 盆地西南缘具完善的地下水“补-径-排”体系，古气候处于干旱-半干旱环境，提供了层间氧化带发育的必要条件。

（4） 盆地西南缘斜坡带具相对稳定的大地构造背景、有利砂体及丰富铀源，发育层间氧化带和还原带，砂体中含有较多有机质和黄铁矿等还原剂，具有较好的成矿潜力和找矿前景。

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Analysis of Uranium Metallogenic Conditions of Middle Jurasic in the Southwest Margin of Heshituoluogai Basin

He Song

（Geologic Party No.216，CNNC，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract：In order to find out the relationship between sandstone-type uranium mineralization and uranium metallogenic conditions of Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the southwestern margin of Heshitologai Basin， and further expand the prospecting results. Through the analysis of uranium metallogenic conditions such as structure， stratum， hydrogeology， uranium source， paleoclimate and epigenetic alteration， the controlling factors of uranium mineralization in the southwestern margin of Heshituoluogai Basin are determined， and the prospecting prospect of sandstone-type uranium deposits in the Middle Jurassic is comprehensively analyzed. The southwestern margin of Shituoluoguai basin was favorable for uranium mineralization in the uplift and denudation stage of Late Jurassic， and the southern slope belt was the favorable structural position. The Middle Jurassic Toutunhe Formation is the main ore-bearing target horizon with shallow burial depth. The sedimentary facies types are mainly braided river and braided river delta. The controlling factors of uranium mineralization in the southwestern margin of the basin mainly include structure and paleoclimate， lithology-lithology， epigenetic alteration and uranium source factors. The slope belt in the southwestern margin has relatively stable tectonic background， favorable sand bodies and abundant uranium sources. Sand bodies contain more organic matter and pyrite and other reducing agents. It has a perfect groundwater recharge-runoff-excretion system， and develops interlayer oxidation zone and reduction zone. It has good metallogenic potential and prospecting prospect of sandstone-type uranium deposits.

Key words：Southwestern margin of Heshituoluogai basin;Sandstone type uranium deposits;Middle Jurassic;Metallogenic conditions;Ore controlling factors