盆山耦合机制下库车坳陷砂岩型铀成矿的构造约束作用
2023-07-23王国荣焦养泉陈正乐王强强阿种明鲁克改王元元孙潇杨军锋
王国荣,焦养泉,陈正乐,王强强,阿种明,鲁克改,王元元,孙潇,杨军锋
(1.核工业二一六大队,新疆 乌鲁木齐 830011;2.中国地质大学资源学院,湖北 武汉 430074;3.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081)
库车坳陷处于的塔里木盆地北部。至2022 年,新疆五一九队、核工业二一六大队及中广核等铀矿勘查队伍,先后在库车坳陷累计投入约18 万m 钻探工作量,坳陷内及其北缘的盆山结合带部位已发现多处铀矿点(床),其地质研究倍受铀矿地质工作者的关注。处于塔里木北缘强构造活动区的库车坳陷为中-新生代坳陷,新生代以来受印度板块持续碰撞挤压的影响,其北的南天山造山带强烈隆升[1]。库车坳陷作为铀矿找矿重要部位的盆山结合带,冲断褶皱等构造变形强烈,强烈的构造活动对该区的早期构造格局和地下水补-径-排体系改造强烈,极大程度地破坏或重置了早期铀成矿系统,使库车坳陷的铀矿找矿工作更具复杂性和困难度。这也是本区近十几年来虽持续有一定工作量的投入,局部地区也有新的找矿发现,但整体而言仍未获得实质性找矿突破的重要原因。
虽然强烈的构造运动总体上对砂岩型铀成矿不利,但是适度的构造运动对砂岩型铀成矿也具有有利的一面,如新构造运动致使产铀盆地周缘山脉的抬升,蚀源区含铀地质体的剥露和剥蚀,促使蚀源区的铀源随地表水的搬运而进入产铀盆地,同时也造成产铀盆地含矿地层的抬升、倾斜和剥蚀,有利于地表含氧含铀的地下水渗入含矿层,并沿含矿层顺层流动而成矿,因此适度的构造运动是形成砂岩型铀矿的关键。基于此,笔者在前人工作和近年勘查工作成果基础上,以上新统库车组为目标层位,探讨了南天山-库车坳陷中-新生代盆山耦合过程中,构造变形叠造对研究区砂岩型铀成矿系统的影响和控制作用。
1 地质背景
位于塔里木盆地北缘的库车坳陷,其构造演化主要受天山山体隆升扩展构造活动的影响,三叠纪原生周缘前陆盆地的形成直接与陆-陆碰撞造山作用相关,新生代再生前陆盆地和冲断带的形成则是造山作用的后期大规模陆内逆冲推覆作用的结果[2-3]。库车坳陷北靠南天山褶皱带的木扎尔特边缘隆起和哈尔克他乌复背斜,西南接柯坪隆起,南邻阿瓦提凹陷和塔北隆起。受中新世以来的强烈构造冲断变形作用,在纵向上形成“多排子”褶皱-断裂构造带,自北向南分别为:北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带、拜城凹陷、秋里塔格构造带、阳霞凹陷和南部平缓背斜带(图1)。
图1 库车坳陷构造单元划分Fig.1 Division of structural units in Kuqa depression
研究区所处的塔里木盆地北缘地层从元古宇至中-新生界均有分布(图2),前中生代地层构成了库车坳陷的基底及蚀源区。其中三叠系—侏罗系分布在天山褶皱带山前,主要在北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带东部出露;白垩系分布位置偏南,在北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带均有出露;古近系和新近系分布于北部单斜带南缘、克拉苏-依奇克里克构造带、乌什凹陷、拜城凹陷、秋里塔格构造带和南部平缓背斜带;第四系在盆内广泛分布。区内产于新近系中的铀矿化及异常广泛发育,并以上新统库车组中的铀矿化规模最大,分布最广,该层位也是本文研究的含矿层系。
图2 库车坳陷铀矿床(矿化点、异常点)分布略图Fig.2 Distribution sketch of uranium deposits(occurrences and anomalies)in Kuqa depression
2 库车坳陷砂岩型铀矿化分布特征
库车坳陷属塔里木北缘铀成矿亚带,已经发现的铀矿化主要分布在北部单斜带、克拉苏-依奇克里克构造带及秋里塔格构造带中(图1),并在博孜墩—日达里克—赛里木一带分布相对较为集中。另外,吐孜塔格—依奇克里克和吐格尔明地区的铀矿化和异常也相对较为发育。
研究区侏罗系铀矿赋存层位为下侏罗统塔里奇克组(J1t)和中侏罗统克孜勒努尔组(J2k);白垩系赋矿层位为下白垩统亚格列木组(K1y)、舒善河组(K1s)和巴西改组(K1b);古近系赋矿层位为苏维依组(E3s);新近系赋矿层位为吉迪克 组(N1j)、康村组(N1k)和库车组(N2k)。由各层位的异常及矿(化)点占比可知(表1),库车坳陷中产于新近系的异常及矿化最多且成矿强度也最高,发育有日达里克铀矿床[4-5]。上述含矿层系中,中侏罗统克孜勒努尔组和上新统库车组(N2k)是库车坳陷目前的工业产铀层位。
表1 库车坳陷不同层位异常及矿(化)点占比统计Table 1 Number of occurrences and anomalies and the percentage by system in Kuqa depression
产于库车组的铀矿化以与氧化带相关的砂岩型为主,少量为泥岩型。沿秋里塔格构造带中西部主要分布有日达里克矿床及其周边的日格布拉克矿化点、察尔其异常、滴水站矿化点、阿克布拉克矿化点和喀拉玉尔滚矿化点等(图3)。以日达里克矿床为例,赋矿的库车组下段为一套半干旱-干旱气候条件下形成的砂、泥岩互层的扇三角洲平原-前缘亚相沉积,自下而上可划分出9 个沉积旋回(编号为Ⅰ至Ⅸ),每个旋回的下部为疏松砂岩、砂砾岩、砾岩夹薄层泥质岩,上部为湖相厚层状泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩,具备稳定的泥-砂-泥结构。矿床范围内库车组下段的Ⅱ至Ⅸ旋回共有14 层砂体揭露到与层间氧化带相关的铀矿体或矿化。
图3 秋里塔格构造带中-西段上新统库车组铀矿化分布Fig.3 Uranium mineralization distribution of Pliocene Kuqa Formation in the middle-western section of Qiulitage structural belt
在实际勘查工作中,相较于侏罗系向盆地方向因埋深过大而基本不具找矿条件,上新统库车组在库车坳陷的大部分区域埋藏相对较浅,且沿秋里塔格构造带的中西部断续发育长约150 km 的矿化、异常带,并产出有现阶段新生界唯一的铀矿床——日达里克矿床,找矿空间和潜力较大。这也决定了库车组成为库车坳陷目前最重要的找矿层位,也是本文研究构造对砂岩型铀成矿系统的影响和控制作用的目标层位。
3 盆山耦合机制下构造对库车组砂岩型铀成矿系统的影响
沉积盆地和造山带是大陆的两个基本构造单元,它们构成了在空间发展和形成机制上密切联系的构造系统[6],盆山耦合的构造体制是驱动砂岩型铀矿成矿作用的根本因素。
新生代南天山造山带的大规模陆内逆冲推覆作用既控制了库车坳陷的沉积充填演化过程,也制约了库车组铀成矿的基本格局和成矿作用。库车组沉积期的台兰河流域系统、木扎尔特河流域系统等,能将南天山物源区的琼台兰岩体和英买来岩体等富铀地质体的剥蚀风化碎屑搬运至盆缘沉积。即这些地表水系流域系统以及地下水系统起到了最为关键的铀质物理和化学搬运的媒介,也预示着在沉积期库车组具有高品质和高效率的原始铀源的供给[7]。
同时,新生代以来的构造运动致使库车前陆褶皱冲断带形成和定型,由北部山前向南部盆地的4 排褶皱冲断带出现,构造变形从山前向盆地扩展[8-11]。这种盆山耦合体制下北高南低的区域地形地貌,使得地表水系成为南天山造山带优质铀源与库车坳陷沟通的纽带,在干旱气候的配合下当携带丰富U6+的流体运移至盆缘时,便能高效入渗到库车组的成矿砂体中,从而在库车坳陷中形成区域规模的补-径-排含矿流场。即新生代以来的构造运动造成的强烈冲断和抬升剥蚀活动,也极大地制约了库车组铀成矿的基本格局和成矿作用。
3.1 构造对库车组地下水补-径-排体系的影响
3.1.1 现今地下水水动力特征
新生代以来的构造运动使库车坳陷不同地段构造形态存在差异。除南北方向构造形态有差别外,东西方向上,由于西部构造活动强烈,东部构造活动相对较弱,西部隆升速度快于东部,造成西部地势高,东部地势低,水流也由早期的由北向南的径流方向转变为由北北西向南南东(却勒塔格-西秋里塔格地区)[12]。
库车坳陷现今的地下水在克拉苏构造带的喀桑托开背斜南翼接受大气降水和地表水的补给,地下水补给区的高程为1 500~1 850 m(表2)。地下水可通过拜城凹陷继续向南运动,在秋里塔格构造带北冀的地层出露区渗出和断裂带张裂部位排泄,地下水排泄区高程为1 200~1 500 m。补给区与排泄区高程高差为200~400 m。
表2 库车坳陷地下水补给区排泄区特征一览表Table 2 Characteristics of groundwater recharge area and discharge area in Kuqa depression
位于拜城凹陷的大宛1 井(库车组井深10~1 225 m)、秋里塔格构造带北翼的秋参1 井(库车组井深:断裂上盘为9.14~588.0 m,断层下盘为2 995.5~3 739.5 m)的综合录井资料显示,库车组砂岩、砂砾岩的录井岩屑均呈散砂状及豆状,反映出无论是拜城凹陷内部还是秋里塔格构造带北翼,库车组砂岩均固结疏松,透水性较强,具备发育区域性地下水补-径-排体系的良好物性条件。
3.1.2 地下水水动力场演化特征
一般认为,通过上部层位所含潜水的地下水流动方向可推断区域地势的高低,根据区域地势的高低就能推断下部层位层间水的地下水流动方向。即利用上部层位沉积时潜水的流动方向,可大致推测下部层位层间水的地下水流动方向。
库车组沉积时期,库车组下部层位中主要是承压水,上部层位中主要是潜水。在克拉苏克构造带北翼的喀拉苏河剖面,测得库车组上段沉积时古水流方向为170°,反映出库车中晚期这一区段潜水的地下水流方向为由北向南。向南至秋里塔格构造带的日达里克矿床南矿带,测得的库车组古水流方向为170°。据此可推断出,库车组下部层位中承压水的地下水流自北向南径流。库车坳陷在这一时期北高南低的区域地形地貌,使库车组具备统一的地下水补-径-排体系,此时的库车组下部层位地下水以潜水为主,库车组含水层地下水、地表水都同时向南部水文地质运移排泄。
早更新世西域期,库车坳陷的北部和西部急剧隆升[13-14],地势呈北西高南东低。库车组含水层继承了库车期地下水的总体径流方向,但由于西北部地势抬升相对较高,致使坳陷西部库车组地下水的总体径流方向,由北向南转变为由北北西向南南东方向径流。该时期库车组含水层的层间水、西域组砾岩层的潜水和地表水系均具有相同的径流方向。
晚更新世—全新世,卡普沙良河中下游上更新统-全新统(Q3-4)砾石测量所得的古水流方向为150°,据此推测库车组含水层晚更新世时的地下水流向为150°。即Q3-4时期,随着库车坳陷西北部的继续抬升,地表水及地下水由北西向南东方向径流。这一时期,地下水的补-径-排格局基本与西域期地下水的补-径-排格局一致,库车组的层间水、西域组的层间水、上更新统-全新统的潜水均由北西向南东方向径流。
3.1.3 盆山耦合体制下的库车组区域性成矿流场特征
新生代以来的构造活动使库车坳陷形成北高南低、西高东低的地势;秋里塔格构造带在坳陷南部逐步冲断抬升并定型[15-16],并在拜城凹陷南部形成了长约300 余千米的大型“拦水坝”(构造阻水带)和区域性排泄区,使库车坳陷地下水形成了完整的补-径-排体系,有利于区域成矿流场中活化迁移的铀元素在秋里塔格构造带北翼沉淀富集,形成工业铀矿化。
盆山耦合体制下北高南低的区域地形地貌,使库车坳陷基本保持了“北高南低”的古流体势场特征,区内流体总体具有自北向南渗流的趋势;早更新世以来随着坳陷西缘强烈的冲断抬升而地势渐高(图4),从而影响到研究区中西部的地下水古流场还具有北西→南东的趋势,并在秋里塔格构造带新近系砂岩中渗出或沿断裂排泄。
图4 秋里塔格构造带中西部地形地势剖面图(剖面位置见图2)Fig.4 Topographic profile of the central and western parts of Qiulitage structural belt(see Fig.2 for profile position)
受上新世以来区域流场的控制,库车组目的层砂体中的潜水及承压水,从南天山山前的补给区的低矿化度HCO3-Ca·Na 型地下水,渗流通过拜城凹陷径流区继续向南运动,至秋里塔格构造带北翼的地层出露区渗出和断裂带张裂部位排泄,地下水演化为高矿化度的Cl-Na 型水。在这一持续的区域性补-径-排地下水流场作用下,不仅源于南天山造山带的优质铀源可以通过地表水系带入库车坳陷,而且含氧的地下水在渗流过程中也可将库车组砂(砾)岩中的铀不断溶解并向南迁移,最终在南部的秋里塔格构造带排泄区形成铀的区域富集(图5),如多处可见产于库车组的水铀异常区和砂岩型铀矿化、异常点及日达里克铀矿床。
图5 库车坳陷中部喀拉苏‒温巴什水文地质剖面图(位置见图1 中D 剖面)Fig.5 Hydrogeological section of Kalasu-Wenbashi in the middle of Kuqa depression(see section D in Fig.1 for location)
因此,新生代以来的构造背景有利于“盆地”尺度铀成矿流场的发育,基于盆山耦合机制造就的区域大斜坡,驱动了上新世至今的地表水系与地下含矿流体系统,将南天山造山带优质铀源和库车组砂岩层的活化铀源带入库车坳陷。在干旱气候的配合下,当携带丰富U6+的含矿流体运移至南部秋里塔格构造带排泄区时,则可在库车组砂体的有利部位富集成矿。
3.2 构造对库车组铀成矿流场及氧化带的影响
3.2.1 构造演化对铀成矿流场及氧化带发育方向的制约
众所周知,当含氧含铀流体进入赋矿砂体之后,铀成矿流场的发育则主要受控于赋矿砂体的结构和品质。但在库车坳陷,构造对铀成矿流场的发育和控制却显得更为突出,构造作用通过调整沉积期赋矿砂体的空间形态和沉积期后地势从而达到对铀成矿流场的限制。
对库车坳陷“多排子”褶皱-断裂构造带形成时代的研究表明[1,3,6,8]:康村组中期—库车组晚期,北部背斜带中大部分背斜及东秋里塔格背斜、喀桑托开背斜、大宛齐背斜和北秋里塔格背斜等开始形成,但构造抬升和变形幅度不大,不影响库车组中的含矿流体自北部补给区向南流经初始变形的克拉苏构造带,并向拜城凹陷继续迁移(图6)。
图6 库车坳陷不同地质时期库车组区域性氧化带发育方向Fig.6 Evolving direction of regional oxidation zone of Kuqa Formation in different geological periods of Kuqa depression
库车组晚期—早更新统中期,坳陷西南部的喀拉玉尔滚斜列背斜逐渐形成,库车一带的牙肯背斜形成于西域期晚期,这两组构造变形现今可能仍在运动之中。受秋里塔格构造带西段和克拉苏构造带东段构造变形抬升的影响,导致这一时期的成矿流场虽总体具自北向南发育趋势,但拜城以西地区受构造格局及地形地势制约,铀成矿流体系统在不断调整过程中转为自北西向南东方向发育。同时,随着克拉苏构造带东段背斜带中大部分背斜的褶皱抬升,库车组成矿流场的向南推进受到一定影响,但因北部山前补给区地势明显高于克拉苏构造带,故该时期拜城以东库车组的成矿流场依然保持了自北向南的发育。
早更新统后期,强烈的构造挤压运动最终使秋里塔格褶皱隆起,使原来向南缓倾的岩层在复背斜北翼产状倒转呈北倾,在秋里塔格山北翼地带,地层倾向由沉积时的南倾转变为向北倾。该时期库车组的铀成矿流体系统仅被限制在秋里塔格山北翼一带,秋里塔格山南翼的铀成矿作用停滞。
因此,库车坳陷库车组沉积以后,虽受后期构造活动干扰,但基本格局能够延续至今,有利于区域性氧化带及铀成矿流体系统的持续发育。
3.2.2 区域构造格架限定了氧化带的发育空间
在平面上,东西向展布的克拉苏构造带和秋里塔格构造带限定了库车组区域性氧化带和成矿流场的发育空间。由于克拉苏构造带西段构造活动相对平缓,所以源于库车坳陷西北部受木扎尔特河流域和部分台兰河流域驱动的含矿流体在局部跨越克拉苏构造带之后,受坳陷南部东西向展布的秋里塔格构造带的限制,只能沿拜城凹陷向东运移,迫使氧化带和成矿流场向南偏东方向发生“左旋”,最终达到与现今的木扎尔特河流向一致向东发育,使近东西向发育的层间氧化带成为最大的可能(图6)。由于克拉苏构造带发育的缘故,老虎台以东至黑英山地区库车组下段的层间氧化带向南推进的距离相对稍近。
3.2.3 同沉积生长褶皱决定了氧化带的南部边界和迁移演化趋势
秋里塔格构造带被认为是一个受天山推覆挤压驱动的同沉积生长褶皱[9-10,15-16],该生长褶皱的形成演化极大地影响了库车组氧化带的变迁。
首先,具有同沉积生长特征的秋里塔格构造带,限定了库车组氧化带和铀矿化区域的南部边界。除秋里塔格构造带西段因最早褶皱抬升,氧化带及铀矿化已跨越构造带核部,在东阿瓦特背斜南翼发育受氧化带控制的铀矿化,分布有8112 矿化点和5 006 异常点(图3)。其余铀矿(床)化则均沿现今秋里塔格构造带的北翼发育,也就是铀矿化主要形成于秋里塔格构造带的“迎水面”一侧,自北西向南东有喀拉玉尔滚矿化点、阿克布拉克矿化点、滴水站矿化点、察尔齐异常、日达里克矿床、赛里木异常等。其次,具有同沉积生长特征的秋里塔格构造带,随着构造带的不断隆升促使库车组的成矿流场不断发生“左旋”迁移。相对早期的氧化带自研究区北部向南部直接发育,随着南部秋里塔格构造带的逐渐隆升甚至剥露地表,迫使成矿流场向南偏东方向发生“左旋”,最终达到与现今的木扎尔特河流向一致,并在拜城凹陷南部沿秋里塔格构造带及其北翼向东发育(图6)。
区域上,库车组成矿流体场随秋里塔格构造带的生长而展现出的“左旋”,以及矿床级别的调整有可能存在偏差,但也不可避免地存在着成矿流场或者铀成矿系统的改变。“左旋”迁移最好的证据就是产于东阿瓦特背斜南翼的8112 矿化点和5006 异常点、亚克里克背斜南翼的日达里克矿床南矿段。按照现有构造格局,上述背斜的南翼并不具备铀成矿条件。对这一现象最好的解释就是推测背斜南翼的铀矿化形成较早,即背斜南翼铀矿化形成时秋里塔格构造带隆起的幅度有限,源于西北部的成矿流场可以抵达现今的东阿瓦特背斜、亚克里克背斜的南翼,而形成“老的”铀矿化(图7)。但随着后续秋里塔格构造带隆升加剧直至暴露地表,上述背斜南翼的铀成矿作用被迫终止,而“新的”成矿流场和成矿作用则被限制于秋里塔格构造带的北翼。基于以上认识,产于背斜北翼的矿床西-中-东矿段,是“老”、“新”铀成矿系统叠加作用的产物,成矿强度及规模相对最大。
图7 日达里克矿床库车组下段不同构造演化阶段的氧化带及铀矿带Fig.7 Oxidation zone and uranium belt in different tectonic evolution stages of the lower member of Kuqa Formation in Ridalike deposit
事实上,近几年日达里克矿床的勘查工作证实,库车组下段下部旋回(Ⅳ~Ⅴ)的铀矿化紧邻亚克里克背斜的两侧发育,显示矿区“老的”铀成矿系统具有由西向东发育的趋势(图7),推测核部的铀矿化已被剥蚀。而产于库车组下段上部旋回(Ⅶ、Ⅷ)的铀矿化则仅限于亚克里克背斜的北翼,显示经调整后,“新的”铀成矿系统具有自北西向南东发育的趋势。虽然亚克里克背斜南北两翼均发育砂岩型铀矿,但矿床赋矿层段和铀矿化规模均存在显著差异,表明构造在其中起着不可忽视的作用。日达里克矿床的这一成矿特征,是具有同沉积生长性质的秋里塔格构造带强烈隆升影响的结果,在背斜北翼上部旋回“新的”铀成矿系统形成时,背斜南翼下部旋回“老的”铀成矿系统已经被废弃(图8)。
图8 库车坳陷西部构造演化及其对铀成矿流体系统的调整与控制(据文献[7]修改,A—A′剖面位置见图6)Fig.8 Tectonic evolution of western Kuqa depression and its adjustment and control to uranium ore-forming fluid system(modified after reference[7],see section A—A′in Fig.6 for location)
3.3 构造对铀矿化富集和改造的影响
根据研究区典型矿床(点)特征和野外调查认识,库车坳陷的新构造活动对砂岩型铀成矿的影响主要表现为褶皱构造和断裂构造对铀成矿的影响。
3.3.1 褶皱构造
1)褶皱早于砂岩型铀矿的形成
在区域上,随着秋里塔格构造带的逐步褶皱冲断抬升,具有同沉积生长特征的秋里塔格构造带限定了库车组氧化带和铀矿化区域的南部边界。在局部地段,笔者根据西域组生长地层特征,确定了亚克里克背斜形成于2.5 Ma左右,背斜的形成阻挡并改变了矿区“老的”铀成矿流场的方向,晚期铀矿化叠加在早期矿化上,并以日达里克矿床中-东矿带为代表。如果没有晚期矿化的叠加,仅早期矿化往往因富集强度不足而形不成工业铀矿,即晚期矿化与早期矿化的叠加部位是工业铀矿体发育的有利部位。
2)褶皱晚于砂岩型铀矿形成
以日达里克矿床南矿带为代表,早期形成的矿体随着褶皱构造的发育而变形(图9),在背斜的南北两翼可以出现“产状倒转”矿体,或者正常的矿体。这类矿体的空间分布与褶皱轴面发育的位置及其早期矿化的位置有关。
图9 日达里克矿床南矿带P4 剖面中的早期铀矿体发生褶皱变形Fig.9 Fold deformation of early uranium ore body in P4 section of the south ore belt of Ridalike deposit
3.3.2 断裂构造
1)成矿前断裂
成矿前断裂往往是区域性的与褶皱相关的断裂系统、逆冲推覆构造及其反冲构造,及其配套发育的北东(左行走滑)和北西(右行走滑)走向高角度走滑断裂构造。成矿前断裂主要控制了成矿流场的方向。逆冲断层面上的断层泥对水具有密封性,可阻挡的局部地下水的流动,进而控制地下水的流向,也因此控制了铀矿化的产出。以博孜墩地区库车组中的走滑逆冲断层为例:近东西走向的走滑逆冲性质断层(根据断层面上擦痕判断为左旋走滑逆冲),阻挡了含氧水顺着库车组内部渗透率相对较高的砂砾岩层流动,导致断层两侧砂岩氧化蚀变强度存在差异(图10)。
图10 博孜墩地区库车组砂砾岩中的断裂构造与氧化蚀变关系图Fig.10 Photos showing the relationship between fault structure and oxidation alteration in Kuqa Formation sandy conglomerate in Bozidun area
2)成矿后断裂
成矿后断裂常常错断早期矿体。例如在发育于东阿瓦特背斜南翼的5006 矿化点中,赋存在库车组砂岩中的砂岩型铀矿为早期成矿,后期的断裂活动错断了氧化带及铀矿化。
3.4 盆山耦合机制下库车组的构造成矿及改造样式
新生代天山造山带大规模的陆内逆冲推覆作用,使天山山脉不断隆升,山前发育库车新生代前陆盆地。在这一盆山耦合体制下,库车坳陷呈北高南低的区域地形地貌,并因此形成北高南低的区域性大斜坡,从而奠定了研究区良好的铀源疏导和区域补-径-排成矿流场。
同时,南北向区域挤压构造背景,在库车坳陷内部发育典型的“多排子”断裂-褶皱构造,前陆逆冲带由北向南的依次扩展,自北往南断裂-褶皱构造带的形成时代逐渐变新,变形由北向南迁移。中新世以前形成的山前第一排构造带,中新世—上新世期间形成的第二排构造带[8,13],均受后期褶皱和推覆构造的叠加改造影响,造成地貌上的隆起,从而导致成矿流场方向的改变。
如上述在构造带的南北两翼,库车组中顺层流动的含矿流体与岩层之间的氧化还原作用会产生变化,进而可能导致早期形成的氧化带及铀矿化被后期改造、迁移或者停滞。但在不同的地质时期,库车坳陷的不同地段因构造变形特征及变形序次的差异,制约了各地区库车组成矿流场的迁移演化、氧化带的空间分布和改造样式(图11),甚至决定了其砂岩型铀成矿规模及找矿潜力。
图11 库车坳陷不同地质时期库车组构造-氧化带主要改造样式示意图(剖面位置见图6)Fig.11 Schematic diagram of main transformation styles of structure-oxidation zone in Kuqa Formation in different geological periods in Kuqa depression(see Fig.6 for section position)
根据库车组构造-氧化带主要改造样式,可将库车坳陷进一步划分为3 类:第一类是早期铀成矿系统被后续氧化成矿作用进一步叠加改造型,即“新的”铀成矿系统叠加在“老的”铀成矿系统上,该类型对富集工业铀矿化最为有利,如日达里克—赛里木一带,是研究区库车组砂岩型铀成矿规模最大及最具找矿潜力的区段;第二类是早期铀成矿系统被后期氧化再迁移型,该类型可能仅残留部分铀异常或被氧化形成晚期氧化蚀变带,如吐孜塔格及克拉苏构造带,这些地段往往发育有较强的氧化蚀变带,但铀成矿规模相对较小,可部署少量工程探索其成矿潜力;第三类是早期铀成矿系统后期被构造阻断型,该类型“老的”铀成矿系统被废弃,仅保留有早期氧化带及铀矿化,如温宿、东阿瓦特及却勒一带,这些地段往往保留有较完整的氧化带-铀矿化带-原生还原带,具备一定的铀成矿规模和成矿潜力,可开展进一步的资源评价工作。
4 结论
1)新生代以来盆山耦合体制下北高南低的区域地形地貌,使库车坳陷基本保持了“北高南低”的成矿流场特征,构造背景有利于“盆地”尺度初始氧化带及铀成矿流场的发育,上新统库车组中的含氧含铀成矿流体总体具有自北向南渗流的趋势。
2)早更新世以来,随着坳陷西缘强烈的冲断抬升而地势渐高,导致研究区中西部逐步构造调整,发育北西→南东渗流的铀成矿流体系统;同时秋里塔格构造带在坳陷南部逐步冲断抬升并定型,在拜城凹陷南部形成长约300 余千米的大型“拦水坝”(构造阻水带)和区域性排泄区,使库车坳陷地下水形成完整的补-径-排体系;并致使库车组区域成矿流场和氧化带被“阻拦”在秋里塔格构造带北翼,“新”“老”两套铀成矿系统在此处叠加,有利于区域成矿流场中活化迁移的铀元素持续沉淀富集,从而形成库车组最具规模的工业铀成矿带。
3)库车坳陷上新统库车组的构造改造型氧化带可划分为3 类:第一类为早期铀成矿系统被后续氧化成矿流体进一步叠加改造型,即“新的”铀成矿系统叠加在“老的”铀成矿系统上,该类型对富集工业铀矿化最为有利、铀成矿规模最大并最具找矿潜力,代表区段为日达里克-赛里木一带;第二类为早期铀成矿系统被后期氧化再迁移型,该类型可能仅残留部分铀异常或叠加晚期氧化蚀变带,铀成矿规模相对较小、成矿潜力有限,代表区段为吐孜塔格及克拉苏构造带;第三类为早期铀成矿系统后期被构造阻断型,该类型中“老的”铀成矿系统被废弃,但可保留有早期较完整的氧化带-铀矿化带-原生还原带,具备一定的铀成矿规模和成矿潜力,代表区段为温宿、东阿瓦特及却勒一带。