鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床地球化学特征及其对铀成矿的指示意义

2023-12-27刘威宏刘红旭丁波任志勇

世界核地质科学 2023年4期

刘威宏，刘红旭，丁波，任志勇

（1.核工业北京地质研究院中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.核工业二〇八大队，内蒙古包头 014010）

鄂尔多斯盆地位于华北板块西部，横跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古与山西五省，是我国的第二大沉积盆地，也是我国现存的最稳定、完整的构造单元。盆地总体呈西翼陡窄，东翼宽缓、近南北走向的极不对称向斜［1］。鄂尔多斯盆地东北部铀矿集区是中国北方最重要的砂岩型铀矿集区之一，由东向西依次发现了东胜铀矿床、纳岭沟铀矿床、大营铀矿床和巴音青格利铀矿床，成为我国目前砂岩型铀矿发现规模最大、最具远景的地区。巴音青格利铀矿床作为最新发现的大型矿床，其基础地质研究相对较薄弱，据现阶段公开发表的资料，仅有部分学者针对巴音青格利铀矿床地质特征［2］、成岩与成矿序列［3］、绿泥石特征［4］以及黄铁矿特征［5］等进行了研究，但是对共生矿物之间的相关关系及其对地球化学环境的指示意义研究相对薄弱。本文以前人提出的叠合铀成矿模式为指导［6-7］，通过扫描电镜、X 射线衍射以及主量元素分析，对含矿目的层砂岩的主要造岩矿物特征、黏土矿物特征和元素组合特征展开研究，并对黏土矿物之间、黏土矿物与方解石之间的关系进行分析，根据矿物之间的转化关系以及元素的富集状态与价态变化等来厘定铀成矿过程中地球化学环境的变化过程，旨在提升对巴音青格利地区铀成矿过程的认识。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是一个大型的克拉通盆地，盆地位于华北克拉通的西部，可划分为伊盟隆起、陕北斜坡、渭北隆起、晋西挠褶带、天环坳陷和西缘逆冲构造带 6 个三级构造单元。研究区位于北部伊盟隆起，区内地层平缓，出露地层为三叠系、侏罗系、白垩系、新近系与第四系（图1），直罗组下段为铀矿主要赋矿层。中侏罗世晚期构造掀斜作用造成盆地北部地区一带直罗组被大面积剥蚀并出露地表，为含氧水的渗入并产生层间氧化带及铀矿成矿创造极为有利的条件。区内断裂发育较少，其中最为重要的是泊尔江海子断裂。此断裂为油气大规模运移创造有利条件，同时油气藏的形成对周边造成强还原的地下水动力环境，是有机还原性流体直接来源［8］。杭锦旗东北部黑石头沟下白垩统东胜组有玄武岩出露，位于纳岭沟铀矿床北西部约 10 km，大营与巴音青格利铀矿床东部约20 km 处［9］。

图1 鄂尔多斯盆地北部地层出露图（据核工业二〇八大队修改，2022）Fig. 1 Outcrop map of strata in the northern Ordos basin （modified after Geologic Party No.208，CNNC，2022）

2 铀矿化特征

巴音青格利铀矿床位于鄂尔多斯盆地北部三级构造单元伊盟隆起内，大营铀矿床北西部（图1），为大营铀矿床的西延部分，中侏罗统直罗组下段是巴音青格利矿床铀矿体的赋存层位。从沉积特征来看，直罗组下段下亚段和上亚段存在明显的差异，下亚段表现为辫状河三角洲沉积体系，而上亚段主要表现为曲流河三角洲沉积体系（图2）。古氧化带砂体受二次还原作用被还原成绿色，可见少量红色、黄色古氧化残留体。绿色砂岩保留了层间氧化带的形态，被称为二次还原带（图3）。矿体主要赋存于中侏罗统直罗组下段上亚段及下亚段砂体中，上亚段铀矿体受氧化带前锋线控制，平面上总体呈SN 向岛状、长条状展布，矿体宽度较窄，沿走向呈“串珠状”，剖面上呈多层状、板状产出，矿体厚度介于1.3～15.6 m 之间，平均 4.08 m，平均品位0.050 3 %，为本区的主矿体（图3）。下亚段矿体与上亚段矿体空间上叠置，产出特征与上亚段矿体相似，整体呈长条带状、带状，剖面上呈层状、板状产出，矿体厚度介于1.4～8.9 m 之间，平均4.29 m，平均品位0.066 4 %，连续性相对较好，但分布范围较上亚段小。主矿体东部沿倾向矿体宽度变化较大，即北部矿体宽度较小、向南矿体宽度逐渐变大。巴音青格利铀矿床铀矿物主要为铀石，少量铀钍石。铀矿物呈冰花状、条带状或条粒状存在于碎屑颗粒表面及孔隙中，多与蒙皂石等黏土矿物、黄铁矿、方解石或者白云母和黑云母等矿物共生，有时可见钛铁矿、褐铁矿、锐钛矿、方铅矿和独居石［2］。

图2 巴音青格利铀矿床沉积相剖面（据核工业二〇八大队修改，2020）Fig. 2 Sedimentary facies profile of Bayinqinggeli uranium deposit （modified after Geologic Party No.208，CNNC，2020）

图3 巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段氧化带、矿体分布图及采样位置（据核工业二〇八大队修改，2020）Fig. 3 Oxidation zone，orebody distribution map and sampling location of upper sub-member of lower Member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit （modified after Geologic Party No.208，CNNC，2020）

3 样品采集与分析测试方法

研究中用到的 50 件样品，采自巴音青格利铀矿床内9 口钻孔的直罗组下段岩心（图3）。样品包括二次还原带的绿色砂岩、氧化-还原过渡带的矿化砂岩以及原生带的灰色砂岩（分别简述为绿色砂岩、矿化砂岩以及灰色砂岩）。

采用的实验方法主要有扫描电镜、 X 衍射和主量分析，各项分析测试均在核工业北京地质研究院地质矿产研究所完成。扫描电镜使用的设备为Nova Nano SEM450 扫描电子显微镜检测，方法依据 JY/T 0584-2020 扫描电子显微镜分析方法通则；X 衍射分析使用的设备名称为 Panalytical X'Pert PRO X 射线衍射仪，依据SY/T5163-2018 沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X 射线衍射分析方法；主量元素测定使用的仪器为AB104L、Axios-mAX 波长色散X射线荧光光谱仪、CS-580A 高温红外碳硫分析仪，依据EJ/T 20154—2018［10］铀矿石中硫、总碳、有机碳及无机碳的测定红外吸收法、GB/T 14506.14—2010 硅酸盐岩石化学分析方法第14 部分：氧化亚铁量测定［11］、GB/T 14506.28—2010［12］硅酸盐岩石化学分析方法第28 部分：16个主次成分量测定、GB/T 14506.34—2019［13］硅酸盐岩石化学分析方法第34 部分：烧失量的测定重量法。

4 分析测试结果

4.1 X 衍射分析结果

全岩分析结果显示（表1），巴音青格利铀矿床直罗组砂岩碎屑物质主要以石英为主，次为钾长石、斜长石及黏土矿物，含有部分方解石和黄铁矿。

表1 鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段砂岩X 衍射分析结果/%Table 1 X-ray diffraction analysis results of upper sub-member sandstone of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit，Ordos basin/%

不同类型砂岩中，石英的含量差别较小，绿色砂岩石英含量介于24.0 %～54.4 %之间，平均为38.03 %，矿化砂岩含量介于24.3 %～58.2 %之间，平均为39.81 %，还原带灰色砂岩含量介于25.7 % ～49.6 % 之间，平均为37.64 %；钾长石与斜长石含量有一定的差别，绿色砂岩中钾长石含量介于8.2 %～26.5 %之间，平均为13.69 %、斜长石含量介于7.4 %～18.0 %之间，平均为12.25 %；矿化带砂岩中钾长石含量介于6.5 %～26.6 %之间，平均为11.98 %、斜长石含量介于6.3 %～28.3 %之间，平均为14.17 %，灰色砂岩中钾长石含量介于9.9 %～25.4 %之间，平均为16.73 %、斜长石含量介于7.3 %～20.7 %之间，平均为13.29 %；黏土矿物含量差异性较大，绿色砂岩中黏土矿物含量较多，含量介于10.8 %～35.8 %之间，平均为27.72 %，矿化砂岩中黏土矿物含量介于10.8 %～29.4 %，平均为19.74 %，灰色砂岩中含量介于11.7 % ～26.2 % 之间，平均为19.90 %；方解石在各色砂岩中差异性均较大，绿色砂岩中的方解石较少，含量介于1.1 %～31.6 %之间，平均为8.20 %；矿化砂岩中含量介于2.6 %～35.3 %之间，平均为12.14 %，灰色砂岩中含量介于3.4 %～29.7 %之间，平均为11.89 %；黄铁矿仅在部分矿化砂岩内检测出，含量介于1.4 %～9.0 %之间，平均为1.75 %。

由巴音青格利铀矿床黏土矿物分析数据可知（表1），不同分带砂岩黏土矿物类型均以蒙皂石为主，绿泥石次之，高岭石与伊利石含量较低。其中，绿色砂岩蒙皂石含量介于68 %～96 %之间，平均为82.36 %，绿泥石含量介于1 %～14 %之间，平均为7.00 %，高岭石含量介于1 %～9 %之间，平均为4.36 %，伊利石含量介于2 %～14 %之间，平均为6.27 %；矿化砂岩蒙皂石含量介于55 %～90 %，平均为73.14 %，绿泥石含量介于3 %～13 %之间，平均为8.05 %，高岭石含量介于3 %～19 %之间，平均为9.48 %，伊利石含量介于4 %～16 %之间，平均为9.33 %；灰色砂岩蒙皂石含量介于52 %～94 %之间，平均为73.11 %，绿泥石含量介于3 %～16 %之间，平均为8.11 %，高岭石含量介于3 %～24 %之间，平均为8.89 %，伊利石含量介于2 %～20 %之间，平均为9.89 %。

4.2 主量元素分析结果

主量元素的含量分析数据如表2 所示。各主量元素在不同类型砂岩中含量差别不大，仅CaO、MgO 等含量在不同的地球化学分带中存在差异。其中CaO 在绿色砂岩中含量最低，含量介于0.73 %～13.32 %之间，平均为4.30 %，在灰色砂岩中最高，含量介于0.96 %～13.10 %之间，平均为6.28 %；MgO 在绿色砂岩中最高，含量介于0.83 %～1.84 %之间，平均为1.34 %，灰色砂岩中最低，含量介于0.76 %～1.25 %之间，平均为1.01 %。

表2 鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段砂岩主量元素分析结果/%Table 2 Major element analysis results of upper sub-member of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit，Ordos basin/%

一些较活泼的元素对地球化学环境的变化非常敏感，在其价态、含量或两种参数的比值等方面保留环境的信息，故可以通过这些参数来研究层间氧化带的蚀变特征。常用的地球化学参数有：Fe3+、Fe2+、Fe3+/Fe2+、TOC 和S全等。同前，本文选取不同蚀变类型的3种砂岩分别进行相关参数的测试，结果如表3。

Fe 以Fe2+和Fe3+的形式存在，Fe2+在绿色砂岩中含量最高，含量介于1.02 %～2.55 %之间，平均为1.67 %，矿化砂岩与灰色砂岩中Fe2+的含量分别介于1.04 % ～2.21 % 和0.91 %～2.04 %之间，平均分别为1.37 %和1.39 %，Fe3+在矿化砂岩中含量最高，含量介于0.52 %～5.66 %之间，平均为2.18 %，绿色与灰色砂岩中Fe3+的含量分别介于0.55 %～2.55 %和0.32 %～1.97 %之间，平均分别为1.12 %和0.90 %；S 在主要赋存于矿化砂岩中，含量介于0.074 %～3.590 %之间，平均为0.867 %；TOC 与S全特征相似，矿化砂岩中含量最高，含量介于0.098 %～1.490 %之间，平均为0.366 %。

5 讨论

5.1 各地球化学分带中造岩矿物特征

通过对比巴音青格利铀矿床不同类型砂岩全岩数据（图4）可知，石英在矿化砂岩中最高，而灰色砂岩最低。石英在碱性环境中不稳定，会发生部分溶解。灰色砂岩石英含量最低，表明石英有溶解现象，指示还原带为碱性环境。

图4 巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段全岩分析数据直方图Fig. 4 Histogram of whole-rock analysis data of upper sub-member of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit

对比各地球化学分带砂岩中方解石的相对含量（图4）可以看出，绿色砂岩中方解石含量最低，矿段砂岩与灰色砂岩方解石含量较高，指示直罗组也遭受过酸性流体的侵蚀。后期直罗组遭受了酸性流体的渗入改造，推测发生在层间氧化阶段早期。渗入的含铀含氧流体使成岩期方解石溶解，随层间水往前迁移，在过渡带随着铀的还原沉淀，碳酸铀酰离子中的碳酸根、长石蚀变释放的钙离子和氧化带方解石溶解产生的钙离子、碳酸根在过渡带沉淀形成方解石，表现为矿化砂岩中方解石含量较高，成矿期的方解石胶结记录了部分成矿时期的地球化学信息，同时也有一定的保矿作用，这也说明层间氧化时期过渡带为碱性环境。

不同砂岩斜长石平均值含量变化不大，而钾长石有较大差别，其在原生灰色砂岩中含量最高，绿色砂岩及矿化砂岩都有一定的亏损，而黏土矿物在各带的含量趋势则几乎刚好相反。黏土矿物总量与岩石所经历的氧化蚀变作用密切相关，长石类矿物在含氧酸性渗入水的改造下容易被氧化蚀变成黏土矿物，致使其黏土矿物总量增加。在层间氧化作用阶段，来自蚀源区的含铀含氧水渗入直罗组中，使钾长石发生蚀变形成黏土矿物，同时释放出的硅为石英次生加大边和铀石的形成提供物质，释放的钙离子为成矿期方解石胶结物的形成提供物质来源［14］。

绿色砂岩的黏土总量明显高于矿带及灰色砂岩，而钾长石总量则明显低于灰色砂岩，指示改造过程中造成了钾长石的蚀变导致其含量降低，而其黏土矿物多为后期改造形成的。绿色砂岩中的长石、方解石与黏土矿物含量呈较好的负相关关系，说明直罗组经历过长时间的流体改造。

此外，矿化砂岩均含有一定含量的黄铁矿，指示了黄铁矿的形成与铀富集也有一定的关系，矿化砂岩相比其他类型的砂岩具有强还原环境。

5.2 各地球化学分带中黏土矿物特征

相比其他各带砂岩，直罗组绿色砂岩中的黏土矿物总量普遍高于其他砂岩中的黏土矿物总量，反映绿色砂岩经历过强烈的后生蚀变作用。但是，黏土矿物总量一般受砂岩的粒度、沉积环境等影响较大，而相对含量则可以较好的反映黏土矿物形成期所代表的流体特征，及其黏土矿物之间的相互转化规律［4］。

对比不同类型砂岩中黏土矿物含量发现（图5），各带砂岩中黏土矿物以蒙皂石为主，其他黏土矿物含量相当。绿色砂岩中蒙皂石含量相对其他类型砂岩含量较多，而其他黏土矿物都相对最低。蒙皂石与伊利石、高岭石和绿泥石都有明显的负相关关系。由蒙皂石含量与其他三种黏土矿物的含量交汇图可知（图6），巴音青格利铀矿床蒙皂石含量与伊利石、高岭石和绿泥石含量呈很好的负相关性，相关系数R2分别达到0.891 6、0.834 4 和0.859 1。这说明黏土之间存在相互转化，地层经历了多次酸-碱过渡的改造。

图5 巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段黏土矿物分析数据直方图Fig. 5 Histogram of clay mineral analysis data of upper sub-member of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit

图6 巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段各地球化学分带砂岩中蒙皂石与伊利石、高岭石和绿泥石相对含量的关系图Fig.6 Relationship between illite，kaolinite，chlorite and smectite contents in the sandstone of upper sub-member of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit

矿带砂岩中高岭石相对含量稍高，附近的纳岭沟铀矿床与大营铀矿床亦有此特征［15-16］。高岭石主要在酸性条件下由长石蚀变或由其他黏土矿物转变而来，矿段和灰色砂岩高岭石相对含量偏高说明不仅氧化-还原过渡带，还原带地层也曾遭受过酸性蚀变。

高岭石与蒙皂石在适当的环境下可以发生相互转化（图7）。当砂岩环境呈酸性时，蒙皂石会向高岭石转化，而当砂岩环境的pH 为6～8的时候，高岭石开始向蒙皂石转化。各带黏土矿物以蒙皂石为主，表明地球化学为碱性主要环境。

图7 黏土矿物的生成关系图解（a）及黏土矿物之间相互转化关系图解（b）（据参考文献［4］修改）Fig. 7 Formation relationship diagram of clay minerals （a） and mutual transformation between clay minerals （b）（modified after reference ［4］）

伊利石和绿泥石与蒙皂石呈较好的负相关性（图6），而与高岭石呈正相关，说明伊利石和绿泥石是由蒙皂石转化而来，而并非高岭石转化。绿色砂岩中绿泥石含量略高于其他砂岩，也反映了绿色主要是由于砂岩孔隙中绿泥石所致，与皂火壕、纳岭沟和大营铀矿床相同［17-18］。此外，绿色砂岩的伊利石含量也略低于其他类型砂岩，和绿泥石相同，也与蒙皂石呈负相关的关系。基于黏土矿物转化，指示了在二次还原过程中地层处于弱碱性-碱性的环境。前人研究认为，鄂尔多斯北部氧化带呈绿色是绿泥石所致［20-21］，而绿泥石主要与深部渗出的油气或碱性铁镁质还原流体有关［21-22］。蒙脱石在富Fe 和Mg 的碱性条件下会转化为绿泥石［23-24］。

综上所述，绿泥石和伊利石为二次还原过程中由蒙皂石转化而来，因此得出黏土矿物蚀变顺序：地层中由于酸性流体的侵入使矿物蚀变形成大量高岭石，而后环境转变为碱性，高岭石向蒙皂石转变，最后由于还原性流体渗出使得蒙皂石向绿泥石和伊利石转变。

5.3 各地球化学分带中主量元素特征

根据各元素的含量直方图分析可知，不同类型砂岩主量元素的差别主要体现在Ca 与Mg的含量上，其他元素在各类型砂岩中的变化并不明显（图8）。

图8 巴音青格利铀矿床直罗组下段上亚段主量元素分析数据直方图Fig. 8 Histogram of major element analysis data of upper sub-member of lower member of Zhiluo formation in Bayinqinggeli uranium deposit

矿化砂岩与灰色砂岩中的CaO 含量较高，而绿色砂岩中CaO 含量较低。绿色砂岩中CaO含量低反映其胶结程度弱，易于被改造的特点，既容易被氧化流体氧化改造，同时也容易被深部还原流体进行二次还原改造。矿化砂岩中CaO 含量高则是一个动态变化的过程，其中一部分CaO 应是在成矿期与铀矿物同期形成。纳岭沟及大营铀矿床中也发现有此现象［25-26］。

从各类型砂岩中MgO 与TFe 含量的变化来看，矿化砂岩的TFe 最高，是由于U 与Fe 共同吸附沉淀所致。相比灰色砂岩，绿色砂岩表现出有铁镁质的带入特征，推测这与深部铁镁质流体的渗出有关。而气态的天然气难以携带金属元素迁移，单盆地热流体也难以迁至盆缘。薛春纪［27］通过流体模拟得出，在考虑油气生烃的情况下盆地卤水可以渗出至盆缘。故在二次还原的过程中流体应为烃类气态-碱性液态混合流体。Fe2+在矿化砂岩中主要以黄铁矿的形式存在，而绿色与灰色砂岩也有较高的Fe2+，Fe3+的含量则远远低于矿化砂岩。通过反映氧化-还原性程度的参数Fe3+/Fe2+，发现绿色砂岩与灰色砂岩的比值相似，且表现为强还原环境。Fe3+/Fe2+比值与最后一次的流体蚀变特征基本对应，说明了二次还原的流体具有强还原性。而矿化砂岩的Fe3+/Fe2+相对比被还原改造的灰色、绿色砂岩高，但比值并不高，仍保留了氧化-还原过渡带的特征，说明U 与Fe 同时吸附沉淀时成矿期的方解石胶结使得矿化砂岩避免了后期的流体改造，保留了成矿期的特征。绿色与灰色砂岩被还原改造后使得Fe3+降低，Fe2+升高，主要以绿泥石、蚀变黑云母的形式存在。

S全基本可以代表黄铁矿的含量，矿石中黄铁矿含量明显高于其他砂岩类型，即矿石形成于较强还原环境。而据前文分析，矿化砂岩总体处于氧化-还原过渡环境，铀矿物是被强还原介质、矿物还原同时被吸附富集形成。绿色砂岩中的全S全含量均偏少，都在0.1 %以下，即基本不含黄铁矿，说明绿色砂岩均遭受过氧化蚀变，有S 的带出，带出的S元素在过渡带以黄铁矿的形式沉淀。

TOC 含量在矿化砂岩中含量最高，与S全类似，其在绿色砂岩中的含量均较小，说明绿色砂岩曾遭受过氧化蚀变，其有机质被氧化殆尽。此外，矿化砂岩中的有机碳含量明显高于其他类型砂岩，表明在铀成矿过程中TOC 与U富集有着密切关系。

5.4 铀矿物与各矿物组合特征

电子显微镜下可以观察到巴音青格利铀矿床的铀矿物以铀石为主，与蒙皂石、黄铁矿和方解石关系密切。铀与蒙皂石共生说明矿化段在成矿期为碱性环境，并且在后期二次还原阶段也有部分蒙皂石向绿泥石的转换（图9a）。铀石附近往往伴生有黄铁矿（图9b），示意矿化点具有强还原性，同时黄铁矿也有利于铀的吸附与还原。铀石附近往往伴生方解石胶结（图9c），指示着伴随铀成矿有方解石的沉淀。有机质也对铀有较强的还原与吸附作用（图9d）。

图9 鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床直罗组下段下亚段砂岩铀矿物扫描电镜特征Fig. 9 Scanning electron microscopy characteristics of uranium minerals in the lower sub-member of lower member of Zhiluo formation，Bayinqinggeli uranium deposit，Ordos basin

5.5 元素富集与铀矿化关系

基于对成矿过程的分析（图10），认为铀成矿与黄铁矿、有机质和方解石有密切的关系。当氧化流体迁移至氧化-还原过渡带，水中氧含量消耗殆尽，地层处于无氧还原环境，在硫酸盐还原菌参与下，有机质附近流体中的SO42-被还原生成H2S 气体及CO32-。CO32-与水中Ca2+生成CaCO3沉淀下来，H2S 还原了水中的U6+使其沉淀富集，还原Fe 形成黄铁矿沉淀富集，并捕获在有机碳中，形成了铀矿物与Fe、S同时沉淀并被方解石胶结的现象，也就造成了在矿化砂岩中CaO、TFe、S全和TOC 含量偏高的特征。因此，这是在成矿期及其之后形成的，不影响铀在砂岩中的富集沉淀并避免了后期碱性热流体的改造。

图10 成矿过程示意图Fig.10 Schematic diagram of metallogenic process

5.6 地球化学环境变化与铀成矿关系

综上所述，通过黏土矿物蚀变顺序及造岩矿物特征分析认为：巴音青格利铀矿床中侏罗统直罗组经历了多次不同性质流体的改造，分别发生于成岩时期、早期层间氧化阶段、晚期层间氧化阶段以及二次还原阶段。

在直罗组成岩过程中地层处于封闭体系（图11a），延安组大量有机物向煤层转变，直罗组中夹有的有机质也进入降解生烃阶段，此阶段产生大量酸性的腐殖质与酸性有机流体，使附近的地层转变为酸性还原环境，同时形成大量高岭石［28］。

图11 巴音青格利铀矿床地层地球化学环境变化与铀成矿关系示意图Fig. 11 Relationship between stratigraphic geochemical environment changes and uranium mineralization in Bayinqinggeli uranium deposit

早白垩世时期，受晚期燕山运动的影响，盆地北部的直罗组局部出露地表，使得延安组的煤层气向上泄压渗出（图11b）。同时地表的雨水、河流水等氧化性流体渗入，氧化了地层中的C、S 等非金属元素，形成了偏酸性的氧化渗入流体。渗出的还原酸性煤层气与渗入的氧化偏酸性流体相互作用，使得直罗组的成岩环境向酸性转变，此阶段是高岭石形成的主要时期。同时被氧化活化的铀发生迁移，在流体汇聚处的氧化-还原过渡带富集，形成了直罗组早期铀矿化。

晚白垩世时期，鄂尔多斯盆地北部环境逐渐转为干旱，随着地层中的非金属元素氧化殆尽，渗入水逐渐转为碱性（图11c），这与前人研究的鄂尔多斯北部含铀含氧大气渗入水的性质相符合［7-29］。燕山运动后至始新世，盆地未再经历重大构造事件，盆地格局较为稳定，来自北部蚀源区的含铀碱性氧化水不断渗入直罗组，稳定而长时间的层间氧化作用形成了巴音青格利铀矿床的主成矿期。在矿床形成过程中，随着渗入水的不断推进，导致砂岩经历了酸-碱性的环境变化，早期形成的铀矿化会再一次氧化而溶解，并随着层间水向前迁移，同时前一阶段酸性条件下形成的大量高岭石向蒙皂石转化。而灰色砂岩中的高岭石主要形成于成岩阶段，以填隙物的形式分布在颗粒之间，与后期流体接触面积小，不易被改造。在氧化-还原过渡带中，随着成矿期的方解石胶结，使得部分高岭石也避免了改造。在长时间的层间水作用下，随着煤层气的散尽，直罗组转变为碱性环境，黏土矿物被改造为以蒙皂石为主。在此作用下，形成了矿化砂岩与灰色砂岩中高岭石较多，而绿色砂岩中高岭石相对较少的现象。

始新世晚期，受喜马拉雅运动中晚期的构造影响，鄂尔多斯盆地再次进入活跃期，进入了快速抬升阶段，造成河套断陷的形成，切断了来自蚀源区的含铀水的补给，导致研究区铀成矿作用的终止［30］。同时强烈的构造运动使得上古生界的油气与盆地热流体向上逸散［31］，促使直罗组中的蒙皂石向绿泥石与伊利石转变（图11d）。