东昆仑阿拉克湖地区砂岩型铀矿成矿条件及成矿潜力

晁海德,李吉庆,蔡廷俊,谢菁,李青

(1.青海省第四地质勘查院,西宁 810000;2.青海省页岩气资源重点实验室,西宁 810000)

0 引言

昆仑地区是秦—祁—昆造山带的重要演化区域,是我国重要的金矿、多金属矿产成矿带。近年来,国内各地质勘查单位在该区发现不同成矿元素地球化学异常170多处,圈定各类矿床、矿(化)点近200余处[1],但砂岩型铀矿找矿工作一直未有突破。

青海省砂岩型铀矿勘查工作以往多集中于柴西缘、柴北缘一带[2-3],其余区域均未取得实质性进展。截至目前,东昆仑地区发现砂岩型铀矿化点3处(都兰701铀矿1号点、阿东求屯7340铀矿、都兰县诺木洪铀矿2号点),其中阿东求屯7340铀矿点赋存于古近纪雅西措组,赋存岩性为砂岩、砂砾岩型,自发现以来未开展过详细的勘查、评价工作,其成矿地质条件、资源前景均不明朗。

本文以砂岩型铀矿成矿地质理论为基础,以已有成矿事实为依据,通过成矿地质条件解剖、成矿资源潜力评价、成矿远景区优选,为东昆仑中段砂岩型铀矿地质勘查及理论研究提供科学依据。

1 研究区地质背景

1.1 地质条件

研究区位于都兰县阿拉克湖以南,大地构造属东昆南缝合带、昆仑山口—昌马河俯冲增生楔,成矿带属沙松乌拉山—布尔汗布达山铀矿亚带[4]。研究区出露地层有晚石炭世—中二叠世树维门科组、中二叠世马尔争组、古近纪沱沱河组、雅西措组、新近纪五道梁组以及第四纪地层,其中雅西措组为目标层。渐新世雅西措组集中出露于扎木吐—尤可特郭勒一带,由紫红色砂岩及砂质泥岩组成,局部出露粉砂岩、石膏,大面积第四系覆盖,露头零星。

1.2 地球化学特征

研究区周边存在4处1∶200 000放射性水系沉积物异常:AS220 BaBiMoSnWU、AS239 LaThYZrWSnUPb、AS257 BeSnWULiThLa、AS259 CrNiNb-BeVCuUCo。U元素峰值为3.17×10-6～4.09×10-6,异常规模较大,各元素套合较好(表1)。

表1 放射性异常特征

2 成矿地质条件

2.1 铀源条件

铀源是铀矿成矿的物质基础,是重要的成矿基础条件[5]。研究区铀矿化蚀源区主要有北部布尔汗布达山、南部扎日加村一带,见图1。岩浆岩发育分布于靶区北部、东北部、南部,以中奥陶世、中—晚三叠世、早侏罗世中酸性侵入岩为主,岩性有钾长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、斑状二长花岗岩、钾长花岗斑岩等。

图1 研究区铀源分布及岩相古地理图Fig.1 Uranium source distribution and lithofacies paleogeography map in the study area

西南部中三叠世花岗闪长岩Th元素含量24.7×10-6～32.2×10-6,早侏罗世斑状二长花岗岩、正长花岗岩、花岗闪长岩中Th元素含量2.16×10-6～32.9×10-6,峰值较高,明显富集[6]。北部钾长花岗斑岩内当量铀(eU)平均含量5.9×10-6,当量钍(eTh)平均含量32.0×10-6,放射性强度较高,与铀矿化关系密切。

2.2 古气候沉积相条件

雅西措组(E3y)以紫红色(或棕红色)、土黄色泥岩、土黄色泥钙质粉砂岩、浅灰-纯白色钙质细粒石英砂岩及石膏层为主要岩石组合,总体为一套陆细碎屑岩建造,夹或含石膏层。从岩性及颜色反映该套地层在沉积过程中气候多变(由低温多雨到干旱炎热),大量石膏层的出现,反映气候变为以干旱炎热为主,有利于蚀源区强烈氧化、含铀地下水在高渗透岩层中向深部迁移以及层间氧化带的发育。

由图1可知,研究区共有冲积扇、辫状河、浅湖相、深湖相等4种沉积相[7],其中辫状河相以复成分砾岩、含砾粗岩屑长石杂砂岩等为主,发育平行层理、板状交错层理和槽状交错层理。具备形成砂岩型铀矿的沉积相条件。

2.3 含矿建造条件

根据李建放等的研究,研究区雅西措组粉砂岩、膏岩、泥岩、细砂岩、泥岩相间出露,“泥-砂-泥”地层结构发育完善[8],如图2所示。同我国北方地区其他盆地一样,是发育层间氧化带乃至形成层间氧化带型铀矿床的理想场所。

图2 研究区渐新世雅西措组实测剖面图Fig.2 Measured profile of Yaxicuo formation in oligocene in the study area

2.4 构造演化条件

东昆仑地区的新构造运动是从青藏高原大幅度抬升开始,即喜山运动第三幕,时限为晚上新世末开始,持续至今。

进入新生代,该区演化进入一个崭新的时期,受新特提斯洋闭合及印度板块向北俯冲影响,青藏高原开始隆升;靶区早期断裂(昆南断裂)再次活动,陆内地块发生差异性抬升,构造形式以南北向挤压为主,盆地开始断陷,接受沱沱河组、雅西措组、五道梁组等河湖相碎屑岩沉积,盆地周围山地开始隆升。构造形式转变为走滑拉张,盆地边缘断裂性质转变为以走滑为主,盆地扩大,构造活动趋于平静,主夷平面开始形成。5 Ma以后该区构造形式再次以南北向挤压为主,盆地周围山体抬升,盆地收缩,早期沉积的“红层”发生褶皱变形。后期构造活动趋缓,山间盆地中出现了河湖相沉积物。3.4 Ma的青藏运动使高原隆升至一个新的高度,构造活动形式由挤压收缩转化为东西伸展。进入昆黄运动后,构造形式以走滑为主,兼之南北向的挤压,该区隆升至相当高度。共和运动以整体阶段性隆升为主,盆地边缘断裂普遍以走滑为主,河流出现低阶地,溯源侵蚀加剧,现代地貌形成。

图3为研究区AMT剖面TM模式反演图,研究区雅西措组与五道梁接触地带(南端),构造较为稳定,地层产状平缓,倾角在7°～13°,缓倾的斜波带发育,有利于层间氧化带的发育[9-11]。

2.5 水文地质条件

研究区沉积中心位于阿拉克湖附近,北部昆南断裂及南部早中三叠世昌马河组与古近纪雅西措组不整合面是良好的透水界面,北部布尔汗布达山蚀源区及南部扎日加村一带为补给区,赋存有构造裂隙水和基岩风化裂隙水,地表水沿透水层下渗,形成承压自流水,具渗入型自流水盆地特征,充水因素主要为裂隙含水岩组。盆地北部、中部发育多处泉水,是地下水排泄区。“补—径—排”条件发育,为铀迁移、富集创造了有利的水文地质条件[12-14]。图4为研究区地下水径流补给示意图。

图4 研究区地下水径流补给图Fig.4 Groundwater runoff recharge map in the study area

3 成矿事实

研究区中部存在异常砂岩铀矿点1处(31点、阿东求屯7340),赋存于渐新世雅西措组(E3y),含矿岩性为砂岩、砂砾岩,铀品位达到边界品位。

研究区北部存在1处碳酸盐岩型铀矿点(32点、都兰县可可阿里),赋存于早中三叠世闹仓坚沟组,含矿岩性为碳酸岩,铀品位达到边界品位。

4 成矿潜力分析

砂岩型铀矿成矿与铀源、岩性岩相、构造演化、地下水的关系紧密,地球化学特征及铀矿化信息是富集铀矿的间接或直接指示[15-17]。阿拉克湖地区北部布尔汗布达山、南部扎日加村一带的富铀岩体在干旱、半干旱的气候条件下,易溶的U+6溶于富氧的地表水中,沿新近纪五道梁组及第四纪地层中的断裂、裂隙、松散胶结层运移至盆地前缘的辫状河相等区域,在地球化学环境发生变化、氧化环境向还原环境过渡时,在适宜的地段还原成U+4。最终在多种成矿作用的叠加下在褶皱两翼缓倾斜坡带等适宜的地段富集成铀矿床[18-19]。因此该区砂岩型铀矿成矿前景整体较好,尤其在辫状河相及其与浅湖相过渡地带是砂岩型铀矿最有利区域。但由于喜山期以来新构造作用的强烈改造,断裂构造发育,找矿难度较大。

5 结论

综合对阿拉克湖地区砂岩型铀矿的地质背景、成矿条件以及铀异常特征等方面的研究,得出以下几点结论:

(1)阿拉克湖地区北部布尔汗布达山、南部扎日加村发育大规模的中酸性岩体为铀矿成矿提供了丰富的成矿物质来源。古近纪时期主要处于干旱炎热的古气候环境,辫状河沉积体系发育,岩性组合也呈相对稳定的“泥—砂—泥”结构。整体相对稳定的构造演化造就雅西措组产状较为平缓,也造就了“补—径—排”水动力体系发育完善。总体特征表明:研究区古近系具备了砂岩型铀矿成矿的物质条件和环境条件。

(2)阿拉克湖地区南部雅西措发育地段,尤其在辫状河相及其与浅湖相过渡地带是古近纪雅西措组砂岩型铀矿重点找矿地段。

(3)阿拉克湖地区古近系雅西措组砂岩型铀矿成矿潜力较好,但由于喜山期以来新构造作用的强烈改造,断裂构造发育,找矿难度较大。