松遼盆地砂巖層鈾成礦地質(zhì)條件初步探討

田兆成

吉林省核工業(yè)地質(zhì)工程局，吉林 長春130062

松遼盆地為一中新生代內(nèi)陸沉積盆地，總面積約260 000 km2，盆地邊緣發(fā)現(xiàn)有鈾礦化異常的集中地段，有著較好的成礦地質(zhì)條件。

1 松遼盆地地質(zhì)背景

松遼盆地位于中朝準(zhǔn)地臺與天山興安槽褶皺區(qū)街接線的北側(cè)，是地槽褶皺區(qū)的組成部分，具體隸屬吉黑褶皺系范圍，稱松遼坳陷（見圖1）。

松遼盆地地層，按盆地結(jié)構(gòu)可以劃分為基底和蓋層兩部分。

基底地層由石炭二疊系的砂板巖、板巖、石灰?guī)r、火山巖和片麻巖以及中酸性侵入巖等組成。在盆地南部雙遼、金寶屯一帶、其基底地層則是前震旦古老變質(zhì)巖系。主要巖石類型有花崗巖、片麻巖、片巖、砂板巖、石灰?guī)r等, 其分布在松遼盆地的中部及以南地區(qū), 以片麻巖-片巖為主。其西部以砂板巖-碳酸鹽為主,是興安地槽的延伸部分; 其東部是片巖-砂板巖-石灰?guī)r分布區(qū), 與吉黑地槽區(qū)相過渡?；◢弾r是松遼盆地基底巖石的重要組成部分, 可分為三個期次, 有加里東期, 海西期和燕山期。在松遼盆地的中部有一片很大面積的片麻巖-片巖分布區(qū)。

蓋屋由中新生代地層組成，其中侏羅系為一套斷陷型火山巖夾煤系地層，白堊系為一套內(nèi)陸碎屑巖夾油頁巖地層，第三系為碎屑巖局部夾褐煤沉積。其中：白堊系上統(tǒng)四方臺組為鈾異常層位；白堊系下統(tǒng)嫩江組第三段、青山口組和姚家組為鈾異常增高層位；到白堊系下統(tǒng)泉頭組為礦化層位；白堊系下統(tǒng)登樓庫組為鈾異常層位。侏羅系上統(tǒng)沙河子組為礦化層位。

它是在侏羅紀(jì)斷陷沉積盆地的基礎(chǔ)上，由于地殼的長期大面積坳陷快速沉降堆積的一套以砂泥巖為主的碎屑巖。并在盆地某些地段的一定層位中發(fā)育有油頁巖、石油和天然氣，是大慶、扶余等油田的良好生油層和儲集層，同時在盆地邊緣發(fā)現(xiàn)了一些鈾礦化和鈾異常層位，為今后在該地區(qū)開展放射性找礦工作，打下良好基礎(chǔ)。

圖1 大地構(gòu)造分區(qū)略圖Fig.1 Geotectonic zoning sketchmap

白堊系是組成松遼盆地蓋層的主要層位，其厚度在5 000m以上，松遼盆地的巖漿活動，主要出現(xiàn)在燕山早期和喜山晚期，燕山早期巖漿活動表現(xiàn)為斷陷型火山盆地以及侵入于其中的燕山期花崗巖。喜山期巖漿活動表現(xiàn)為中基性火山噴發(fā)，集中分布在黑龍江省五大連池，吉林省南部雙遼等火山群以及盆地東部大屯一帶。

松遼盆地的構(gòu)造，在基底和蓋層中表現(xiàn)形式有所不同。蓋層構(gòu)造，褶皺、斷裂均較發(fā)育，特別是褶皺構(gòu)造多以短軸背向斜為主，地層呈舒緩坡狀，傾角一般不超過度10°，斷裂以高角度斷層為主，在基底地層中以斷裂構(gòu)造為主，規(guī)模較大，例如郯盧斷裂在東北的延伸部分，分布在松遼盆地東部，嫩江大斷裂潛伏在松遼盆地西北部蓋層之下，它們對松遼盆地的發(fā)展起控制作用。

2 鈾礦形成條件分析

鈾礦形成來自兩方面：蝕源區(qū)和蓋層。

蝕源區(qū)鈾源的好壞，取決于蝕源區(qū)巖石的含鈾量浸出率和浸出量，一般含鈾量高浸出率大則鈾源條件好，反之則不好。松遼盆地周圍巖石總的來看有兩個類型：一個是南部地臺范圍古老變質(zhì)巖系出露地區(qū)，二是中北部地槽褶皺帶中上部古生代沉積巖分布地區(qū)，前者屬中朝準(zhǔn)地臺東段范圍，已發(fā)現(xiàn)有富礦，屬宏觀富鈾地區(qū)，后者分布在盆地西、北、東邊緣地區(qū)，由沉積巖、火山巖和花崗巖組成，鈾含量一般(3～5)×10-6，總的含鈾含量不高，但其中不乏含鈾量較高的地質(zhì)體，例如盆地東北緣中生代火山巖含鈾量(7.15～13.66)×10-6, 燕山期花崗巖(8～10.65) ×10-6,華力西期的向陽山巖體8.7×10-6。盆地西緣二疊系的寶石組8.7 ×10-6，索倫組7.1×10-6,大石寨組7.4 ×10-6；巴爾哲巖體15.6×10-6，,大石寨巖體22.3 ×10-6，等等都說明有鈾含量高的地質(zhì)層體存在。于浸出率多在40%～20%，最高60%，因此總的來看，松遼盆地蝕源區(qū)鈾源條件以南緣和東北緣為最好，西緣次之，東緣最差。

蓋層鈾源條件分析中，一般都把蓋層中夾有凝灰?guī)r等中酸性火山巖的夾層作為有利條件看待。在松遼盆地蓋屋中，特別是白堊紀(jì)地層中有火山巖夾層，其分布面積可達(dá)數(shù)百平方公里。一般分布在地表以下150～300m范圍內(nèi)，有三個層位，其巖性有凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖等，單層厚度最大可達(dá)90m，一般在數(shù)十公分至1m。

表1 松遼盆地蓋層含鈾統(tǒng)計表Table 1 Uranium-bearing statistics of Songliao Basin covering strata

對松遼盆地蓋層見到含量的研究，目前有三個方面的資料，第一類是通過地表露頭的取樣或測量得到的數(shù)據(jù)，（見表1），表明盆地東部泉頭組鈾含量平均為1.53×10-6，青山口組2.07×10-6，姚家組,3.14 ×10-6，嫩江組5.52 ×10-6。

第二類是巖芯微量鈾分析數(shù)據(jù)，姚家組質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高在(3.13～4.75)×10-6，泉頭組次之在(2.84～3.76) ×10-6，其余青山口和嫩江組略低，分別是(1.18～2.80) ×10-6.和(0.8～3.62) ×10-6（見表2）。

第三類是法國斯倫貝謝測井公司的伽瑪能譜測并數(shù)據(jù)表明，登婁庫組，泉頭組鈾含量3×10-6，姚二、三段和嫩一段鈾含量低只有0.5×10-6，而青山口組有高有低。在古704孔為3×10-6，但到南3—2一檢36孔只有0.5×10-6，說明鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化是很大的（見表3）。

通過上面三組數(shù)據(jù)可以看出：第一松遼盆地各組段鈾含量略有差異，深部資料表明泉頭組、姚家組鈾含量高，青山口組鈾含量低，嫩江組有高有低，但能譜數(shù)據(jù)姚家組鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有0.5×10-6，而釷鈾比值卻高達(dá)16（見表3）這說明原來鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)并不低。第二松遼盆地同一組段巖石，分布在不同地區(qū)，鈾含量可以大起大落，例如，盆地東部泉頭鈾含量1.53×10-6，但到盆地東北緣慶安就可以達(dá)到9.7×10-6，這從找礦角度上看是有利的。第三，關(guān)于松遼盆地蓋層提供鈾源的可能性問題，目前要做出準(zhǔn)確答案為時尚早，但有一點是值得重視的,就是在不同層位不同地段都曾出現(xiàn)過鈾含量很低。但釷鈾比值卻很高的現(xiàn)象，例如表3嫩一段，青二三段，姚二三段鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5×10-6，鉭釷鈾比卻高達(dá)16、20、16。同樣情況也出現(xiàn)在表2中，這就說明這些地層在后期改造過程中，有鈾的丟失現(xiàn)象，有丟就有得，丟就貧化，得就富集，這就是鈾的再分配。因此松遼盆地蓋層提供鈾源的條件和現(xiàn)象是存在的。

松遼盆地南部雙遼以南地區(qū)，在蓋層中有將近600m長的礦化體，有數(shù)十個鉆孔見到礦化異常，在其南緣地區(qū)也存在為數(shù)較多的鈾異常點、帶、以及秀水河子盆地中的水中鈾異常等等構(gòu)馬了松遼盆地南部的異常富集區(qū)。

表2 白堊系地層鉆孔含鈾豐度統(tǒng)計表Table 2 Drilling uranium-bearing abundance statistics of in Cretaceous strata

3 礦化異常與巖相古地理的關(guān)系

松遼盆地礦化異常與巖相關(guān)系密切，從表4看到盆地146個資料較全的礦化異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)看在泉頭組，姚家組，四方臺組和登婁庫組的河流相地層中總共發(fā)現(xiàn)有多個礦化異常，約占異?？倲?shù)42.5%而其余組段的河流相地層中尚未發(fā)現(xiàn)礦化異常，從層位上看，泉頭組發(fā)現(xiàn)的礦化異常數(shù)量較多，而且都分布在河流相地層中，總的看泉頭組河流相地層應(yīng)當(dāng)是找礦重點。

表3 大慶地區(qū)白堊系地層鉆孔含鈾豐度統(tǒng)計表Table 3 Drilling uranium-bearing abundance statistics of Cretaceous strata in Daqing area

表4 松遼盆地礦化異常數(shù)與巖相和巖層組段關(guān)系簡表Table 4 The relation ofmineralization anomaly number and lithofacies, stratum Group (section)

礦化異常與復(fù)合砂體也有一定的關(guān)系，復(fù)合砂體反映，古河流沉積體系，在松遼盆地各組段地層中均有復(fù)合砂體存在，鈾礦化異常有很大一部分就落在這些復(fù)合砂體上，通過對松遼盆地某個段礦化異常的統(tǒng)計結(jié)果看，（表5）有94段落入復(fù)合砂體中，占總數(shù)的54%。其中落入保康復(fù)合砂體的礦化異常數(shù)量最多，可達(dá)60段，約占砂體異常數(shù)的63.8%，其次為英臺—白城復(fù)合砂體，約占14.9%。從層位看、泉頭組和姚家組落入復(fù)合砂體中異常數(shù)量最多。泉頭組51個，占54.3%，姚家組16個，占17%。松遼盆地中兩個好點，都在復(fù)合砂體影響范圍之內(nèi)。

礦化異常與砂頁巖比的關(guān)系對于砂巖型鈾礦化異常來說是個很重要的參數(shù)?？偟内厔菔巧皫r大于泥巖，砂泥巖互層有利。松遼盆地中的兩個好點,某礦化點砂泥巖比為8∶3，砂巖占40%。其余異常雖然賦存于砂泥巖互層地層中，但砂巖所占比重一般較小只有10%～20%。總之，松遼盆地砂頁巖比有利地段面積不大，主要分布在盆地邊緣，復(fù)合砂體發(fā)育地段。

礦化異常與巖石顏色關(guān)系也很密切，總的看紅色、灰色要搭配成一定的比例關(guān)系、顏色太單一是不利的。松遼盆地地層顏色的比例關(guān)系有一定的規(guī)律，河流相和濱湖相地層以紅色為主，紅、灰互層，為其主要特征。淺湖相似灰色為主夾少量紅色。深湖相地層以黑、灰黑為主，沒有紅色地層出現(xiàn)。因此、在松遼盆地找地侵砂巖型鈾礦，以河流相最為有利，目前松遼盆地發(fā)現(xiàn)的兩個好的氧化相，巖石所占比重分別是40%、40%～60%。

礦化異常與侵蝕面有聯(lián)系。松遼盆地目前發(fā)現(xiàn)的較好的礦化異常，主要分布在泉頭組和四方臺組，這兩個組的底部都具有大型侵蝕面，從這一點看松遼盆地找礦重點對象應(yīng)當(dāng)是登婁庫組、泉頭組和四方臺組。

表5 松遼盆地各組含鈾異常數(shù)統(tǒng)計表Table 5 Uranium-bearing anomaly number statistics of each Group in Songliao Basin

4 結(jié)論

（1）松遼盆地邊緣地區(qū)，河流相地層分布廣泛，復(fù)合砂體發(fā)育、后期改造作用明顯，具有鈾礦化現(xiàn)象顯示?？勺鳛榻窈蟮厍稚皫r型鈾礦找礦和研究工作重點。其中盆地南部雙遼地區(qū)和盆地東北緣慶安地區(qū)為重點找礦地區(qū)。

（2）松遼盆地白堊系7個組中，泉頭組和登婁庫組為重點礦化異常層位，其次四方臺組和姚家組也應(yīng)給予適當(dāng)重視。

（3）白堊系各組段地層中，分布在盆地邊緣的河流相地層找尋鈾礦重點對象。

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