新疆八仙口地區(qū)西山窯組砂巖鈾礦層間氧化帶特征及影響因素分析

劉治國+尚高峰+趙旭+楊冰彬

摘要：經(jīng)過資料的搜集與整理，總結(jié)出八仙口地區(qū)砂巖鈾礦層間氧化帶的發(fā)育特征：（1）鈾礦體主要賦存于中侏羅統(tǒng)西山窯組；（2）層間氧化帶前鋒線在平面呈蛇曲狀，在剖面上呈單層氧化時，多為鐮刀狀；層間氧化帶發(fā)育明顯，并且分帶性越明顯，鈾礦化越好，根據(jù)巖性和地球化學特性，可分為氧化帶、氧化-還原過渡帶和還原帶；（3）層間氧化帶發(fā)育受地質(zhì)構(gòu)造、地下水流、砂體滲透性等多種因素影響。

關(guān)鍵詞：八仙口；層間氧化帶；影響因素

Analysis on The Characteristics and Influence Factors of Interlayer Oxidation Zone of Ba Xiankou Area in XinjiangLiu Zhiguo Shang Gaofeng Zhao Xu

Yang Bingbin

NO.203 Reseearch Institute of Nuclear Industry， Xianyang， Shaanxi， 712000， China

Abstract：By cllecting and organizing data，summarized the charactreictics of interlayer oxidation zone sandstone type uranium deposit of Ba Xiankou area in：（1）the main uranium ore body occurs in Xi Shanyao formation of the middle Jurassic；（2）In the plane，the interlayer oxidation zone front are meander，meanwhile on profile，mostly sickle；And the more obvious zonality，the better uranium mineralization；According to the lithology and geochemistry characteristics，the zonality can be divided into oxidation，redox transitional and reduction zone.（3）The interlayer oxidation zone are affected by geological structure，underground water，the penetrability of sandstone and other factors.

Key words：Ba Xiankou Area interlayer oxidation zone influencing factor

1.地質(zhì)概況

1.古近系；2.中下侏羅統(tǒng)；3.石炭系；4.地層不整合線；5.地層產(chǎn)狀；6.底隱伏逆沖斷層；7.基底隱伏正斷層；8.背斜構(gòu)造；9.斷裂撓曲；10.層間氧化帶尖滅線；11.鈾礦體

吐哈盆地為天山褶皺帶內(nèi)一個不規(guī)則的中新生代內(nèi)陸山間盆地，其中八仙口地區(qū)位于吐哈盆地西南緣的艾丁湖斜坡帶上，與十紅灘鈾礦床相鄰（圖1）?；诪橹惺拷y(tǒng)迪坎兒組（C2d），主要由凝灰質(zhì)砂巖、礫巖、粉砂巖及薄層灰?guī)r組成，蓋層主要為中下侏羅統(tǒng)水西溝群（J1-2sh），北部多見老第三系鄯善群（Esh）。區(qū)內(nèi)及外圍構(gòu)造活動相對較弱，斷裂構(gòu)造主要有鷹咀崖斷裂，褶皺構(gòu)造均為寬緩的背斜和向斜，八仙口地區(qū)位于盆地西南緣的艾丁湖斜坡帶上（圖1）。

礦區(qū)內(nèi)沉積主體為中下侏羅統(tǒng)水西溝群（J1-2sh），礦區(qū)南部蝕源區(qū)主要為石炭-二疊系中酸性火山巖。八仙口鈾礦床含礦層為水西溝群（J1-2sh）。該群沉積旋回清楚，每個旋回沉積相均為一個水進體系，以河床亞相開始，至河漫灘亞相或沼澤亞相結(jié)束，以半旋回形式出現(xiàn)。旋回內(nèi)砂體較發(fā)育，規(guī)模不等，且多數(shù)砂體直接覆蓋于下伏煤層之上，構(gòu)成穩(wěn)定的砂-煤-泥巖性組合。中-下侏羅統(tǒng)水西溝群（J1-2sh）是該礦床含礦巖系，為一套溫濕氣候條件下形成的含煤碎屑巖建造。

2.層間氧化帶的基本特征

八仙口地區(qū)西山窯組（J2x）各個層位的砂體及層間氧化帶發(fā)育（圖2），從南向北依次為：第一巖性段（J2x1）發(fā)育兩層層間氧化帶（x1-2、x1-1）；第二巖性段（J2x2）發(fā)育三到五層層間氧化帶（x2-5、x2-4，x2-3、x2-2、x2-1）；第三巖性段（J2x3）發(fā)育三層層間氧化帶（x3-3、x3-2、x3-1）。所有層間氧化帶前鋒線均呈東西走向，傾向為南北。平面上呈蛇曲狀，在剖面上呈單層氧化時，多為鐮刀狀；若有多層氧化時，則成疊瓦狀?？偲饋碚f，在80號勘探線以東，層間氧化帶發(fā)育較全，向西層間氧化帶層數(shù)減少，規(guī)模也越來越小。

2.1層間氧化帶的多層性

八仙口地區(qū)西山窯組第一、三巖性段是辮狀河流相沉積、第二巖性段是河流三角洲相沉積，導致以上層位的砂體層數(shù)多、厚度薄，并且在這些砂體中夾有多層泥巖，最終就形成了該地區(qū)層間氧化帶的多層性。具體如下：第一巖性段發(fā)育兩層層間氧化帶，普遍發(fā)育X1-2層間氧化帶；第二巖性段發(fā)育五層層間氧化帶，該層普遍發(fā)育x2-3和x2-2層間氧化帶。并且在一些鉆孔中，由于受到斷塊構(gòu)造，砂體滲透性，地下水流動和地球化學元素的影響，第二巖性的個別層位又分出1-2不等的薄層層間氧化帶（圖3）；第三巖性段發(fā)endprint

育三層層間氧化帶，普遍發(fā)育x3-3和x3-1。

2.2層間氧化帶的巖性及顏色

（1）第一巖性段（J2x1）與J1s整合接觸，為辮狀河相含煤碎屑建造，巖相變化小。X1-1砂體的巖性為砂質(zhì)礫巖、中砂巖、粗砂巖，X1-2砂體的巖性為中砂巖、細砂巖、砂質(zhì)礫巖、粉砂巖。層間氧化帶的顏色為：褐黃色、玫瑰紅色、淺黃色。該層層間氧化帶發(fā)育比較穩(wěn)定，并且在以上層位氧化帶的上下翼都有鈾礦化顯示。

（2）第二巖性段（J2x2）為河流三角相沉積，X2-1砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖，層間氧化帶顏色為褐黃色、淺黃色；x2-2砂體的巖性為細砂巖、中砂巖。層間氧化帶顏色為淺黃色、黃色、褐黃色；x2-3砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、顏色為淺黃色、褐黃色；x2-4砂體的巖性為粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖。層間氧化帶顏色為黃色、淺黃色、褐黃色、褐紅色；x2-5砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖。層間氧化帶顏色為紅色、褐黃色、紫紅色、淺黃色?？偲饋碚f，該層層間氧化帶的砂體厚度與氧化帶厚度具有自南向北由厚變薄的特點。并且在x2-1、x2-2、x2-3所在層位的氧化帶的上下翼都具有明顯的鈾礦化特征。

（3）第三巖性段（J2x3）為沼澤-辮狀河相沉積。X3-1砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、粗砂巖，層間氧化帶顏色為淺黃色，、褐黃色、玫瑰紅色、褐紅色；x3-2砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖。層間氧化帶顏色為褐黃色、灰黃色、紅色、淺黃色；x3-3砂體的巖性為細砂巖、中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖。層間氧化帶顏色為褐黃色、淺黃色、黃色。該層砂體遭受明顯的層間氧化作用與礦化密切相關(guān)，且在80線發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦體。

2.3厚度、埋深、規(guī)模及形態(tài)

八仙口地區(qū)層間氧化帶發(fā)育，從南向北依次為第一巖性段（J2x1）、第二巖性段（J2x2）；第三巖性段（J2x3），具體特征如下（表1）：

第一巖性段發(fā)育兩層層間氧化帶（x1-2、x1-1）。前鋒線走向長度大于10km，呈東西向蛇曲狀分布，傾向延伸130m～ 1100m，厚度為2.90m～25m，平均厚度為8m～10m，前鋒線埋深為40m～140m，x1-2、x1-1兩層層間氧化帶前鋒線附近均有鈾礦體產(chǎn)出。

第二巖性段發(fā)育五層層間氧化帶（x2-5、x2-4、x2-3、x2-2、x2-1）。層間氧化帶由南向北發(fā)育，前鋒線走向長度大于 12km～15km，傾向延伸105.0m～3000m，厚度為2.0m～ 32.80m，平均厚度為5.6m～14.47m，前鋒線埋深為105.0m～ 415m。x2-3、x2-2和x2-1層間氧化帶前鋒線附近均有鈾礦體產(chǎn)出，x2-5、x2-4層間氧化帶前鋒線附近僅有鈾礦化產(chǎn)出。

第三巖性段發(fā)育三層層間氧化帶（x3-3、x3-2、x3-1）。層間氧化帶由南向北發(fā)育，前鋒線走向長度大于12km，傾向延伸60m～2230m，厚度2m～32m，平均為6m～13.35m；前鋒線埋深為40m～280m，x3-1、x3-2層間氧化帶前鋒線附近有鈾礦體產(chǎn)出，x3-3層間氧化帶僅在翼部發(fā)現(xiàn)鈾礦化。

3.層間氧化帶的分帶

根據(jù)巖石顏色、后生蝕變、有機質(zhì)含量、鈾含量、伴生元素及價鐵比值（Fe3+/Fe2+）等礦物地球化學特征指標，將該區(qū)主要找礦層西山窯組的層間氧化帶劃分為：氧化帶、氧化—還原過渡帶（礦石帶）和還原帶（原生巖石帶）（表2）。

3.1氧化帶

巖石顏色呈褐黃色、亮黃色、雜紅色、淺玫瑰紅色和淺黃色等，兩側(cè)有時褪色變?yōu)闇\灰、灰白色。這種顏色變化是黃鐵礦或菱鐵礦全部氧化的結(jié)果。巖石中見到少量黑云母，呈褐色，炭質(zhì)物幾乎消失，局部可見到少量的氧化炭屑。根據(jù)化學分析資料，氧化帶巖石中有機碳含量很低（﹤0.02%～0.07%），價鐵比值偏高（0.66～1.96），總硫含量很低（約0.02%）。

3.2氧化—還原過渡帶

氧化—還原過渡帶，巖石多為灰色、深灰色，結(jié)構(gòu)疏松—次疏松，黏土化作用發(fā)育，主要為高嶺石，次為伊利石，含較多的粉末狀微粒黃鐵礦，同時還見有少量玉髓狀石英，粉末狀炭屑物；巖石中溶蝕交代現(xiàn)象明顯，表現(xiàn)為黏土礦物溶蝕交代巖屑、長石碎屑；礦石中鈾的存在形式有：吸附鈾、瀝青鈾礦和鈾石。礦石帶中有機碳含量大幅提高（>0.12%），價鐵比值明顯小于1，總硫含量也有所提高（0.03～0.27%）。

3.3還原帶或原生灰色巖石帶

還原帶巖石呈灰色、淺灰或暗灰色，其中黃鐵礦、菱鐵礦、炭屑物、黑云母等基本上未發(fā)生明顯的變化，僅巖屑、長石或黑云母見有不同程度的水解，其中炭屑物為灰色，有機碳含量略低于礦石帶，價鐵比值明顯小于1，總硫明顯增高。

4.層間氧化帶的影響因素分析

4.1構(gòu)造

八仙口地區(qū)層間氧化帶明顯受十紅灘-八仙口斷裂構(gòu)造的影響（圖4），從下面的平面圖可以看出，整個地區(qū)發(fā)育F1、F2、F3、F4四條斷裂構(gòu)造。而主要影響八仙口地區(qū)斷裂構(gòu)造是F1、F2，F(xiàn)1斷裂主要控制第一巖性段層間氧化帶的發(fā)育，并且使第二、第三巖性段缺失。從而導致該層位的層間氧化帶不發(fā)育。F2斷裂主要控制第二、第三甚至第四巖性段的層間氧化帶，在F2的北邊層間氧化帶不太發(fā)育。從整個斷裂構(gòu)造的分布來看，F(xiàn)1斷裂是補給區(qū)，而F2斷裂是排泄區(qū)。通過資料的整理來看，砂體的埋深從南往北，從西往東就逐漸增大，而厚度從東往西逐漸變小。層間氧化帶在北邊發(fā)育比較全，向西部層間氧化帶的層數(shù)逐漸減少，規(guī)模也越來越小。所以說，該斷裂構(gòu)造對八仙口的層間氧化帶有一定的控制作用。endprint

另外根據(jù)在該區(qū)域內(nèi)所做的物探瞬變電磁測深，發(fā)現(xiàn)96號勘探線處有明顯的隆凹相間的構(gòu)造格局，展布呈近 NNE（圖5）。兩側(cè)為沖積扇，中部為沖積扇的過渡部位。通過分析物探測井數(shù)據(jù)，96號勘探線兩側(cè)都有明顯的礦化孔出現(xiàn)，但是在該線處是無礦孔。這說明該凹陷處屬于湖相沉積，粒度較細。在凹陷的兩側(cè)屬于河流相沉積，粒度較粗。由此地下水的流動速度也因砂體粒度的不同，發(fā)生著明顯的變化。在凹陷的兩側(cè)，由于砂體粒度較粗，利于地下水的流動。這樣就容易在兩側(cè)形成發(fā)育較好的層間氧化帶。而在凹陷部位由于砂體粒度較細，使地下水流動速度緩慢，造成層間氧化帶不太發(fā)育。因此可以看出，隆凹相間的構(gòu)造格局也在一定程度上影響著層間氧化帶的展布。所以，在以后的工作中，我認為該凹陷陷構(gòu)造處的勘探線布置應與該坳陷處的地層相垂直，這樣有利于控制該凹陷構(gòu)造和層間氧化帶的展布。

4.2地下水流

盆地南部覺羅塔格山是本地區(qū)乃至十紅灘鈾礦床含礦層的地下水補給區(qū)。地下流水流向主要由南向北，致使區(qū)域發(fā)育較好的層間氧化帶。由于八仙口地區(qū)發(fā)育斷塊構(gòu)造（圖6），迫使中侏羅統(tǒng)西山窯組第二巖性段含水層與第三巖性段含水層導通，第二巖性段含水層的含氧鈾水在靜壓力的作用下，源源不斷的補給第三巖性段，并加大了地下水的流速，不斷發(fā)生地下水的氧化作用，形成近東西向展布的層間氧化帶，并且在一定的程度上對鈾礦起控制作用。從所做的八仙口剖面可以看出，在南部由于構(gòu)造的影響，致使第三系和西山窯組第三巖性段遭到剝蝕，這成為地下水補給的窗口，也就是說這個區(qū)域亦是地表水和地下水的排泄區(qū)。因而在南部首先發(fā)育第二巖性段和第一巖性段的層間氧化帶?？傊軜?gòu)造的影響，地下水的流速流向發(fā)生改變，促使地下水的循環(huán)與層間氧化帶的發(fā)育。

4.3砂體特征

八仙口地區(qū)的中侏羅統(tǒng)西山窯組第二巖性段和第三巖性段砂體比較發(fā)育，并且層數(shù)較多。但是第一巖性段的砂體厚度比較穩(wěn)定。極個別層位的砂體單層厚度大，如：x2-3、x2-2、x1-2等。巖性主要為長石、石英砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)疏松，砂體滲透性比較好，地下水也較發(fā)育。并且根據(jù)目前的鉆探揭露來看，砂體層數(shù)為8個～20個，個別砂體的單層厚度在10m～30m，砂體的頂?shù)装逡话銥槟鄮r、粉砂巖的不透水層，以上這些砂體的特征對層間氧化帶的發(fā)育非常有利。

5.結(jié)論

（1）層間氧化帶前鋒線均呈東西走向，傾向為南北。平面上呈蛇曲狀，在剖面上呈單層氧化時，多為鐮刀狀；若有多層氧化時，則成疊瓦狀。總起來說，在80號勘探線以東，層間氧化帶發(fā)育較全，向西層間氧化帶層數(shù)減少，規(guī)模也越來越小?？偲饋碚f，在八仙口地區(qū)，西山窯組第一巖性段和第三巖性段的砂體比較穩(wěn)定，第二巖性段的砂體不穩(wěn)定，并且在一些層位出現(xiàn)分支的現(xiàn)象。根據(jù)所分析的各層位層間氧化帶的地球化學數(shù)據(jù)，我們可以看出，在以上三個巖性段都有比較好的鈾礦化現(xiàn)象，在ZK80-12的第三巖性段和ZK36-2的第二巖性段都打到了工業(yè)鈾礦；在ZK80-1的第一巖性段也發(fā)現(xiàn)了比較好的鈾礦化現(xiàn)象，這為今后在第一巖性段找礦奠定了一個好的基礎。

（2）八仙口地區(qū)層間氧化帶發(fā)育明顯，據(jù)巖性和地球化學特征，可分為氧化帶、氧化-還原過渡帶和還原帶。一般來說，分帶性越明顯，鈾礦化越好。鈾礦的富集與成礦主要發(fā)生在氧化還原過渡帶，此帶又稱為鈾礦石帶。

（3）斷裂構(gòu)造對層間氧化帶鈾成礦具有明顯的控制作用，并且對砂體的分布和地下水的流向也有一定的控制作用。

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