柴達(dá)木盆地北緣砂巖型鈾礦類型及找礦方向研究

馮偉 宋憲生

摘要：柴達(dá)木盆地北緣中新生代凹陷區(qū)是砂巖型鈾礦的有利地區(qū)。本文從中新生代地質(zhì)一構(gòu)造演化與砂巖型鈾礦成礦關(guān)系分析入手，結(jié)合找礦目的層、層間氧化帶、鈾礦化發(fā)育特征，對(duì)層間氧化帶砂巖型鈾礦類型進(jìn)行了劃分，提出了以中下侏羅統(tǒng)為主要找礦目的層、以古層間氧化帶為主攻方向，以鈾成礦有利的山地區(qū)為背景的蝕源區(qū)凹陷區(qū)為找礦的有利地段的找礦思路。

關(guān)鍵詞：柴達(dá)木盆地北緣；地質(zhì)一構(gòu)造演化；砂巖型鈾礦；找礦方向

柴達(dá)木盆地為我國(guó)第三大內(nèi)陸含油氣、含煤盆地。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，柴達(dá)木盆地北緣業(yè)已發(fā)現(xiàn)數(shù)十處砂巖型鈾礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)和眾多的異常點(diǎn)、帶，構(gòu)成了砂巖型鈾礦找礦的重點(diǎn)地區(qū)。近年來(lái)，砂巖型鈾礦的找礦實(shí)踐，雖在冷湖、魚(yú)卡和北大灘等地發(fā)現(xiàn)了較好的找礦線索，但由于該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，找礦難度較大。為此，有必要對(duì)柴達(dá)木盆地北緣砂巖型鈾礦類型和找礦方向進(jìn)行探討。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

研究表明，柴達(dá)木盆地北緣（以下簡(jiǎn)稱柴北緣）為一塊斷帶，屬于祁連造山帶類前陸逆沖推覆構(gòu)造帶，其北界為達(dá)肯大板一宗務(wù)隆山斷裂帶，即柴達(dá)木盆地北界；南界為冷湖-陵間斷裂帶。由北向南柴北緣可劃分出4個(gè)斷褶構(gòu)造帶：南祁連斷褶帶、柴北緣逆沖推覆構(gòu)造帶（柴北殘山帶）、前陸滑脫拆離帶及前陸盆地低應(yīng)變構(gòu)造帶（圖1），這幾個(gè)構(gòu)造帶的有機(jī)組合構(gòu)成了柴北緣地區(qū)的基本構(gòu)造格局。研究區(qū)位于柴北緣殘山帶上的賽什騰一烏蘭凹陷地區(qū)的中新生代盆地。

1.1盆地基底

主要由元古界達(dá)肯大板群和全集群中深變質(zhì)巖、寒武一三疊系碎屑巖夾火山巖及加里東—燕山期中酸性花崗巖類組成。其中變質(zhì)巖中鈾含量為3.49～3.40×10^-6；Th為20.29～14.50×10^-6，Th/U為5.95～4.26。碎屑巖中鈾含量為3.2～5.5×10-^-6，Th為13.86～23.88×10^-6，Th/U為4.31～6.71?；◢弾r鈾含量為2.5-6.4×10^-6，Th為12.8～50.10×10^-6，Th/U為5.12～7.83。受構(gòu)造改造蝕源區(qū)巖石破碎強(qiáng)烈，鈾源體中鈾活化率一般在25.9%～60.5%，表明盆地蝕源區(qū)能為盆地提供豐富鈾源。

1.2盆地蓋層

柴達(dá)木盆地北緣蓋層主要為侏羅系、白堊系、第三系和第四系。其中中下侏羅統(tǒng)是一套灰色含煤碎屑巖建造，主要發(fā)育河流一沼澤一湖泊相，其中賦存較多的鈾礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)及異常點(diǎn)，是層間氧化帶型砂巖鈾礦的首選找礦目的層。其次新第三系獅子溝組和上油砂巖組為雜色碎屑巖建造，以河湖相為主，也賦存較多的鈾礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)等，是研究區(qū)次要找礦的目的層。另外，中侏羅統(tǒng)鈾含量較高，其中含炭質(zhì)巖石和劣質(zhì)煤層中鈾一般在6～20×10^-6之間，局部在砂巖和煤中富集，可達(dá)到工業(yè)品位或形成地表鈾礦體。其次新近系獅子溝組，上油砂山組鈾含量在2.3～2.8×10^-6，局部達(dá)到5.0～7.0×10^-6。因此，中侏羅統(tǒng)和新近系具有衍生鈾源條件。

2.中、新生代地質(zhì)構(gòu)造演化與砂巖型鈾成礦的關(guān)系

中、新生代以來(lái)，柴達(dá)木盆地共經(jīng)歷了兩次從斷陷坳陷到擠壓隆升的完整演化階段。前一階段，早中侏羅世形成了一套以含煤碎屑巖建造為特征的砂巖鈾礦成礦目的層，晚侏羅世一白堊紀(jì)的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，奠定了層間氧化帶發(fā)育的基礎(chǔ)；后一階段，古近紀(jì)弱伸展一上新世早期的坳陷作用，目的層被掩埋，上新世一第四紀(jì)擠壓反轉(zhuǎn)，盆地進(jìn)入了現(xiàn)代層間氧化的時(shí)期。

2.1晚侏羅世一白堊紀(jì)一古構(gòu)造帶的形成為古層間氧化帶的發(fā)育奠定基礎(chǔ)

該時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)是控制柴北緣中生代地層分布最為重要的一期構(gòu)造幕。肖安成教授認(rèn)為該期構(gòu)造活動(dòng)形成了受陡傾斷裂控制的北西向古構(gòu)造帶，而且建立了該期古構(gòu)造活動(dòng)特征分析的理論模型（肖安成等，2005）。同時(shí)指出，斷塊的整體抬升造成中生代地層均勻剝蝕，在新生代地層與侏羅系或下白堊統(tǒng)問(wèn)形成平行不整合或小角度不整合。這種模型恰好反映出在逆沖推覆斷層的作用下，中下侏羅統(tǒng)（目的層）被掀斜、暴露地表，可接受含鈾含氧水進(jìn)入目的層形成地下水的循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)而發(fā)育層間氧化和鈾的富集。據(jù)此認(rèn)為這種古構(gòu)造帶特征分析的理論模型正是砂巖型鈾礦成礦的理論模式，它揭示了古層間氧化帶的形成機(jī)制。

2.2上新世晚期一第四紀(jì)一新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成目的層呈斷塊疊瓦狀構(gòu)造斜坡帶

該時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)是晚侏羅世一白堊紀(jì)構(gòu)造形成的古構(gòu)造帶的繼承和加強(qiáng)，使古構(gòu)造帶進(jìn)一步抬升和隆起，更進(jìn)一步促進(jìn)了盆地的擠壓縮短和逆沖推覆構(gòu)造進(jìn)一步發(fā)展，新生代地層多數(shù)表現(xiàn)為背斜構(gòu)造帶，同時(shí)盆緣老地層被推覆于盆地蓋層之上。鉆探證實(shí)，盆地蓋層則表現(xiàn)為斷塊疊瓦狀的斜坡構(gòu)造帶。上新世末，晚喜山運(yùn)動(dòng)使柴達(dá)木盆地結(jié)束了坳陷發(fā)展時(shí)期，進(jìn)入褶皺上升回返階段，第四系與下伏第三系之間普遍存在不整合現(xiàn)象，柴達(dá)木盆地現(xiàn)今絕大多數(shù)地面背斜構(gòu)造形成于此時(shí)。晚喜山運(yùn)動(dòng)之后，柴達(dá)木盆地中心已遷移到東部三湖地區(qū)，成為第四紀(jì)的新坳陷。更新世末的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使盆地整體回升，徹底結(jié)束了柴達(dá)木湖盆的沉積史，目前廣布于盆地東部地區(qū)的封閉性鹽湖（如臺(tái)吉乃爾湖、達(dá)布遜湖、霍布遜湖及澀聶湖）即為第四紀(jì)沉積中心湖泊消亡的殘跡（薛廣華等，2002）。此時(shí)柴北緣地區(qū)處于盆地總體的地下水徑流區(qū)，而且，柴北緣地區(qū)的中新生代盆地內(nèi)同樣為一完整的水文地質(zhì)單元，那么發(fā)育于盆地邊部的斷塊構(gòu)造斜坡帶就具有形成層間氧化帶的水文地質(zhì)條件。如魚(yú)卡地區(qū)東部綠梁山前，在斷塊斜坡目的層中已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代層間氧化帶及鈾礦化。據(jù)上分析，柴北緣成礦目的層在中新生代構(gòu)造演化中，發(fā)生過(guò)兩次掀斜作用，發(fā)生過(guò)兩次后生氧化和鈾的聚集成礦作用，即形成了古、現(xiàn)代層間氧化帶砂巖型鈾礦化（劉林，2008）。

3.砂巖型鈾礦類型劃分

據(jù)上分析，可將柴北緣鈾礦化類型劃分為現(xiàn)代層間氧化帶型和古層間氧化帶型兩種（圖2）。

圖2柴北緣?mèng)~卡地區(qū)東部古、現(xiàn)代層間氧化帶發(fā)育示意圖

3.1現(xiàn)代層間氧化帶砂巖鈾礦

逆沖推覆式、反向逆沖式和雙推雙斷式均有利于現(xiàn)代層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成，其中逆沖推覆式盆地南緣、反向逆沖式和雙推雙斷式形成的構(gòu)造斜坡體與現(xiàn)代地下水的補(bǔ)徑排系統(tǒng)相一致，具有形成現(xiàn)代層問(wèn)氧化帶的前提。魚(yú)卡凹陷南部斜坡體的鉆探結(jié)果佐證了上述推論。

只要具有有利的地層結(jié)構(gòu)和一定厚度的砂體，就有可能形成氧化帶型鈾礦，因此現(xiàn)代層間氧化帶砂巖鈾礦也是柴北緣的找礦類型。

3.2古層間氧化帶砂巖鈾礦

逆沖推覆構(gòu)造在盆地北緣形成的構(gòu)造斜坡體與蝕源區(qū)相向，與地下水的補(bǔ)徑排系統(tǒng)相悖，故發(fā)育在該區(qū)段的層間氧化帶可能為古層間氧化帶，也就是它的形成是在燕山早期伸展構(gòu)造樣式發(fā)育階段形成的，那么與該層間氧化帶有關(guān)的鈾礦化可能就是古層間氧化帶鈾礦。正如上已述及的魚(yú)卡凹陷北緣灘間山發(fā)育的鈾礦化可能就是古層間氧化帶砂巖鈾礦。此類鈾礦化的分布主要位于南祁連山山前南緣。故此可以推論出柴北緣區(qū)找礦目的層向盆外傾斜的地段是古層間氧化帶砂巖鈾礦的發(fā)育區(qū)段。

4.砂巖型鈾礦找礦方向研究

4.1以中下侏羅統(tǒng)為主要目的層，兼顧第三系

柴北緣中下侏羅統(tǒng)地層為一套含煤碎屑巖建造，屬灰色一黑色原生地球化學(xué)類型，具有較強(qiáng)還原能力。巖相主要為河流一三角洲一湖泊沉積體系，泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)發(fā)育，砂體層數(shù)多，厚度適中，富含炭屑、黃鐵礦等還原物質(zhì)，具有砂巖型鈾成礦有利的地層結(jié)構(gòu)和砂體特征。該層位中業(yè)已發(fā)現(xiàn)了結(jié)綠素、綠草山、北大灘等鈾礦點(diǎn)，并在魚(yú)卡東部、北大灘等地區(qū)鉆孔中發(fā)現(xiàn)了砂巖型鈾礦體、礦化體。因此中下侏羅統(tǒng)為柴北緣主要找礦目的層。新近系的上油砂山組和獅子溝組為河湖相沉積，氧化砂體發(fā)育，柴北緣新近系為含油氣層位，油氣對(duì)層間氧化帶具有較強(qiáng)的還原能力，前人曾在該層位中發(fā)現(xiàn)鈾礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)，由此認(rèn)為新近系為柴北緣砂巖型鈾礦找礦的次要目的層。

4.2以尋找古層間氧化帶砂巖型鈾礦為主攻方向

古層間氧化帶發(fā)育時(shí)間較長(zhǎng)，礦化作用較發(fā)育。鉆探查證已探明，區(qū)內(nèi)的砂巖型鈾礦化主要受該類型層間氧化帶控制?，F(xiàn)代層間氧化帶水動(dòng)力系統(tǒng)在區(qū)內(nèi)氧化作用持續(xù)時(shí)間較短、普遍規(guī)模較小，故受其控制所發(fā)育的層間氧化帶型鈾礦化規(guī)模有限、鈾含量較低。因此，柴北緣砂巖型鈾礦找礦方向應(yīng)以尋找古層間氧化帶類型為主。

4.3以含鈾建造、富鈾巖體發(fā)育的山地區(qū)為蝕源區(qū)斷陷區(qū)為重點(diǎn)地段

據(jù)上述綜合分析認(rèn)為，柴北緣?mèng)~卡東部、北大灘、烏蘭凹陷東部地區(qū)是砂巖型鈾礦找礦的重點(diǎn)區(qū)段。（1）魚(yú)卡東部地區(qū)。蝕源區(qū)為達(dá)肯達(dá)坂山、綠梁山富鈾花崗巖體和元古界、古生界火山巖巖石等，可為鈾成礦提供了較豐富的鈾源。通過(guò)鉆探查證，該區(qū)盆地中發(fā)育中侏羅統(tǒng)大煤溝組（J₂d）和石門溝組（J₂s）地層，地層中砂體發(fā)育，厚度5.0m～33.4m，平均13.24m；巖性以細(xì)砂巖—粗砂巖為主；砂體中氧化發(fā)育，見(jiàn)4～6層層間氧化帶，厚度3.8m～71.1m。并且在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)鈾工業(yè)孔，多個(gè)鈾礦化孔。（2）北大灘地區(qū)。北部蝕源區(qū)富鈾花崗巖體和元古界、古生界巖石發(fā)育，其中發(fā)育有尕海417鈾礦化點(diǎn)、阿木內(nèi)克山310鈾礦點(diǎn)，南部發(fā)育有上泥盆統(tǒng)富鈾建造，其中發(fā)育烏蘭681火山巖型鈾礦化點(diǎn)，可以為鈾成礦提供豐富的鈾源。通過(guò)鉆探查證，該區(qū)盆地內(nèi)發(fā)育中侏羅統(tǒng)石門溝組（J₂s）地層，埋深0～316.4m，砂體厚度5.20m～30.20m，平均13.58m；巖性以細(xì)砂巖—粗砂巖為主，層間氧化帶發(fā)育2～4層，厚度4.8m～20.7m。并且在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)1個(gè)工業(yè)孔，4個(gè)鈾礦化孔，6個(gè)鈾異?？住＃?）烏蘭凹陷西北緣。位于阿木內(nèi)克山310鈾礦點(diǎn)的南側(cè)，也具有豐富的鈾源。在阿木內(nèi)可山南緣發(fā)現(xiàn)中侏羅統(tǒng)，不整合于震旦系下巖組之上，巖性主要為泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂巖、砂礫巖等，局部夾有煤線。出露東西長(zhǎng)約3.6km，總體向盆內(nèi)傾斜。砂體含有炭屑、炭質(zhì)細(xì)紋和少量黃鐵礦結(jié)核等，褐鐵礦化較強(qiáng)，一般伽瑪強(qiáng)度62～68γ，局部277γ。