庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組砂巖型鈾礦找礦方向新解

王元元，王強(qiáng)強(qiáng)，王國(guó)榮，善曹特，李書(shū)海，呂俊維，陳瑞

（核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

庫(kù)車(chē)坳陷蘊(yùn)藏豐富的油氣、煤炭、鹽巖、銅、鈾等礦產(chǎn)資源［1-14］。庫(kù)車(chē)坳陷鈾礦找礦工作始于20 世紀(jì)30 年代，并于50 年代末期大量鋪開(kāi)，80 年代中期引進(jìn)水成砂巖型鈾成礦理論，進(jìn)入21 世紀(jì)在日達(dá)里克地區(qū)發(fā)現(xiàn)受層間氧化帶控制的砂巖型鈾礦化［1］，拉開(kāi)了庫(kù)車(chē)組砂巖型鈾礦生產(chǎn)科研工作的序幕。庫(kù)車(chē)組鈾礦化信息集中分布于秋里塔格復(fù)背斜帶［1-2］，前人工作受制于特殊的地形地貌特征及落后的交通條件，對(duì)庫(kù)車(chē)組層間氧化規(guī)律認(rèn)識(shí)較為薄弱，其中的關(guān)鍵問(wèn)題包括兩個(gè)：1）庫(kù)車(chē)組層間氧化帶的發(fā)育方向如何？2）庫(kù)車(chē)組層間氧化帶如何形成？關(guān)于第1 個(gè)問(wèn)題，魯克改等［2］基于日達(dá)里克礦化特征提出“反轉(zhuǎn)”式層間氧化帶模型，指出層間氧化帶由北西向南東發(fā)育，給出了準(zhǔn)確解答，但對(duì)庫(kù)車(chē)組氧化砂體的空間展布闡釋較少。關(guān)于第2 個(gè)問(wèn)題，研究者多對(duì)庫(kù)車(chē)坳陷只區(qū)分了新近紀(jì)之前及之后的鈾成礦階段［3-5］，秋里塔格復(fù)背斜帶自庫(kù)車(chē)期開(kāi)始沉積以來(lái)可能經(jīng)歷了庫(kù)車(chē)期早期、西域期早期等多次構(gòu)造轉(zhuǎn)換［6，15-19］，構(gòu)造轉(zhuǎn)換過(guò)程如何影響庫(kù)車(chē)組氧化砂體的形成，尚未得到有效解答。本文通過(guò)對(duì)庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組層間氧化帶及相關(guān)礦化空間分布特征分析，進(jìn)行相關(guān)鈾礦化鈾鐳地球化學(xué)特征研究，結(jié)合秋里塔格復(fù)背斜帶構(gòu)造隆升過(guò)程，探討庫(kù)車(chē)組層間氧化帶的形成過(guò)程，淺析其找礦方向，以期對(duì)后續(xù)勘查工作提供理論支持。

1 地質(zhì)背景

庫(kù)車(chē)坳陷位處于塔里木盆地北緣，北靠南天山造山帶、南鄰塔北隆起，具凹陷與凸起相間構(gòu)造格局，自南而北可劃分為北部單斜帶、直線褶皺帶、拜城凹陷、陽(yáng)霞凹陷、秋里塔格復(fù)背斜帶、烏什凹陷、南部平緩背斜帶等次級(jí)構(gòu)造單元（圖1），出露地層為中新生界。中生界僅分布于山前北部單斜帶、直線褶皺帶，而新生界廣布于北部單斜帶、直線褶皺帶、秋里塔格復(fù)背斜帶，并構(gòu)成后二者的主體。新生界上新統(tǒng)庫(kù)車(chē)組（N2k）分布最為廣泛，具三分特征，其下段（N2ka）為重要鈾賦礦層位，自山前向盆地可劃分為沖積扇礫質(zhì)沉積、辮狀河砂泥不等厚互層沉積、泥質(zhì)湖泊泥包砂沉積，并分布交互相的（扇）辮狀河三角洲沉積［1，20］，橫向、垂向上巖性組合具有明顯差異，沿秋里塔格山砂體多具辮狀分流河道砂體特征，為良好的鈾儲(chǔ)層，且多有相關(guān)鈾礦化信息分布（圖1）。

圖1 庫(kù)車(chē)坳陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨皫?kù)車(chē)組砂巖鈾成礦簡(jiǎn)圖Fig.1 Sketch of structural units of Kuqa depression and sandstone-type uranium deposit of Kuqa Formation

2 層間氧化帶特征

庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組氧化程度整體呈北強(qiáng)南弱、西強(qiáng)東弱，層間氧化帶前鋒線大致沿秋里塔格復(fù)背斜帶展布（圖1），東西向延伸長(zhǎng)度推測(cè)超200 km。

2.1 直線褶皺帶

直線褶皺帶中西部，在拜城北側(cè)恰木古魯克、薩喀特喀一帶，喀拉蘇河流域庫(kù)拉克、奧格拉克一帶及黑英山南側(cè)賽色克一帶，庫(kù)車(chē)組砂體巖性顯示以褐紅色、淺褐紅色、淺褐色砂礫巖為主，整體顯示為氧化環(huán)境（圖2a～e）。直線褶皺帶東部，在庫(kù)車(chē)河流域恰克瑪克其一帶，庫(kù)車(chē)組砂體巖性為灰色砂礫巖、粗砂巖，顯示為還原環(huán)境（圖2f），局部見(jiàn)異常，恰克瑪克其南側(cè)產(chǎn)出康村異常。

2.2 秋里塔格復(fù)背斜帶

秋里塔格復(fù)背斜帶庫(kù)車(chē)組砂體氧化程度整體呈西強(qiáng)東弱。在西段博孜墩、玉爾滾一帶，東阿瓦特背斜南北兩翼，見(jiàn)庫(kù)車(chē)組砂體多為褐紅色、淺褐紅色礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、粗砂巖（圖2g～i），分布范圍廣泛，并在玉爾滾異常區(qū)產(chǎn)出多處鈾礦化異常。中段及以東庫(kù)車(chē)組下段由9 個(gè)（I～X）砂（礫）泥沉積韻律構(gòu)成，其前鋒線分布于秋里塔格山北側(cè)。中西段滴水站、日達(dá)里克一帶，地表及鉆孔均見(jiàn)氧化砂體，為褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色含礫粗砂巖、粗砂巖，發(fā)育浸染狀高嶺石化及星點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀褐鐵礦化（圖2k～n），氧化帶及相關(guān)礦化信息分布于日達(dá)里克東部亞克里克背斜上部沉積旋回和南部向斜南北兩翼中部旋回。在中東段墩買(mǎi)里、溫巴什一帶，鉆孔揭露見(jiàn)氧化砂體，為淺黃色、灰黃色中粗砂巖（圖2o、p），并見(jiàn)相關(guān)礦化異常。東段尚未見(jiàn)到庫(kù)車(chē)組氧化砂體，據(jù)康村西異常推測(cè)該處為層間氧化帶氧化-還原過(guò)渡帶前緣。

3 賦礦砂巖鈾鐳地球化學(xué)特征

庫(kù)車(chē)組與層間氧化帶相關(guān)的砂巖型鈾礦化信息主要包括分布于秋里塔格復(fù)背斜帶西段南側(cè)的玉爾滾鈾礦化區(qū)、中西段的日達(dá)里克地區(qū)、中東段的墩買(mǎi)里、溫巴什、東段的康村西等礦化點(diǎn)。

西段玉爾滾地區(qū)5006 礦化點(diǎn)鈾礦化賦存于淺灰-灰白色粗砂巖中，礦化砂巖Ra含量較高，為0.009%～0.090%；U 含量為0.001%～0.014%，嚴(yán)重偏鐳；Ra/U 值為6.25～20.00（表1）。

圖2 庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組氧化砂巖特征Fig.2 Photos of oxidized sandstone in Kuqa Formation in Kuqa depression

中西段日達(dá)里克地區(qū)鈾礦化主要賦存于灰色粗砂巖中，賦礦砂體上下圍巖多為灰色泥巖或夾有灰色泥巖，礦化砂巖及圍巖多見(jiàn)有炭化植物碎屑分布。礦化砂巖U 含量為0.010%～0.165%，Ra 含量為0.001%～0.096%，明顯偏鈾，Ra/U 值為0.07～1.69、一般為0.37～0.93，且層位越新，Ra/U 比值越低。地表可見(jiàn)鈾礦化產(chǎn)出于雜色（含礫）粗砂巖中，其U 含量為0.001%～0.014%、Ra 含量為0.009%～0.090%，具偏鈾特征，Ra/U 值為0.27～0.99（表1）。

中東段溫巴什地區(qū)鈾礦化賦存于灰色中砂巖中，上下圍巖均為淺褐黃色泥巖，礦化砂巖中含有較多炭化植物碎屑，U 含量為0.011%～0.180%，Ra 含量為0.004%～0.062%，明顯偏鈾，Ra/U 值為0.34～0.38（表1）。

表1 庫(kù)車(chē)組各地段層間氧化帶型砂巖型鈾礦化鈾鐳元素地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Geochemical parameters of U and Ra in the mineralized sandstone of Kuqa Formation in Kuqa depression

4 討論

4.1 氧化砂巖影響因素分析

庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組砂體氧化程度在空間上呈西強(qiáng)東弱、北強(qiáng)南弱的特征，并在不同區(qū)段表現(xiàn)出不同的氧化面貌，其變化主要受控于巖性巖相和構(gòu)造格局兩方面因素。

4.1.1 巖性巖相

庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組，特別是下段，自山前向盆地具有明顯的沉積相帶變化規(guī)律，依次平行展布沖積扇相、辮狀河相、泥質(zhì)湖泊相，并分布有交互相的（扇）辮狀河三角洲沉積［1，20］，直線褶皺帶整體顯示沖積扇沉積［1，20］。秋里塔格山大致位于（扇）辮狀河三角洲平原亞相到前緣亞相過(guò)渡部位［1］。

庫(kù)車(chē)坳陷庫(kù)車(chē)組下段不同相帶砂體氧化程度不同?？拷枭浇Y(jié)合部位的直線褶皺帶以及秋里塔格山西段，庫(kù)車(chē)組下段為沖積扇相的礫巖、砂礫巖，氧化率最高，砂體氧化呈褐紅色、淺褐紅色、淺褐色。遠(yuǎn)離山前，秋里塔格山中東段，庫(kù)車(chē)組下段砂體顯示為辮狀河三角洲平原-前緣亞相的辮狀河道的粗砂巖、含礫粗砂巖、砂礫巖、中砂巖及河口壩中粗砂巖，氧化率較北側(cè)明顯減小，氧化砂巖顏色自西向東由褐紅色、淺褐紅色變化為褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色，后變化為灰黃色、淺黃色、淺褐黃色。

4.1.2 構(gòu)造格局

庫(kù)車(chē)坳陷具有凹陷與凸起相間構(gòu)造格局，北側(cè)直線褶皺帶、南側(cè)秋里塔格復(fù)背斜帶為庫(kù)車(chē)組主要出露部位。秋里塔格復(fù)背斜帶自庫(kù)車(chē)組開(kāi)始沉積以來(lái)，經(jīng)歷了庫(kù)車(chē)期早期、西域期早期等重要構(gòu)造轉(zhuǎn)變［6，15-19］，形成了其特征的構(gòu)造分段特征。不同構(gòu)造帶、不同區(qū)段產(chǎn)出的氧化砂巖具有明顯的不同面貌，不同特征的氧化砂巖的分布范圍、產(chǎn)狀均具明顯的差異。如前文所述，庫(kù)車(chē)組氧化砂巖主要包括褐紅色（褐紅色、淺褐紅色、淺褐色）、褐黃色（褐黃色、淺褐紅色、灰白色、局部褐紅色）、淺黃色（灰黃色、淺黃色、淺褐黃色）等3套氧化巖系。

褐紅色氧化巖系廣布于直線褶皺帶中西段南北兩側(cè)、秋里塔格復(fù)背斜帶西段南北兩側(cè)，并直接出露于地表。褐黃色氧化巖系主要見(jiàn)于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段日達(dá)里克地區(qū)，分布于亞克里克背斜北翼、日達(dá)里克南向斜南北兩翼，在地表局部見(jiàn)有出露、鉆探工程中亦得以揭露。淺黃色氧化巖系主要見(jiàn)于秋里塔格復(fù)背斜帶中東段日達(dá)里克以東、墩買(mǎi)里礦化點(diǎn)、溫巴什礦化點(diǎn)一帶，地表偶可見(jiàn)零星分布，主要由鉆探工程發(fā)現(xiàn)。

4.2 氧化砂體形成時(shí)限分析

如前文所述，褐紅色氧化巖系分布于直線褶皺帶南北兩側(cè)、秋里塔格復(fù)背斜帶南北兩側(cè)，被各斷褶系斷開(kāi)，并在喀拉蘇河流域見(jiàn)褐紅色氧化巖系為西域礫巖削頂不整合覆蓋，故可將褐紅色氧化巖系形成的上限置于西域組沉積早期。褐黃色氧化巖系分布于日達(dá)里克地區(qū)，在日達(dá)里克南向斜中段顯示出其受平移錯(cuò)動(dòng)改造的特征，其形成時(shí)間的上限可視為日達(dá)里克斷褶系的形成時(shí)間。

鈾鐳平衡主要體現(xiàn)在氧化環(huán)境鈾被遷出（此時(shí)偏鐳，Ra/U＞1），還原環(huán)境鈾被帶入（此時(shí)偏鈾，Ra/U＜1）。玉爾滾礦化區(qū)礦化砂巖明顯偏鐳（Ra/U為6.25～20.00），而賦礦砂巖直接出露地表，排除其還原環(huán)境可能，故應(yīng)為出露地表受淋濾氧化鈾被遷出的結(jié)果，判斷該地段經(jīng)歷了鈾礦體形成、后抬升剝露地表而致偏鐳的多階段演化過(guò)程。

日達(dá)里克地區(qū)、墩買(mǎi)里地區(qū)及溫巴什地區(qū)礦化砂巖均顯示出明顯的偏鈾特征（Ra/U為0.07～1.69，多為0.27～0.93），結(jié)合礦化砂巖多為灰色富含炭屑的（含礫）砂巖，判斷為氧化還原過(guò)渡帶鈾遷入的結(jié)果，反映其受構(gòu)造剝蝕影響較小，形成時(shí)間較晚。同時(shí)，溫巴什礦化點(diǎn)與淺黃色氧化砂巖相關(guān)的鈾礦化（Ra/U為0.34～0.38），較日達(dá)里克與褐黃色氧化巖系相關(guān)的、相當(dāng)層位的鈾礦化（Ra/U為0.40～0.93）更加偏鈾，結(jié)合其孔中氧化層位較多、氧化率較高、地表異常較多并產(chǎn)出上升泉等特征，判斷前者形成時(shí)間更晚，其鈾成礦作用或正在發(fā)生。

綜上所述，庫(kù)車(chē)組褐紅色氧化巖系、褐黃色氧化巖系、淺黃色氧化巖系應(yīng)依次形成，可與王元元等（待刊）秋里塔格復(fù)背斜帶褶皺低隆階段、推覆速隆階段、后生疊加階段（表2）等構(gòu)造隆升過(guò)程相互對(duì)應(yīng)，結(jié)合庫(kù)車(chē)組沉積-變形過(guò)程，可將庫(kù)車(chē)組氧化過(guò)程劃分為準(zhǔn)同生氧化階段、層間氧化階段、后生疊加氧化階段。

表2 秋里塔格復(fù)背斜帶隆升階段劃分簡(jiǎn)表Table 2 The stage division of tectonic uplift of Qiulitage structural belt

4.3 庫(kù)車(chē)組層間氧化過(guò)程分析

庫(kù)車(chē)組下段氧化砂巖的形成早期主要受巖性巖相控制，而中晚期受庫(kù)車(chē)坳陷，特別是秋里塔格復(fù)背斜隆升過(guò)程影響，后者不斷改變地下水補(bǔ)徑排體系，控制不同時(shí)期氧化砂體的分布和規(guī)模。

4.3.1 準(zhǔn)同生氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶褶皺低隆隆升階段同期。該階段秋里塔格山走向與庫(kù)車(chē)組沉積相帶斜交，層間氧化作用主要受沉積相帶展布、與盆山結(jié)合部位的距離控制，此時(shí)層間氧化作用主要發(fā)生于沖積扇及辮狀河體系靠扇一側(cè)，地下水補(bǔ)徑排體系覆蓋秋里塔格山西段（圖3a）：1）在秋里塔格山西段，層間氧化范圍涵蓋南北兩翼，前鋒線位于秋里塔格山南側(cè)（圖3b）；2）在秋里塔格中段及向東，層間氧化范圍未至秋里塔格山，前鋒線位于其北側(cè)（圖3c）。

4.3.2 層間氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶推覆速隆階段同期。該階段秋里塔格山核部區(qū)域性推覆斷裂形成，阻斷了地下水的向南運(yùn)移，改變了原有補(bǔ)徑排體系，秋里塔格西段受抬升剝蝕改造、而東段接受層間氧化作用（圖3d）：1）秋里塔格山西段受強(qiáng)烈隆升，先期氧化帶抬升地表，南翼氧化帶根部抬升至地表（圖3e）；2）中段及以東，因地勢(shì)較低，層間氧化作用繼續(xù)發(fā)育，前鋒線進(jìn)一步向南推移（圖3f）。

4.3.3 后生疊加氧化階段

與秋里塔格構(gòu)造帶后生疊加階段同期。秋里塔格構(gòu)造帶東西差異隆升，并分布疊加平移構(gòu)造，水文地質(zhì)背景與層間氧化階段相似，此時(shí)西段、中西段受抬升剝蝕改造，而中東段繼續(xù)接受層間氧化作用疊加（圖3g）：1）秋里塔格山西段進(jìn)一步抬升，氧化帶及氧化還原過(guò)渡帶抬升至近地表（圖3e）；2）秋里塔格山中西段前期形成的氧化帶及氧化還原過(guò)渡帶剝露至地表（圖3h）；3）繼2）并受平移構(gòu)造影響，礦化信息分布于后期疊加背斜或向斜的兩翼（圖3i）；4）秋里塔格山中東段，因地勢(shì)較低，層間氧化作用繼續(xù)發(fā)育，前鋒線進(jìn)一步向南推移（圖3j）。

4.4 鈾找礦方向淺析

如上所述，褐紅色氧化砂巖形成于準(zhǔn)同生氧化階段，在秋里塔格復(fù)背斜帶北側(cè)（中東段）受其構(gòu)造隆升過(guò)程影響，在層間氧化階段、后生疊加氧化階段先后改造成為褐黃色氧化砂巖、淺黃色氧化砂巖而不復(fù)存在；而在秋里塔格復(fù)背斜帶南側(cè)（西段，如玉爾滾礦化區(qū)），在秋里塔格南斷裂發(fā)育后，得以保留（圖3d、e），并經(jīng)構(gòu)造剝露，相關(guān)礦化出露地表或靠近地表分布，故秋里塔格復(fù)背斜帶西段南側(cè)玉爾滾一帶為褐紅色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化的有利探索部位。

褐黃色氧化砂巖形成于層間氧化階段，分布于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)，為對(duì)褐紅色氧化砂巖疊加改造、前鋒線向前推移的結(jié)果，成礦條件極為有利，故秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)日達(dá)里克一帶為褐黃色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化的有利探索部位（圖3g～i）；而在秋里塔格復(fù)背斜帶中東段北側(cè)墩買(mǎi)里-溫巴什地段受后生疊加氧化階段的影響遭受一定程度改造，考慮到后生疊加階段時(shí)限較短，故在墩買(mǎi)里-溫巴什一帶可對(duì)與褐黃色氧化砂巖有關(guān)的鈾礦化進(jìn)行一定探索（圖3g、j）。

淺黃色氧化砂巖形成于后生疊加氧化階段，形成時(shí)限最晚，分布于秋里塔格復(fù)背斜帶中西段北側(cè)，為對(duì)褐黃色氧化砂巖疊加改造、前鋒線進(jìn)一步向前推移的結(jié)果，相關(guān)鈾礦化異常信息分散于地表或近地表，故秋里塔格復(fù)背斜帶中東段北側(cè)溫巴什-墩買(mǎi)里一帶為淺黃色氧化砂巖相關(guān)鈾礦化探索的有利場(chǎng)所（圖3g、j）。

圖3 庫(kù)車(chē)組層間氧化帶形成過(guò)程示意圖Fig.3 Schematic diagrams of formation process of interlayer oxidized sandstone in Kuqa Formation

5 結(jié)論

1）庫(kù)車(chē)組下段氧化砂巖可劃分為褐紅色氧化巖系、褐黃色氧化巖系、淺黃色氧化巖系，與各氧化巖系相關(guān)的礦化砂巖Ra/U 分別為6.25～20.00、0.07～1.69（一般為0.37～0.93）、0.34～0.38。

2）庫(kù)車(chē)組下段砂體氧化過(guò)程可分為準(zhǔn)同生氧化階段、層間氧化階段、后生疊加氧化階段。

3）秋里塔格西段玉爾滾一帶應(yīng)尋找與褐紅色氧化巖系相關(guān)鈾礦化；中西段日達(dá)里克一帶應(yīng)尋找與褐黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化；中東段溫巴什-墩買(mǎi)里一帶應(yīng)尋找與淺黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化，并兼顧探索與褐黃色氧化巖系相關(guān)鈾礦化。

致謝：感謝核工業(yè)二八〇研究所李文賢正高級(jí)工程師、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院陳正樂(lè)研究員、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）焦養(yǎng)泉教授進(jìn)行的野外指導(dǎo)；感謝核工業(yè)二一六大隊(duì)阿種明、楊軍鋒、孫瀟等（正）高級(jí)工程師、楊小強(qiáng)、李炳謙、李秋實(shí)等工程師、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院霍海龍、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）吳立群、陶振鵬等博（碩）士及本科生參與相關(guān)野外工作；感謝核工業(yè)二一六大隊(duì)師志龍、魯克改等（正）高級(jí)工程師在野外工作及成文過(guò)程中給予技術(shù)指導(dǎo)與支持。