鈾礦勘查中煤田資料的綜合利用

徐冉

（核工業(yè)二〇八大隊，內蒙古 包頭 014010）

1 研究背景

工作區(qū)的鈾礦地質工作始于20世紀50年代，至今已有四十多年的歷史，但直到近幾年才取得了突破性的進展，這其中比較重要的信息是煤田、石油部門所完成的鉆井伽瑪測井資料，為該區(qū)深部找礦提供了很重要的線索。

通過前人的基礎地質工作，特別是煤田、石油部門所從事的礦產勘查和專題研究，使工作區(qū)的基礎地質研究程度達到較高的水平，為盆地北部持續(xù)進行礦產開發(fā)打下良好的基礎。

近幾年，隨著在鄂爾多斯盆地北部鈾礦找礦工作的深入開展，對勘查區(qū)鈾成礦地質條件取得了一定的認識，并從1999年開始在鄂爾多斯盆地北東部開展鈾資源區(qū)域評價工作，相繼發(fā)現了皂火壕鈾礦床、呼斯梁鈾成礦地段等，但由于投入的鉆探工作量較少，且鉆孔深度基本局限在500 m以內，只對部分地段進行了一定的控制，且研究層位多限制在中侏羅統直羅組，大部分地段及其它層位未進行鉆探控制，尤其對皂火皂成礦帶向西延伸部分幾乎未進行控制而造成研究程度很低。

本次開展的煤炭資源普查項目，按2～4 km的網距對該區(qū)進行鉆探勘查，所勘查地段正好與皂火壕鈾成礦帶向西延伸地段相吻合，勘查主要層位中侏羅統延安組在空間位置上位于本區(qū)鈾主要找礦層位中侏羅統直羅組下部，為該區(qū)深部鈾礦找礦提供一定的便利條件。本項目要充分利用中央勘查基金管理中心提供的這次機遇，通過放射性伽瑪測井及巖心γ+β編錄所收集的礦化信息，結合目的層段放射性地質、水文地質編錄所取得資料，綜合分析勘查區(qū)鈾成礦地質條件，尤其對所圈出的古層間氧化帶前鋒線進行控制，為該區(qū)進一步開展鈾礦找礦提供依據。工作區(qū)位置如圖1所示。

圖1 工作區(qū)交通位置圖

2 研究手段

進行放射性伽瑪測井，大致查明勘查區(qū)內不同層位、不同物性段放射性特征，了解鈾與煤在空間位置上的疊合關系，為項目放射性評價提供依據；對鉆井巖心進行放射性γ+β物探編錄，對發(fā)現的異常礦化段同時進行γ編錄，大致查明異常礦化段所處的層位、埋深、礦化厚度、強度、礦化巖性等特征；對目的層進行放射性地質編錄，大致查明中侏羅統直羅組和延安組砂體的發(fā)育情況及巖石地球化學特征，研究主要目的層直羅組下段辮狀河砂體的展布及層間氧化帶發(fā)育特征，為該區(qū)進一步找礦提供依據；對目的層進行放射性水文地質編錄，大致了解勘查區(qū)水文地質結構、含水層巖石的巖性、結構構造及含水特征，概略評價目的層的水文地質條件；對目的層巖心采集放射性樣品，研究勘查區(qū)鈾成礦的巖石地球化學環(huán)境，放射性鈾、鐳、釷、鉀元素的變化及鈾在不同環(huán)境的富集規(guī)律，大致確定鈾成礦的空間定位；開展地面地質和水文地質路線調查，了解勘查區(qū)及周邊地質構造、地貌景觀、蝕源區(qū)和目的層等露頭區(qū)的地層與巖石特征及含鈾性、風化剝蝕程度、氧化帶發(fā)育特征等[1]；了解勘查區(qū)與周邊水動力機制，并對不同地層進行觀察和水樣采集，了解地下水放射性水文地質條件；綜合研究勘查區(qū)鈾成礦地質條件，并對該區(qū)鈾成礦潛力進行總體評價，提交可供進一步鈾礦勘查的遠景地段。

3 勘查區(qū)鈾成礦條件

勘查區(qū)位于鄂爾多斯盆地北東部，其次級構造單元為伊陜單斜區(qū)東段。如圖2所示，該區(qū)蓋層地層發(fā)育相對齊全，自下而上可分為三疊系、中侏羅統、下白堊統、新近系上新統、第四系[2]。中侏羅統在該區(qū)分布廣泛，從下到上可分為延安組、直羅組、安定組，其中延安組以含煤細碎屑巖沉積為主，是煤田勘查的主要層位，也是該區(qū)鈾礦勘查的次要找礦目的層；直羅組位于延安組之上，在該區(qū)埋深適中（小于700 m），且以河流相沉積為主，是該區(qū)鈾礦勘查的主要找礦層位[2]。下面僅對勘查區(qū)侏羅系鈾成礦地質條件進行分析。

圖2 鄂爾多斯盆地鈾礦地質及礦帶分布圖

3.1 具有有利的構造條件

勘查區(qū)所處的伊陜單斜區(qū)北鄰河套古隆起，其在中侏羅世之前總體為向南及南東緩傾的斜坡帶，具有近物源且沉積環(huán)境相對穩(wěn)定的特征，為目的層中侏羅統直羅組和延安組穩(wěn)定砂帶的發(fā)育創(chuàng)造了極為有利的構造條件。中侏羅世后，雖然受東部山西臺隆抬升的影響，盆地向西掀斜，而在北部邊緣的河套古隆起仍起主導作用，即該區(qū)地層總體仍向南傾斜，有利于北部蝕源區(qū)含氧含鈾水長期穩(wěn)定向盆地內運移及區(qū)域層間氧化帶的形成。新構造運動造成盆地邊部斷陷，從而隔斷了與蝕源區(qū)的水力聯系，造成盆內水動力減弱。同時，盆地持續(xù)向西掀斜及黃河向源浸蝕作用，在盆地東部造成大面積灰色砂體的祼露，有利于形成新的層間氧化作用。

3.2 具有豐富的鈾源條件

鄂爾多斯盆地是在古生代地臺沉積的基礎上發(fā)展起來的，盆地北緣蝕源區(qū)出露的太古界和中下元古界及各時代的巖漿巖，在侏羅紀是盆地沉積的物源區(qū)和沉積后地下水補給區(qū)，為侏羅系鈾成礦提供了豐富的鈾源。河套斷陷形成以后，北緣蝕源區(qū)與盆地內部的伊斜單斜區(qū)徹底分割，不再充當盆地內部地下水的補給區(qū)和砂巖型鈾成礦的鈾源區(qū)，但盆地中東部廣泛出露的侏羅系和白堊系均具有較高的鈾含量，可提供二次鈾源。另外，盆地周邊分布的大量的鈾異常點、鈾礦化點也是目的層的良好鈾源。因此，勘查區(qū)具備有利后生成礦的鈾源條件

3.3 具備有利的水文地質條件

鄂爾多斯盆地北東部中生代沉積蓋層可劃分為中侏羅統含水巖組和下白堊統含水巖組。與勘查區(qū)成礦關系較密切的是中侏羅統含水巖組。

3.3.1 存在有利成礦的水文地質結構

中侏羅統含水巖組可劃分為被3個隔水巖層分隔成的延安組和直羅組2個含水亞組，3個隔水巖層厚度大，具備區(qū)域性分布的特點，隔水性能良好，確保了該含水巖組中2個含水亞組的相互獨立性，以及地下水在各亞組中相互獨立的向前運移。該含水巖組的2個亞組的滲透性相對較好，富水性較好，有較高的承壓水頭，中侏羅統含水巖組鈾成礦的有利區(qū)間在伊陜單斜區(qū)的北部。

3.3.2 古水文地質條件有利成礦

鄂爾多斯盆地北部在新生代河套地塹形成后，切斷了與北部補給區(qū)的水力聯系，隨著盆地不斷抬升，盆地北部已成為荒漠高原，水流亦向西、向北、向南東補給黃河而外泄，成為開啟型盆地，來自外部的層間氧化作用基本結束，只在盆地邊部目的層砂體出露區(qū)有大氣降水的補給及新的層間氧化作用，鈾成礦作用較差。而在中生代沉積物發(fā)育時古地勢總體表現為北高南低，古沉積總體以河流相沉積為主，盆內水流方向以由北向南徑流為主，從晚三疊世至現代，隨著古氣候由溫濕向干旱、半干旱轉變，氧化作用越來越強，更有利于層間氧化帶的發(fā)育和鈾礦成礦。

3.4 發(fā)育區(qū)域性層間氧化帶

層間氧化帶的發(fā)育受巖性-巖相和古地下水流向控制。中侏羅統直羅組由北、北西向南、南東沿著古河道砂體發(fā)育層間氧化帶，特別是白堊紀，水動力條件加強，是層間氧化帶發(fā)育的鼎盛時期。而延安組由于下伏于直羅組之下，遭受的氧化作用比直羅組弱，直到盆地北部及東部抬升造成延安組出露并遭受剝蝕時氧化作用才普遍發(fā)育，而氧化作用地段也僅限于盆地的北東部。始新世后，河套斷陷開始發(fā)育，使區(qū)內水動力條件減弱，更新世后，黃河溯源侵蝕，使東部沉積層遭受剝蝕，從此隔斷北部古隆起與盆地的水力聯系，區(qū)內地下水補給區(qū)匯水面積減小[3]。同時，新構造運動使區(qū)內地層發(fā)生斷裂，下部還原氣體沿構造上升，沿含水層砂體裂隙孔隙運移，對區(qū)內砂體產生了二次還原作用，進一步增強了鈾的沉淀富集，起到了保礦和富礦作用，也決定了本地區(qū)鈾成礦具有多期次性。

3.4.1 延安組的層間氧化帶

延安組灰色砂巖中的層間氧化作用只在其北側剝蝕邊界附近發(fā)育，層間氧化帶殘留距離短，目前已在勘查區(qū)北東側的罕臺川—塔拉壕一帶延安組第Ⅴ巖段中圈出層間氧化帶，前鋒線呈近北西—南東向展布，長約40 km，氧化帶從北東向南西發(fā)育，但在勘查區(qū)延安組砂體以還原環(huán)境為主，應向北部探索其氧化帶。

3.4.2 直羅組的層間氧化帶

勘查區(qū)直羅組下段砂體后生蝕變發(fā)育，且與東部皂火壕礦床具有相似的后生氧化特征，即以“灰綠色”作為巖石后生氧化的判別標志，在平面上可劃分出氧化帶、氧化—還原過渡帶、還原帶。其中還原帶位于卜江?！砘鸷疽阅系囟?；氧化—還原過渡帶為直羅組下段底砂體呈灰綠色與灰色互層；所圈出的古層間氧化帶前鋒線呈北西—南東向展布，長大于75 km，為皂火壕古層間氧化帶前鋒線向西的延伸，其形成與從北西向南東沿河道徑流的含氧水補給有關，目前在勘查區(qū)未控制到還原帶砂體[4]。

剖面上，氧化帶砂體呈灰綠色，有機質、黃鐵礦不存在（或很少），還原帶砂體呈灰色，炭屑、黃鐵礦等還原介質發(fā)育；而氧化—還原過渡帶上砂體表現為灰綠色與灰色互層，其中勘查區(qū)西部地球化學環(huán)境表現為上部灰綠色、下部灰色的特征，具有“潛水氧化”特征。

4 總體工作部署

4.1 放射性伽瑪測井

對所有鉆井開展放射性伽瑪測井，主要測定地層及巖（礦）石的γ照射量率，定量確定巖石的放射性強度；對異常及礦化段可確定鉆孔內鈾礦層起止深度、品位和厚度，并測定鐳-氡放射性平衡系數。

4.2 巖心放射性編錄

對所有鉆井巖心進行γ+β編錄，對所發(fā)現的鈾礦化段同時進行γ編錄及檢查編錄；重點對目的層直羅組砂體及上下圍巖進行放射性地質、水文地質編錄。

4.3 放射性樣品采集

主要針對目的層直羅組進行采集（重點為砂巖段），并分不同地段、不同巖性進行采集，采集樣品有巖礦鑒定樣、地球化學指標樣，并在礦化段采集放射性鈾、鐳、釷、鉀樣品，對部分鈾樣進行伴生元素取樣分析[1]。

4.4 地質及水文地質路線調查

對勘查區(qū)及周邊地層出露較好的地段開展地質及水文地質路線調查，并對不同地段、不同地層開展定點觀察和水樣采集。

4.5 巖礦心保管

只對所發(fā)現礦化孔的含礦含水層砂體及上下各2 m圍巖進行保管。要求將所保管巖心按回次及順序正確裝箱編號，并做好標記及保管記錄，然后運回指定地點。

4.6 綜合地質研究

綜合研究分野外及室內2部分。其中野外綜合研究包括及時編制實際材料圖、鉆孔綜合柱狀圖、剖面圖及初步的成礦預測圖，做到邊研究邊調整下一步工作方案。室內綜合研究主要以收集的鉆井資料為主，及時編制各種剖面圖、平面圖，重點研究目的層直羅組砂體的展布及層間氧化帶的發(fā)育特征，結合已掌握的鈾礦化信息，大致確定層間氧化帶前鋒線的含礦性，對該勘查區(qū)及鄰區(qū)鈾資源潛力進行總體評價。

5 結論

根據項目總體技術思路和部署原則，總體工作部署主要是利用上述煤田鉆井資料，在開展放射性測井、巖心編錄、樣品采集、地質及水文地質調查的基礎上，綜合研究鈾礦勘查層位中侏羅統各層（重點是直羅組下段）巖性-巖相、巖石地球化學及含水層水文地質特征，編制成礦遠景預測圖等系列圖件，初步圈出對砂巖鈾成礦有控制作用的河道砂體的空間展布及巖石地球化學分帶，大致確定層間氧化帶前鋒線的空間定位，并與勘查區(qū)東側鈾成礦帶進行對比，積極探索該區(qū)鈾成礦前景，落實可供進一步勘查的遠景地段。

6 今后展望

現階段工作區(qū)中資料相對較多也比較豐富，建議相關部門做好資料的統籌規(guī)劃，統一保存，以便各方面都能綜合利用。