巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件及远景分析.docx

铀矿地质第 19 卷 第 3 期vol . 19 no . 32003 年5 月u raniumgeologymay2003巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件及远景分析李国新 , 孙泽轩 , 姚毅锋 , 黄大友(中国核工业地质局 280 研究所 , 四川 广汉 618300) 摘要 本文根据野外调查及室内系列编图成果 , 分析了巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件 , 认为下白垩统巴彦花组是中新生代盆地的找矿目的层位 , 并存在古河道与潜水层 间氧化带两种砂岩型铀矿类型 。巴彦毛都 、准巴彦塔拉 、乌里雅斯太和伊勒门盆地是形成砂岩型铀矿 的远景盆地 。 关键词 巴彦花组 ; 古河道 ; 潜水层间氧化带 ; 砂岩型铀矿 文章编号 10000658 (2003) 03014806 中图分类号 p598 文献标识码 a隆起带属内蒙古高原地带 。蚀源区为中低山低山丘陵地貌 , 盆地为低山丘陵阶状平原 地貌 。区内目前属典型的干旱半干旱大陆性 气候 , 年平均降雨量小于 300 mm , 年平均蒸 发量大于 2000 mm 。根据植物化石 、孢粉组合及沉积物颜色等 特征 , 早白垩纪的古气候以温暖潮湿为主 , 晚 白垩纪至第四纪气候则逐渐转为干旱半干旱 。概况巴音宝力格隆起带 (以下简称隆起带) 位 于内蒙古自治区中东部 , 隶属于苏尼特左旗 、 阿巴嘎旗及东乌珠穆沁旗 , 北部与蒙古人民共 和国接壤 , 总面积 40000 km2 。隆起带为华北地台北部蒙古兴安地槽系 东乌珠穆沁旗早海西期地槽褶皱隆起带的一部 分 。晚燕山喜山旋回 , 区内地壳呈北西西南 东东向伸展 ,形成了大量北北东向伸展断陷 ,发 育了 12 个中新生代陆相碎屑盆地 ( 图 1) 。盆 地基底由奥陶系侏罗系沉积岩 、火山岩 、火山 沉积岩及海西中晚期 、燕山早期中 、酸性侵入岩 组成 ;盖层由白垩系至第四系陆相碎屑岩组成 。1盆地沉积体系通过对隆起带 150 万 tm5 、3 、1 等波段 的假彩色合成遥感图像进行构造解译 , 并经野 外实地验证 , 区内主要存在北东 、北北东 、北 西 、北西西及近南北向 5 组断裂构造 。中新生2 收稿日期 20020620 作者简介 李国新 (1974 - ) , 男 , 工程师 , 1996 年毕业于南京大学 。149第 3 期李国新等 : 巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件及远景分析图 1 巴音宝力格隆起带中新生代盆地分布略图fig11 sketch map showing t he dist ributio n of meso2cenozoic basins in bayinbaolige uplif ted zo ne1 海西中、晚期及燕山早期花岗岩 ; 2 奥陶系二叠系浅变质岩 ; 3 中、新生代盆地及编号 ;( 1) 巴彦毛都盆地 ; ( 2) 准巴彦塔拉盆地 ; ( 3)( 5) 巴嘎塔尔盆地 ; ( 6) 乌力吉特盆地 ; ( 7)乌里雅斯太盆地 ; ( 4) 巴彦都兰盆地 ;白音塔拉盆地 ; ( 8) 白音希勒盆地 ;( 9) 巴彦红格尔盆地 ; ( 10) 伊勒门盆地 ; ( 11) 乌力吉盆地 ; ( 12) 乌兰盆地。代盆地主要受北北东向及近南北向断裂构造控制 。隆起带上 12 个中新生代盆地中 , 盖层发 育最完善的是下白垩统巴彦花组 , 其次是上 、 下第三系 (东部及中部地区盆地主要发育上第 三系宝格达乌拉组 , 西部地区多数盆地以发育 下第三系古 、始新统为主) , 上白垩统二连组 仅发育于巴彦都兰盆地及乌里雅斯太盆地北部 乌兰查布地区 , 第四系主要发育于盆缘枝状沟 谷内及盆地中部地势相对低洼的地区 。巴彦花 组及二连组为一套砾岩 、砂砾岩 、砂岩 、泥岩 组合 , 沉积厚度大于 1000 m 。上 、下第三系 以砖红色泥岩为主 , 夹砂砾岩 、砂岩 , 沉积厚 度在 50200 m 。第四系为一套松散砂砾层 、 砂土层 , 沉积厚度小于 50 m 。根据钻孔资料 , 结合露头岩性特征分析 , 隆起带上中新生代盆地盖层发育最完善的下白 垩统巴彦花组沉积体系特征总体表现为 : 早白垩世早期 , 高水位冲积扇快速入湖和由此而形成的冲积扇扇三角洲湖泊沉积体系组合 ; 早 白垩世中晚期 , 由于幕式伸展作用间或出现低 水位 , 盆缘远离盆地中心积水区 , 边缘粗碎屑 向盆地沉积中心方向出现正常连续过渡进积 , 从而形成冲积扇辫状河三角洲湖泊沉积体系 组合 , 各沉积体系主要特征简述如下 :211 冲积扇沉积体系冲积扇是巴彦花组中最为发育的一种沉积 体系 。从剖面上看 , 以砾岩 、砂砾岩为主 , 夹 薄层砂岩或泥岩 , 最明显的特征是细碎屑岩直 接覆盖在粗碎屑岩之上 , 可分出碎屑流 、颗粒 流及扇面辫状水系 3 个主要的相构成单元 ; 从 平面上看 , 沿盆缘呈冲积扇群分布 。212 辫状河沉积体系主要发育于低水位期间冲积扇前缘 , 盆缘 枝状沟谷内也发育辫状河沉积体系 。剖面上为 砾岩 、砂砾岩 、粗砂岩 、中砂岩 、细砂岩 、粉150 铀 矿地 质第 19 卷砂岩或泥岩组成多个韵律 , 每个韵律砂体厚度一般小于 30 m 。最明显的特征是河漫滩不十 分发育 , 具下粗上细的正韵律 , 发育大型槽状 交错层理 、板状交错层理或水平层理 , 偶见冲 刷构造 , 可分出河道及心滩两种亚相 ; 在平面 上砂体沿辫状河道发育方向呈带状分布 。区内 巴彦花组中存在基底式古河道 (发育于盆缘枝 状沟谷中的辫状河沉积体系) 与建造式古河道 (发育于低水位期间冲积扇前缘的辫状河沉积 体系) 两种类型 。213 三角洲沉积体系发育于冲积扇或辫状河平原前缘滨湖区 ,亦是区内较为发育的一种沉积体系 。剖面上为 砾岩 、砂砾岩 、中砂岩 、细砂岩 、粉砂岩与泥 岩互层 。根据钻孔资料可划分出水上冲积扇 或辫状河平原及水下三角洲前缘两种沉积相 ; 根据三角洲平原沉积特征 , 可进一步分为扇 三角洲 (发育于冲积扇前缘滨湖区) 及辫状三 角洲 (发育于辫状河前缘滨湖区) 两种类型 。 三角洲前缘最明显的特征是具下细上粗的倒粒 序 , 发育水平层理或波状层理 。靠近冲积扇 或辫状河一侧的三角洲前缘主要发育近端前缘 砂体组合 , 砂体粒度粗且厚度较大 , 单层砂体 厚度可达 10 50 m ; 远离冲积扇或辫状河一 侧的三角洲前缘则以发育远端前缘砂体组合为 主 , 砂体粒度细且厚度较小 , 单层砂体厚度一 般几十厘米至两米 。在平面上三角洲砂体沿冲 积扇或辫状河前缘呈带状分布 。214 湖泊沉积体系发育于盆地沉积中心部位 , 平面上呈椭圆形 。主要岩性为灰灰黑色泥岩及粉砂质泥岩 , 发育水平层理 、微波状层理 , 沿层面见保存完 整的腹足类化石及炭化植物碎屑 。从湖泊沉积 体系的沉积物类型来看 , 隆起带上早白垩世盆 地内发育的湖泊水体并不深 , 为滨浅湖 。武岩 、火山角砾岩等铀含量为(215311) 10 - 6 , 古铀含量为 ( 118 211 ) 10 - 6 , 现代铀含量大于古铀含量 , 反映侏罗系形成以后 铀有明显迁入 ; 石炭系奥陶系粉砂岩 、砂岩 、 变质砂岩 、安山玢岩等铀含量为 ( 113212) 10 - 6 , 古铀含量为 ( 115 119 ) 10 - 6 , 现 代铀含量与古铀含量无明显差别 , 铀迁入 、迁 出不明显 ; 燕山早期黑云母二长花岗岩铀含量 为 215 10 - 6 , 古铀含量为 410 10 - 6 , 现代 铀含量小于古铀含量 , 铀明显迁出 ; 海西中期 钾长花岗岩 、二长花岗岩 、花岗闪长岩铀含量 为 (216313) 10 - 6 , 古铀含量为 ( 319 415) 10 - 6 , 现代铀含量小于古铀含量 , 铀 明显迁出 ; 海西晚期钾长花岗岩 、斜长花岗 岩 、二长花岗岩 、闪长岩等铀含量为 ( 117 214) 10 - 6 , 古 铀 含 量 为 ( 211 219 ) 10 - 6 , 现代铀含量与古铀含量差别不大 , 铀 迁入 、迁出不明显 。从铀的酸浸试验结果来看 , 海西中期钾长 花岗岩 、花岗闪长岩铀浸出率最高 , 平均达59 % ; 燕山早期黑云母二长花岗岩铀浸出率也 较高 , 平均值为 4812 % ; 侏罗系凝灰岩 、凝 灰质砂岩铀浸出率为 33 % ; 而石炭系凝灰质 含砾砂岩 、泥盆系细砂岩铀浸出率仅为 16 %20 % 。综上所述 , 区内海西中期 、燕山早期花岗 岩类活性铀含量及铀浸出率较高 , 是本区较好 的铀源体 ; 而侏罗系凝灰岩 、凝灰质砂岩形成 后铀有富集 , 浸出率也较高 , 说明其中活性铀 较丰富 , 容易浸出 , 也是盆地较好的铀源层 。水文地质及水文地球化学特征隆起带上各中新生代盆地发育有完善的 补 、径 、排系统 。盆地内地下水化学特征具明 显的水平分带性 : 从盆缘至盆地中心 , 水化学 类型由 hco3 na ( na ca ) 、hco3 so4 na (na ca ) 、so4 hco3 na 型水逐渐过 渡 为 hco3 clna 、clso4namg 型水 , 最后变为 clna 型水 ; 矿化度由 015112 g/ l 逐渐增高4铀源条件在盆地蚀源区开展地面伽玛能谱测量 (表1) , 结果显示侏罗系凝灰岩 、凝灰质砂岩 、玄3151第 3 期李国新等 : 巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件及远景分析表 1 巴音宝力格隆起带中新生代盆地蚀源区岩石铀 、钍 、钾含量表table 1content of uranium , thorium and potassium in rocks of provenancearea and meso2cenozoic basins ,bayinbaol ige upl if ted zone54岩444为 2151012 g/ l ; 溶解氧 、eh 值 、游离 co2浓度逐渐降低 , 表现为正向渗入型盆地的水化 学特征 。补给区为盆地周边蚀源区 , 广泛分布海西 期钾长花岗岩 、花岗闪长岩 、燕山早期黑云母 二长花岗岩 、奥陶系侏罗系砂砾岩 、板岩 、 安山质火山碎屑岩 、玄武岩 、凝灰岩等 , 广泛 发育基岩裂隙水及构造裂隙水 , 地下水主要以 侧向补给盆地盖层 ; 水中铀浓度 0103 0107 mg/ l , 最高达 011 mg/ l ; 水力坡度 01087 01176 , 铀水迁移系数 912 2318 , 有利于含 铀地下水迁移至盆地内 。径流区出露下白垩统巴彦花组砾岩 、砂砾 岩 、砂岩 、第三系泥岩及第四系砂砾层 、砂土 层 , 富含碎屑岩类孔隙裂隙水及松散岩类孔隙 水 。地下水由盆缘向盆心径流 , 且盆缘主要为 潜水 , 从盆缘至盆地中心 , 潜水遇区域性隔水 层转 为 层 间 水 , 并 具 承 压 性 ; 水 中 铀 浓 度01050109 mg/ l , 最高达 113 mg/ l ; 水中 氡浓度 8143915 bq/ l , 最高达 10011 bq/ l 。排泄区出露第三系泥岩及第四系砂砾层 、 砂土层 , 富含松散岩类孔隙水 。浅层地下水以井 、泉形式排泄 , 深层地下水以越流顶托或沿断裂带排泄至地表形成湖泊 、沼泽或盐碱地 。 水中铀浓度 0101 0105 mg/ l , 最高达 0107 mg/ l ; 水中氡浓度 6191218 bq/ l , 最高达1910 bq/ l 。综上所述 , 盆地径流区水中铀 、氡浓度较 高 , 水中铀 、氡在径流区有富集 。后生蚀变及铀矿化特征5511 后生蚀变类型及其分布根据钻孔岩心编录资料 , 各盆地深部巴彦 花组碎屑岩中发育了后生氧化蚀变 , 从而发育了氧化带 。按氧化带成因可将其划分为潜水氧 化带及潜水层间氧化带两种氧化带类型 。潜水 氧化带在剖面上具有垂直分带性 , 顶部无完整的隔水层 , 上部岩石呈浅黄黄褐或砖红色 , 下部岩石为原生灰灰黑色 。潜水层间氧化带 在剖面上呈层状 , 上 、下具有完整的隔水层 , 从氧化带至还原带 , 透水砂岩颜色由黄褐 、浅 黄色逐渐过渡为原生灰色 。根据隆起带上主要中新生代盆地氧化带发 育程度的统计显示 ( 表 2) , 盆缘巴彦花组冲地层及岩体岩性铀含量( 10 - 6)钍含量( 10 - 6)钾含量( 10 - 2)古铀含量( 10 - 6)侏罗系 (j )玄武岩、凝灰岩、凝灰质砂岩2151215311211凝灰岩、火山角砾岩3111018216118石炭系中统 ( c2)凝灰质含砾砂岩、安山玢岩2121013216117泥盆系 (d)粉砂岩、砂岩、凝灰质砂岩2111018216118砂岩、粉砂岩、凝灰质砂岩2121113214119志留系 ( s)变质砂岩、灰岩116819118115奥陶系 ( o)砂岩113914210116燕山早期岩体 (2)黑云母二长花岗岩2152410318410海 西 期 岩 体晚 期体(3)钾长花岗岩、斜长花岗岩、二长花岗岩2141714315219(3)闪长岩1171215214211中 期 岩 体(2)钾长花岗岩、二长花岗岩2162312410319(2)花岗闪长岩3132710316415152 铀 矿地 质第 19 卷积扇相砾岩主要发育潜水氧化带 , 氧化带发育厚度 12150 m ; 三角洲相砾岩 、砂砾岩 、砂 岩则主要发育潜水层间氧化带 , 氧化带发育宽 度 115 16 km , 厚度 6 84 m ; 辫状河相砾 岩 、砂砾岩 、砂岩既发育了潜水氧化带 , 也发 育潜水层间氧化带 。基底式古河道主要发育潜 水氧化带 , 在伊勒门盆地氧化带发育厚度达72 m ; 建造式古河道上游顶部无完整的隔水层 , 发育了潜水氧化带 , 从上游至下游逐渐被 区域上完整的隔水层覆盖 , 发育潜水层间氧化 带 , 潜水层间氧化带发育长度 1820 km , 厚 度在 1034 m 之间 。此外 , 巴彦花组与第三 系不整合面部位普遍发育面状潜水氧化带 , 氧 化带发育厚度 50100 m 。表 2 巴音宝力格隆起带中新生代盆地巴彦花组氧化带特征表table 2 characteristics of oxidation zones developed in bayanhua group in meso2cenozoic basins , bayinbaol ige upl if ted zone注 : ( 1) 三角洲沉积体系潜水层间氧化带发育宽度指从盆缘位置算起 ;( 2) 辫状河 ( 基底式古河道、建造式古河道) 潜水层间氧化带发育长度指顺河道走向。伊勒门盆地 、乌里雅斯太盆地深部巴彦花组灰白 、灰绿色砂岩中见到黄 、黄褐色斑块 , 且泥岩 、粉砂岩为黄色或黄褐色 , 这表明巴彦 花组碎屑岩部分发生了后生还原作用 。后生还 原作用以油气还原作用为主 , 且分布在断裂带 附近 。512 铀矿化特征盆地盖层巴彦花组露头有铀矿化显示 , 铀矿化主要赋存于三角洲沉积体系及建造式古河 道系统砂砾岩 、砂岩中 , 矿化品位为 01007 %01025 % ; 深部钻孔在巴彦花组中亦见到铀 矿化 , 铀矿化赋存于三角洲相氧化砂岩与灰色泥岩 的 接 触 部 位 , 矿 化 品 位 为 01013 % 01031 % , 反映含氧地下水向深部径流过程中 , 有活性铀带入并向潜水层间氧化带前锋迁移 , 可能在潜水层间氧化带前锋地段富集成矿 。部分盆地内 (西部地区伊勒门盆地及东部地区巴彦毛都盆地 、准巴彦塔拉盆地 、乌里雅斯太盆地) 210 po 测量结果显示 , 异常晕圈与古 河道系统或三角洲相砂砾岩 、砂岩展布方向基 本一致 , 反映这些盆地深部古河道系统或三角 洲相砂砾岩 、砂岩中可能存在铀矿化 。在伊勒 门盆地南部210 po 异常片区内 , 巴彦花组三角 洲相砾岩 、砂砾岩及砂岩层中已见到铀矿化 。砂岩型铀矿找矿远景分析隆起带靠近中蒙边界 , 与蒙古人民共和国 的赛音山达 、东戈壁砂岩型铀成矿省处于同一 大地构造单元 (蒙古兴安地槽系) , 铀成矿地 质条件相似 。其中 , 西部地区巴彦红格尔盆地 与蒙古人民共和国赛音山达铀矿床为同一个盆 地 ; 东部地区巴彦毛都盆地 、准巴彦塔拉盆 地 、乌里雅斯太盆地与东戈壁 no133 、no132 砂岩型铀矿点赋存的盆地相连 。据此认为 , 隆6盆地名称沉积体系氧化带类型氧化带宽度( km)氧化带厚度( m)备 注伊勒门盆地冲积扇潜水氧化带12150辫状河潜水氧化带72建造式古河道64基底式古河道潜水层间氧化带1810三角洲潜水层间氧化带115163084准巴彦塔拉盆地冲积扇潜水氧化带44102三角洲潜水层间氧化带2101068巴彦毛都盆地三角洲潜水层间氧化带5152530乌里雅斯太盆地冲种扇潜水氧化带1496辫状河潜水氧化带3082建造式古河道潜水层间氧化带203234三角洲潜水层间氧化带21515684153 第 3 期李国新等 : 巴音宝力格隆起带中新生代盆地砂岩型铀矿成矿地质条件及远景分析起带上的中新生代盆地是寻找砂岩型铀矿的有利盆地 。 隆起带上各中新生代盆地均发育了下白垩统巴彦花组 , 且在区域上发育稳定 , 其中存在 具一定规模的松散砂岩层 , 具泥砂泥的结 构 。从古气候条件来看 , 巴彦花组形成于温暖 潮湿的气候环境 , 岩石中富含炭质 、有机质等 还原性物质 。巴彦花组沉积以后 , 气候转为干 旱半干旱 , 有利于后生氧化作用的进行 , 其 顶板埋深一般小于 100 m 。因此 , 认为下白垩 统巴彦花组为隆起带上中新生代盆地内砂岩型 铀矿找矿目的层 。根据隆起带上中新生代盆地找矿目的层下 白垩统巴彦花组沉积体系 、后生氧化蚀变特 征 、露头铀矿化显示及深部铀矿化信息分析 , 巴彦花组中可能存在潜水层间氧化带与古河道 两种砂岩型铀矿化类型 , 前者赋存于三角洲沉 积体系砂砾岩 、砂岩潜水层间氧化带前锋部 位 , 后者赋存于盆缘枝状沟谷辫状河沉积体系 形成的基底式古河道系统或低水位期间冲积扇前缘辫状河沉积体系形成的建造式古河道系统砂砾岩 、砂岩中 , 而且从成矿条件上看 , 形成 潜水层间氧化带型铀矿化更为有利 。从盆地面积来看 , 巴彦毛都盆地 、准巴彦 塔拉盆地 、乌里雅斯太盆地 、巴彦都兰盆地 、 伊勒门盆地面积较大 ( 大于 500 km2 ) 。就找 矿目的层巴彦花组中古河道及三角洲砂体发育 规模及氧化带发育程度而言 , 准巴彦塔拉盆 地 、乌里雅斯太盆地 、伊勒门盆地发育了 5 条 基底式和 3 条建造式古河道 , 古河道长 15 50 km ,宽 4 15 km , 单个韵律砂体厚度 10 35 m , 潜水层间氧化带长度 30 82 m , 潜水 层间氧化带发育厚度 10 34 m ; 巴彦毛都盆 地 、准巴彦塔拉盆地 、乌里雅斯太盆地 、伊勒 门盆地巴彦花组三角洲砂体发育规模较大 , 且 潜水层间氧化带发育较充分 , 氧化带宽 11516 km , 厚度 684 m 。因此 , 巴彦毛都盆地 、 准巴彦塔拉盆地 、乌里雅斯太盆地 、伊勒门盆 地是寻找古河道及潜水层间氧化带砂岩型铀矿 的有利盆地 。analysis on metallogen ic condit ions and prospect of sandstone2typeuran ium deposits in meso2cenozoic ba sin , ba yinba ol ige upl if ted zon