巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件.pdf

第 3 l 卷第 3期 2 0 1 4年 9月 世 界 核 地 质 科 学 W o r l d Nu c l e a r Ge o s c ie n c e V0 1 31 No 3 S e p t 201 4 DOI ： 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 6 7 2 0 6 3 6 2 0 1 4 0 3 0 0 3 巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件 王 明利 ( 天津华北地质勘查局核工业 2 4 7大 队，天津3 0 1 8 0 0 ) 摘要 简要介绍 巴音 塔拉凹陷蚀源区岩石及年代学特征 ，论 述了含矿地层 特征 、沉积物 源、铀 矿化类型 、成矿年龄及铀成矿条件等。指出下 白垩统含矿地层物源好 ，地质演化历史 对后 生水成铀矿 有利 ，是 寻找地浸砂岩型铀矿值得重视的地区。 关键词 巴音塔 拉凹陷 ；地浸砂岩型铀矿 ；铀成矿特征 ；铀成 矿条件 中图分类号P 6 1 2 ；P 6 1 9 1 4 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 2 0 6 3 6 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 5 0 9 0 5 M e t a l l o g e nic c o nd it io n o f in s it u l e a c h ing s a nd s t o ne t y pe ur a niu m de po s it in Ba y in t a l a de p r e s s io n WANG Min g l i ( N u c l e a r I n d u s t r y P a r t y N o 2 4 7，G e o l o g y a n d E x p l o r a t io n B u r e a u o f N o A h C h in a ，T ia n j in 3 0 1 8 0 0 ， C h in a ) Ab s t r a c t ：A b r ie f in t r o d u c t io n wa s ma d e o n t h e l it h o l o g ic a l a n d c h r o n o l o g ic a l c h a r a c t e r s 0 f r o c k s i n s o u r c e r e g i o n s ，b y s t u d y i n g t h e c h a r a c t e r s o f o r e b e a ri n g s t r a t u m a n d it s s o u r c e， u r a n iu m min e r a l i z a t io n t y p e a n d a g e a n d t h e u r a n iu m me t a l l o g e n ic c o n d it io n s a n d S O o n in B a y in t a l a d e p r e s s i o n T h e a u t h o r s u g g e s t s t h a t o r e b e a r in g s t r a t a o f L o we r C r e t a c e o u s h a v e f a v o r a b l e u r a n iu m s o u r c e a n d g e o l o g ic a l e v o l u t io n p r o c e s s f o r t h e f o r ma t io n o f e p ig e n e t ic h y d r o g e n ic u r a n iu m d e p o s it Th e r e f o r e， Ba y in t a l a de pr e s s i o n is t h e f a v o r a b l e t a r g e t a r e a for s e a r c h ing in s it u l e a c hi ng s a nd s t o ne t y p e u r a n iu m d e p o s it Ke y wo r d s ： B a y in t a l a d e p r e s s io n；i n s it u l e a c h in g s a n d s t o n e t y p e u r a n iu m d e p o s i t ； u r a n iu m me t a l l o g e n i c c h a r a c t e r s ；u r a n iu m me t a l l o g e n ic c o n d it io n 近年 笔者在二连盆地 的三级构造单元 巴 音塔拉 凹陷寻找煤炭资源过程 中并参 照前 人 的资料 ，发现 在 巴音塔拉凹陷 的多个地段 浅部砂体存 在工业铀矿化 ， 目前 已勘查一 定 规模 的铀资 源量 ，值得引起关注 和重视 。通 过对 巴音塔拉 凹陷地浸砂岩型铀矿成矿地 质 特征和成矿条件进行 初步探讨 ，为在该 区进 一 步寻找地浸砂岩 型铀矿提供一定 的地质依 据 。 1区域地质概 况 巴音塔拉 凹陷属于二连盆地 腾格尔坳 陷 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 7 0 9 ； 修回 日期2 0 1 3 1 0 0 9 作者简介 王 明利 ( 1 9 6 9 一 ) ，男 ，河北张北人 ，工程师 ，长期从事铀 矿勘查工作 。 E ma i l ：1 8 48 41 3 5 9 q qC O m 第 3期 王明利 ：巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件 5 1 1 下二 叠 统 额 里 图 组 ( P 。 e ) ，主要 出露 于 盆 地 南东部蚀 源区 ，呈 N E向断续 分布于六 支 箭 、那 仁乌 拉 一带 ，为一 套 中酸性 火 山岩 ( 灰色安山玢 岩 、安 山质凝灰岩) ，厚度 大于 1 3 38 m 。 上侏 罗统多 伦 组 ( J 3 d ) ，出露于盆地西部 镶 黄 旗 一 带 ，由灰绿 色安 山质 角砾 岩 、玄 武岩 、英 安 岩及 粉砂 质 泥岩组 成 ，厚 度 达 1 9 0 0 r n 。与下伏额里图组为不整合接触。 上侏罗统张家 口组 ( J 3 z ) 和三道沟组 ( J 3 s ) ， 大面积出露于盆地北西部蚀源 区和零 星分布 于盆地南东部蚀源 区 ，岩性为灰 色紫色流纹 质 凝 灰岩 、安 山质 凝 灰 岩 ，厚 度 大 于 9 0 0 lq l 。 与下伏三面井组不整合接触。 2 2 蚀 源 区岩石 组成 及 时代 巴音塔拉 凹陷基底及周 边蚀源 区侵 入岩 发育( 图 1 ) ，且集 中发育于盆地东南部。根据 区测 资料 ，把 该 区侵 入岩 类划分 为燕 山期 、 印支期和海西期。 燕 山期侵入 岩 ：在盆地东南部蚀 源 区大 面积 出露 ，主要为 花 岗岩 ，部分 为 闪长岩 ， 这些侵入岩被认为是 同源多次岩浆活动 的产 物 ，早期为石英二 长岩 、石英 闪长岩 ；主侵 入期为 中粗 粒 或 斑 状 黑 云母 花 岗岩 ；晚期 为 钠 长花 岗岩或花岗斑岩 。多期侵入形成花 岗杂岩体 ，以黑 云母 花 岗岩分布最广 ，广泛 分布于盆地 东 南部 蚀 源 区 A、B、C、D、E、 F和 G各支谷两侧 ，呼和一芒黑特成矿带近源 区 A、B、C和 D支 谷 两 侧 均 为 黑 云 母 花 岗 岩 ，黑 云母 花 岗岩为该 区铀成矿提供主要铀 源 。 印支一 海西期侵入岩 ：规模小 ，且主要分 布在盆地西部 ，印支期 侵入岩在盆地东部及 东南 部局部 发育 ，印支期 侵入 岩为 闪长岩 、 花岗闪长岩 ，海西期主要为闪长玢岩。 巴音塔拉 凹陷东部蚀源 区分 布最广 的黑 云母花 岗岩年龄有两组_ 2 ：一组样品年龄采 自 A、B 、C支谷 ，年龄为 1 1 2 1 2 9 Ma ；另一组 样 品采 自F谷 ，年龄为 1 9 5 Ma 。说 明黑 云母 花 岗岩为两期侵 入 ，主侵入期 年龄为 1 1 2 1 2 9 Ma ，属燕 山晚期 ；少数早期侵入年龄 为 1 9 5 Ma ，属燕 山早期或 印支晚期 。区域上燕 山晚期和 印支晚期 花 岗岩侵入时代与 巴音塔 拉 凹陷东南 部近源花 岗岩相一致 ，但未见海 西期花 岗岩 。 3 含矿地层及铀矿化特征 3 1 含 矿地 层 巴音塔 拉 凹陷 以下 白垩统 为沉 积主 体 ， 其上缺失 上 白垩统和古近 系 ，仅覆 盖了新近 系和少量的第 四系 。下 白垩统是一套 地形起 伏大 、气 候温 热为 主 的陆 相断 陷盆地沉 积 ， 自下而上分为阿尔善组 、腾格 尔组和赛 汉组 ( 表 1 ) 。 表 1 巴音塔拉 凹陷含矿地层划分简表 Ta bl e 1 Br i e f di vi s i on of o r e -be a ring s t ra t a i n Bay i ntal a de pr e s s i o n 由于腾格尔组 和赛 汉组经历 的湖盆发育 阶段不 同，所 以沉积 特征有别 。就钻孔揭露 的腾格尔组分析 ，上 部层位沉积时 已是湖盆 逐渐衰退之 时 ，湖水 变浅 ，河流延伸 ，沉积 物补给充分 ，扇群沿盆缘发育沉积一套 “ 扇一 扇三角洲一 浅深湖 ”环境下的沉积物 ；赛汉组 沉积时湖盆萎缩衰亡 ，形成一套厚度不 大的 “ 冲洪积一 河流一 湖泊三角洲”环境下的河流沉 积物 。 巴音 塔拉 凹陷 目前探 明的铀矿化 主要 赋 存于赛汉 组下段具深切谷特 征的辫状 河道砂 体 中；其次为产于腾格尔上段 的扇三角洲前 缘的砂体 中。 赛 汉组含矿砂体 ：为一套河流相 、局部 沼泽相沉积 。上部为辫状河 流相 白色 、浅灰 色砂质砾岩 、含砾砂岩 ，下 部为蓝色 中细砂 5 1 2 世 界 核 地 质 科 学 第 3 1卷 岩夹炭质泥岩 。由于该砂体 富含 被氧化 的灰 白色炭屑及灰黑色炭质 泥岩残 留 ，推i 贝 0 其原 生岩性为灰色一 灰黑色岩系 。砂岩的碎屑物成 分 以长石 和石英 为主 ，黏土矿物主要为蒙皂 石 和高岭土及少量 伊利石 ，分选较好 ，厚度 2 0 3 0 m。铀矿化 赋存 于上段 下部层位 的蓝 灰色粗粒一 中粒长石石英砂岩 ，少量为灰黑色 细砂岩 、粉砂岩和炭化泥岩 。由于广 泛存 在 长石水解及 以蒙皂石为主 的黏土化作 用 ，局 部导致砂体发蓝和结构上的松散现象。 腾格尔组含矿砂体 ：主要 由水下分 流河 道砂体 、水下分流河道 间砂体 和水 下砂坝砂 体组成 。岩性 由灰色 、浅灰 色和灰 白色砂质 砾岩 、 含砾粗砂岩 、含砾 中砂 岩 、灰黑色细 砂岩及泥质粉砂岩组成 ，其 中水 下分流河道 砂体 、水下砂坝砂体粒度较粗 ，炭屑含量少 ； 水下分 流河道 间砂体 粒度细 ，见较多泥质组 份 ，炭 屑含量较 高 ，常呈炭屑层与纹层砂互 层 。砂岩 的碎屑 物成分 主要为 长石 、石英 ， 含火 山岩 、硅质岩岩 屑等组份 。高岭土化强 烈 ，富含炭屑等有机质 ，未见蓝色砂体 出现 ( 无二次 氧化还原 ) 。铀矿化主岩主要 为灰 色 含砾粗 、中粒 长石石英砂岩夹灰黑色 泥质粉 砂 岩 和泥 岩 。 含矿层及 顶底 具有很好 的泥一 砂一 泥沉积 结构。尤其赛汉组沉积砂体 ，其 隔水 顶板 是 新近系巨厚红色 泥岩 ( 约 1 0 0 m厚 ) ，其隔水 底板是腾格尔组顶部 的黑色泥岩。 3 2 铀 矿 化 巴音塔拉 凹陷铀成矿作 用 目前可分 为古 河谷潜水氧化和扇三角洲潜水转层 间氧化两 种类型 ，古河谷潜水氧化成矿见 于呼和地段 赛汉组 ，扇三角洲潜水转层 间氧化成 矿见于 芒黑 特地 段腾 格 尔组 。 古河谷潜水氧化成矿 作用 ：赛汉组 沉积 后 经 历 了 8 0 Ma漫 长 的沉 积 间断 ，古 潜 水 作 用时间长 、规模大 ，古河谷潜水氧化作 用 由 上而下 ， 自强变弱 ，铀在其垂 向氧化还原过 渡部位富集成矿。 扇三角洲潜水转层 间氧化作用 ：该 区经 历长期 抬升剥 蚀作用 ，使 目的层 局部 出露 ， 本 区在乌 兰楚鲁一带形 成面积达 4 0 k m2“ 天 窗 ” ，铀矿化 目的层 直接接 受含铀 含 氧水下 渗 ，形成潜水 氧化成 矿。潜水下渗在腾格尔 组三角洲前缘与湖相泥岩交替部位侧 向运移 ， 形成层 间氧化带型铀矿化 。 铀 矿 石 类 型 ：呼 和 地 段 铀 矿 石 主 要 为 细 砂岩 ，少量粉砂 、中砂岩 ；芒黑特地段 铀矿 石既有粗砂、细砂岩 ，又有泥岩。 铀成矿时代 ：关于 巴音塔拉 凹陷砂 岩铀 矿的成矿时代是根据夏毓亮 2 在呼和地段钻孔 Z K 3 3 6 7 9铀 矿 化 段 选 取 4个 样 品进 行 U R a 平衡系数及 U P b同位素测定 ，获得一条 U P b等时线年龄 ，铀矿化年龄为( 7 4 - 0 ) Ma 。 呼和地 段 ( 7 0 ) Ma _ 2 铀 矿化 年 龄正是 中新 世 ( N - ) 末或上新世 ( N ： ) 初的时期 ，该年龄的获 得证 明该地段 古河谷潜水氧化成矿作用 刚好 在新 近系上新 统泥质屏蔽层沉积之前 ，或 呼 和地 段 在 ( 7 0 ) Ma时 上 新 统 并 未 全 部覆 盖 ， 由于潜水氧化而形成的铀成矿作用 。 4 铀成矿条件 4 1 成 矿地 层物 源 对 巴音 塔拉 呼 和地 段 钻 孔 ( Z K 3 8 4 3 1 、 Z K 3 8 4 - 6 3 、Z K 3 8 4 7 9 ) 及芒黑特地段 “ 天窗 ” 赛汉组砂 岩中碎 屑锆石进行 U P b同位 素测 定 ，结果表 明其年龄值为 l 1 9 1 4 4 Ma ，与蚀 源 区燕 山期 花 岗 岩年 龄 基 本 一 致 ，表 明赋 矿砂体物源来 自于蚀源 区燕 山期花 岗岩 的剥 蚀 。 4 2蚀源 区原 岩铀质 量 分数及 其 变化 巴音 塔 拉 凹 陷 基底 及 蚀 源 区 岩 石 铀 质 量 分数见表 2 ，基底地层铀质量分数为 2 51 O 4 61 0 - 6 ，蚀 源 区侵 入 岩 铀 质 量 分 数 为 表 2 基底及含矿地层、蚀源区岩石铀质量分数 ( 据 核工业 2 0 8大 队) Ta b l e 2 Ur a n iu m ma s s f r a c t io n o f b a s e m e n t r o c k， or e - b e ar ing s t r a t um and s o ur c e r o c ks ( A f t e r G e o l o g i c P a r t y No 2 0 8，C NNC) 第 3期 王明利 ：巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件 5 1 3 1 1 8 1 0 - 6 6 3 1 0 咱。 根据花 岗岩 U - P b同位素组成特征分析 ， 该 区花 岗岩是从低 U值 的下地 壳源区演化 而 来 的_ 2 。在这种情况下计算岩石 的原始铀含量 遇 到校正初始 铅的困难 。为此 ，按地层及花 岗岩年龄 ，并取该类 岩性最高普通铅含量 的 样 品作为初始铅校正 ，从 而计算地层及蚀源 区花 岗岩原始铀含量 并 与 现测 含量进行 比 较 。结果表 明芒黑 特 “ 天窗”地表露头砂岩 铀丢失 8 2 ，而盆地东南部蚀源区花岗岩丢失 1 4 8 8 ，且绝大多数 5 O ，说 明地表风 化淋滤作用使铀大量带 出。蚀 源 区花 岗岩为 该 区砂岩铀矿 主要铀 源体 ；而含矿层在沉积 时已有铀 的预富集 。 4 3铀成 矿与 地质 演化 巴音塔拉 凹陷发育 始于 白垩纪 ，盆地经 历断陷 、沉降 、萎缩衰亡 3个时期 ，沉积 了 下 白垩统 。 目的层腾格尔组 沉积后 ，赛汉组 沉积时该区地壳开始抬升 ，盆地 已开始萎缩 。 第 1次抬升 自赛汉组沉 积后 直至新近系上新 统沉积前 ，时隔约 8 0 Ma ，该时期为干旱一 半 干旱 气候 ，古 潜水 氧化作 用普遍 且规模 大 ， 应 为该 区有利 的铀矿化 时 期 ( 7 0 ) Ma ；第 2 次抬升结束于上新统屏蔽层 沉积早期 ，较弱 的差异升降作用 可能使 目的层未被上新统覆 盖 ，古地表水下淋氧化形成第 2期铀矿化 ( 呼 和地段 ) ；第 3次抬 升为上 新统屏 蔽层 覆盖 后 ，形成芒黑特地段 “ 天窗 ” ，铀矿化 由潜水 氧化类 型转 为层 间氧化类型 。显然 ，巴音塔 拉 凹陷的地质 演化特点有助于含矿地层 的后 生水成铀成矿 作用 。当然 ，这些铀矿化作 用 的时限还有待进一步研究证实。 5结 论 1 )巴音塔拉 凹陷含矿层为下 白垩统赛汉 组和腾格尔组沉积砂体 ，砂体 来源于盆地南 东侧广泛 发 育 的燕 山 期 花 岗岩 类 岩石 的剥 蚀 。地 层 中碎 屑锆 石 U P b同位 素 年 龄 1 1 9 1 4 4 Ma和花 岗岩 中锆 石 U P b同 位 素年 龄 l 1 2 1 2 9 Ma的一 致性 证实 了这一推断。 2 )该区地质构造演化特征表明 ，赛汉组 沉积后该 区经历 了约