中国北方产铀盆地分析概述.docx

中国北方产铀盆地分析概述寸小妮（矿物学、岩石学、矿床学 学号：201320996）铀矿床的分布遍及世界各大洲的中新生代盆地,但实际它们还是集中产出于少数盆地中。其中有砂岩型铀矿床大量产出的盆地称为产铀盆地,而把那些无重要砂岩铀矿产出的盆地称为非产铀盆地（陈祖伊，2004）。 根据目前认可的砂岩铀矿形成的必备地质条件,一个盆地能否成为产铀盆地主要取决于这个盆地所在地区的地质背景及其形成发展过程中所经历的地质事件,而其中最重要的是盆地经历的构造变动。因此,通过识别盆地所处的有利地质环境和分析盆地的形成和演化历史就可以判别盆地的产铀前景。1， 北方中新生代盆地特征1.1中新生代盆地构造特征1.2.1东部区盆地的沉积演化受张性断裂控制,均属张性地堑或半地堑类型,形成多凹多凸的构造格局。盆地的形成与断块的沉积是同步的,沉积物堆积厚度大,含丰富的有机质,找矿目的层厚度也较大（图1 ）1,2。图1中国北方东部区盆地构造特征1冲洪积层;2沉积地层;3基底地层;4不整合界线;5张性断裂。上图:广泛断陷;中图:叠瓦式断陷;下图:局部断陷。各盆地内的正断层(生长断层)都属张性构造,在盆地中不仅分布广、数量多、规模不一,而且发育时间长短和先后也有所不同。一般来说,规模大、发育早的断层控制着盆地内凹陷和凸起;规模较小的断层控制着次级断块的分布以及沉积厚度、岩性、岩相类型的变化和局部构造的发育1。盆地构造演化经历了拱升、裂陷初期、裂陷极盛期、缓慢下沉或上升4个阶段。其中晚燕山期、早喜马拉雅期和晚喜马拉雅期是主要的盆地形成期,沉积了3套富含有机质岩系,控制着含铀层位的形成及砂岩型铀矿化的分布（籍增贤，2006）。因此,东部中新生代沉积盆地的找矿目的层主要为白垩系、第三系。东部中新生代沉积盆地经历了多次构造活动,造成多次沉积间断或不整合,氧化还原环境多次交替,有利于铀元素迁移、富集成矿。1.2.2西部区西部区盆地大地构造位置属聚敛型大陆边缘活动带。北西西向或近东西向造山带控制了沉积盆地的发育和演化。由于板块的碰撞作用,在山前形成了坳陷带和山间断、坳陷。造山带上升,产生侧向水平挤压应力,在盆地内形成较多的背斜带、冲断带和凹槽,局部地段形成斜坡带(图2)1。这种隆起旁侧的向盆地内缓倾的斜坡带和凹槽,为砂岩型铀矿化的形成提供了良好的构造空间。图2中国北方西部区盆地构造模式图1发生褶皱的地层;2正常沉积地层;3断裂。上图:沉积区单侧发生褶皱;下图:沉积区两侧均发生褶皱。盆地形成期主要有印支期、燕山期、早喜马拉雅期、晚喜马拉雅期,从而形成了三叠系、中下侏罗统、下白垩统、渐新统、中新统、上新统中下部以及第四系等铀矿化层位4。西部区中新生代盆地演化不尽相同,但一般早期断陷、后期造山带上升,产生山前坳陷或山间断陷。演化过程也经历了隆起断陷坳陷的过程。盆地发育早期,由于板块俯冲或遇合,形成早期的磨拉石组合;中期发育含丰富有机质的砂泥岩组合,有利于砂岩型铀矿化的形成;后期由于受印度板块的俯冲以及同中国大陆的碰撞,褶皱山系复活, 出现巨厚的红色磨拉石组合1,11。1.2.3中部区中部区明显地受特提斯洋向北推挤的影响以及后来印度板块与中国板块的碰撞,盆地的西部边缘活动强烈,形成逆冲断裂带。中新生代沉积盆地多形成于印支期,盆地形成较早,且形成后没有发生强烈的构造变动3。它与东部区盆地的差异在于东部区中新生代发生了强烈的块断裂陷运动,使古生代地层起伏较大,砂体形态复杂,对层间氧化带砂岩型铀矿化的形成不利。中部区三叠纪、侏罗纪湖盆发育经历了多次的湖盆形成及衰亡的演变阶段,沉积相带发育完整,多具有环状分布的特点。中生代后期,中部区已基本结束了盆地的发育,整体上升,新生界沉积仅限于局部盆地边缘1,2。2产铀盆地的特点2.1产铀盆地的特点砂岩铀矿床不论在成因、分布、规模等方面与盆地的性质、规模和盆地的发生发展有关。我国中新生代盆地面积大于5 km2的有1270个，总面积达240万km2，占全国面积的25%，其中巨型盆地（10万km2）5个，大型盆地（1-10万km2 ）19个；中型盆地（18-1万km2 ）149个；小型盆地（518 km2）1097个，现已在十多个盆地中发现了数十个砂岩型铀矿床，（如上述几个盆地）。其中八十年代发现的内蒙二连盆地中的砂岩型铀矿，是巨型盆地中的矿化（品位很低但储量很大是地浸法较好的地区）因此，研究盆地的性质和特点，对于找矿工作有很大的指导意义。总体特征：(1)分布在相对稳定陆块(地台)的坳陷或隆起带边缘。根据赋矿主岩形成时的盆地原型来描述,产铀盆地主要有内克拉通沉降盆地(如伊犁盆地、吐哈盆地等)和内克拉通沉陷盆地(如鄂尔多斯盆地)1,5。(2)盆地类型依次为挤压(前期)、伸展(主岩沉积时期)、挤压(后期或成矿期)。主岩沉积后,无大规模的挤压变形,垂直升降作用占主导地位,压实成岩作用较弱。(3)主岩沉积后,盆地与周边褶皱山系运动形式不同。由于后期的挤压作用使盆地处于坚硬地块一侧的地层不发生褶皱变形,同时受山系隆升作用影响,盆地一侧发生掀斜作用,形成斜坡带。主含矿层在盆地边部有出露且埋深较浅(一般小于400 m)。这是产铀盆地的突出特点1,6,7。(4)具备丰富的铀源条件。尽管目前就砂岩型铀成矿对铀源条件的要求存在争议,但对于局部层间氧化带砂岩型铀矿来说,丰富的外部铀源是必要的。（5）产铀盆地主岩沉积建造期长,具有多旋回泥砂泥结构,有明显的沉积间断期,水动力机制完善。(6)产铀盆地大多是含油气盆地。一类是含油气建造为上古生界,产铀建造为中新生界;另一类含油气建造和产铀建造均属中新生界,油气藏位于盆地的中央而铀矿则位于边部,如伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、二连盆地1,8。产铀盆地大多数也是产煤盆地(如伊犁盆地),这一现象值得重视。我国北方的产煤盆地,大多数具有发育良好的河道砂体,各旋回保存齐全,铀矿化多出现在砂岩层中,少量产在煤层中。(7)产铀盆地的主含矿层具有专属性。西部区主含矿层为侏罗系(J1-2),中部区主含矿层为侏罗系和白垩系,东部区主含矿层为白垩系。这一点与盆地的形成和构造演化有关9。2.2不同盆地与矿化的关系（1）.盆地的类型与矿化关系。根据不同的划分依据，可划分出不同的盆地类型，如按盆地产出的大地构造部位可划分为： 褶皱带的山间盆地；地台凹陷盆地；地洼断陷盆地；其中两种盆地对找矿较为有利，原因：中新生代盆地的分布受区域地质构造的控制，展布方向与区域构造一致，西部地区基本是在海西褶皱带上发展起来的，盆地主要沿EW方向或NNW方向分布形成一系列山间坳陷和山前盆地；东部地区是在加里东地台的基础上发展起来的，形成一系列线型小型断陷盆地，呈NW NNW方向展布，规模上相对西部要小，滇西地区主要产於SN向构造控制之下，所以盆地呈SW向产生，规模上多为中小型。按盆地的沉积建造可划分为红盆：红色碎屑岩建造煤湓：暗色碎屑岩建造火盆：火山岩、火山沉积碎屑岩建造（现在大都趋向划归火山岩型铀矿系列）上述三种盆地中都有铀矿化，相对而言，火盆对成矿要更有利一些，因为铀源充足以外，由于火山作用可造成局部高热异常场，使地下水受热，形成热水。（2）.盆地的规模与矿化的关系大型盆地，反应地壳运动相对比较稳定，虽然有含铀盖层的形成，但由于铀源分散，且缺乏大的沉积间断面，铀源实集点多，很少形成较大规模的矿体，仅形成一些矿点和异常点。小型盆地，就铀源而言，由于受盆地规模所限，不足以提供形成矿床的铀源，故亦不利于大矿的形成。相比之下，盆地规模介于上两者之间的中型盆地，成矿条件要好的多，事实上多数矿床就产在中型盆地中。（3）.盆地的结构与矿化。有利于铀矿化的砂岩盆地大都具有这样一个结构。 盆地周围蚀源区及盆地的基底由含铀量较高的花岗岩类或长英质类岩石所构成。（如衡阳盆地，美国科罗拉多高原圣湖安盆地）。 盆地内沉积有类含有机质的花岗岩碎屑岩（如花岗质角砾岩）、页岩、砂岩，并常常覆盖有中酸性火山岩和火山碎屑岩，火山碎屑沉积岩。如美国、尼日尔等国家的产铀盆地都具有这一特点。 成矿盆地的基底是起伏不平的，铀矿化或矿床常产在基底的相对低洼部位，（即槽状构造控矿），这些相对低洼部位，有些是古河道，有的是较宽阔的小盆地，常沉积一些较粗的碎屑沉积岩，透水性好，有利于含矿地下水的渗透和迁移。另外，这种环境相对封闭，还原性强，有利于铀在沉积成岩过程中还原沉积实集。（4）.盆地的发展与矿化盆地的发展可划分为三个阶段，盆前阶段，盆地形成阶段和盆后阶段，在每个阶段，矿化的特点的不同。现东南沿海断陷盆地的发展为例，它经历如下几个阶段，下降初期局部充填阶段；振荡下降，普遍覆盖阶段；稳定下降，萎缩阶段；振荡上升，退覆阶段。综观全过程，在盆地发生的早期或中期，都不利于成矿，仅形成局部的初始实集，在晚期或发展过程中有一些短暂的沉积间断面，而且稳定上升，直至全面隆起发展为准平原阶段，与其湖沼相、三角洲相沉积物中，可形成少数同生铀矿床，更大的一部分则是在这种有利部位，经改造再实集形成后生矿床。2.3北方6种盆地地质分析伊犁式、吐哈式砂岩型铀矿产于天山造山带中的山间盆地，其共同的地球动力学背景是由弱伸展构造环境下形成产铀建造到弱挤压构造环境下进一步导致铀的叠加聚集，富集成矿，侏罗系中下统水西沟群是主体产铀建造。比较之下，吐哈盆地受周边板块更强的夹持作用，隆升速率更快，小型褶皱和南北分带更为明显，中心部位离蚀源区更近。东胜式砂岩型铀矿产于鄂尔多斯盆地东北部，鄂尔多斯盆地是中国大型克拉通盆地11，盆地北部侏罗系中下统直罗组是主体产铀建造，该产铀建造整体上由北西向南东分布稳定，发育连续12。乌兰察布式、马尼特式砂岩型铀矿分别产于二连盆地中东部乌兰察布坳陷和乌兰察布坳陷与马尼特坳陷的过渡部位。二连盆地是经历拉张断陷(J-K1)热沉降坳陷(K2)和差异抬升(E-Q)3个阶段演化而成的大型裂谷盆地.乌兰察布坳陷主要含矿层是上白垩统二连组,马尼特坳陷主要含矿层是下白垩统赛汉组2,9。通辽式砂岩型铀矿产于松辽盆地东南部通辽地区，松辽盆地演化经历裂陷（K1）坳陷(K2)和抬升(K2末至古近纪)3个阶段。通辽地区目前发现的主要含矿层是上白垩统姚家组2,10。从上述盆地不难发现含矿建造从西部向东部的变化，西部（前3种砂岩型铀矿）均产于中下侏罗统含煤碎屑岩系，东部（后3种砂岩型铀矿）均产于上白垩统泥质砂岩和细砂岩。北方盆地中容矿岩系的时代有由西向东逐渐变新的趋势，今后应对我国北方中东部白垩纪以来岩石的容矿可能给予一定的关注。2.31 6种矿体地质北方六种砂岩型铀矿矿体一般都受层间氧化带控制，其在剖面上显示为卷状、板状，矿体在平面上呈不规则状，连续性好。其含矿岩性为疏松，渗透性较好的疏松-次疏松的含砾粗砂岩、中粗砂岩。铀的存在形式主要是沥青铀矿、粘土矿物和粉末状黄铁矿吸附存在。3，产铀盆地分析的思路综合前人和以上的研究，我们从北方的产铀盆地总结出一些分析产铀盆地基本的思路。宋继叶（2013）曾将产铀盆地的主要内容归纳为个5个M、3个S和4个T3。5个M即为：成熟度，指基底地壳的成熟度及其与古陆块的关系等，是一项区域性评价标志，对产铀盆地分析具有至关重要。物质基础，即铀源条件（包括蚀源区和基底的铀丰度及主岩的含铀性等）；运移，包括铀元素的迁移、沉淀、富集等；保存，包括该层岩性、后期改造的条件及水动力条件的转化等；Magnitude:指含矿砂体的规模，一般规模的砂体才能形成大矿。3个S是，沉积作用，指沉积建造特征，沉积体系及砂体发育特征沉积建造的含铀性。沉降史，指盆地的沉降埋藏和抬升历史对铀成矿、保存及水动力条件的影响等。构造样式，指构造形态包括张、压、走滑应力体制下的构造样式对铀矿运移、沉淀、富集以及后期改造的影响等。4个T是，构造背景，产铀盆地的区域地质背景；时代或时间，指盆地的发展阶段及构造演化与铀成矿的关系；掀斜，即对构造斜坡带的演化、发育空间范围的研究；热史，指地温场与盆地的深部结构、盆地演化、盆地基底构造形态、地下水活动和沉积层的放射性生热等之间的关系。当然，一个铀矿的形成，除了与盆地的性质、规模、发展有关外，还与其他因素有密切的联系，是在各种因素综合作用下的结果。参考文献：1 籍增贤, 北方中新生代产铀盆地的特点与找矿方向探讨,铀矿地质, 第22卷,2006年第4期7月。重点阅读。2 张金带、徐高中等，中国北方6的砂岩型铀矿对铀资源潜力的提示，中国地质，第37卷第5期，2010年10月。重点阅读。3宋继叶、宋祖伊等，产铀盆地分析概述，铀矿地质，第29卷第3期，2013年5月。重点阅读。4 陈祖伊, 产铀盆地的形成演化模式及其鉴别标志,世界核地质科学，第21卷第3期，2004年9月。重点阅读。5 都天姚,关于盆地分析思想的发展,世界物理学进展，第7卷第2期，1992年5月。一般阅读。6 周庆凡, 国外沉积盆地分析研究的新进展, 地球科学进展, Vol.6.No.4,1991