二连盆地铀矿床成矿类型及时空分布特征

2021-11-27 01:50林效宾李西得刘武生
铀矿地质 2021年6期
关键词:成矿作用二连铀矿床

林效宾,李西得,刘武生

(核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029)

二连盆地地处内蒙古中东部,为北方重要的石油、天然气、煤炭、铀等多种能源矿产的产地。经过几代核工业地质人员的努力,20 世纪末在乌兰察布坳陷探明了苏崩、努和廷等沉积成岩型铀矿床;21 世纪以来,在“综合勘查,系统评价”基本找矿思路的指导下,发现或探明了巴彦乌拉、赛汉高毕、哈达图等多个可地浸砂岩铀矿床,并落实为一类铀矿基地[1-4]。

随着勘探程度的增强,二连盆地铀矿找矿层位由浅及深,逐步突破,形成了铀矿床“类型多、层位多”的空间展布特征。而总结不同成矿类型铀矿床的划分依据、成矿规律及时空分布特征等,建立“找矿模式”,对铀矿勘探方向具有重要的指导意义。中国铀矿床类型繁多,不同学者依据含矿主岩、矿化成因、矿体形态、控矿构造或产出环境等分类原则划分有不同的方案,但总的原则是有利于研究和实际找矿勘察工作的需要[5]。秦明宽等(2009)将二连盆地区域铀矿化类型按含矿主岩划分为砂岩型、泥岩型、膏(钙)结岩型和含铀煤型等,按矿化成因划分为沉积成岩型、潜水氧化型、潜水-层间型和复合成因型等4 类[6]。聂逢君等(2015)提出了二连裂谷盆地“同盆多类型”铀矿床组合概念,将二连盆地铀矿床划分为含煤泥(砂)岩型铀矿床、古河道砂岩型铀矿床、湖相泥(砂)岩型铀矿床等类型[7]。以上铀成矿类型的划分对二连盆地铀矿勘探部署均具有重要的理论和指导意义。

近几年,二连盆地铀矿勘探以主攻古河道型砂岩铀矿床为主,在其资源量不断增加的同时,包括布拉格、古乃素木等在内的其他类型铀矿床也相继被发现,因此有必要对二连盆地铀成矿类型和时空分布规律进行再次总结归纳。本文主要在前人成果的基础上,通过探讨二连盆地已发现铀矿床的分类、成矿模式、成矿时代、空间展布等特征,提出了不同类型铀矿床产出的有利部位及找矿方向。

1 区域地质概况

二连盆地的大地构造位置属于蒙古-兴安裂谷系中部,为中生代后期在海西褶皱基底和侏罗系残留盆地基础上形成的中、小盆地群的组合[7-8]。盆地四周被古生代和早中生代隆起围限,东、南、西、北分别以大兴安岭隆起、温都尔庙隆起、狼山隆起、巴音宝力格隆起为界,内由5 个次级坳陷(川井坳陷、乌兰察布坳陷、马尼特坳陷、乌尼特坳陷、腾格尔坳陷)及1 个隆起(苏尼特隆起)组成,其内部又分割为43 个次级凹陷和22 个次级凸起(图1)。盆地基底由元古宙、古生代变质岩及基性-中酸性侵入岩构成[9-10]。盖层主要为白垩系、古近系和新近系,白垩系自下而上依次划分为阿尔善组(K1a)、腾格尔组(K1t)、赛汉组(K1s)、二连组(K2e);古近系自下而上依次划分为脑木根组(E1n)、阿山头组(E2a)、伊尔丁曼哈组(E2y)、呼尔井组(E3h);新近系自下而上依次划分为通古尔组(N1t)、宝格达乌拉组(N2b)[11-12]。下白垩统赛汉组为砂岩型铀矿床主要产出目的层,核地质系统一直沿用上、下两段的划分原则,近年不同学者提出了三段或四段的划分方案[3,11,13],为便于衔接,本文继续沿用两分方案。

图1 二连盆地构造分区略图(据参考文献[18]修改)Fig.1 Structural division of Erlian Basin(modified after reference[18])

盆地中、新生代构造演化是在古生代造山带基础上发生和发展的[14]。早-中侏罗世,古亚洲构造域退却,太平洋构造体制启动,盆地处于初始伸展裂陷阶段,晚侏罗世末—早白垩世,二连盆地处于同挤压沉积阶段。早白垩世时期,盆地处于强烈伸展断陷阶段[15-17],在构造应力作用下,盆地内部形成了大量北东-南西走向的半地堑式、地堑式、复式等3 种类型断陷(图2),其中90%以上为半地堑断陷。地堑式断陷在本区发育较少,复式断陷由一系列半地堑和地堑连接而成,在地堑和半地堑之间的隆起上仍有同沉积存在[19],白垩纪地层充填在这些断陷之中,构成盆地沉积盖层的主体。在各坳陷内,阿尔善组-腾格尔组主要发育了一套冲(洪)积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系。阿尔善组沉积了以灰绿、棕红色粗碎屑为主夹灰绿、深灰色泥岩的陆相碎屑岩建造,腾格尔组沉积了灰、深灰色泥岩夹少量砂岩、砂砾岩的湖相碎屑岩建造[20]。赛汉组沉积期二连盆地处于断坳转换期,盆地内构造沉降减弱,地层受凹陷断裂控制开始减弱,但对沉积体系仍有一定的影响。赛汉组沉积时,沿湖盆两端形成大型辫状河三角洲与凹陷长轴平行或斜交,湖盆中部发育数十至上百千米的辫状河相沉积;沿湖盆陡岸形成大面积冲积扇和扇三角洲砂体,冲(洪)积扇成群成带分布,成矿目的层赛汉组沉积厚度大,且埋深较大;缓坡为宏伟壮观的辫状河三角洲群体,沉积厚度相对较薄、但埋深较浅。晚白垩世初,二连盆地遭受了一期强烈的挤压构造反转,之后盆地处于差异升降期,二连组沉积了一套半干旱、氧化条件下以泥岩为主杂色碎屑岩系。古近纪以来,二连盆地伸展断陷结束,转为热沉降期[21],早古近纪沉积了一套以泥岩为主含石膏的红色碎屑岩建造,新近纪沉积了一套以砖红色泥岩为主的碎屑岩建造[20]。

图2 二连盆地构造样式(据参考文献[19]修改)Fig.2 The structural types of Erlian Basin(modified after reference[19])

2 铀矿成矿类型及主要成矿模式

2.1 成矿类型划分

产于沉积盆地之内的铀矿床,受大地构造、古气候、岩相古地理、古水文地质等条件综合控制,但归根结底无论是沉积成岩型、潜水氧化、层间氧化亦或是其他复合型,均为地下水在有利沉积相带与赋矿岩体水-岩作用的直接结果,也可以理解为铀矿体多产于具有适宜水文地质结构的砂体之中[22]。

随着二连盆地铀矿勘探的不断突破,为便于找矿方向的探讨,本文主要以含矿主岩及水文地质结构的区别作为铀矿床类型划分依据,具体涉及含矿岩性、构造位置、地下水补-径-排条件、铀产出层位、赋矿沉积相及铀成因类型等多个条件的不同。按含矿主岩的不同,二连盆地铀矿床可划分为砂岩型和泥岩(粉砂岩)型两大类,进一步划分为4 个亚类(表1):第一亚类为沉积成岩型泥岩(粉砂岩)铀矿床,位于凹陷沉积中心的洼槽带,矿体产出于上白垩统二连组、脑木根组等湖相泥岩、粉砂岩之中,代表性铀矿床有努和廷铀矿床、苏崩铀矿床、脑木根铀矿床等;第二亚类为古河道型砂岩铀矿床,位于凹陷洼槽带,矿体产于古近系、下白垩统赛汉组上段辫状河相及少数曲流河相古河道砂体中,代表性铀矿床有哈达图铀矿床、赛汉高毕铀矿床、巴彦乌拉铀矿床等;第三亚类为断裂陡倾带潜水-层间氧化带型砂岩铀矿床,位于凹陷断裂发育的陡倾斜坡带之上,矿体产出于下白垩统赛汉组上、下段扇三角洲相中的砂体之中,代表性铀矿床为宝拉格铀矿床、道尔苏铀矿床等;第四亚类为缓倾斜坡带层间氧化带型砂岩铀矿床,位于凹陷断裂欠发育、倾角较小的斜坡带之上,矿体产出于下白垩统赛汉组上段及下段辫状河三角洲相的砂体之中,代表性铀矿床为古乃素木铀矿床等。

表1 二连盆地铀矿床分类及特征Table 1 Classification and characteristics of uranium deposits in Erlian Basin

2.2 主要成矿模式

二连盆地铀矿床成矿类型较多,所建立的成矿模式也比较多。根据上述铀矿床划分方案,可归纳为努和廷式、古河道式(包括巴彦乌拉式、赛汉高毕式、哈达图式)、道尔苏式、古乃素木式等4 种模式(图3),各成矿模式概述如下。

努和廷式:晚白垩世二连组沉积晚期,在干旱炎热气候条件下,蚀源区花岗岩等富铀岩体的铀元素被水体携带至凹陷低洼积水区,强烈的蒸发浓缩作用使水体中铀元素不断浓缩,并随着泥质岩层不断下沉和深埋,至成岩期岩层中的铀元素被重新分配、富集、沉淀,形成铀矿化[23-26]。白垩纪末,地层抬升遭受剥蚀,至古新世晚期开始,沉积了一层黑色泥岩层,始新世晚期盆地又逐渐抬升,区域上造成了广泛的沉积间断。受黑色泥岩阻挡作用,始新世经历了一期油气改造作用,铀进一步叠加富集,至新近纪晚期,经历了热水改造作用,铀矿体局部变得更富[26]。

古河道式:古近纪开始,在干旱的古气候环境下,以赛汉晚期古河道砂体为成矿场所,主要通过侧向(谷坡)、顺向(河道走向)及垂向(“天窗”)等3种不同方式进行含氧含铀水的渗入氧化作用,不同的渗入方式造成的成矿类型、方式、强度和规模等皆有各自特点[4,9,27]。古近纪中后期,古河道上部普遍覆盖了较厚的泥岩盖层,地下水渗入作用减弱,铀成矿作用停滞,进入保矿阶段。二连盆地古河道型铀矿床可归纳为3类成矿模式:赛汉高毕式,以垂向(“天窗”)补给为特点,主要发育潜水氧化带型铀矿化;巴彦乌拉式,以侧向(谷坡)为补给区,主要发育潜水-层间氧化带型铀矿化;哈达图式,以顺向(河道走向)为补给径流区,发育层间氧化带型铀矿化[9]。上述3 种类型铀矿化多产于古河道交汇、变宽、变深、拐弯等水头显著变化的部位[2,9,27-28]。

道尔苏式:腾格尔晚期,二连盆地进入断陷稳定拉张期,湖盆边缘大中型辫状河三角洲和扇三角洲向湖盆中心快速推进[17],在道尔苏地区,陡倾的断裂构造控制了赛汉组下段扇三角洲相的发育。至古近纪早期,含氧含铀水开始渗入,因赛汉组下段扇三角洲平原相以砂砾岩沉积为主,泥质少,渗透性好,几乎被完全氧化,至扇三角洲相前缘后,泥岩层逐渐增多,地下水流速变缓,氧化作用逐渐减弱,地下水中铀元素卸载,在砂岩与泥岩、含煤泥岩的接触部位富集成矿[7,29]。

古乃素木式:早白垩世晚期的反转构造导致早白垩世地层褶皱变形,部分赛汉组遭受剥蚀。二连组晚期至古近纪末期,进一步的抬升剥蚀,处于斜坡带部位的赛汉组下段也出露至地表,开始在含氧含铀水渗入作用下发育潜水和层间氧化,在过渡带部位形成了“卷状”为主的铀矿化。新近纪早期,通古尔组完全覆盖了凹陷边缘的赛汉组露头,地下水渗入作用被阻断,铀成矿作用结束进入保矿阶段。

3 铀矿床时空分布特征探讨

3.1 成矿时代

砂岩型铀成矿作用是构造演化、古气候、古水文地质条件、岩相古地理等综合因素控制的结果,构造演化为铀成矿时代的主控因素。中国东北部晚白垩世以来相似的构造演化特征,造成了二连盆地、海拉尔盆地、松辽盆地等地区相一致的铀成矿期次。根据已有铀矿床等时线年龄数据来看[3,9,26,30-33],中国东北部盆地主要可划分为7 期铀成矿时段(表2)。

表2 中国东北部中新生代盆地铀矿床成矿年龄统计表Table 2 Statistics on metallogenic age of uranium deposits in Meso-Cenozoic basins in Northeast China

第1 期为晚白垩世同生沉积铀成矿阶段,起到铀矿床预富集作用,其年龄与目的层沉积时间相一致。郭知鑫(2018)认为晚白垩世初(100~89 Ma),鄂霍茨克陆块碰撞亚洲大陆东缘,中国东北地区及邻区发生了一期强烈的北西-南东向挤压构造作用[34],盆地早白垩世伸展断陷活动突然结束,赛汉组及之下的地层发生强烈的褶皱变形,形成了一系列反转构造。在此挤压作用之后,二连盆地沉降中心向北西方向迁移,仅在西北部洼地之内发育了二连组(K2e),并伴随有铀的同生成矿作用,而巴彦花群部分抬升至地表开始接受剥蚀及地下水氧化作用。

第2~6 期为晚白垩世-古近世铀矿叠加富集期,早古新世,盆地动力机制发生了根本的转变,太平洋板块俯冲方向由原来的北北西向转变为北西西向,同时印度板块与欧亚板块的碰撞也对欧亚大陆内部造成影响。中国北东部产铀盆地总共经历了5 期铀成矿作用,其中晚白垩世末—古新世初(平均年龄为(64.8±5.4)Ma)及始新世中期(平均年龄为(44.0±3.2)Ma)为主要的铀成矿期次。因二连盆地距板块碰撞带较远,此时期盆地的动力性质为弱挤压下的右旋张扭,盆地处于差异升降阶段。

第7 期,新近纪以来中国东北部断陷盆地普遍沉积了厚层的新近系,使产铀目的层补给条件受阻,铀成矿作用微弱,但在盆地边缘等部位,在上覆新近系较薄的地段仍有铀成矿作用。例如二连盆地腾格尔坳陷南缘山间凹陷内的巴彦塔拉铀矿床铀成矿年龄为(7±0)Ma。

值得说明的是利用等时线方法计算铀矿床的全部成矿年龄通常需要大量的样品,部分铀矿床现有年龄数据并不能代表全部铀成矿期次,随着数据量的增加可能有新的年龄被计算得出。

3.2 沉积间断与铀成矿作用

不整合面沉积间断与铀成矿作用在时间尺度上具有重叠关系早有论断,认为其对铀成矿作用非常重要[9,26,35-36]。

根据盆地水动力条件,盆地可分为渗入和渗出两种方式水动力循环区,淋滤阶段的渗入区更有可能形成外生水成铀矿床,因为通常在剥蚀淋滤期,地层均有一定幅度的抬升,位于构造强烈部位的地层发生倾斜,部分裸露至地表并被剥蚀,含水层地下水开始泄压,形成了完整的地下水补-径-排体系,此时含氧含铀水才可在水压差的驱动下在含水层中渗流,层间氧化及铀成矿作用才可不断向前推进;而在盆地沉降期,含水层补给区可能被上覆地层覆盖,隔绝了地下水的补给作用,地下水交替减弱,甚至由渗入区再次转为渗出区,铀成矿作用也随之停滞。随着盆地的抬升和沉降作用的交替进行,铀成矿作用也呈阶段式成矿的特点,表现在铀成矿年龄多集中于沉积间断期。

二连盆地属断坳复合型裂谷盆地[37],其与大型台型向斜盆地(如鄂尔多斯盆地、苏萨雷苏盆地等)、山间盆地(如伊犁盆地、吐哈盆地)在铀成矿条件上存在显著差异[38]。在沉积埋藏阶段,裂谷盆地含水层更易被后期地层所覆盖,使地下水层间氧化及铀成矿作用停滞,其铀矿床成矿年龄与沉积间断更为相关(图4)。

图4 二连盆地沉积间断与铀矿床成矿年龄(国际地层表据国际地层委员会[39])Fig.4 Sedimentary discontinuities and metallogenic age of uranium deposits in Erlian Basin(stratigraphic table according to International Committee on Stratigraphy[39])

二连盆地在构造反转作用下,早白垩世以来形成了赛汉组-二连组及二连组-脑木根组两期大的沉积间断,地层之间呈角度不整合接触,并且形成了若干次小规模的沉积间断,地层之间主要为平行不整合接触。

二连盆地已有的地层年龄数据主要根据古生物和区域地层对比获得。根据已有地层定年结果,下白垩统巴彦花群可笼统定为135~95 Ma[40]。其中腾格尔组为欧特里夫阶-巴雷姆阶[41]或瓦兰今阶-阿普特阶,任建业等(1999)在乌里亚斯太断陷进一步厘定阿尔善组相当于贝里阿斯阶-瓦兰今阶,年龄为138~131 Ma,腾一段地层年龄为131~126 Ma,腾二段 为126~121 Ma[42]。在J/K1a、K1a/K1t、K1t1/K1t2等3 个界面上均发育有较多的下切河谷,表明前地层沉积后发育有抬升隆起作用,但整个盆地中阿尔善组和腾格尔组的沉积环境仍然处于裂陷期,推断沉积间断时间较短,盆地仍处于地下水的渗出阶段,不易发生大规模的潜水或层间渗入氧化作用。K1t/K1s这一不整合面代表二连盆地压应力场由右旋张扭到左旋压扭反转阶段,盆地进入挤压坳陷期沉积[42]。虽然此阶段二连盆地渗入区范围有所扩大,但温暖潮湿的古气候环境[43],使渗入水的铀含量及氧化能力均较低,因此腾格尔组在此阶段不利于氧化带及铀矿化的发育。K1s/K2e界面代表早白垩世晚期二连盆地的整体抬升和剥蚀作用,此沉积间断时段较长,大于20 Ma,盆地水文地质条件进入以渗入为主阶段,加之炎热干旱的古气候环境,非常有利于氧化作用的发育,推测在该阶段,赛汉组、腾格尔组等在部分地段发育了较深的潜水或层间氧化作用,并形成了铀矿化。二连组沉积期,虽然未发育大的沉积间断,但盆地部分地区早白垩世地层仍处于剥蚀淋滤作用之下,地下水氧化作用仍在持续。K2e/E1n界面代表晚白垩世至古新世中期,太平洋板块运动方向由北北西向转为北西西向,同时印度板块与欧亚板块陆壳碰撞,在两种应力叠加作用下,二连盆地经历了一次强烈反转构造,形成了一系列压性、压扭性反转构造[18],此时,盆地完全进入渗入型盆地阶段,含铀含氧水持续的渗入作用,使赛汉组上段发育了广泛的潜水-层间氧化作用,位于各凹陷边缘的赛汉组下段、腾格尔组则发育了较深的层间氧化作用,并在氧化前锋线部位有铀矿体产出,为二连盆地铀矿床的主成矿期之一。

二连组-脑木根组沉积间断之后,二连盆地动力性质为弱挤压下的右旋张扭,盆地整体表现为差异升降为主,表现为北西向南东掀斜的特点,沉积中心和范围逐步向南东方向迁移[20,44]。这种弱挤压的构造环境,使古近系发育的多次沉积间断均为平行不整合接触。脑木根组以晚古新世沉积为主,同时接受了始新世最早期部分沉积及少许古新世沉积,年龄约59.2~54.8 Ma,其与上覆阿山头组之间呈平行不整合接触,沉积间断发生于54.8~54.1 Ma;阿头山组跨越了早-中始新世,持续时间较长(年龄约54.1~48.2 Ma),但中部有缺失,沉积间断年龄约为50.4~49.5 Ma,其与上覆伊尔丁曼哈组之间呈平行不整合接触,沉积间断年龄暂无法确定;伊尔丁曼哈组的时代亦为中始新世,与上覆沙拉木伦组呈平行不整合接触,沉积间断年龄不详;沙拉木伦组主要分布于沙拉木伦河两岸陡坎的中、上部,与上覆渐新统乌兰戈楚组呈平行不整合接触,沉积间断时间暂不详[12,45-46]。古近纪每次沉积间断期,地层的抬升致使含矿含水层补给露头、渗透性、承压水头、富水性等水文地质条件发生改变,地下水补-径-排条件重新活化,干旱的古气候环境下,含氧含铀水持续不断的进入含水层,使前期形成的铀矿化不断向前、向深叠加滚动富集。

古近纪末期—中新世初期,中国北方盆地普遍受喜马拉雅第二幕构造运动所影响,造成了中国北方盆地及中亚地区一致的成矿期次。此次运动,致使二连盆地北部和西部抬升,中新世湖盆游移到苏尼特右旗以东地区,部分地区古断裂复活,中新世初期沿断裂有玄武岩浆溢出[12],此时期铀矿床可能主要处于热改造阶段。

古近系-新近系沉积间断之后,二连盆地西部主要受印度板块向北俯冲挤压影响而收缩,乌兰察布坳陷西部处于隆升剥蚀状态,而东部受太平洋板块弧后拉张作用的影响而大范围沉降,接受了一套以洪泛平原相-湖相为主的红色泥岩夹砂岩建造。中新世二连盆地中部苏尼特隆起两侧发生明显沉降,接受了通古尔组(N1t)沉积,中部地区地表水与白垩系含水层水力联系被切断,中部铀成矿作用停止;上新世,全区普遍沉积了宝格达乌拉组(N2b)红层,超覆于古近系、白垩系之上,全盆地表水与古近系、白垩系含水层的水力联系被切断,潜水及层间氧化作用基本停止,对已经形成的铀矿体起到保护作用。虽然全盆超覆的红层不利于地下水的渗入成矿,但对在隆起上的部分次级凹陷或构造活跃地段影响较小,地表水仍可持续的渗入古近系、白垩系含水层之中,地下水氧化及铀成矿作用仍在持续,例如在喜马拉雅运动第三幕形成的巴彦塔拉铀矿床(成矿年龄约为7 Ma)。

3.3 空间展布及找矿方向探讨

二连盆地不同类型铀矿床,产于不同的沉积相部位,主受构造控制,成矿作用与沉积间断期的古气候、古水文地质、古地质等条件息息相关。盆地内4 种不同类型铀矿床应在构造、古地理、古水文地质认识的基础上,从识别构造-沉积-水文地质铀成矿有利环境入手,在不同构造部位应注重相应层位、相应沉积相、相应水文地质结构及相应类型铀矿床的勘查(图5)。

图5 二连盆地铀成矿概念模式图Fig.5 Conceptual model of uranium mineralization in Erlian Basin

第一类沉积成岩型铀矿床多定位于二连组、伊尔丁曼哈组湖相沉积地层之中。伊尔丁曼哈组分布范围有限,二连组虽分布范围较广,但受干旱的古气候控制,地层缺少有机质等还原性物质,后生成矿基础条件较差,其找矿的有利区域仅限于乌兰察布坳陷和马尼特坳陷的中部地区[38]。

第二类古河道型铀矿床找矿目的层主要为赛汉组上段,次为伊尔丁曼哈组,多定位于凹陷中部的辫状河沉积体系的古河道砂体之中,产铀古河道宽约5~25 km,长20~120 km,含矿含水层厚12~94 m,厚度变化大,中夹数层以透镜体状或少数面积较小的层状产出的隔水夹层,其渗透系数为2.0~18.3 m/d。铀矿体多产于河道交汇、变宽、拐弯等河道水动力条件发生变异的部位,即地下水渗流速度发生变化的部位。

第三类断裂陡倾带潜水-层间氧化带型砂岩铀矿床找矿目的层主要为赛汉组下段,次为赛汉组上段,腾格尔组为重要的潜力目的层。该类型矿床多定位于各凹陷断裂发育的一侧,赋矿层为扇三角洲相前缘部位,该部位具有“泥-砂-泥”结构,并含有较丰富的有机碳等还原物质,利于地下水渗流成矿。在大型冲积扇的扇根部位,往往在基底上发育正交或斜交于凹陷的深切或残留河谷等水文地质行迹。这种河谷在赋矿目的层沉积时提供了丰富的物源,在成矿时又成为含氧含铀地下水补给的主要来源。因此现今地貌中,凹陷边缘的蚀源区部位发育深切或残留河谷为寻找该类型矿床的一个重要的地貌标志。

第四类缓倾斜坡带层间氧化带型铀矿床找矿目的层主要为赛汉组下段、赛汉组上段,次为腾格尔组,多定位于各凹陷缓倾的斜坡带之上,适度的倾角利于大规模辫状河三角洲相沉积体系的发育。根据中国层间氧化带型铀矿床统计认为含矿含水层单层砂体厚度在3~62 m,一般大于8 m,厚度过薄的砂体中一般不发育大规模的层间氧化带及铀矿化,砂体厚度为10~40 m 是矿化主体厚度;含矿含水层倾角3°~10°为易,这种稳定的倾角,是地下水能够持续渗入成矿的基础。根据二连盆地现有铀矿床成矿年龄统计结果来看,铀成矿作用多发生于晚白垩世末期至渐新世末期,所以该类铀矿床及第二类、第三类铀矿床发育的前提条件为含矿含水层在此成矿主要阶段部分岩体处于开启状态,即在剥蚀掉主成矿期以来的地层之后,找矿目的层砂体部分处于出露状态,这是找矿远景区评价的一个重要条件。

下白垩统腾格尔组及阿尔善组均暂未发现工业铀矿化现象,但根据沉积间断与铀成矿的关系,晚白垩末期之后,腾格尔组及下伏阿尔善组在沉积间断期亦有可能出露地表接受含氧含铀水的渗入改造,也具有产出第三类和第四类铀矿床的可能性,因此十分有必要评价古近纪腾格尔组及阿尔善组的有利铀成矿相带是否具有处于开启状态的条件。另外蒙古国“苏敏河”式铀矿化产于第四系古河道砂中,该古河道直接发育于富铀花岗岩岩体之上,河道砂体被第四纪玄武岩覆盖,虽至今在二连盆地未发现类似矿床,但应加强对第四纪玄武岩覆盖区该类型铀矿床的找矿工作,可能成为二连盆地一种新的铀矿化类型[6]。

综上,在二连盆地不同构造部位应以寻找相应类型铀矿床为主,一是应注重沉积相分布特征研究,以定位有利相带分布区域,尤其是不同构造条件下的层序地层样式特征;二是注重北西、北北西、北北东向断裂发育特征研究,一方面上述类型断裂构造多为张性断裂,在蚀源区易于发育成为大型沟谷,为凹陷提供大量物源,控制了沉积相的展布,另一方面该类型断裂及其所控制的沉积相体多为地下水的优势通道,对地下水的补-径-排条件及铀成矿作用具有重要控制作用;三是注重沉积间断期岩相古地理、古地质、古地貌、古水文地质、古气候等条件相互耦合与铀成矿关系研究,在沉积间断期地层缓慢抬升剥蚀,盆地渗出区逐渐转为渗入区,产铀地层只有在此时期形成有利的水文地质结构才具有成矿的基础条件,即目的层应具有有利的沉积相体,相体所构成的含水层具有一定倾角且部分出露地表能直接或间接地接受地表水体的垂向补给,构成完整的补-径-排体系,在干旱的古气候环境下,含氧含铀水持续渗入,层间氧化带及铀矿化作用才可进行。

4 结论

1)二连盆地铀矿床具有“类型多、层位多”的特点,根据含矿岩性、构造位置、水文地质结构、铀产出层位、赋矿沉积相及铀成因类型等多因素综合考虑,将其划分为沉积成岩型泥岩(粉砂岩)铀矿床、古河道型砂岩铀矿床、断裂陡倾带潜水-层间氧化带型砂岩铀矿床、缓倾斜坡带层间氧化带型砂岩铀矿床等4 个亚类。各类型铀矿床产出层位、构造位置、沉积相、水文地质条件等均具各自特点。

2)对比中国东北部断陷盆地已有铀矿床年龄数据,铀成矿作用主要集中于晚白垩世至古近纪末期,共可划分为7 个期次;各期次铀成矿作用与中国东北部构造活动密切相关,多发生于区域地层沉积间断期,表现为阶段式的成矿特点;新近纪以来,二连盆地普遍沉积了泥岩盖层,铀成矿作用基本结束,进入保矿阶段。

3)根据二连盆地铀矿床“时空”分布特征,盆地内4 种不同类型铀矿床应根据凹陷的构造样式,在断裂陡坡带、缓倾斜坡带、洼槽带等不同构造部位寻找相应层位、相应沉积相、相应水文地质结构及相应类型的铀矿床。

致谢:核工业二四三大队康世虎总工程师,核工业二〇八大队吕永华处长、任晓平高工、何大兔研究员为本文的野外工作给予了大量帮助,在此一并感谢!

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