蒙其古尔铀矿床泥质类岩石在铀成矿过程中的作用*

陈 虹 张占峰

(核工业二一六大队)

蒙其古尔铀矿床泥质类岩石在铀成矿过程中的作用*

陈 虹 张占峰

(核工业二一六大队)

蒙其古尔矿床是近年来在新疆伊犁发现的大型可地浸砂岩型铀矿床，随着对矿床的系统勘探，累计提交资源量较大。矿床具有矿体厚度大、品位高、矿化带宽等特点，具有较大的资源潜力。在对赋矿层位的泥质岩隔水层的空间分布规律、成矿作用以及矿化类型进行分析总结的基础上，探讨可地浸砂岩型铀矿床中泥质岩对成矿的作用以及对矿床的影响，为该区域的地质勘探工作提供参考。

砂岩型铀矿床 泥质类岩石 空间分布规律 成矿作用 矿化类型

蒙其古尔铀矿床是伊犁盆地南缘较为典型的“伊犁式”层间氧化型铀矿床，位于伊犁地区察布查尔县境内伊犁盆地南缘中西段。在大地构造单元上处于天山造山带中伊犁—中天山微地块，即塔里木板块与哈萨克斯坦板块南北对冲挤压形成的大型内陆山间拗陷盆地。该盆地基地主要为震旦纪中深变质岩、古生界中酸性火山岩、火山碎屑岩。盖层自下而上为三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系[1]。为了进一步指导该地区的地质勘探工作，有必要对区内赋矿层位的泥质岩隔水层的空间分布规律、成矿作用以及矿化类型进行系统分析。

1 矿床地质特征与矿化特征

1.1 矿床地质特征

1.1.1 地 层

矿床主要赋矿层位为侏罗系中下段西山窑组(J2x)和三工河(J1s)组含煤层系，为1套在潮湿条件下形成的以灰色为主的含煤碎屑沉积。

(1)三工河组(J1s)。分上下2段，在蒙其古尔局部地段有合并现象：①上段(J1s2)，厚9～28 m，下部岩性以灰色、灰白色、黄色、褐黄色粗砂岩、中砂岩为主，上部为粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主夹薄层细砂岩；②下段(J1s1)，厚约6.80～21.60 m，下部岩性以灰色、灰白色、黄色、浅红色粗砂岩和含砾粗砂岩为主，夹有少量中砂岩和细砂岩，上部为灰色、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、黑色炭质泥岩，局部发育薄煤层(M6)，三工河组砂体总体上发育稳定，赋存有较好的工业铀矿化。

(2)中侏罗统西山窑组(J2x)。分为上、中、下3段：①下段(J2x1)，厚50～75 m，由稳定性不一的下粗上细的多个正韵律沉积组合构成，岩性为灰色、灰白色、黄色、褐黄色粗粒砂岩、含砾粗粒砂岩、中细粒砂岩及灰色泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，主要由2部分组成，下部为由灰色和灰白色粗粒砂岩、中细粒砂岩组成的砂体，具有较强的黏土蚀变现象，顶部第8煤层发育稳定，为区域标志层；②中段(J2x2)，厚12.60～56.60 m，岩性以煤层夹粉砂岩、泥岩和薄层的中粗粒砂岩为主，其中顶部的第10煤层发育稳定，为区域标志层；③上段(J2x3)，厚20.60～116.00 m，岩性以灰色、灰白色、黄色、褐黄色中粗粒砂岩、细粒砂岩与粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，发育2层主砂体，砂体的稳定性和连续性不佳，局部相变较大。

1.1.2 构 造

蒙其古尔矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带东段构造相对活动区内，属于次级构造单元扎吉斯坦向斜东南翼的组成部分，该向斜整体上呈东、西、南三面翘起，向NE向敞开的屉状向斜构造形态，向斜的轴部位于扎吉斯坦河河谷地段，倾向45°～48°，倾角6°～8°，矿区内主要发育F1、F2、F3等断裂构造[2]。

1.2 矿化特征

(1)控制蒙其古尔矿床铀矿化富集的氧化带由承压水顺层氧化形成，F1断裂形成的构造窗，使含氧水渗入并顺层径流，形成平面上蛇区状或港湾状、剖面上叠瓦状的层间氧化带。

(2)含氧水渗入层间使侏罗系各层位地球化学特征发生变化，随着含氧水的迁移，铀元素以U6+的形式被析出、迁移，在层间氧化带向原生岩石带的过渡部位以U4+的形式沉淀、富集成矿；空间形态上在氧化带的卷头和翼部以卷头、板状矿体产出。

2 泥质类岩石在铀成矿中的作用

2.1 泥质类岩石的类型

泥质类岩石大体分为砂体顶、底板，砂体中泥质岩透镜体2类，见图1。

图1 泥质岩类型示意

(1)砂体顶、底板。矿床含矿层位的含水层、隔水层分层明显，连续性较好，砂体顶、底板厚约5～20 m，渗透性低，以含炭化植物碎屑灰色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩等为主，隔水效果较好。

(2)砂体中泥质岩透镜体。砂体中厚度较小的泥岩、粉砂岩夹层，厚约0.1～2 m，不连续、厚度小、渗透性低，以含炭化植物碎屑的灰色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩和黑色炭质泥岩等为主。

2.2 泥质类岩石在铀成矿中的作用

泥质类岩石通过改变地下水补、进、排体系及水动力、地球化学环境等因素在铀成矿中扮演着较为重要的角色，且通过吸附作用形成泥质类含铀矿体，见图2。

(1)层间砂体顶、底板的封闭作用。泥质类岩石作为层间砂体的顶、底板隔水层，使含氧含铀地下水在一个相对封闭的砂体“通道”中流经，增强了地下水动力，使U6+更多的被析出、迁移，到达强地球化学还原障处变价、富集。该矿床有一种特殊形式，西山窑组上段在局部地区的2层相近砂体由于中间隔水层局部缺失，导致上部含氧含铀地下水向下渗漏，在下部形成氧化还原过渡带及铀矿体。

(2)改变地下水排给。层间砂体中的泥质岩透镜体的出现可以使其渗透性降低，减小水动力，含氧含铀地下水水动力往往会在该部位附近急速减缓甚至发生停滞，砂体中的原生还原质有充分的时间、空间将其还原，改变地球化学环境，使铀及共生元素变价、沉淀及富集(如图2中①、④及⑥号矿体)。

(3)后生吸附作用。泥质类岩石对铀的吸附作用主要有层间氧化带中泥质岩透镜体吸附和层间氧化砂体的顶、底板隔水层吸附。层间氧化带中的泥质类岩石透镜体由于透水性差，很难被氧化，常在氧化带中以还原透镜体的形式残存下来。在含氧含铀水迁移过程中，铀元素被与其接触的泥质类岩石吸附、还原和富集，通常含炭屑、炭块较多的泥质类岩石吸附能力更强，铀矿化更好(如图6中③、⑤号矿体)。

(4)原生吸附作用。在原生岩石带中，砂体中的泥质岩类透镜体与层间砂体的顶、底板也会对砂体中的原生铀元素有吸附作用。但由于铀元素总体含量偏少，且主要以U4+的稳定化合物形式赋存，吸附作用非常微弱，铀品位较低，成矿意义不大(如图6中⑦号矿体)。

(5)还原作用。矿床中的泥质类岩石中含有浅变质的植物碎屑，它们在微生物的参与下分解产生H2S、CH4等烃类还原气体，导致有机质周围环境的Eh值急剧下降，由碱性介质向中性和酸性转变，形成有利于铀沉淀的地球化学环境，最终使水溶液中的U6+还原沉淀(如图6中的②号矿体)。

3 泥质类岩石对矿床的影响

相比其他矿床，蒙其古尔矿床成矿模式较为特殊，且成矿作用较为多样化和多元化，与砂体和泥质类岩石隔水层有不可分割的关系，一方面通过改变地下水动力及地球化学环境使铀元素富集成矿，丰富了矿床的成矿形式；另一方面由泥质类岩石透镜体及顶、底板不稳定造成的铀元素的小范围富集往往会影响矿体品位以及砂岩型铀矿床地浸开采的工业指标。根据其产出特征分析，泥质类岩石对矿床的影响主要有：

(1)矿床中泥质类岩石构成的砂体顶、底板隔水层的稳定发育及局部缺失对层间氧化作用的影响较为明显。隔水层发育稳定会使层间氧化作用较为稳定，形成的铀矿体规模相对较大；局部砂体顶、底板隔水层的缺失将使得相邻2层地球化学环境不同的层位发生相对的环境变化，有助于铀的沉淀、富集，但大范围的缺失会导致层间砂体封闭性较差，层间氧化带迁移距离相对较少，矿体规模相对较小。例如在蒙其古尔矿床西部区域，三工河组上、下段砂体，西山窑组上段2部分砂体都存在相邻砂体隔水层缺失的现象。由于含氧含铀地下水的越流及渗流形成了三工河组上段矿体和西山窑组上段矿体“天窗”，但是在隔水层发育稳定的矿床东部三工河组下段和西山窑组上段矿体无论在规模还是在矿石品位上均优于西段。

(2)泥质岩以透镜体隔水层的形式出现会减弱层间氧化作用，在对矿床的勘查与研究中发现，砂体中的层间氧化带往往会在泥质岩隔水层较为发育的附近变薄或尖灭，铀元素在该处发生富集。如果层间氧化带因泥质岩透镜体而发生减弱或变薄，少部分铀元素会提前沉淀，且很难到达工业指标，并且会因为铀元素提前消耗致使氧化还原过渡带相对较少，降低卷头部位矿体的品位。如果层间氧化带因泥质岩透镜体而停滞，则形成的矿体中因夹有较多的非渗透性泥质类岩石增大了矿山开采难度，降低工业指标。例如在西山窑组下段矿体P47-55线附近，由于厚层砂体中发育较多的泥质类岩石隔水层，致使卷头部位的主矿体品位及厚度较其他区域差。

4 结 论

(1)发育相对稳定的泥质类岩石构成的砂体顶、底板隔水层，更有利于形成类型单一、规模较大的矿体；局部相邻砂体间隔水层的缺失可能会在相邻层位成矿，在勘查过程中可能在非目的层位有新的发现。

(2)砂体中的泥质类岩石透镜体，可能会由于铀元素提前富集而增大矿体面积，但对矿体的整体的品位、厚度及资源量较为不利。

(3)泥质类岩石构成的砂体顶、底板吸附及还原作用对蒙其古尔铀矿床的作用较为明显，泥质岩的含矿性间接的反映了地区及矿床含矿性，泥质岩的含矿性越好，地区及矿床的砂体含矿性越好，为找矿提供了较好的依据。

[1] 张国伟，李三忠，刘俊霞，等.伊犁盆地的构造特征与形成演化[J].地学前缘，1999，6(4)：203-213.

[2] 王 勇，陈正乐，刘 健，等.伊犁盆地新构造特征及其对砂岩型铀矿的控制作用[J].大地构造与成矿学，2006，30(4)：486-494.

*全国铀矿资源调查评价计划项目(编号：1212011220775)；整装勘查关键基础地质研究计划项目(编号：12120114007601)。

2014-11-10)

陈 虹(1987—)，男，助理工程师，830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京南路467号。