新疆吐哈盆地十红滩铀矿床南矿带含矿砂体与铀矿体的空间展布关系

刘治国　赵　旭　杨冰斌　王　腾

(核工业二〇三研究所)

吐哈盆地位于新疆东部，大地构造单元位于哈萨克斯坦—准噶尔板块东南部，西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块的拼合部位[1-2]。该盆地经历了多期构造演化，多旋回沉降，是一个叠合挤压型的含铀、煤、石油及天然气的沉积盆地。该盆地可划分为北部坳陷、南湖隆起和艾丁湖斜坡带3个一级构造单元。十红滩铀矿床南矿带位于吐哈盆地西南缘的艾丁湖斜坡带上，矿带内及外围构造活动相对较弱，断裂构造主要有鹰咀崖断裂，褶皱构造均为宽缓的背斜和向斜[3-6]。该矿带总体呈NW向展布，东西长5.5 km，南北宽约2.2 km，夹持于区域31#～32#线。该矿带内现已探明的矿体分为西、中、东3段，由11个矿体组成。十红滩铀矿床南矿带的含矿砂体为辫状河，含矿砂体和矿体在空间上分布不均匀，本研究通过对该矿带的含矿砂体与铀矿体的空间展布关系进行分析，为该区铀矿找矿勘探工作提供有价值的线索。

1　区域地质背景

吐哈盆地位于天山山脉中部(图1)，北为博格达—巴里坤褶皱带，东为哈尔里克褶皱带，南为觉罗塔格褶皱带，西北为喀拉乌成褶皱带。盆地东西长约600 km，南北宽60～130 km，总面积约5.3×104km2。为分析区域地形起伏规律，从盆地中选取穿过十红滩铀矿床南矿带(研究区)的AB剖面进行了分析(图1、图2)，发现该剖面反应了吐鲁番至十红滩地区的地形变化特征，北部博格达山明显高突，在剖面上最高海拔大于4 000 m，向南吐鲁番与十红滩之间海拔较低，接近0或负值；从博格达山至盆地中心艾丁湖，形成了一个较陡的斜坡带；南部觉罗塔格山在剖面上的最高海拔约1 500 m，也是一个向艾丁湖方向倾斜的斜坡带；总体上觉罗塔格山为地下水的补给区，斜坡地带为径流区，而艾丁湖为排泄源区。

图1　吐哈盆地地形地貌特征

图2　研究区地形起伏特征

2　十红滩铀矿床南矿带地质特征

十红滩矿区基岩为石炭系变质火山岩，盖层主要为中下侏罗统水西沟群的一套含煤碎屑建造。该群可进一步划分为下侏罗统八道湾组、三工河组和中侏罗统西山窑组。根据地层序列，西山窑组可划分为4个岩性段，十红滩铀矿床南矿带产于第一岩性段。西山窑组第一岩性段(J2x1)为辫状河沉积体系[1-2]，中下部以砾岩、砂质砾岩、含砾粗砂岩为主，向上逐渐过渡为中粒、中—细粒，富含大量炭化植物碎屑及铁质结核，顶部为第二煤层(M2#)。该段由砾石-砂质砾岩-砂岩及煤层组成的良好韵律层及较典型的二元结构，砂岩中发育各种交错层理及平行层理[2]。含矿砂体夹持于第二煤层(M2#)与下侏罗统三工河组(J1s)顶部泥岩之间。该段岩层中主要发育2层砂体，上、下层砂体中对应发育2层层间氧化带，矿体主要受该2层砂体中的层间氧化带控制。矿区构造仅见十红滩小型背斜，其核部地层为八道湾组，翼部为三工河组及西山窑组，轴向NE12°，向N倾覆(图3)。

图3　 十红滩铀矿床南矿带地质特征

该矿带现已探明的铀矿体可分为3段，西段矿体位于20#～8#线，由Ⅰ-3#、Ⅱ-3#矿体组成，呈向N突出的牛扼状，前者产于砂中，后者产于下砂体中；中段矿体位于7#～17#线，由Ⅰ-2#、Ⅰ-4#、Ⅰ-5#、Ⅱ-1#、Ⅱ-4#、Ⅱ-5#6个矿体组成，呈近SN向不规则带状展布，前三者产于上砂体中，后三者产于下砂体中；东段含矿砂体位于23#～31#线，由Ⅰ-6#、Ⅱ-6#、Ⅲ-1#3个矿体组成，呈向N突出的牛扼状，前两者产于下砂体中，后者产于上砂体中。

3　含矿砂体空间展布特征

区域上西山窑组第一岩性段(J2x1)中的含矿砂体呈近EW向带状展布，受十红滩背斜影响轻度隆起。该含矿砂体有明显膨大、收缩特点，其厚度变异系数为0.32～0.6(表1)，表明砂体并非均匀分布，受SN向辫状河河道控制，并且上、下砂体河道的吻合性较好。

表1　西山窑组第一岩性段含矿砂体产出特征参数

3.1　含矿砂体形态特征

3.1.1下亚段含矿砂体

下亚段砂体由东至西可划分为5个辫状河河道。辫状河河道内砂体明显变厚(表2)，河道中砂体厚度一般为5.2～34.6 m，两侧的泛滥平原砂体厚度为1.8～8.4 m。辫状河河道呈近SN向展布，局部变化较大，在河道两侧有支流发育，相交处砂体厚度、宽度较大。河道内南部砂体变薄，粒度较粗，向下游砂体厚度逐渐变厚，粒度变细，北端砂体有连为一体的趋势。矿带西部两河道中部存在一明显变窄部位，显示出上、下游砂体在平面上较为宽大。

表2　下亚段含矿砂体特征参数

3.1.2上亚段含矿砂体

上亚段含矿砂体由东至西也可分为5条辫状河道，特征与下亚段含矿砂体基本相似，而且上、下河道位置吻合性较好，特别是Ⅲ#河道下游一带上、下砂体连通，成为1个统一的砂体。东部河道中心线在0#线以东，主河道的砂体厚度由上游12 m向下游逐渐增厚至20 m，河道两侧河岸砂体厚度为4～10 m。西部河道中心线位于16#～20#线，主河道砂体厚度由上游20 m向下游逐渐变薄至12 m，河道两侧砂体厚度为9.6～13.8 m。中部河道中心线位于8#～12#线，主河道砂体厚度从上游8 m逐渐增厚至18 m，河道两侧砂体厚度为2.5～8 m。

3.2　砂体产状特征

西山窑组第一岩性段下亚段底板西段表现为向N倾斜的宽阔凹槽，倾角为3°～5°，显示出2条河道的特征。十红滩背斜东翼为一向E倾斜的斜坡，倾角为5°～19°，十红滩背斜核部产状变化较大，最大倾角可达39°[2]。该斜坡上发育有若干个近EW向的短径河道；东部底板中部存在一椭圆形洼陷，其东南部为一向N倾斜的凹槽，倾角为3°～18°，且发育明显的2条河道，河道之间为一微弱凸起。西山窑组第一岩性段上亚段砂体底板产状变化特征与下亚段砂体基本相似。

3.3　后期构造特征

受后期构造运动的影响，十红滩铀矿床南矿带以发育近SN向构造为主。根据区域物探航磁资料解译，该矿带由西至东凹陷与凸起相间排列，即32#～0#线为东底红滩凹陷，0#～7#线为十红滩凸起(十红滩背斜)，7#～15#线为十红滩东凹陷，15#～31#线为艾丁凸起。其中西段Ⅳ#、Ⅴ#河道分布于东底红滩凹陷区，中段Ⅲ#河道位于十红滩背斜东翼，呈斜坡带状，东段Ⅰ#、Ⅱ#河道分布于艾丁凸起上。

4　含矿砂体与铀矿体的空间展布关系

对十红滩铀矿床南矿带矿体与对应砂体等厚图、砂体底板等值线图进行了融合处理，结果如图4、图5所示。综合分析图4、图5可知：铀矿体明显受控于辫状河河道，其中西段矿体分布于Ⅳ#、Ⅴ#河道 ，中矿段分布于主河道内，东段矿体分布于主河道与支流河道的交汇区；砂体底板对矿体的形成有明显的控制作用，西矿带矿体分布于凹槽内，中矿带矿体分布于十红滩背斜东翼的斜坡上，东矿带矿体位于底板凹槽内，砂体底面上的凹槽、斜坡带和古河道为地下水的运移通道，对砂岩型铀矿成矿十分有利[7-10]。

图4　十红滩铀矿床南矿带西段下亚段矿体分布特征

十红滩铀矿床南矿带矿体主要受辫状河河道、砂体底部凹槽和后期构造等因素的控制。在后期构造形成的凹陷内，河道对矿体有明显的控制作用；在隆起区或隆起边部的河道，矿体则受隆起上的凹槽或隆起边部的斜坡带控制。通过对十红滩铀矿床南矿带含矿砂体与矿体空间展布关系的分析，本研究将在西矿带、中矿带的含矿层位进行相应勘探工作，主要工作范围是沿十红滩背斜两侧进行勘查，对于靠近隆起部位的区域应考虑隆起对含矿层间氧化带、河流方向的影响，对于远离隆起部位的区域应重视构造斜坡对产铀砂体及含氧含铀流体的影响，勘探线按近SN向布设。

图5　十红滩铀矿床南矿带下亚段矿体分布特征

5　结　论

(1)十红滩铀矿床南矿带侏罗系西山窑组第一岩性段的含矿砂体主要分布于5条辫状河河道中，该岩性段上亚段、下亚段砂体中的河道位置基本吻合，具有继承性。

(2)矿体受辫状河河道、砂体底板和后期构造的联合控制，在构造凹陷区，矿体一般位于底板凹槽与辫状河河道相吻合的位置，在隆起区或隆起边部，矿体位于隆起区内的河道与洼陷吻合区或隆起边部斜坡带上的河道中。

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