四川盆地北部广元地区铀矿成因研究

陈建英，王云

四川盆地北部广元地区铀矿成因研究

陈建英，王云

（四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618000）

燕山运动时期，四川盆地边缘的龙门山、米仓山和大巴山剧烈隆起遭受剥蚀，古陆前缘的川北台陷梓潼—剑阁台凹和旺苍台凹接受了大量含铀陆源碎屑。铀矿化受大地构造位置、蚀源区铀源条件、沉积区岩相古地理和成矿地质环境制约。铀以吸附状态存在，呈细分散状、星点状存在于砂岩、砾岩孔隙中。

铀；铀矿化；铀富集；成矿机理

地处扬子准地台川中台陷、旺苍通江台凹和剑阁梓潼台凹，区内分布有九龙山背斜北、苍溪向斜、汉旺山向斜、大两会背斜。北边为米仓山、龙门山褶皱带，东和大巴山褶皱毗邻。由于横向沟谷切割，北缘呈中切割中低山地貌，南缘为红层浅丘到深丘的桌状、条状山地。区内最大水流为嘉陵江，其支流如东河、白水河、南江等三、四级河流后汇入长江。

1 区域地质背景

区域北部属扬子准地台北缘大巴山龙门山台缘褶带的一部分，地质构造以地台构造特征为主，兼有地槽构造的特点，褶皱、断裂比较发育。南部处于四川盆地北缘，褶皱开阔平缓，具典型的地台盖层地质构造的特征。

区域北部元古界和古生界出露区构造线呈近东西向；南部中生界侏罗—白垩系中的构造线方向，因受西部北东向龙门山地槽的影响呈北东东—南西西向，东南部构造线则呈北西向。

在北部元古代地层中褶皱和断裂构造较发育，褶皱多呈紧密的高角度线状复式背向斜，次级的倒转背、向斜发育。断裂构造主要是长而宽的大断裂带，其次级断层多具逆冲、逆掩性质。区域南部及其外围褶皱构造为开阔平缓的向斜、背斜，断裂构造不发育（图1）。

图1 区域地质构造图

2 区内地质特征

2.1 地层

区内自北而南主要地层由老至新分布为三叠系、侏罗系、白垩系、第四系：

1）三叠系须家河组（T3xj）：深灰色泥岩、泥质粉砂岩、黑色炭质页岩、煤及白色厚层状中粗粒长石石英砂岩、砾岩相间组成。

2）侏罗系下统白田坝组（J2）：分上、中、下三段，上段为陆相含煤层，由深灰色泥岩夹中细粒岩屑砂岩，底部为石英砂岩和石英岩屑中—粗粒砾岩；中段为粘土岩夹细碎屑岩；下段为紫红色巨厚层状泥岩夹砂岩，底部有一层岩屑石英细砂岩。

3）侏罗系中统千佛崖组（J2）：分二段，上段为深灰色厚层状泥岩，粉砂质泥岩夹中细粒岩屑砂岩，底部为5m厚浅色石英砂岩；下段为深灰色厚层状粉砂质泥岩夹中细粒砂岩，顶部紫红色泥岩，底部为岩屑砂岩。

4）侏罗系中统下沙溪庙组（J2）：紫色泥岩夹长石石英砂岩，顶部为“叶肢介泥岩”。

5）侏罗系中统沙溪庙组（J2）：紫色泥岩夹长石石英砂岩，顶部为“叶肢介泥岩”。

6）侏罗系上统遂宁组（J3sn）紫红色粉砂岩、泥岩。

7）侏罗系上统蓬莱镇组（J3）：红色碎屑岩建造，各岩性段下部为几层较厚的长石石英砂岩，上部为若干厚度较小的紫红色砂岩和泥岩互层，上段顶部砂岩，含炭质。

8）白垩系下统苍溪组（K1）：砂岩泥岩不等厚韵律层，分多9～13个韵律。

9）白垩系下统白龙组（K1）：砂岩泥岩不等厚韵律层。

10）第四系（Q）：分布于工作区内各河道、沟谷，沿嘉陵江两岸高山顶部见“苍溪”卵石层。近代河床沉积、坡积、残积、黄土等。厚0～30m。

2.2 构造

四川北部地区砂岩型铀矿岩石放射性强度特征值统计表

层位与岩性特征值层位岩性 侏罗系蓬莱镇组（J3P2）白垩系苍溪组(K1c)白垩系白龙组（K1b）砂岩砾岩泥岩 西部(nc/kg·h)4.74.44.84.64.64.7 δ(nc/kg·h)0.520.480.490.490.570.46 BX11.1%11.1%10.2%10.6%12.4%9.8% 东部X(nc/kg·h)2.62.52.72.42.73.10 δ(nc/kg·h)0.750.750.540.670.620.46 BX28.8%30.0%20.0%27.9%23.0%14.8% 异常点带数量7042449379370165158 几率19.9%69.9%10.7%53.4%23.8%22.8% 备注：：地层或岩性放射性强度的平均值;δ：为均方差;BX：变异系数

1）褶皱构造：区内构造位于龙门山北东向构造带与米仓山东西向构造带交汇处。西临龙门山褶皱带尾部，东靠米仓山复背斜南坡和南大巴山推覆体，南临川中盆地且与雪峰—川鄂湘构造带相望，大的断裂构造一般少见，褶皱构造发育。

九龙山背斜：北起旺苍县张华镇以东，南至苍溪县白桥镇的西南，全长约63km，宽约15km，呈NE-SW向展布，背斜开阔平缓。

苍溪向斜：该向斜北东端起于苍溪县白山乡，南西端止于苍溪县东青镇西南，全长63km，宽约10～15km，呈NE-SW向展布。

大两会背斜：位于盆边、汉旺山复式向斜之南，东西长49km。背斜开阔、对称，两翼地层倾角50°～60°,枢纽波状起伏，起伏角3°～15°，核部为寒武系，两翼依次为奥陶系—三叠系，出露地层由北向南，依次为三叠系、侏罗系、白垩系，倾向SSW-SSE，倾角45°～20°，向南变缓坡。

2）断裂构造：区内断裂构造不甚发育、规模较小，而节理、裂隙普遍较为发育。

3 地球物理特征

3.1 物性特征

侏罗系、白垩系地层岩石放射性强度值普遍较低，一般变化范围在2.4～4.0nc/kg·h之间，按地层划分，区内西部的白垩系白龙组（k1）放射性强度值最高为4.8nc/kg· h。其次是区内西部的侏罗系蓬莱镇组（J32），为4.70nc/kg·h。东部的白垩系苍溪组最低为2.5nc/kg·h，按岩性划分，放射性强度最高为西部的泥岩，4.7nc/kg·h。最低为东部的砂岩2.4nc/kg·h。在同一地段，不同地层和不同岩性的放射性底数有变化，但变化不大，不同地段同一层位和同一岩性的底数变化较大，在地域上有较大差异，如西部底数高于东部，说明铀通过后生改造，在不同地段存在较大的差异，一般浅色层为3.61～3.87nc/kg·h，红色层一般4.60～4.90nc/kg·h。全区放射性强度背景值是西部高，东部低（见上表）。

离散程度高，变异系数大，表明放射性元素在岩石中活化转移，富集矿化的可能性大，前人在东部砂岩中发现大量的铀矿化异常点、异常带和较好的铀矿化体、铀矿体，这证实了砂岩和砾岩是很好的铀矿化层位。

3.2 放射场与铀矿化关

区内各韵律层中都有矿化现象，局部富集成矿，零星分布的异常点，γ偏高场则把它们联系成一体，形成一个总的NE向展布，高趋势值间近NE向的过渡性中低趋势带，变异系数最大，剩余值进一步圈出矿化有利部位，区内各种等值场吻合程度高，符合性好，正是区内铀富集成矿有利地段（图2）。

图2 伽玛趋势分析及剩余分量等线图

区内出露中生界侏罗系和白垩系的砂岩、泥岩，为一套陆相沉积红色碎屑岩建造。各类岩石伽玛底数普遍较低，且较稳定，不同岩性的底数分布曲线呈单峰对称状，属正态分布型。在整个苍溪向斜内没有连成片的特高、特低场。偏高场多呈小扁豆状分布，其长轴方向呈NE-SW向展布，与地表异常、矿化的分布相吻合。

4 地球化学特征

砂岩铀矿石较无矿砂岩SiO2含量少12%，CaO含量增加7.4%，烧矢量增加5.7%，SiO2减少和CaO增加的原因在于成矿过程中方解石交代石英和长石并带走了SiO2引起，而烧矢量增加则是矿石富含有机质所致。与砂岩矿石相比，砾岩矿石含有较高的SiO2，矿化泥岩则SiO2、CaO含量偏低，而Al2O3、MgO和K2O含量偏高，引起的原因分别是砾岩矿石中硅质砾石和泥岩中有较多的水云母类粘土矿物。砂岩和砾岩矿石FeO含量均大于Fe2O3含量，其还原系数K(FeO/Fe2O3)值分别是1.56和2.63，反映铀富集成矿时的弱还原—还原环境。

5 铀矿成因研究

5.1 铀源条件

研究区位于龙门山北东向构造带与米仓山东西向构造带交汇处，但不同时期起主导作用的物源区不同。晚三叠世和晚侏罗世龙门山为主要物源区，早中侏罗世和早白垩世米仓山和大巴山为主要物源区。这些物源区地壳成熟度相对较高，经历多期次的构造演化，铀元素趋于向陆壳迁移富集，为后期铀成矿奠定了基础。盆地盖层上三叠统、侏罗系地层中发育的多层灰色碎屑岩层本身铀含量较高，已发育有铀矿点、异常点，为后期铀成矿提供铀源。

5.2 构造条件

区内坳陷经历了燕山、喜山构造活化，盆地边缘构造发育，坳陷深度大，盖层掀斜抬升强烈。喜山运动使四川盆地地层全面褶皱，产生大量断裂、裂隙、节理，导致地层水运移和大气淡水的下渗，进而引起了溶蚀作用，提高了岩层的渗透率。地层褶皱产生的张裂隙和NE、NW向断裂导通了侏罗系、白垩系各含矿含水层，形成了完整的地下水补给-径流-排泄系统，利于古层间氧化带的稳定发育和铀元素的长期迁移富集。矿化体均产于褶皱构造的翼部，尤其是翼部由陡变缓部位。矿(化）体呈层状、似层状、透镜状，长轴方向与褶皱轴向大体一致。

5.3 铀矿化严格受层位控制

主要含铀地层为：①苍溪组（K1c）为区内重要含矿层之一，从西向东由9～13个正向半韵律组成，各韵律均可分两个岩性段：下部岩性段（浅色层）由浅灰至深灰色、灰黑色岩屑砂岩、含砾砂岩及砾岩组成，局部富含炭屑、黄铁矿是铀矿化富集部位。上部岩性段（紫红色）：由紫红色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩组成，各韵律厚度不等，沿走向和倾向均有变化，具波状层理和平行层理，含钙质结核和虫迹构造。②上三叠统须家河组（T3xj5-3），以钙质砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，夹泥岩、煤线及不等粒砂岩，铀矿化常赋存于煤线上部或顶板。③下中侏罗统白田坝组J1-2b，为灰色、深灰色厚—厚层状细粒砂岩、粉砂岩及少量泥岩，分布广泛，厚度较大、稳定，是区内重要含铀层位之一。④下沙溪庙组（J2xs），由紫红色厚—巨厚层状泥岩、砂质泥岩，夹绿灰色、灰色泥质粉砂岩、粉砂岩及不稳定的细—中粒砂岩，顶部为深灰色“叶肢介泥岩”，底部为浅灰色巨厚层状细—中粒岩屑石英砂岩，与下部地层呈冲刷接触，潜在铀矿化存在于紫红色泥岩夹持的浅色砂岩中，分布广，厚度大，且稳定，是区内重要含铀层位之一（图3）。

图3 K1c1-1中矿化分体布示意图

5.4 铀矿化受沉积岩相古地理环境的控制

晚三叠世至早侏罗世成煤时期，来自盆地山区的含铀碎屑（其中少量的活性铀）进入成煤湖沼环境，活性铀被还原介质吸附与含铀碎屑共同保存在含煤地层中，形成铀矿化。在红层发育期中的早侏罗世、早白垩世盆周山区及盆地处于氧化还原环境，物源区铀不断活化转移，带入盆地河湖洼地，并不断浓缩，进入还原环境富集。

5.5 受地球化学环境控制

矿化部位岩石颜色为黑灰至绿灰色，富含有机质，可见到黄铁矿，FeO/Fe2O3比值高，矿化所处的地球化学相属氧化-还原或弱还原环境。研究区外围矿床中胶状黄铁矿、莓状黄铁矿、白硒铁矿与沥青铀矿紧密共生，标志着成矿时良好的还原环境，因而，矿化地段低价铁含量愈高，铀矿化愈好。

有机质也是铀沉淀富集的重要标志，有机质是铀的重要吸附剂和还原剂。铀在沉积成岩阶段被有机质吸附，特别是分散状的有机质，由于其粒度小，有效面积大，吸附能力强，易于铀的富集。同时有机质在沉积、成岩阶段过程中形成的炭氢化合物对铀的沉淀起着重要的还原作用。因此有机质含量愈高，铀矿化愈好。

图4 古河床与矿化体分布示意图

5.6 受不整合面、冲刷面的控制

铀矿化均处在不整合面、冲刷面上。铀矿化呈带状分布，与地层走向基本一致，也与古河道的展布方向基本一致。受古河道的主河流亚相与边滩亚相中的洼地，凹兜、冲沟、冲槽等微地貌控制；古河道拐弯和主支流交汇处也是铀富集有利场所。这些部位沉积环境相对稳定，沉积物质丰富，成岩和后生阶段利于含铀水的运移和聚集，有利于形成较好的铀矿化（图4）。

6 铀成矿机理

根据岩石物质成分和铀矿化特征，认为本区铀矿化体、矿点的形成经历了沉积、成岩、后生和表生四个阶段。

1）沉积阶段：研究区铀来自盆地边缘米仓山-龙门山地区，被地表水以碎屑、溶液和胶体形式带来，并浸取了沉积区岩层或风化物中的活性铀，于白垩纪早期沉积在侏罗系蓬莱镇组红层不平整的风化间断面上，在有利的相位和环境中形成了铀源层。

2）成岩阶段：沉积物继续堆积，铀源层深埋，地球化学环境发生改变，有机质分解，释放出腐植酸，黄铁矿和白硒铁矿结晶共生，其它矿物发生交代，铀开始初步富集。

3）后生阶段：随着岩石固结，钙质结晶，有机质分解炭化，地球化学环境由氧化转变为还原，低价铁还原析出，活性铀结晶成沥青铀矿和铀石。

4）表生阶段：随着地壳抬升，岩层发生轻微褶皱，在氧化环境下，岩石中的铁质氧化形成赤铁矿，将岩石染成红色。矿化形成后的构造活动微弱，深埋地下的盲矿体仍然处于还原环境，受地下水的影响较小，故能完好储存于地下岩层中。

7 找矿前景

1）区内具有较好的形成砂岩型铀矿的铀源条件、构造条件、地球化学条件和地层条件。区内发较多矿点、矿化点和异常点，具有较大的找矿潜力。

2）区处于龙门山-米仓山-大巴山隆起而形成的前陆盆地中，发育的地层三叠系须家河组、侏罗系白田坝组、千佛崖组、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组地层中均有天然气藏发现，其中沙溪庙组和蓬莱镇组尤为突出，据此推测该地区中生代地层可能赋存有砂岩型铀矿。

3）上三叠统须家河组、中侏罗统千佛崖组和上侏罗统遂宁组是区域上的铀矿化层位，同时也是油气储层或含煤层位。所以应拓宽思路 ，坚持多类型、多层位找矿，实现煤-油-铀兼探。

[1] 赵殿臣. 四川盆地北部地区区域地质及铀矿矿化特征报告[R]. 核工业西南地质勘探局二八二大队.1975.

[2] 牛跃南. 四川盆地北部地区砂岩铀矿工作规划报告[R]. 核工业西南地质勘探局二八二大队.1983.

[3] 陈建英. 川北地区铀矿重点工作方案[R]. 四川省核工业地质局二八二大队.2012.

[4] 陈田华. 川北砂岩型铀矿床成因找矿远景[Ｊ]. 四川地质学报，2017，37（1）：70-72.

Study of Genesis of Uranium Deposits in the Guangyuan Region, North Sichuan

CHEN Jian-ying WANG Yun

(No. 282 Geological Party, Sichuan Bureau of Uranium Geology, Deyang, Sichuan 618000)

U-bearing terrigenous clastic rock was deposited in the Guangyuan region during the Yanshanian movement. The uranium mineralization is controlled by geotectonic setting, uranium source, sedimentary facies and paleogeographic environment. Uranium occurs as adsorbed state in the fissures of sandstone and conglomerate.

uranium; uranium mineralization; concentration; genetic mechanism

2018-10-15

陈建英（1966-），女，四川邻水人，高级工程师，主要从事地质调查与矿产勘查工作

P619.14

A

1006-0995（2019）03-0417-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.03.014