錢家店鈾礦床沉積特征及其與鈾成礦的關系

王世亮，昝國軍，陳澤亞，楊松林，雷安貴

(1.中油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010;2.中國石油大學，北京 102249)

1 地質概況

錢家店鈾礦床位于松遼盆地西南部的錢家店地區。錢家店地區位于內蒙古通遼市境內，是遼河外圍的1個次級負向構造單元，呈NNE向帶狀展布，面積約為1280 km2。

遼河外圍地區早白堊世為多個獨立的斷陷盆地，主要為碎屑巖沉積[1]，為油氣勘探的目的層位;晚白堊世，該地區與松遼盆地其他凹陷連成一體，形成一個統一的盆地，發育上白堊統泉頭組(K2q)、青山口組(K2qn)、姚家組(K2y)、嫩江組(K2n)、四方臺組(K2s)和明水組(K2m)坳陷型河流—湖相沉積，為鈾礦勘探的目的層位;白堊系地層之上是第三系和第四系松散碎屑堆積物。

2 姚家組沉積特征

2.1 巖性組合特征

錢家店地區主要含礦層位為姚家組，地層厚度約為190 m，巖性主要由細砂巖、中砂巖、含泥礫砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖組成。該區姚家組縱向上由多個沉積韻律組成，單個韻律為下粗上細的正粒序，底部為含泥礫砂巖，向上過渡為中砂巖、細砂巖，頂部為粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖，二元結構不明顯。砂巖厚度較大，一般為10～30 m，頂部暗色泥巖厚度較薄，一般為1～3 m，且見明顯沖刷;橫向上砂巖較為連續，泥巖連續性差，具有三角洲平原辮狀河道的沉積特點[2]。

2.2 沉積構造

姚家組沉積構造較為發育，河道沉積底部主要發育塊狀層理及沖刷面，上部主要發育槽狀交錯層理、板狀交錯層理、滑塌層理、平行層理及沙紋交錯層理，反映出動蕩的牽引流的沉積特點;越岸沉積主要發育水平層理，說明沉積時水體相對較穩定。

2.3 沉積物粒度分析

砂巖主要粒級集中在0.125～0.500 mm區間，粒度概率累積曲線呈2段式，由跳躍總體和懸浮總體組成。其中，跳躍總體占主體，巖性以細砂巖和中砂巖為主，占80% ～90%;懸浮總體為10%～20%，巖性為泥質粉砂巖和泥巖。其截點為0.063～0.088 mm，多數標準偏差為1.00～2.00，說明分選較差;多數偏度大于0.3，為正偏態;多數峰度為1.56～3.00。說明沉積物形成于水流不太穩定、水流強度中等的辮狀河三角洲平原相沉積環境。

2.4 巖石學特征

錢家店地區姚家組巖石中的主要碎屑組分由石英、長石和巖屑組成，局部含有少量炭屑和生物碎屑。石英含量小于20%，碎屑成分中酸性火山巖巖屑含量為20% ～35%，長石含量為20% ～30%，炭屑、黑云母含量為1% ～2%，砂巖類型主要為巖屑長石砂巖，其成分成熟度較低。砂巖分選性較好，磨圓度為次棱—次圓狀，結構成熟度較高。填隙物中雜基為黏土礦物，多呈團塊狀、條帶狀或包殼狀分布于粉砂巖中，膠結物主要為碳酸鹽巖、硅質、自生黏土及黃鐵礦等。由此反映出沉積時水動力不強、沉積物搬運距離較長、距離物源區較遠的特點。

2.5 巖石化學特征

姚家組砂巖化學成分(平均含量)見表1。按佩蒂莊巖石化學分類圖解(圖1)，姚家組砂體絕大多數屬長石砂巖[3]。

砂巖SiO2與Al2O3的含量比值為4.89，比值較低，明顯低于佩蒂莊巖石化學分類圖中長石砂巖的平均值(8.16)，說明砂巖成分成熟度較低。巖石成分中石英含量較高，長石風化程度較深，分選、磨圓均較好，其沉積環境總體屬于距物源區有一定距離的動蕩沉積環境[4]。

以上分析表明，該區姚家組具有三角洲平原辮狀河道及越岸湖泊、沼澤的沉積特點，說明錢家店地區姚家組屬于規模較大的辮狀河三角洲沉積，錢家店鈾礦床位于辮狀河三角洲平原部位。

表1 姚家組及姚上段、姚下段含礦砂體巖石化學成分對比

圖1 錢家店地區姚家組砂巖分類圖解(據夏毓亮，1998)

3 姚家組沉積特征與鈾成礦的關系

對于層間氧化帶成因的砂巖型鈾礦，由于鈾礦化賦存于沉積砂體中，砂體為鈾成礦提供了儲集空間，所以其成礦不但受層間氧化帶制約，同時也受沉積砂體控制，即特定沉積環境下形成的沉積相控制了鈾礦床的形成[5－10]。因此，研究姚家組的沉積環境、含礦砂體的沉積特征及其對成礦的控制作用，對于查明錢家店鈾礦床形成的控制因素和有利成礦區預測，都具有十分重要的意義，同時可有效指導整個遼河外圍地區的下一步勘探。

通過分析該區沉積相，姚家組為辮狀河三角洲沉積，鈾礦化主要分布于三角洲平原部位，受三角洲平原辮狀河道及越岸湖、沼控制。平面上辮狀河道規模較大，連通性及成層性較好，有利于含鈾含氧水的沿層流動。而越岸湖、沼沉積形成于水下沉積環境，以暗色泥巖為主，有機質及硫化物含量較高，于辮狀河道砂體邊部形成氧化還原過渡帶，有利于層間氧化水中鈾的還原、沉淀富集。通過對比發現，錢家店鈾礦床規模較大的礦體主要位于單層砂巖厚度逐漸變薄，暗色泥巖厚度變大、層數變多的部位，即由均質向非均質過渡的部位。這種變化主要受控于沉積相在平面上的展布，因此礦體發育位置與沉積相展布密切相關。辮狀河道砂體物性較好，均質性較強，水體流速較快，主要為氧化帶，越岸湖、沼沉積暗色泥巖發育，非均質性較強，水體流速減小且含有較多的還原物質，為還原帶，辮狀河道與越岸沉積的過渡部位容易形成氧化還原過渡帶，鈾在其中富集成礦。因此，沉積相在平面上的展布控制了鈾礦床的分布。

剖面上，鈾礦化的發育與巖性巖相特征也存在較為明顯的關系。錢家店地區姚家組縱向上可劃分為6個主要旋回，每個旋回厚度為10～30 m，自下而上巖性為含泥礫砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖，組成1個向上逐漸變細的較為完整的正粒序，鈾礦體主要位于底部沖刷面上部的砂巖中。這是由于旋回底部含有較多的泥礫，物性變差，非均質性增強，水體流動速度相對變緩，而且旋回底部與暗色泥巖接觸，泥巖中含有較多的炭屑及黃鐵礦等還原物質，有利于鈾的還原沉淀、富集;旋回中部主要由物性較好的砂體組成，砂體較厚，均質性較好，水體在其中流動較快，還原物質較少，鈾不易被還原物質吸附、還原成礦。

圖2 普通樣及礦石物性

從普通巖樣和含礦巖樣的物性分析(圖2)可知，普通樣品的孔隙度分布范圍比較大，從小于5%到大于35%的范圍內都有，而含礦樣的孔隙度分布相對比較集中，大多分布在20% ～30%，以25% ～30%最為集中，說明物性對鈾成礦具有一定的影響。這種影響是通過巖石粒度及其泥質含量來體現的。巖石粒度適中，含有一定的泥質，流體流動相對較緩，鈾元素容易被泥質、炭屑、硫化物等還原劑還原成礦。因此，剖面上巖性、巖相、物性條件的變化對鈾礦的富集起到控制作用，鈾礦更容易在具有一定砂體厚度的辮狀河道底部富集。

此外，錢家店鈾礦床礦體規模與砂體規模密切相關，砂體規模越大，鈾礦化異常越多，礦體規模越大。因為砂體是鈾礦富集的載體，其規模越大，連通性及成層性越好，越利于含鈾含氧水流動、沉淀、富集;反之，砂體規模小，連通性及成層性差，不利于水的沿層流動，沒有充足的含鈾水流經，富集程度變差。該區已發現的規模較大鈾礦體大多位于厚度20～30 m的砂體中，10 m左右的砂體中見到小規模的鈾礦體，而厚度小于5 m的砂體中，只見到了礦化異常，未發現工業鈾礦體。

4 結論

(1)錢家店地區姚家組主要發育辮狀河三角洲沉積，錢家店鈾礦床位于辮狀河三角洲平原部位。

(2)錢家店鈾礦床明顯受沉積相的控制，平面上位于辮狀河道與越岸沉積的過渡處，剖面上位于辮狀河道的底部。

(3)辮狀河三角洲平原越岸沉積洼地的沉積物中普遍富含有機質、植物炭屑及硫化物等，為鈾成礦提供較好的還原劑。

(4)錢家店鈾礦床礦體規模與砂體規模密切相關，砂體規模越大，鈾礦化異常越多，礦體規模越大。

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