蒙其古爾鈾礦床三工河組砂體特征與鈾成礦的關(guān)系*

張　磊　邱余波　王福東　蔣　宏　方　敏　陳　虹

(核工業(yè)二一六大隊)

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蒙其古爾鈾礦床三工河組砂體特征與鈾成礦的關(guān)系*

張磊邱余波王福東蔣宏方敏陳虹

(核工業(yè)二一六大隊)

摘要蒙其古爾鈾礦床是伊犁盆地南緣可地浸砂巖型鈾礦田的重要組成部分，屬于多控礦成因礦床。在分析該礦床三工河組砂體特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)普通薄片鏡下鑒定成果與礦體的空間展布特征，討論了砂體特征與鈾成礦的關(guān)系，得出以下結(jié)論：①在鈾成礦過程中，穩(wěn)定的砂體提供了有利的環(huán)境；②較好的泥-砂-泥結(jié)構(gòu)有利于層間水的形成和逕流，是砂巖型鈾礦成礦的有利相區(qū)；③砂體厚度急劇變薄、泥質(zhì)夾層增多、砂巖粒度由粗突然變細等沉積微相引起的砂體構(gòu)型變化對礦體的沉淀富集有明顯的控制作用；④鈾礦體主要賦存于孔隙度較高、滲透性較好的長石巖屑類粗砂巖、砂礫巖和中砂巖中，成礦最佳的粒度為粗砂巖。上述結(jié)論對于區(qū)內(nèi)鈾礦找礦工作有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞砂巖型鈾礦砂體特征鈾成礦空間展布特征沉積微相粗砂巖

砂體是砂巖型鈾礦體的賦存介質(zhì)，砂體的空間發(fā)育特征及砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、巖性、沉積微相等特征控制著層間氧化帶的展布和延伸，對鈾礦化有較大的影響，甚至對鈾礦體的形態(tài)和品位都有較強的制約作用[1-3]。三工河組砂體廣泛分布于伊犁盆地南緣，但僅在蒙其古爾鈾礦區(qū)內(nèi)發(fā)育較好的鈾礦化。為此，本研究通過搜集蒙其古爾鈾礦床三工河組砂體相關(guān)勘探數(shù)據(jù)，結(jié)合巖石室內(nèi)鏡下鑒定成果，總結(jié)該層位砂體空間展布特征及砂體內(nèi)沉積微相特征，進而探討砂體特征與鈾成礦的關(guān)系，供該層位其余地段及礦區(qū)外圍找礦工作參考。

1區(qū)域地質(zhì)背景

伊犁盆地是在塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊的南北對沖擠壓應(yīng)力作用下形成的大型內(nèi)陸山間坳陷盆地[4]。盆地南緣后期構(gòu)造活動有明顯差異，可劃分為中西段構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)和東段構(gòu)造活動區(qū)。由于構(gòu)造運動，尤其是新構(gòu)造運動形式和強度的差異，不同地段構(gòu)造的產(chǎn)出形式有所區(qū)別，山前逆沖斷裂控制著盆地的發(fā)展和改造，在次級斷裂構(gòu)造的共同作用下，盆地南緣進一步改造并形成了多個次級構(gòu)造單元，總體上具有隆和凹相間的構(gòu)造特點。據(jù)構(gòu)造活動強度和產(chǎn)出形式的不同，由西往東可劃分為洪海溝西部凹陷、庫捷爾太微凸、蘇東布拉克微凹、烏庫爾其微凸、扎吉斯坦向斜、郎卡倒轉(zhuǎn)凹陷和庫魯斯泰—達拉地復(fù)式向斜。

蒙其古爾鈾礦床位于伊犁盆地南緣斜坡帶東段相對穩(wěn)定區(qū)，礦床總體上位于扎吉斯坦向斜東南翼，該向斜整體上呈西南、西北和東南三面翹起，向NE向敞開的構(gòu)造形態(tài)，向斜軸部位于扎吉斯坦河河谷地段，傾向45°～48°，傾角6°～8°。礦床內(nèi)主要發(fā)育3個(組)斷裂[5]，礦床夾持于F1、F3斷裂之間呈傾向NE的緩傾斜單斜帶上，地層平均傾角不大于10°。

研究區(qū)內(nèi)中新生代蓋層不整合覆蓋于石炭系或二疊系中—酸性火山巖、火山碎屑巖之上。自下而上由中上三疊統(tǒng)小泉溝群(T2-3xq)沖積扇-淺湖相沉積、中下統(tǒng)水西溝群(J1-2sh)陸相含煤碎屑巖建造[6-7]、中侏羅統(tǒng)頭屯河組(J2t)河流相沉積、新近系(N)和第四系(Q)沖洪積物組成。中下統(tǒng)水西溝群(J1-2sh)為區(qū)內(nèi)賦礦地層，超覆不整合于石炭系基底之上，為一套陸相含煤碎屑巖沉積，可見12層煤(第一煤～第十二煤)，以第五、八、十煤最為穩(wěn)定，是研究區(qū)地層劃分和對比的標志層。據(jù)巖石沉積韻律特征，自下而上可將其劃分為8個沉積旋回，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ旋回[8]。工業(yè)鈾礦化主要賦存于中侏羅統(tǒng)西山窯組和下侏羅統(tǒng)三工河組。該礦床的礦化類型有層間氧化帶砂巖型及泥巖型，目前具工業(yè)價值的為層間氧化帶砂巖型鈾礦[9]。

2三工河組砂體特征

2.1砂體空間展布特征

三工河組兩段砂體的頂?shù)装甯羲畬佑赡鄮r、粉砂巖、煤層等組成，其中下段砂體底板隔水層較厚，一般厚5.00～18.00 m，平均8.00 m，分布較穩(wěn)定，隔水性好；頂板隔水層與上段砂體底板隔水層為同一巖層，一般厚0.70～9.00 m，平均4.76 m，在研究區(qū)西南部存在較大面積的沉積缺失，隔水性中等；上段砂體頂板隔水層一般厚4.00～16.00 m，平均 9.00 m，分布連續(xù)穩(wěn)定，由南至北漸變厚，隔水性好。

綜上所述：研究區(qū)三工河組下段砂體發(fā)育穩(wěn)定，規(guī)模適中，連通性好；三工河組上段砂體發(fā)育規(guī)模小，穩(wěn)定性和連通性較差。兩段砂體多數(shù)表現(xiàn)為下粗上細的沉積韻律特征，下部主要為砂礫巖、含礫粗砂巖，向上過渡為中、細砂巖，局部有細—粗—細的沉積韻律特征。

2.2砂體巖石學(xué)特征

三工河組砂體巖性較復(fù)雜，主要有礫巖、砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖，砂體中夾有少數(shù)透鏡狀產(chǎn)出的不透水巖性層，主要由泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖組成。三工河組含礦主巖普遍含礫石，尤其是三工河組下段含礦主巖礫石含量最高，砂質(zhì)礫巖和礫巖巖性較普遍。野外觀察巖芯多為塊狀構(gòu)造，部分粒度較細的巖芯顯示出水動力作用成因的水平層理、沙紋層理和交錯層理。砂體骨架顆粒主要由石英、巖屑和長石組成。填隙物多為泥質(zhì)雜基和黏土礦物，局部有方解石膠結(jié)物，膠結(jié)程度以疏松、較疏松為主。巖石原生色調(diào)呈灰、淺灰、灰白色，氧化后呈紅、褐紅、黃褐、黃、淺黃及黃白色。

三工河組下段、上段含礦砂體巖石學(xué)特征與普通薄片鏡下特征極為相似，巖性以長石巖屑砂巖、巖屑砂巖、砂質(zhì)礫巖為主，巖石由碎屑物和填隙物組成。分選性中等—差，碎屑呈次棱角狀-次圓狀，碎屑物總量大于80%，通常大于90%。礫石以凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖、單晶石英為主，少量為花崗巖和霏細巖，礫徑2～35 mm，砂質(zhì)成分以石英、巖屑和長石為主，其中石英晶屑含量20%～79%、巖屑含量16%～72%、長石晶屑含量1%～13%。石英以單晶石英為主，少量石英巖、硅質(zhì)巖、玉髓等多晶石英，部分單晶石英具波狀消光現(xiàn)象。巖屑以凝灰?guī)r為主，次為中—酸性熔巖、霏細巖、英安巖，少量泥巖(已重結(jié)晶)及微量彎曲片狀黑云母、白云母，巖屑具輕微程度方解石化和絹云母化。長石以鉀長石為主，普遍具泥化現(xiàn)象，可見格子雙晶，斜長石較少，可見聚片雙晶。重礦物有鈦鐵礦、磁鐵礦和白鈦礦。填隙物占巖石總量的3%～18%，以泥質(zhì)雜基為主，部分已重結(jié)晶為顯微鱗片狀絹云母和高嶺石等黏土礦物，局部有微粒黑色巖屑，局部地段部分樣品表現(xiàn)為碳酸鹽膠結(jié)或方解石充填。

3三工河組鈾礦化特征

圖1　蒙其古爾鈾礦床三工河組層間水越流補給示意

4鈾成礦分析

蒙其古爾鈾礦床形成于含鈾含氧水的層間遷移過程中，含氧含鈾水滲入砂體形成層間氧化帶的同時，活性鈾進入層間地下水，在含礦建造中還原劑

的作用下發(fā)生沉淀和富集，其形成過程受控于多重因素并具有一定的成礦規(guī)律。含礦建造的巖相巖性、構(gòu)造和水動力體系為宏觀要素，層間氧化作用、地球化學(xué)障為微觀條件，其中砂體為基礎(chǔ)性因素，對成礦影響較大。

三工河組砂體以扇前緣水下分流河道沉積為主，砂體總體規(guī)模較小，但在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育良好且空間展布穩(wěn)定，厚度適中，砂體粒度較粗，泥質(zhì)膠結(jié)，固結(jié)疏松，連通性好，具有一定的孔隙度和滲透性。據(jù)前人研究成果[5]，砂體碎屑物質(zhì)來源于蝕源區(qū)中—酸性火山巖、火山碎屑巖和花崗巖，w(U)(4～14.3)×10-6(伽瑪能譜測量)，砂體富鈾；除局部地段三工河組上下段間缺失隔水層外，具有較好的泥-砂-泥結(jié)構(gòu)(圖2)，利于層間水的形成和逕流，為砂巖型鈾礦成礦的有利相區(qū)。

圖2　蒙其古爾鈾礦床線沉積剖面

圖線三工河組上段南礦帶礦體形態(tài)剖面

圖線三工河組下段鈾礦體剖面

上述礦體的形成和變化均與層間水的滲流環(huán)境受地層結(jié)構(gòu)變化的影響而發(fā)生變化有關(guān)，三工河組下段、上段砂體合并處層間水壓突然減小，卷狀礦體前方存在的泥質(zhì)巖夾層形成了層間水流的阻滯體，在水流滯緩的環(huán)境下形成了富大礦體。研究區(qū)沉積微相的變化常表現(xiàn)為礦體多賦存于砂體厚度急劇變薄、泥質(zhì)夾層增多、砂巖粒度由粗突然變細等部位，該類變異部位往往也為有機質(zhì)、黏土含量變化的部位。砂體的該類突變，同樣造成層間地下水的流速變化和流向的改變，層間氧化作用受阻，層間氧化帶迅速尖滅，水巖作用時間延長，形成了較強反差的地球化學(xué)障，促使鈾從水中析出沉淀富集。

礦體與含礦砂體的厚度關(guān)系主要反映了礦體在含礦砂體中的沉淀富集程度，砂體為可地浸砂巖型鈾礦的載體，其構(gòu)形決定了層間氧化帶的發(fā)育規(guī)模及鈾礦體的空間分布。一般來說，砂體厚度大、層間氧化帶發(fā)育規(guī)模大，鈾成礦條件越好，但也并非砂體越厚大，礦體發(fā)育便越好。研究區(qū)三工河組受其特殊的構(gòu)造和水動力體系條件的影響，厚5～20 m的砂體最有利于鈾成礦，厚度小于5 m或大于20 m的砂體中一般發(fā)育層間氧化帶，鈾礦化發(fā)育較差或不發(fā)育。

鈾礦體主要賦存于粗砂巖、砂礫巖和中砂巖中，所占比例高達86.1%，成礦最佳的為粗砂巖。由礦石粒度分析成果可知，鈾成礦作用有選擇粗粒巖石沉淀富集的傾向。由野外鉆孔巖芯編錄分析成果可知，含礦砂巖均疏松易碎，在水中易裂解，礦石滲透性較好、孔隙度較高，有利于含鈾含氧水的遷移，并為鈾的沉淀和富集提供儲存空間，此外，研究區(qū)還發(fā)現(xiàn)鈾礦化的富集程度與成熟度較高的炭屑、炭化植物碎屑成正相關(guān)關(guān)系，常呈分散狀、塊狀分布于砂巖中，品位越高的礦石一般炭屑等有機質(zhì)含量越豐富，礦石色調(diào)也越深。

5結(jié)論

(1)三工河組以扇前緣水下分流河道沉積為主，砂巖類型以長石巖屑砂巖、巖屑砂巖和砂質(zhì)礫巖為主，砂體磨圓度、分選性中等—差、成熟度較低、砂體巖屑種類繁多，表明蝕源區(qū)巖性多樣。酸性火成巖巖屑約占巖屑總量的30%，反映來自鈾源豐富的酸性巖碎屑數(shù)量較多，該類巖屑的大量分布使上述含礦砂體成為層間氧化成礦的鈾源提供者。

(2)三工河組砂體厚度適中且分布連續(xù)穩(wěn)定，巖性以粗砂巖、砂礫巖為主，次為含礫粗砂巖、中砂巖。砂體的孔隙度較高、滲透性較好、固結(jié)松散，為含礦流體運移和儲礦提供了良好的儲層空間。

(3)鈾礦體空間產(chǎn)出部位與砂體構(gòu)形變化部位存在一定的聯(lián)系：如砂體厚度急劇變薄、產(chǎn)狀變化、泥質(zhì)夾層增多、砂巖粒度由粗突然變細等沉積微相引起的突變，造成層間地下水的流速變化和流向的改變，層間氧化作用受阻，層間氧化帶迅速尖滅，水巖作用時間延長，形成較強反差的地球化學(xué)障，促使鈾從水中析出沉淀富集成礦。

(4)鈾礦體主要賦存于孔隙度較高、滲透性較好的長石巖屑類粗砂巖、中砂巖和砂礫巖中，成礦最佳的粒度為粗砂巖，鈾成礦最佳的砂體厚5～20 m。

參考文獻

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Relationship between the Characteristics of Sand-body and Uranium Mineralizationof the Sangonghe Formation of Mengqiguer Uranium Deposit

Zhang LeiQiu YuboWang FudongJiang HongFang MinChen Hong

(No.216 Geological Team, China National Nuclear Corporation)

AbstractThe Mengqiguer uranium deposit is an important part of in-situ leachable sandstone-type uranium orefields in the southern margin of Yili basin, it belongs to the multiple ore-controlling factors deposits. Based on analyzing the characteristics of the sand-body in Sangonghe formation of the Mengqiguer uranium deposit, combined with the microscope identification results and spatial distribution characteristics of the ore-bodies,the relationship between the sand-body characteristics and uranium mineralization of the Songgonghe formation of the Mengqiguer uranium deposit is researched,the following conclusions are obtained: ①in the uranium mineralization process,the favorable environment is provided by the stable sand-body; ②the preferable mud-sand-mud structure is conducive to the formation of interlayer and runoff, it is the favorable facies zone of the ore-forming of sandstone-type uranium deposit; ③the changes of sand-body configuration caused by the sedimentary microfacies of the sand-body thickness changed drastically, increasing of the muddy intercalation and the changing of the sandstone grain size from coarse to fine suddenly has obvious control effects on the precipitation and enrichment of the ore-bodies; ④the uranium ore-bodies are mainly hosted in the feldspar lithic types of coarse sandstone, sandy conglomerate and medium sandstone with the characteristics of high porosity and good permeability, the best particle size of mineralization of coarse sandstone. The above conclusions have some reference for the prospecting work of the uranium deposit in the mining area.

KeywordsSandstone-type uranium deposit, Sand-body characteristics, Uranium mineralization, Spatial distribution characteristics, Sedimentary microfacies, Coarse sandstone

(收稿日期2015-11-12)

*國家自然科學(xué)基金項目(編號：U1403292)；整裝勘查區(qū)找礦預(yù)測與技術(shù)應(yīng)用示范項目(編號：12120114007601)。

張磊(1988—)，男，助理工程師，830011 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市北京南路467號。

·地質(zhì)·測量·