伊犁盆地南緣中侏羅統西山窯組價態鈾特征*

王毛毛　邱余波　常京濤　杜　默　王明力　張虎軍　王強強

(1.核工業二一六大隊；2.核工業北京化工冶金研究院)

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伊犁盆地南緣中侏羅統西山窯組價態鈾特征*

王毛毛1邱余波1常京濤2杜默1王明力1張虎軍1王強強1

(1.核工業二一六大隊；2.核工業北京化工冶金研究院)

摘要傳統的層間氧化帶砂巖型鈾成礦理論認為，U6+在沿滲透性砂巖層遷移的過程中，在氧化—還原界面附近被還原成U4+而沉淀、富集成礦。而伊犁盆地南緣侏羅系西山窯組下段含礦巖石價態鈾分析結果表明，在氧化砂體中U6+含量并非完全高于U4+含量，在鈾離子發生沉淀、富集的成礦界面U4+含量較高，但U6+含量也處于較高水平，僅個別樣品中出現了U6+含量高于U4+的現象，該現象的出現與成礦砂體巖性、地球化學環境中有機碳及地下水成分有較大聯系。

關鍵詞伊犁盆地西山窯組價態鈾成礦砂體有機碳

截至目前，在鈾礦勘查工作中對價態鈾含量變化的研究成果較小。為此，本研究以伊犁盆地南緣侏羅系西山窯組下段含礦巖石為例，結合西山窯組巖性、巖相和地下水化學成分等因素，分析巖石樣本中有機碳含量與價態鈾含量的關系，供砂巖型鈾成礦研究參考。

1　區域地質背景

伊犁盆地形成后，始新世晚期—漸新世始階段新構造運動開始活躍，經歷了中新世盆地南緣隆升、北緣差異沉降，上新世末—早更新世擠壓隆升與沉降和中更新世至今差異升降運動，形成了目前的盆地構造格局(北部褶皺帶、中央凹陷帶和南部斜坡帶等3個EW向帶狀展布的構造單元)。伊犁盆地南緣鈾礦化主要分布于水西溝群暗色含煤碎屑建造中。隨著盆地南緣鈾礦勘查程度的提高，由西至東，相繼發現了大型、特大型鈾礦床，其最重要的賦礦層位為中侏羅統西山窯組，厚20～230m，巖性為砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、中細砂巖、泥巖、粉砂巖，含多層煤，其第10#、8#煤層最為穩定，可作為區域標識層。根據巖性組合特征，可將西山窯組由下至上劃分為扇三角洲—河流沉積相。

2　試驗分析

2.1試驗結果

本研究試驗樣品采自15個鉆孔，共45件，層位為西山窯組，樣品巖性為細砂巖、中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖，氧化帶、過渡帶和還原帶均覆蓋。價態鈾、有機碳含量均使用滴定法測定，試驗由核工業二一六大隊測試中心完成，試驗結果見表1。

表1　伊犁盆地南緣西山窯組樣品分析結果

2.2試驗結果分析2.2.1盆地南緣價態鈾及有機碳基本特征

由表1可知，U含量較高的礦石主要為粗粒結構的砂巖，U含量可達64%，次為中、細砂巖，U含量分別為20%、16%，主要與西山窯組沉積相有密切關系，扇三角洲—河流沉積體系中，巖性垂向上一般呈下粗上細的正沉積韻律，含鈾流體一般在孔隙較好的粗粒結構的碎屑沉積巖中運移，鈾礦體主要產出于其底部位置，當砂體中出現隔擋層后，使得砂體變為多個流動單元[1-7]，含鈾流體動能發生變化，U緩慢地在孔隙較差的細粒碎屑沉積巖中沉淀富集(圖1)[8]。

圖1　扎吉斯坦鈾礦床西山窯組下段48#勘探線鈾成礦示意

對表1的樣品分析結果按氧化帶、過渡帶和還原帶進行了統計分析，結果見表2。由表2可知：①由氧化帶至還原帶，U含量經歷了先增大后減小的過程，隨著氧化程度的減弱，U含量不斷增大，在過渡帶U含量急劇上升，超過500×10-6，至原生巖石帶U含量下降，但仍明顯高于氧化帶；②氧化帶中的U6+含量高于U4+含量，過渡帶、還原帶反之，但過渡帶中U6+含量并非遠小于U4+含量，數據上兩者均明顯增大；③有機碳是含礦砂體中重要的還原物質，有機碳含量與U含量成正相關性，氧化帶中的有機碳含量明顯低于過渡帶且略低于還原帶。

表2　伊犁盆地南緣西山窯組價態鈾、有機碳參數

2.2.2砂巖中價態鈾的特殊現象

圖2　典型砂巖型鈾礦成礦示意表3　過渡帶砂巖中價態鈾、有機碳分析結果

取樣地點巖性含量/(×10-6)UU4+U6+C有P1915灰色粗砂巖15.84.311.50.321P323灰色細砂巖16.84.212.60.117P3727灰色中砂巖27.912.815.00.15348171灰色砂礫巖24.49.115.30.42548171灰色粗砂巖13.70.313.40.144P2715灰色細砂巖217.288.7128.50.010P020-1灰白色細砂巖170.184.086.10.013P4504灰色細砂巖2019.0967.01052.00.478

表4　氧化帶砂巖中價態鈾、有機碳分析結果

3　結　論

(1)通過對伊犁盆地南緣侏羅系西山窯組含礦砂巖U含量的統計分析，可知各地球化學分帶中價態鈾的含量變化具有過渡帶最高、氧化帶最低、還原帶略高于氧化帶的特征。組成U含量的價態鈾離子，也基本符合上述特征，但在過渡帶中U4+、U6+含量均明顯增大，且個別樣品中U6+含量大于U4+含量，與傳統的層間氧化帶砂巖型鈾成礦理論認為在過渡帶主要為U4+沉淀富集成礦具有明顯的差異。

(2)有機碳是U沉淀的重要還原物質。有機碳形成與富集的主要影響因素為：①沉積相決定著有機質的含量，中侏羅統西山窯組扇三角洲—河流沉積相中發育沼澤沉積和河漫沼澤的煤層，很大程度上提高了地層中有機碳的含量；②巖性結構的差異性，影響著有機質的富集，粗粒結構砂巖具有良好的孔隙性，有機碳能夠很好地負載于孔隙間泥質充填物中。在有機碳含量較高的氧化砂體中U4+含量大于U6+含量，還原帶和過渡帶中—細粒結構的砂巖中有機碳含量較少，U6+含量大于U4+含量。

(3)地下水化學成分也影響著價態鈾含量的變化。伊犁盆地南緣西山窯組地下水為HCO3·SO4-Ca·Na和SO4·HCO3-Na·Ca型水帶，對U具有較強的溶解能力，形成了鈾酰離子絡合物，在遷移過程中，會選擇孔隙度較好的砂巖層流動，隨著時間與空間的推移，流體酸度的變化，部分鈾酰離子出現結晶，吸附于砂巖的孔隙中。

參考文獻

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(收稿日期2016-05-17)

ValenceUraniumCharacteristicsofMiddleJurassicXishanyaoFormationintheSouthernMarginofIliBasin

WangMaomao1QiuYubo1ChangJingtao2DuMo1WangMingli1ZhangHujun1WangQiangqiang1

(1.No.216GeologicParty,ChinaNationalNuclearCorporation;2.BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,ChinaNationalNuclearCorporation)

AbstractAccording to the traditional inter-layer oxidation zone sandstone uranium metallogenic theory,in the migration process along the permeable sandstone layer, U6+is reduced to U4+and is precipitated and concentrated mineralization in the oxidation-reduction interface.The valence uranium analysis of ore-bearing rock of Jurassic system Xishanyao formation hypomere of the southern margin of Ili basin show that the content of U6+is not completely higher than the content of U4+in the oxidation sand bodies,the content of U4+is higher than others in the uranium precipitation and enrichment metallogenic interface,but the content of U6+is not very low,the phenomenon of the content of U6+is higher than U4+is only appeared in individual sample of ore-bearing rock, the emergence of the phenomenon is related to the lithology of metallogenic sand bodies,the organic carbon and chemical constituents of groundwater in the geochemical environment.

KeywordsIli basin, Xiashanyao formation, Valence uranium, Metallogenic sand-body, Organic carbon

*國家自然科學基金聯合基金項目(編號：U1403292)；整裝勘查關鍵基礎地質研究計劃項目(編號：12120114007601)。

王毛毛(1982—)，男，工程師，830011 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市北京南路467號。