鄂爾多斯盆地北西部白堊系地層砂巖型鈾礦成礦前景分析

徐 培

（東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013）

鄂爾多斯盆地礦資源豐碩，是一個鈾、煤、油、天然氣并存的沉積盆地，特別是鈾礦資源尤為豐富，迄今為止已在此發現多個大型鈾礦床，如東勝砂巖型鈾礦床、大營砂巖型鈾礦床和杭錦旗砂巖型鈾礦床等，中侏羅統直羅組下段為其含礦目的層。前人根據砂巖型鈾礦成礦特點，已經對上述鈾礦床的成因進行了較為系統的分析，取得了豐富的成果，如流體作用分析、沉積相分析和物源分析等。白堊系地層在空間位置上與侏羅系地層相鄰，且下白堊統在盆地中相當發育，出露廣泛，但迄今為止還未發現大型的鈾礦床，本文打算從白堊系地層巖性特征、鈾源分析、水文地質特征、構造特征、還原劑因素五個方面分析該層位是否具備有利于砂巖型鈾礦形成的條件。

1 區域地質概況

鄂爾多斯盆地是我國第二大沉積盆地，是中生代發育起來的大型內陸坳陷盆地，大地構造位置處于鄂爾多斯斷塊中。在白堊世早期，盆地主要為一套內陸凹陷的河湖湘沉積，以河流相占絕對優勢。白堊系地層從下至上依次為：洛河組（K1l）、華池環河組（K1hc+h）、羅漢洞組（K1lh）、涇川組（K1j）[1]。

2 鈾成礦條件分析

2.1 白堊系地層巖性特征

1）洛河組（K1l）。為一套典型的沖洪積扇沉積，礫巖呈紅色，礫石大小混雜，分選性差；磨圓以次棱角狀為主；成分成熟度較低；顆粒支撐，無定向。為風成沙丘沉積。

2）華池環河組（K1hc+h）。整體呈北北西向展布，地層由東向西傾伏。巖性主要為黃色、灰綠、淺灰、棕紅色的中、粗粒長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖與黃綠、姜黃色砂巖、巖石砂狀結構，層狀構造。巖石顆粒占約90%以上，顆粒主要為石英、長石，可見黑色巖屑。中小型交錯層理發育，部分地方亦可見褐鐵礦化眼槽狀交錯層理面分布，發育斜層理，砂礫巖不等厚互層。在一些槽狀層理限定的河道內可見紫色泥巖礫石，呈次圓狀。該組地層為沙漠邊緣沉積組合，沉積環境以靜水沉積為主，風成沉積為輔;沉積相以辮狀河沉積為主，沉積特點為東粗西細，北粗南細，最大沉積厚度位于新召一帶，達915m。為一套辮狀河沉積。

3）羅漢洞組（K1lh）。區內大面積出露，呈“廣”字型分布于鹽地西部和北部，上部主要為土紅色砂巖、泥質粉砂巖，并夾有紫黑色鐵質結核。泥巖與薄層的鈣質砂巖互層；中部中粗粒砂巖與泥質粉砂巖互層，呈桔紅、桔黃和灰色。下部為紅色塊狀砂巖，局部夾泥巖，含鈣質結核，厚390m，與下伏洛河組整合接觸關系。砂巖層理較為發育，主要分槽狀和板狀兩種，風化一般。為一套風成沙丘。

4）涇川組（K1j）。主要分布盆地西部、北部局部地段，厚50～233m，與下伏地層呈整合接觸。巖性主要為淺紅色泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，泥巖風化強烈，砂巖與綠色泥巖接觸處發育泥裂現象，向下鈣質砂巖薄層增多，局部見中粗粒砂巖、砂礫巖。為一套湖泊和三角洲沉積。

通過結合前人的資料與砂巖型鈾礦典型成礦模式（層間氧化帶型砂巖型鈾礦）[2]，初步認為華池環河組具有一定的鈾成礦目的層特征，其辮狀河沉積相的泥-沙-泥巖性模式為鈾成礦提供模式基礎，在合適的條件下，氧化帶的殲滅部位便可沉淀鈾礦。

2.2 鈾源分析

盆地北部有三大主要花崗巖體群，出露較好，分別為狼山花崗巖體群、大青山花崗巖體群及陰山花崗巖體群。這些花崗巖體大大小小有幾百個，年齡分布廣泛。華力西期，在該巖體群中發現多處鈾礦。在大青山巖體群中，鈾背景值為4～8×10-6，為中等含鈾[3]，滿足砂巖型鈾成礦的最低要求，鈾源屬于較為充足級別，并且該地區的Th/U 比值為48.8，遠遠高于大陸巖石的平均含量，表明該地區發生U 的丟失。因此該地區為理想的鈾源區。

2.3 水文地質特征

下白堊統志丹群的四個地層中的砂巖巖石松散性較好，為含鈾熱水溶液的滲透和運移提供先天條件，由于各巖層巖性在粒度方面存在差異，故各巖層的含水性不均一，其中華池環河組含水量較多，含水厚度約50m[4]，且區內分布最廣。盆地內潛水的來源主要為大氣降水，河谷和洼地為排泄區，另一個主要排泄因素為蒸發，年蒸發量是降雨量的10 倍。早白堊世時期，由于構造活動較少，水流方向沿地勢由東向西，且沿北西方向流入盆內。下白堊統沉積后，受地層抬升影響，底部的羅漢洞組和華池環河組頂部受到氧化，前者呈紅色，后者為黃色，地層的大規模氧化有利于來自源區的含鈾流體的運移，沉積間斷的存在使得這一時期成為潛水氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期；在晚白堊世到上新世這段時間，承壓水由盆地邊緣向盆地中心流動，動力為滲透作用，流體來源主要為附近蝕源區。大規模古潛水氧化帶和由盆緣向盆內相應發育古層間氧化作用同時進行，形成了相應的古層間氧化帶，氧化帶主要賦存于華池環河組，在氧化-還原過渡部位可形成鈾的富集成礦，因此華池環河組是鈾成礦的理想層位。

2.4 構造特征

早白堊世時期，鄂爾多斯盆地由克拉通盆地轉為伸展斷陷盆地，盆內構造作用表現為斷塊活動。早期主要表現為盆地東部隆起，受斷裂活動控制，東部形成了沖擊扇堆體；晚期主要表現為盆地西部及北部隆起，受斷裂活動控制，在西部和北部也形成了沖積扇堆體，羅漢洞組、涇川組形成了由南向北推進的湖相沉積。同時，盆地西緣向東推進明顯，并且早期沉積的盆地邊緣、大部分河流地層和基地被抬升，剝蝕區也向盆地內伸展，有利于華池環河組早期的沉積砂體接受氧化作用，隨著后期羅漢洞組疊覆其上，含氧含鈾水的滲入進一步促進了鈾成礦作用的發生[5]。

在盆地北部杭錦旗的下白堊統砂巖之上的玄武巖年齡為126.2±0.4Ma[6]，屬早白堊世，且這一年齡與華北地區發生的構造-巖漿-熱時間相吻合，所以可能導致地下深部熱水沿構造裂隙上涌，為元素的遷移提供了通道，使得后期各種礦產資源的形成有了較好的物源基礎。

2.5 還原劑因素

砂巖型鈾礦成礦過程中，充當還原劑的介質主要有黃鐵礦、含烴類油氣、有機質如碳屑煤、和瀝青等。在侏羅系直羅組砂巖型鈾礦中，研究人員在進行地質編錄過程中發現了大段的煤等有機質，煤在鈾成礦過程中充當了較好的還原劑。并且鄂爾多斯盆地含有豐富的油氣資源，油氣沿著斷層裂隙或砂巖孔隙上升運移影響著地層的物理化學性質。當油氣上升運移時碰到含氧含鈾水時，便使得U6+被還原為U4+，在合適的位置沉淀、富集，最后形成一定規模的鈾礦點或鈾礦帶。

3 結論

綜上所述，鄂爾多斯盆地白堊系砂巖透水性較好，北部具備了層間氧化帶砂巖型鈾礦形成的水文地質條件，并且盆地北部發育廣泛的花崗巖體群，鈾背景值滿足砂巖型鈾礦成礦要求，早白堊世時期盆地內發生明顯構造活動，華池環河組的沉積砂體接受氧化作用充分，在遇到深部運移的油氣時，發生還原作用，便可形成砂巖型鈾礦。