和什托洛蓋盆地西南緣中侏羅統鈾成礦條件分析

何松

摘? ?要：為查明和什托洛蓋盆地西南緣中侏羅統頭屯河組砂巖型鈾礦化與鈾成礦條件關系，進一步擴大找礦成果。通過對構造、地層、水文地質、鈾源、古氣候及后生蝕變等鈾成礦條件分析，厘定和什托洛蓋盆地西南緣鈾礦化控制因素，綜合分析中侏羅統砂巖型鈾礦找礦前景。什托洛蓋盆地西南緣晚侏羅世抬升剝蝕階段為鈾成礦有利階段，南部斜坡帶為有利構造部位。中侏羅統頭屯河組為主要含礦目的層位，埋深較淺，沉積相類型以辮狀河、辮狀河三角洲為主。盆地西南緣鈾成礦控制因素主要包括構造與古氣候、巖相-巖性、后生蝕變和鈾源。西南緣斜坡帶具相對穩定的大地構造背景、有利砂體及豐富鈾源，砂體中含有較多有機質和黃鐵礦等還原劑，具完善的地下水“補-徑-排”體系，發育層間氧化帶和還原帶，具有較好的砂巖型鈾礦成礦潛力和找礦前景。

關鍵詞：和什托洛蓋盆地;砂巖型鈾礦;中侏羅統;成礦條件;控礦因素

和什托洛蓋盆地鈾礦地質勘查工作程度整體較低，區內沉積相、構造演化等研究分析較薄弱，砂巖型鈾成礦前景不明。20世紀50年代以來，開展了一系列間歇性地質調查，發現一批鈾礦點、礦化點和異常點（帶），以潛水型和煤巖型為主，找礦成果不佳。本文運用同生沉積-后生改造砂巖型鈾礦成礦理論與找礦思路[1-5]，相繼發現1個鈾工業孔，多個鈾礦化和異常孔，證實該區是砂巖型鈾礦勘查有利地區。通過對構造、地層、水文地質、鈾源、古氣候及后生蝕變等鈾成礦條件分析，厘定和什托洛蓋盆地西南緣鈾礦化控制因素，綜合分析中侏羅統砂巖型鈾礦找礦前景，為和什托洛蓋盆地砂巖型鈾礦勘查提供依據。

1? 區域地質背景

和什托洛蓋盆地為準噶爾盆地西北緣大型沖斷推覆體之上的一個小型山間盆地，呈NE向紡錘體展布。盆地北依雪米斯坦山，南西到扎伊爾山前，南抵哈拉阿拉特山，東至德侖山，東西長約230 km，南北寬約25 km，面積約5 600 km2（圖1）[6]。行政區劃屬塔城地區和布克賽爾縣管轄。

和什托洛蓋盆地是在石炭紀末西準噶爾造山帶逆沖推覆、印支運動再次擠壓和推覆、準噶爾盆地周邊海槽褶皺成山情形下逐漸發育形成。燕山期以來盆地持續不斷地沉降凹陷，燕山早期為盆地區域伸展期，水體不斷加深加大，沉積了巨厚的中—下侏羅統;燕山中期為擠壓變形期，盆地南北受到擠壓，向中間收縮，斷裂再次活動，使侏羅系發生變形，缺失上侏羅統;燕山晚期為整體下降期，沉積了厚度較薄、相對一致的白堊系。喜馬拉雅期為斷裂活動期，受NS向再次擠壓推覆，盆地內斷裂強烈活動，在斷裂下盤，沉積了較厚的古近—新近系和第四系，達爾布特斷裂構成盆地邊界，與準噶爾盆地分離，至此和什托洛蓋盆地定型。

和什托洛蓋盆地構造軸整體呈NEE向，據盆地構造特征、基底埋深及主要斷裂帶分布情況，將盆地劃分為5個Ⅰ級構造帶，分別為NS向近對稱分布的兩個擠壓褶皺帶：北部斷皺帶和南部斜坡帶;中央窄長形風臺隆起;東西兩側沿中軸線近對稱分布了兩個次級凹陷，分別是白楊河凹陷和和布克河凹陷。盆地周緣山體主要由晚古生代沉積、火山-沉積地層和中酸性侵入巖體組成[7-9]，以石炭系和泥盆系為基底。基底之上發育上三疊統、侏羅系、白堊系和新生界（圖2）[10]，二疊系與中—下三疊統缺失。上三疊統局部沉積，分布范圍有限;侏羅系分布最廣，沉積厚度最大，由下侏羅統八道灣組、三工河組，中侏羅統西山窯組、頭屯河組組成，缺失上侏羅統。頭屯河組為主要含礦層位，古氣候從溫熱潮濕過渡為炎熱半干旱，上部為雜色泥巖，下部為灰色砂巖、泥巖夾礫巖。地表多被第四系覆蓋，最厚約440 m，與上覆地層呈角度不整合接觸。

2? 鈾成礦條件

2.1? 構造條件

侏羅紀晚期區域性構造抬升，盆地西南緣形成北傾的單斜帶（圖3）[11]，使目標層位暴露地表，接受后生氧化改造[12]。南部斜坡帶地層較緩，西側傾角5°～10°，東側較緩，傾角2°～6°。頭屯河組底板埋深100～600 m，對層間氧化帶砂巖型鈾礦化形成有利。白楊河凹陷和布克河凹陷埋深較大，北部斷褶帶和中央風臺隆起構造強烈，不利于成礦。

2.2? 地層條件

近年來西南緣揭露的工業鈾礦孔、鈾礦化孔大多賦存于頭屯河組中，頭屯河組以辮狀河、辮狀河三角洲沉積為主，與伊犁盆地賦礦層位相似[13-14]，砂體發育和展布特征對砂巖型鈾成礦具十分明顯的制約作用[15]。通常認為單層砂體厚度一般小于50 m對層間氧化帶發育較有利[16]。區內頭屯河組發育多層砂體，砂體總厚度20～160 m（圖4），單層砂體厚20～50 m，部分超過100 m。砂巖以中、粗粒為主，固結疏松，滲透性好，對砂體較有利。據頭屯河組巖性特征，可分為3個較獨立的砂巖透水層和4個泥巖隔水層，泥-砂-泥結構穩定，泥砂比接近1∶1，地層條件有利。

2.3? 水文地質條件

和什托洛蓋盆地西南緣補給區分布于南部扎伊爾山和西北部山區，地下水向東和東南方向徑流，排泄區位于哈拉阿拉特山西南一帶。西南緣地形坡降為2‰～5‰。含水層主要為第四系，次為八道灣組、三工河組和頭屯河組。地下水與地表水流向整體一致，頭屯河組在扎伊爾山山前接受地下水補給，承壓水排泄匯流于白楊河。地下水沿徑流方向水化學類型由弱堿性、堿性變為弱酸性，礦化度、承壓性變高，溶解氧、鈾含量和氧化還原電位逐漸降低，層間氧化帶由氧化環境過渡為還原環境。綜上，研究區具滲入型地下水水動力和水化學條件，有利于層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成。

2.4? 鈾源條件

和什托洛蓋盆地北部和西南部蝕源區廣泛分布泥盆系中-酸性火山巖及華力西晚期花崗巖體。盆地北部雪米斯坦山前分布有火山巖型鈾成礦帶，鈾含量2.0×10-6～5.4×10-6。基巖出露區發生大面積風化剝蝕，易被活化遷移。據此判斷，盆地西南緣鈾源條件豐富，可為侏羅系地層提供豐富鈾源。

2.5? 古氣候條件

據砂巖型鈾成礦特點，層間氧化帶發育最好的古氣候條件為目的層沉積時為溫暖潮濕氣候，沉積后期為干旱、半干旱氣候環境。中生代以來，準噶爾盆地古氣候大致經歷干旱-潮濕-干旱的古氣候旋回[17]，三疊紀主要處于干旱古氣候環境[18-19];早—中侏羅世屬亞熱-溫濕性氣候，局部向干旱氣候波動;晚侏羅世整體趨于干旱，屬熱帶-亞熱帶干旱性氣候[20]。白堊紀沉積初期侏羅紀干旱氣候轉為潮濕氣候，經短暫潮濕氣候之后，在清水河組末期向半干旱古氣候轉變，于白堊紀晚期變為干旱性氣候[21]。和什托洛蓋盆地自中侏羅世末以來，古氣候處于干旱-半干旱古氣候，地下水強烈蒸發和濃縮作用利于鈾的富集，為頭屯河組鈾的富集提供了十分有利條件。

2.6? 后生蝕變

砂巖型鈾礦具表生后成滲入成礦特點，鈾成礦作用除受有利含礦層沉積體系（砂體）、還原障、水文地質、古氣候、鈾源等條件控制外，盆地后期改造作用也是鈾成礦重要的控制因素[20]。

2.6.1? 層間氧化帶發育特征

和什托洛蓋盆地侏羅紀晚期區域性構造抬升，西南緣侏羅系處于構造平緩、寬10～30 km的斜坡帶內。上侏羅統的缺失，使頭屯河組長時間接受扎伊爾山含鈾含氧水、大氣降水及地表水的補給，并持續發生氧化及淋濾作用。這種補給滲入作用在干旱-半干旱的古氣候條件下持續發生，含鈾含氧水在垂向和側向滲入頭屯河組砂巖中，形成層間氧化帶。盆地西南緣頭屯河組層間氧化帶發育，鉆孔揭露至2～4層層間氧化帶，氧化帶厚10～25 m，寬數公里，揭露到1個工業鈾礦孔和多個鈾礦化孔。

2.6.2? 氧化帶后生蝕變特征

氧化帶至原生灰色帶，砂巖由淺褐紅、淺紅、褐黃色，向淺黃、淺黃灰、淺黃綠色轉變（圖5-a～c）。褐鐵礦化由強逐漸變弱，Fe3+/Fe2+比值為1～3（表1）。氧化-還原過渡帶砂巖呈灰、淺灰和淺黃色，鈾礦化富集，Fe3+/Fe2+值接近1。原生灰色帶砂巖呈灰、深灰色，Fe3+/Fe2+值小于1。層間氧化帶具一定分帶性，后生蝕變總體有利。鈾成礦作用最主要和最直接的還原劑是碳屑和黃鐵礦[22]。頭屯河組鈾礦化主要賦存于淺灰、灰色中粗粒砂巖中，可見較多碳化植物碎屑、黃鐵礦（圖5-d～f）。

3? 鈾礦化控制因素找礦前景

構造與古氣候因素? 晚侏羅世構造抬升，使南部斜坡帶蓋層發育寬緩的單斜帶，中—上侏羅統古氣候從潮濕-半潮濕變為干旱-半干旱，對含鈾含氧地下水滲入頭屯河組成礦有利。

巖性-巖相因素? 中侏羅統頭屯河組具有穩定的“泥-砂-泥”結構，砂巖固結疏松，厚度適中，透水性好，富含有機質，為中-粗粒長石巖屑砂巖。頭屯河組為辮狀河及辮狀河三角洲沉積，為鈾成礦有利相帶。

后生蝕變因素? 頭屯河組層間氧化帶具一定分帶性，發育氧化-還原帶，整體后生蝕變較強。

鈾源因素? 盆地北部雪米斯坦山及南部扎伊爾山分布有大面積含鈾花崗巖體，為研究區頭屯河組砂巖型鈾成礦提供了重要鈾源層（體）。

扎伊爾山山前南部斜坡帶，據構造抬升剝蝕及補徑排體系，山前形成目的層補給窗口。在扎伊爾山山前—旦木徑流區至哈拉阿拉特山山前排泄區，為頭屯河組找礦重點區域。西山窯組目前僅揭露受潛水氧化帶控制的鈾礦化，該層位在鉆孔中揭露到較厚大砂體，砂體固結疏松，分布范圍較廣，可在揭穿頭屯河組繼續探索西山窯組層間氧化帶發育情況，值得進一步工作。

4? 結論

（1） 扎伊爾山構造抬升，盆地西南緣南部斜坡帶地層平緩，頭屯河組埋深較淺，為層間氧化帶發育的有利構造。

（2） 頭屯河組泥-砂-泥結構完整，砂體厚度適中，固結疏松。頭屯河組主要發育辮狀河和辮狀河三角洲沉積，是有利的沉積相帶。

（3） 盆地西南緣具完善的地下水“補-徑-排”體系，古氣候處于干旱-半干旱環境，提供了層間氧化帶發育的必要條件。

（4） 盆地西南緣斜坡帶具相對穩定的大地構造背景、有利砂體及豐富鈾源，發育層間氧化帶和還原帶，砂體中含有較多有機質和黃鐵礦等還原劑，具有較好的成礦潛力和找礦前景。

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Analysis of Uranium Metallogenic Conditions of Middle Jurasic in the Southwest Margin of Heshituoluogai Basin

He Song

（Geologic Party No.216，CNNC，Urumqi，Xinjiang，830011，China）

Abstract：In order to find out the relationship between sandstone-type uranium mineralization and uranium metallogenic conditions of Toutunhe Formation of Middle Jurassic in the southwestern margin of Heshitologai Basin， and further expand the prospecting results. Through the analysis of uranium metallogenic conditions such as structure， stratum， hydrogeology， uranium source， paleoclimate and epigenetic alteration， the controlling factors of uranium mineralization in the southwestern margin of Heshituoluogai Basin are determined， and the prospecting prospect of sandstone-type uranium deposits in the Middle Jurassic is comprehensively analyzed. The southwestern margin of Shituoluoguai basin was favorable for uranium mineralization in the uplift and denudation stage of Late Jurassic， and the southern slope belt was the favorable structural position. The Middle Jurassic Toutunhe Formation is the main ore-bearing target horizon with shallow burial depth. The sedimentary facies types are mainly braided river and braided river delta. The controlling factors of uranium mineralization in the southwestern margin of the basin mainly include structure and paleoclimate， lithology-lithology， epigenetic alteration and uranium source factors. The slope belt in the southwestern margin has relatively stable tectonic background， favorable sand bodies and abundant uranium sources. Sand bodies contain more organic matter and pyrite and other reducing agents. It has a perfect groundwater recharge-runoff-excretion system， and develops interlayer oxidation zone and reduction zone. It has good metallogenic potential and prospecting prospect of sandstone-type uranium deposits.

Key words：Southwestern margin of Heshituoluogai basin;Sandstone type uranium deposits;Middle Jurassic;Metallogenic conditions;Ore controlling factors