陳戴生，李曉翠

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京 100029)

陸相盆地古水動力條件與鈾成礦關(guān)系

陳戴生，李曉翠

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京 100029)

文章依據(jù)砂巖型鈾礦床的研究實例，將陸相盆地古水動力條件大致分為強、中、弱3類，分析了沉積期古水動力條件與鈾成礦的關(guān)系，指出中等強度的古水動力條件是我國中新生代盆地砂巖型鈾礦成礦的適宜條件。文章最后簡要介紹了古水動力條件的研究方法和手段。

陸相盆地；古水動力條件；砂巖型鈾礦

1 研究意義

古水動力條件系指沉積時期的波浪和水流的運動狀況[1]。它既是涉及古水文地質(zhì)學、沉積學和沉積巖石學領(lǐng)域的基礎(chǔ)地質(zhì)理論問題，又是與找礦實踐密切相關(guān)的實際應用問題。其研究有助于深入闡明陸相盆地的演化和發(fā)展；重建盆地沉積期古水流體系(含古流向)；盆地控礦沉積相的空間定位、展布及其對陸相盆地鈾成礦的控制。

由于上述命題研究難度大、涉及面廣、前人論述較少，本文僅是探索性的基礎(chǔ)理論分析，試圖說明陸相盆地沉積期古水動力條件對砂巖型鈾成礦的重要意義。當前我國砂巖型鈾礦資源已占我國鈾礦4大工業(yè)類型的第1位(蔡煜琦等，2012)，前景十分看好，因而其研究重要性不言而喻。

2 陸相盆地沉積期古水動力條件分類

陸相盆地以其沉積期水動力變異大、沉積物相變化快的特點區(qū)別于古水動力相對平穩(wěn)、沉積物相變相對較小的海相沉積區(qū)。如二連盆地(秦明寬等，2005)、海拉爾盆地等中新生代陸相盆地明顯區(qū)別于滇、黔、桂地區(qū)的古生代海相沉積區(qū)[2]。

根據(jù)目前對陸相沉積期古水動力條件的研究，將古水動力條件分為3類，即高能強水動力條件、低能弱水動力條件及其兩者的過渡類型(中等強度)[3]。以上3類特征鮮明：

2.1 高能強水動力條件

高能強水動力條件常見于盆地演化發(fā)展的初始階段或某個沉積期因差異升降引起古地勢相對陡峻的山區(qū)。其水動力機制是水流快速、急喘、動蕩，水流無主流線，沉積物顆粒粗大雜亂，沉積構(gòu)造具大型槽狀交錯層理、大型板狀交錯層理或平行層理。

2.2 低能弱水動力條件

低能弱水動力條件常見于盆地發(fā)展演化的中晚期-萎縮期或某個沉積期因差異升降引起的古地勢相對低洼、封閉的地區(qū)。水動力相對平靜，水流動蕩較小。沉積物以松軟泥質(zhì)居多，有的地區(qū)因水域封閉，常使有機物聚集。沉積構(gòu)造具水平層理、波狀層理、斜波狀層理等。有波痕、泥裂等層面構(gòu)造發(fā)育。

2.3 過渡型(中等強度)水動力條件

過渡型(中等強度)常見于盆地演化發(fā)展的全盛期至萎縮期之間漫長的時期，水流強度中等，兼有強-弱之間的過渡型。有時較難識別，只能依據(jù)宏觀多角度綜合分析。常見沉積構(gòu)造有小型槽狀交錯層理、小型板狀交錯層理、楔狀層理、小型沖刷構(gòu)造等。

中等強度古水動力條件可認為是我國中新生代盆地砂巖型鈾成礦較為適宜的水動力條件[4-5](詳見下節(jié))。

3 沉積期古水動力條件相對應的沉積相及其與鈾成礦關(guān)系的分析

砂巖型鈾成礦與沉積相、沉積體系關(guān)系密切已為廣大地質(zhì)人員所共識，并在實踐中受益匪淺。不同沉積相又被不同強度的古水動力條件制約，許多鈾礦床研究實例充分證明了這一論斷。

3.1 高能強水動力條件與鈾成礦的關(guān)系

高能強水動力條件相對應的陸相環(huán)境是沖積扇及扇前辮狀河。

沖積扇(Alluvial Fan)是發(fā)育在盆地邊緣、山洪涌出山口的扇形堆積物。干旱地區(qū)稱為洪積扇(Diluvial Fan)，潮濕地區(qū)稱為濕地扇(Wet Alluvial Fan)。如伊犁盆地南緣中下侏羅統(tǒng)水西溝群(J1-2sh)底部的達拉地礫巖，遼西平莊盆地黑水三家上白堊統(tǒng)孫家灣組上段(K22)的沖積扇，內(nèi)蒙古狼山西側(cè)測老廟盆地廣為發(fā)育的沖積扇等均為濕地扇類型。其產(chǎn)生是由于盆地周圍蝕源區(qū)和盆地之間強烈的構(gòu)造運動，蝕源區(qū)不斷上升而盆地相對不斷陷落，地形上造成了巨大的落差，使從山區(qū)向盆地匯流的水系(多數(shù)為間歇性水流)，在山麓地帶產(chǎn)生很大的勢能，潮濕季節(jié)冰雪融化，雨量劇增，常發(fā)生間歇性地表逕流變化，河流水容量劇增，這時河流不僅具有巨大的勢能，且有很大的動能，把山區(qū)被風化、剝蝕的大量物質(zhì)搬運至盆地，在盆地邊緣堆積，形成平面上呈扇形的堆積物。扇前緣常為扇前辮狀河，多為間歇性的無主流線的辮狀河水系，多數(shù)無鈾礦化，偶爾有砂巖型鈾礦化顯示，但規(guī)模較小，如內(nèi)蒙堿泉盆地砂巖型鈾礦化賦存在沖積扇扇前辮狀河沉積中。

沖積扇的相標志可歸結(jié)為兩點：(1)巖性一般為砂礫巖，分選性差，砂礫巖為鄰近山區(qū)的古老巖石，常具支撐礫巖(Proping Cong-lomerates)特征，即礫巖中棱角發(fā)育的礫石互相支撐，礫石間泥質(zhì)和膠結(jié)物很少或沒有；(2)沖積扇層理類型特殊，為大體平行無分選的砂礫巖層在垂向上頻繁粗細交替，其間很難找到確切的層理面，這種粗細交替是快速堆積的下粗上細正韻律，說明水動力條件有急劇變化。從以上分析可以看出，高能強水動力條件不利于砂巖型鈾成礦作用，關(guān)鍵在于缺少具有一定厚度的穩(wěn)定砂體，僅在扇前辮狀河沉積中有不具規(guī)模的砂巖鈾礦化顯示。

3.2 低能弱水動力條件與鈾成礦關(guān)系

低能弱水動力條件相對應的沉積環(huán)境是湖相，包含湖沼相、河-湖三角洲相的水下部分(如三角洲前緣砂壩，遠砂壩等微相)。

低能條件的沉積特征可概括為：(1)層位穩(wěn)定相變??；(2)層理清晰，以水平層理及波狀層理為主；(3)沉積物顆粒細小，以泥質(zhì)(粒徑<0.01 mm)、粉砂(0.1～0.01 mm)為主，有少量細砂(0.1～0.25 mm)；(4)湖盆進一步萎縮，潮濕區(qū)演化成湖沼相，干旱區(qū)演化成干鹽湖。前者常見含鈾煤型鈾礦化(或礦床)，如伊犁盆地南緣東段達拉地礦床、新疆庫米什盆地蘇克-蘇克礦床、潮水盆地唐家溝礦床等。后者常見與膏鹽相伴生的鈾礦化(或礦床)，如二連盆地腦木根鈾礦床、查干鈾礦床、蘇海圖盆地60號鈾礦點、潮水盆地大紅山泥灰?guī)r型鈾礦床等。

當前，產(chǎn)于上白堊統(tǒng)二連組(K2e)泥巖中具有相當規(guī)模的內(nèi)蒙中部努和廷礦床、蘇崩礦床可認為是典型的賦存于低能弱水動力條件下的湖相鈾礦床(圖1)，其成因類型是沉積成巖型。努和廷礦床含礦主巖以泥巖、粉砂巖為主，滲透系數(shù)<0.01 m·d-1，含礦層的涌水量低，為<50m3·d-1；而伊犁盆地可地浸的庫捷爾太礦床含礦砂巖滲透系數(shù)為0.31～1.55 m·d-1，含礦層的涌水量為192～195 m3·d-1。

圖1 努和廷鈾礦床E336號勘探線地質(zhì)剖面示意圖(據(jù)曠文戰(zhàn)等，2008)Fig.1 Schematic geologic section of No.E336 exploration line in Nuheting uranium deposit

3.3 中等強度古水動力條件及其對應沉積相

界于強-弱之間的過渡型古水動力條件，亦即中等強度的水動力條件是我國中新生代盆地砂巖型鈾成礦較為適宜的古水動力條件。其對應的沉積相是河流相及河湖三角洲相，其水動力機制既不同于快速堆積的沖積扇體系，也不同于相對平穩(wěn)的湖泊沉積體系。在這種水流狀態(tài)下，有利于形成有一定厚度(15～30m)、較穩(wěn)定的砂體以及具有較好結(jié)構(gòu)的泥-砂-泥地層組合。有利相位是具下粗上細正韻律的河流相及具下細上粗反韻律的河流三角洲相。前者依據(jù)砂/泥比(或砂/地比)以及沉積構(gòu)造和其它地質(zhì)特征，可進一步劃分出辮狀河或曲流河水系，含礦砂體多數(shù)賦存在河流相下部組分中。后者依據(jù)距陸地遠近，可進一步分出水上部分和水下部分。目前在三角洲平原河流相及三角洲前緣席狀砂體中均已落實較好的砂巖型工業(yè)鈾礦體。

圖2是賦存于下白堊統(tǒng)巴彥花群賽漢組(K1bs)二連盆地巴彥烏拉鈾礦床的一個剖面圖，鈾礦體賦存于辮狀河下部組分砂體中。

4 陸相盆地古水動力條件研究方法和手段

4.1 古水動力條件強弱程度若干劃分判據(jù)

這項工作是在已有資料綜合分析的基礎(chǔ)上篩選出若干適宜的識別判據(jù)。要點如下：

圖2 巴彥烏拉地區(qū)道布地段B351號勘探線典型剖面圖(據(jù)核工業(yè)208大隊，2005)Fig.2 Typical section of No.B351 exploration line，Daub Lot，Bayan UI area

(1)依據(jù)某沉積期層理類型來判別水動力強弱程度；

(2)依據(jù)某沉積期沉積物粒度粗細變化來判別古水流的上游或下游；

(3)依據(jù)小比例尺相平面圖可大致確定蝕源區(qū)物源方向；

(4)依據(jù)地層等厚圖的厚度變化，一般可識別古河流體系的范圍和主要擴展方向；

(5)此外還有許多室內(nèi)研究方法，如砂巖，可用定向薄片測定長形砂粒的定向性，用以推斷水流方向；依據(jù)碎屑重礦物組合及其含量變化，追溯物源和恢復母巖(略)。

4.2 古水文地質(zhì)學研究

古水文地質(zhì)學研究旨在研究某沉積期沉積相在空間上的展布特征，恢復古水文地質(zhì)狀態(tài)和古地貌，確定古水流方向及其水動力強弱程度。

4.3 野外露頭定向構(gòu)造測定

用巖層的斜層理傾向測定和礫石扁平面傾向測定的方法得出主要參數(shù)。根據(jù)沉積巖石學一般原理，斜層理傾向一般代表水流方向，礫石扁平面傾向代表逆水流方向。1個露頭點上需測定100～200個測點，然后將結(jié)果用玫瑰圖表示，優(yōu)選水流方向。

5 結(jié) 語

本文通過實例，分析了沉積期古水動力條件相對應的沉積相及其與鈾成礦的關(guān)系，指出中等強度的古水動力條件是我國中新生代盆地砂巖型鈾成礦較為適宜的水動力條件。

古水動力條件是沉積地質(zhì)等研究的重要內(nèi)容之一，研究方法必須在實踐中不斷完善，努力提高野外判斷能力。

[1]馮增昭.沉積巖石學[M].北京：石油工業(yè)出版社，1994.

(，Continuedonpage251)(，Continnedfrompage222)

[2]馮增昭，鮑志東，李尚武，等.滇黔桂地區(qū)早中三疊世巖相古地理[M].山東：石油大學出版社，1994.

[3]薛禹群，朱學昌，等.地下水動力學[M].北京：地質(zhì)出版社，1979.

[4]焦養(yǎng)泉，吳立群，楊生科，等.鈾儲層沉積學——砂巖型鈾礦勘查與開發(fā)的基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.

[5]H.G.里丁.沉積環(huán)境和相[M].北京：科學出版社，1985.

AnalysisoftheRelationshipBetweenPaleohydrodynamicConditionandUraniumMineralizationintheContinentalBasin

CHEN Dai-sheng，LI Xiao-cui

(CNNCKeyLabotatoryofUraniumResourcesExplorationandEvaluationTechnology，BeijingResearchInstituteofUraniumGeology，Beijing100029，China)

Based on a large number of deposit instances，the paleo-hydrodynamic condition in the continental basin can be divided into strong，medium and weak categories; through analysis of relationship between sedimentary facies corresponding certain paleo-hydrodynamic conditions of moderate strength is more suitable for the uranium mineralliztion of sandstone-type uranium. Finally，this paper briefly introduces the research methods and means of paleo-hydrodynamic conditions.

continental basin; ancient hydrodynamic conditions; sandstone-type uranium deposit

2013-02-06 [改回日期]2013-09-11

陳戴生(1936—)，男，高級工程師(研究員級)，1956年畢業(yè)于南京大學地質(zhì)系，長期從事我國中新生代盆地砂巖型鈾成礦規(guī)律研究。E-mail：chends1936@126.com

1000-0658(2014)04-0219-05

P641.3

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