李西得，易　超，高賀偉，陳心路，張　康，王明太

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京　100029；2.中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京　100029；3.核工業(yè)208大隊，內(nèi)蒙古 包頭　014010；4.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京　100083)

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鄂爾多斯盆地東北部直羅組古層間氧化帶形成機制探討

李西得1,2，易超1,2，高賀偉3，陳心路4，張康1,2，王明太1,2

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029；2.中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京100029；3.核工業(yè)208大隊，內(nèi)蒙古 包頭014010；4.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京100083)

鄂爾多斯盆地東北部是我國重要的砂巖型鈾礦成礦帶之一，蘊藏著豐富的鈾資源。通過研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)鈾礦床與古層間氧化帶具有非常緊密的聯(lián)系。通過對納嶺溝、大營鈾礦床直羅組下段古層間氧化帶中各后生蝕變砂巖與原生砂巖的物質(zhì)成分及地球化學(xué)指標(biāo)的研究，發(fā)現(xiàn)綠色砂巖與灰色砂巖在物質(zhì)成分上的主要區(qū)別體現(xiàn)在黏土礦物、方解石及黃鐵礦含量上，并且不同蝕變類型砂巖具有其各自的地球化學(xué)指標(biāo)特點?；趯艑娱g氧化帶中各后生蝕變的研究，初步探討了古層間氧化帶的形成機制。這一成果為深化本區(qū)鈾成礦機理、建立區(qū)域鈾成礦模式提供了重要的理論依據(jù)。

地球化學(xué)指標(biāo)；古層間氧化帶；形成機制；直羅組；鄂爾多斯盆地東北部

0　引　言

中國對砂巖型鈾礦的勘探開發(fā)始于20世紀(jì)90年代，近年來砂巖型鈾礦已逐漸成為我國主要開發(fā)的鈾礦類型之一[1]。鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦資源量豐富[2]，多年來通過眾多學(xué)者的研究，在鈾成礦機理及控礦因素方面取得了豐碩的成果。其中，李子穎、韓效忠等深入探討了鄂爾多斯盆地東北部東勝地區(qū)鈾成礦機理及鈾成礦模式[3-4]；焦養(yǎng)泉、張字龍、易超等針對東勝地區(qū)直羅組下段沉積特征及其非均質(zhì)性對鈾成礦的控制作用開展了大量的研究工作[5-7]；夏毓亮、劉漢彬通過對鈾成礦年代學(xué)特征的研究，認(rèn)為早白堊世及晚白堊世是該區(qū)主要的鈾成礦時期，與盆地抬升的構(gòu)造演化史基本一致[8-9]。

鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦與區(qū)內(nèi)發(fā)育的古層間氧化帶具有非常緊密的聯(lián)系，目前已發(fā)現(xiàn)的鈾礦床基本位于古層間氧化帶前鋒線一帶。因此，針對古層間氧化帶中各類蝕變砂巖發(fā)育特征的研究就顯得尤為重要。本文以近年來新發(fā)現(xiàn)的納嶺溝及大營鈾礦床為研究對象，針對古層間氧化帶中各后生蝕變砂巖與原生砂巖的巖石學(xué)特征、巖石地球化學(xué)特征開展研究，進而探討古層間氧化帶的形成機制。這為深化本區(qū)鈾成礦機理、建立區(qū)域鈾成礦模式提供了重要的理論依據(jù)。

1　地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于我國中部偏上，總面積達(dá)25×104km2。鄂爾多斯盆地在古生代時期為大華北盆地的一部分，到了中生代晚期才開始成為坳陷盆地，屬于典型的克拉通盆地[10-11]。本文研究區(qū)納嶺溝、大營地段位于鄂爾多斯盆地東北部、伊盟隆起南緣，北鄰河套地塹(圖1)。出露地層包括三疊系、侏羅系、白堊系、新近系及第四系。區(qū)內(nèi)地層呈單斜產(chǎn)出，傾角較緩，平均在1°～3°之間。

圖1　鄂爾多斯盆地構(gòu)造區(qū)劃圖(據(jù)文獻[10]修改)Fig.1　Tectonic division map of Ordos Basin1.盆地邊界；2.構(gòu)造邊界；3.河流；4.研究區(qū)

焦養(yǎng)泉通過對鄂爾多斯盆地東北部直羅組沉積特征的研究，認(rèn)為直羅組自下而上可分為3段，具有明顯的“粗-細(xì)-粗”的特點。通過對本區(qū)野外地質(zhì)及鉆孔觀察，發(fā)現(xiàn)在納嶺溝、大營地段直羅組上段的粗碎屑沉積普遍被剝蝕掉，下白堊統(tǒng)底部的礫巖直接覆蓋在直羅組頂部的一套雜色的泥巖之上，導(dǎo)致在這一地區(qū)直羅組地層僅保留了下段及中段的“粗-細(xì)”碎屑沉積。因此，將納嶺溝、大營地段直羅組自下而上劃分為兩段，即：直羅組上、下段(圖2)。其中直羅組下段根據(jù)沉積旋回特征又可進一步劃分為上、下兩個亞段。納嶺溝地段直羅組下段下亞段為主要含礦層，大營地段除下亞段外，直羅組下段上亞段也見有工業(yè)價值的鈾礦體。含礦層巖性主要為灰色、灰綠色、綠色中-粗砂巖，砂巖膠結(jié)程度弱，砂質(zhì)疏松，灰色砂巖中富含炭屑、黃鐵礦等還原性介質(zhì)。

圖2　鄂爾多斯盆地東北部簡化地層柱狀圖(據(jù)文獻[5]修改)Fig.2　The stratigraphic column in northeastern Ordos Basin

原生的層間氧化砂巖從巖心顏色上反映為黃色、褐色及紅色此類氧化色，但本區(qū)不同，鈾礦化受綠色、灰綠色與灰色砂巖界面控制，垂向上產(chǎn)于界面附近的灰色砂巖中。區(qū)域上，綠色、灰綠色砂巖呈面狀分布，前鋒線呈“港灣狀”，與傳統(tǒng)的層間氧化帶分布特征極為相似。前人通過對綠色、灰綠色砂巖的研究分析，認(rèn)為其形成是經(jīng)歷了早期古氧化，之后又經(jīng)歷了油氣的二次還原[12]，從而形成了綠色、灰綠色，屬于古層間氧化砂巖。作者通過研究認(rèn)為本區(qū)綠色、灰綠色砂巖雖反映古層間氧化特征，但其本身的地球化學(xué)指標(biāo)表現(xiàn)為還原性質(zhì)。因此，在本文中將綠色砂巖稱為強二次還原砂巖，灰綠色砂巖稱為弱二次還原砂巖。

2　樣品采集及測試方法

本文采集樣品為鄂爾多斯盆地東北部納嶺溝、大營鈾礦床直羅組下段砂巖。所采集的樣品做到縱向上兼顧各后生蝕變帶，分別采取古氧化殘留砂巖(紫色、磚紅色)、二次還原砂巖(綠色)、礦化砂巖(灰色)、原生砂巖(灰色)；平面上盡量做到取樣鉆孔能夠遍布整個鈾礦床，以保證所取樣品具有較好的代表性。

針對不同后生蝕變帶的砂巖分別進行黏土礦物相對含量、全巖X衍射、U含量、全巖S含量、常量元素、有機C含量(TOC)、酸解烴含量分析，并將不同后生蝕變分帶砂巖的各項分析數(shù)據(jù)進行了歸類統(tǒng)計，取平均值。其中，黏土礦物相對含量、全巖X衍射分析測試在中國石油華北油田勘探開發(fā)研究院沉積實驗室完成，測試儀器為D8 DISCOVER型X射線衍射儀；U含量、全巖S含量、常量元素、有機C含量(TOC)及酸解烴含量分析測試均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所完成，U含量分析儀器采用PerkinElmer，Elan DCR-e 型等離子體質(zhì)譜分析儀，全巖S含量分析儀器采用EA-3000 碳硫氯分析儀，常量元素分析儀器為PW2404 X射線熒光光譜儀，酸解烴含量分析儀器采用GC7890F氣相色譜儀。

3　巖石學(xué)特征

納嶺溝、大營地段直羅組下段砂巖的碎屑成分中石英含量較高，其次是鉀長石[13]。石英以單晶石英為主，偶見多晶石英；碎屑顆粒磨圓度差，多呈棱角-次棱角狀，體現(xiàn)了近距離沉積的特點。支撐結(jié)構(gòu)為雜基支撐，膠結(jié)類型多為基底式膠結(jié)，接觸關(guān)系以點-線接觸為主，分選中等。其中，鉀長石發(fā)育不同程度的高嶺石化，斜長石多發(fā)生絹云母化。巖屑含量較高，占碎屑成分的30%～40%。成分以變質(zhì)巖巖屑為主，種類較多，如石英巖、片巖、千枚巖、板巖等；其次為花崗巖巖屑及少量沉積巖巖屑。膠結(jié)物主要是方解石、白云石等碳酸鹽膠結(jié)物以及黃鐵礦、褐鐵礦等鐵質(zhì)膠結(jié)物。方解石多呈疊瓦狀，而黃鐵礦主要呈四方鱗片狀，偶見結(jié)核狀分布[14]。

通過對納嶺溝和大營地段砂巖全巖及黏土礦物的分析發(fā)現(xiàn)(表1，表2)，古層間氧化綠色砂巖的綠泥石含量明顯高于原生灰色砂巖及古層間氧化殘留砂巖。另一方面，相比原生的灰色砂巖及古層間氧化殘留砂巖，綠色砂巖的黏土總量較高。

表1　X-衍射全巖分析數(shù)據(jù)(wB/%)

表2　黏土相對含量分析數(shù)據(jù)(wB/%)

在方解石含量方面，綠色砂巖的方解石含量遠(yuǎn)低于原生灰色砂巖。此外，綠色砂巖黃鐵礦含量低于原生灰色砂巖。

4　巖石地球化學(xué)特征

通過統(tǒng)計整理納嶺溝、大營鈾礦床直羅組下段古氧化殘留砂巖、二次還原砂巖、礦化砂巖及原生砂巖的U含量、全巖S含量、Fe3+/Fe2+、CaO含量、有機C含量以及酸解烴含量的分析測試數(shù)據(jù)(表 3)，總結(jié)出不同后生蝕變分帶的地球化學(xué)指標(biāo)特征。在前人認(rèn)識的基礎(chǔ)上，結(jié)合剖面及空間上不同蝕變分帶的展布規(guī)律，建立了鄂爾多斯盆地東北部后生蝕變分帶指標(biāo)模式(圖5)。

4.1古氧化殘留砂巖

古氧化殘留砂巖在巖心顏色上表現(xiàn)為紫色、磚紅色，常被包裹在綠色砂巖中(圖3)。此類砂巖粒度往往較細(xì)，一般為細(xì)-粉砂巖，膠結(jié)程度較高，鏡下觀察可見大量的方解石膠結(jié)物(圖4)?；疚匆娞啃?、黃鐵礦等還原物質(zhì)。此類砂巖在大營鈾礦床出現(xiàn)較多，納嶺溝鈾礦床則較少見到此類砂巖。

分析結(jié)果顯示：此類砂巖U含量偏低，平均7.84×10-6；Fe3+/Fe2+平均為1.11，表現(xiàn)為弱氧化環(huán)境。還原性指標(biāo)全巖S及TOC含量均較低，全巖S含量平均0.03%，TOC平均含量0.04%，反映了在氧化過程中大量的低價硫化物及有機質(zhì)被氧化消耗，進而無法保留下來，指示此類砂巖具有明顯的被氧化特征。而CaO含量較高，平均達(dá)到9.13%，與鏡下觀察到的現(xiàn)象一致，反映此類砂巖鈣質(zhì)膠結(jié)物含量高，砂巖孔滲性差，很難被后期還原性氣體二次還原，因此得以將早期氧化特征保留下來。甲烷氣體平均含量較高，達(dá)1 291 μL/kg，作者認(rèn)為在成巖作用形成以前已有甲烷氣體進入到此類砂巖中，而后的成巖作用導(dǎo)致砂巖膠結(jié)程度較高，進而將早先進入的甲烷氣體封閉在砂巖中，導(dǎo)致其甲烷含量高。

表3　古層間氧化帶亞帶劃分地球化學(xué)參數(shù)(樣品數(shù)量單位：件)

注：古氧化殘留砂巖為紫色砂巖；二次還原砂巖為綠色砂巖；原生砂巖為灰色砂巖。

圖3　綠色夾磚紅色砂巖(ZKT111-16，左：522.45 m，右：524.85 m)Fig.3　The green and brick-red color sandstone (ZKT111-16, left: 522.45 m, right: 524.85 m)

圖4　方解石膠結(jié)物分布在孔隙中(ZKT79-31，紫紅色中粗砂巖，624 m，正交偏光)Fig.4　Calcite cement distribution in pore(ZKT79-31, claret-colored medium-coarse sandstone, 624 m, cross-polarized light)

4.2二次還原砂巖

此類砂巖巖心顏色表現(xiàn)為暗綠色、綠色及灰綠色，根據(jù)油氣還原程度強弱可分為強二次還原砂巖及弱二次還原砂巖，強二次還原砂巖在顏色上表現(xiàn)為暗綠色、綠色，弱二次還原砂巖表現(xiàn)為灰綠色、淺綠色。此類砂巖粒度分布范圍較廣，一般為細(xì)-粗砂巖。膠結(jié)程度較弱，砂質(zhì)疏松，極少見到炭屑、黃鐵礦等還原性物質(zhì)。

納嶺溝及大營鈾礦床此類砂巖的U平均含量略高于古層間氧化殘留砂巖，但整體偏低，均小于30×10-6。還原性指標(biāo)方面，全巖S平均含量分別為0.13%(納嶺溝)和0.11%(大營)，TOC平均含量分別為0.1%(納嶺溝)和0.18%(大營)，高于古層間氧化殘留砂巖，反映此類砂巖經(jīng)歷了后期二次還原作用的特征，但整體還是低于原生的灰色砂巖。Fe3+/Fe2+均為0.51，表現(xiàn)為還原環(huán)境。CaO平均含量較低，分別為1.94%(納嶺溝)和2.39%(大營)，指示其具有較好的孔滲性，有利于后期還原性氣體的還原改造。甲烷氣體平均含量分別為183 μL/kg(納嶺溝)和604 μL/kg(大營)，此類砂巖較好的孔滲性使得氣體很難保存下來，盡管后期有深部還原性氣體的上逸補充，但整體含量還是低于古層間氧化殘留砂巖。

4.3礦化砂巖

礦化砂巖一般表現(xiàn)為灰色，極個別灰綠色砂巖也見有鈾礦化顯示。粒度分布范圍較廣，一般為細(xì)-粗砂巖，個別粉砂巖或泥巖中也有鈾礦化。膠結(jié)程度較差，砂質(zhì)疏松。含炭屑、黃鐵礦等還原性物質(zhì)較多。

此類砂巖除全巖S含量外，各項后生蝕變指標(biāo)均高，反映其經(jīng)歷了較為復(fù)雜的地球化學(xué)行為。納嶺溝鈾礦床此類砂巖的平均U含量達(dá)769.48×10-6，大營鈾礦床砂巖平均U含量達(dá)1 734.74×10-6。全巖S及TOC含量均高于紫色及綠色砂巖，此外，TOC含量還要高于原生灰色砂巖。其中，全巖S平均含量分別為0.15%(納嶺溝)和0.39%(大營)，TOC平均含量分別為0.18%(納嶺溝)和0.59%(大營)，表明在鈾成礦過程中，砂巖的低價硫以及TOC等還原性物質(zhì)對鈾成礦起到了極大的促進作用。Fe3+/Fe2+分別為0.8(納嶺溝)和1.1(大營)，表現(xiàn)為弱還原-弱氧化的過渡環(huán)境，指示了鈾成礦主要發(fā)生在氧化還原過渡的環(huán)境中。CaO平均含量較高，分別為3.39%(納嶺溝)和6.06%(大營)，高于原生灰色砂巖，反映在鈾成礦過程中有鈣質(zhì)膠結(jié)物的生成。鉀長石的高嶺石化過程中釋放了較多的Ca2+，這些Ca2+在古氧化帶前鋒附近遇到表生作用下形成的碳酸鈾酰絡(luò)合物，發(fā)生方解石與鈾礦物的同時沉淀[15]，這很好地解釋了在含礦砂巖中CaO含量較高的現(xiàn)象。甲烷氣體平均含量分別為540 μL/kg(納嶺溝)和880 μL/kg(大營)，僅次于古層間氧化殘留砂巖，表明在鈾成礦過程中甲烷氣體的參與。

4.4原生砂巖

原生砂巖表現(xiàn)為灰色，粒度分布范圍廣，砂質(zhì)疏松，膠結(jié)程度差，含有較多的炭屑及黃鐵礦等還原性物質(zhì)。納嶺溝及大營鈾礦床此類砂巖的U平均含量較低，均不超過30×10-6；全巖S含量較高，平均含量分別為0.38%(納嶺溝)和0.42%(大營)；Fe3+/Fe2+分別為0.56(納嶺溝)和0.48(大營)，表現(xiàn)為還原環(huán)境；CaO平均含量分別為2.14%(納嶺溝)和3.9%(大營)；TOC平均含量分別為0.1%(納嶺溝)和0.3%(大營)；甲烷氣體平均含量分別為175 μL/kg(納嶺溝)和735 μL/kg(大營)。

原生砂巖顯著的特點是全巖S含量高，作者認(rèn)為這與其未經(jīng)歷含氧水的氧化改造有直接關(guān)系。古氧化殘留砂巖和二次還原砂巖經(jīng)歷過含氧水的氧化改造，在氧化過程中消耗分解了大量的黃鐵礦，而后期油氣的二次還原作用并未形成黃鐵礦，僅是將Fe3+還原成了Fe2+，因此導(dǎo)致其S含量很低；而礦化砂巖位于氧化的前鋒線附近，含氧水的氧化能力隨著遷移逐漸減弱，對黃鐵礦的氧化作用變?nèi)?，使得礦化砂巖S含量高于古氧化殘留砂巖和二次還原砂巖；原生砂巖未經(jīng)受過后期的含氧水的改造作用，保留了砂巖的原始特征，其具有較高的S含量。從古氧化殘留砂巖—二次還原砂巖—礦化砂巖—原生砂巖，全巖S含量呈逐漸增大的趨勢。

5　討　論

針對東勝地區(qū)灰色與綠色調(diào)砂巖顏色上差異的原因，前人已經(jīng)做了一定的研究。研究結(jié)果表明，造成綠色調(diào)的主要原因是附著在顆粒表面及孔隙當(dāng)中的綠泥石[16]。此外，硅酸鹽礦物Fe2+含量高也是主要原因之一[17]。作者認(rèn)為綠色砂巖經(jīng)歷過早期的氧化改造，含氧載體為古地下水以及地表水，水-巖作用的發(fā)生可促使生成高嶺石等黏土礦物，這是導(dǎo)致其黏土總量高于原生灰色砂巖的主要原因。

從分析結(jié)果來看，同樣經(jīng)歷過早期氧化作用的古層間氧化殘留砂巖之所以黏土總量略低于綠色砂巖的原因，主要是由于其未經(jīng)歷后期的二次還原作用，還原性氣體上逸所發(fā)生的二次還原作用也促使了一些黏土礦物的生成，從而導(dǎo)致綠色砂巖的黏土礦物高于古層間氧化殘留砂巖。

綠色砂巖的方解石含量反映出其較好的孔滲性，這不僅有益于在早成巖階段含氧含鈾水在綠色砂巖中的滲流，使得其更容易被古地下水氧化；同時也為后期逸散上來的還原性氣體對綠色砂巖進行還原改造提供了有利的條件。

如上文所述，前人研究認(rèn)為綠色砂巖的形成經(jīng)歷了早期的氧化改造及后期的還原改造?；疑皫r在本區(qū)被認(rèn)為代表了原生環(huán)境，相比灰色砂巖，綠色砂巖的黃鐵礦含量較低，這很好地證明了前人研究的觀點：綠色砂巖中Fe2+在早期氧化過程中被氧化為Fe3+，而后期的還原改造僅僅將綠色砂巖中的Fe3+再次還原為Fe2+，但并未形成新的黃鐵礦，因此造成綠色砂巖黃鐵礦含量較低[18]。

在野外巖心觀察中，紫色砂巖一般夾雜在綠色或灰綠色砂巖中，在大營地段較為常見。紫色砂巖被認(rèn)為是古層間氧化砂巖的殘留部分，分析結(jié)果表明其方解石含量較高，平均值達(dá)18.10%，高于原生灰色砂巖的方解石含量(13.03%)，指示此類砂巖孔滲性較差的特征。作者根據(jù)紫色古層間氧化殘留砂巖與原生灰色砂巖方解石含量的差異，推測認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因主要是由于此類砂巖中方解石可能形成于早期的古層間氧化作用之后，隨著地層埋藏深度的逐漸增加，沉積物承受的壓力越來越大，導(dǎo)致沉積物體內(nèi)的碳酸鹽物質(zhì)發(fā)生溶解，經(jīng)再沉淀后形成方解石膠結(jié)物。由于紫色砂巖被氧化后形成的方解石充填了孔隙，導(dǎo)致其孔滲性差，使得后期向上逸散的還原性氣體很難將其還原成綠色，因而保留下來。紫色砂巖中基本不含黃鐵礦也證明了其為古層間氧化砂巖，在氧化過程中，紫色砂巖的黃鐵礦被大量消耗掉，很難保存下來。

圖6　直羅組砂巖鏡下照片(自生伊利石環(huán)粒邊分布，石英顆粒邊緣呈港灣狀，ZKT79-31，544 m，紫色細(xì)砂巖，正交偏光)Fig.6　Microscopic photographs of sandstone in Zhiluo Formation (the authigenic illite around the edges of the particles, quartz particles in a harbor shape edge, ZKT79-31, 544 m, grey purple fine sandstone, cross-polarized light)

6　形成機制探討

基于盆地構(gòu)造演化史及盆地水動力學(xué)研究，認(rèn)為本區(qū)的古層間氧化作用發(fā)生于河套斷陷之前。早白堊世末—始新世中期的燕山運動造成盆地的整體抬升，導(dǎo)致盆地北部中侏羅統(tǒng)的直羅組地層局部出露地表，從蝕源區(qū)帶來的含氧含鈾水、大氣降水及地表水通過直羅組可滲透性砂巖向下滲移，并沿著直羅組下段較為穩(wěn)定的“泥-砂-泥”地層結(jié)構(gòu)中對其進行氧化改造，并伴有鈾的初始富集，在這一階段，以沉積硫化物為主的還原性物質(zhì)對鈾的初始富集起到促進作用。早期氧化砂巖呈紫紅、褐紅色，現(xiàn)今在大營地區(qū)直羅組下段鉆孔巖心中還可見綠色砂巖中殘留早期氧化砂巖。在氧化過程中，隨著水-巖作用的不斷進行，使得氧化砂巖的石英顆粒表面形成伊利石薄膜(圖 6)，加速了SiO2的溶解作用，使得古氧化砂巖的Si含量降低[18]。此外，含氧水中攜帶的含F(xiàn)e物質(zhì)使得古氧化砂巖的Fe含量升高。

古近紀(jì)晚期，河套斷陷形成，切斷了來自蝕源區(qū)的含氧含鈾水供給，加之喜山期盆地抬升運動減弱，地表水對地層的氧化作用也隨之減弱。同時，盆地深部含油氣地層的烴類氣體大量生成，不斷沿區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂構(gòu)造向上逸散，對早期氧化砂巖進行二次還原改造，將古氧化形成的紫紅、褐紅色還原為綠色、灰綠色，從而形成了現(xiàn)今的綠色、灰綠色古氧化砂巖。局部地段由于還原的不徹底，仍可見到早期氧化的紫紅、褐紅色古氧化殘留斑點。

含氧水能否對地層進行氧化改造是能否形成古層間氧化砂巖的前提條件。綜合前人研究成果，作者認(rèn)為滲水性較好的河道砂體的發(fā)育情況、地層的非均質(zhì)性以及斷裂構(gòu)造的發(fā)育情況是制約古層間氧化砂巖分布的主要因素。其中，河道砂體的發(fā)育情況主要制約了古層間氧化砂巖的空間展布，產(chǎn)鈾地層的非均質(zhì)性則主要制約了古層間氧化砂巖的垂向展布，斷裂構(gòu)造作為特殊影響因素，同時制約了古層間氧化砂巖的空間及垂向展布特征。而古層間氧化砂巖的發(fā)育制約了本區(qū)的鈾礦化，是主要的找礦標(biāo)志之一。

7　結(jié)　論

通過對納嶺溝、大營鈾礦床直羅組下段砂巖物質(zhì)成分及地球化學(xué)指標(biāo)的分析測試結(jié)果的研究，結(jié)合前人的研究成果，以古層間氧化砂巖及原生砂巖為主要研究對象，探討了鄂爾多斯盆地東北部古層間氧化砂巖的發(fā)育特征及其形成機制，初步建立了不同蝕變分帶的地球化學(xué)指標(biāo)模式，得到如下結(jié)論：

(1)物質(zhì)成分方面，綠色砂巖(二次還原砂巖)與灰色砂巖(原生砂巖)在物質(zhì)成分上的主要區(qū)別體現(xiàn)在黏土礦物、方解石及黃鐵礦含量上。綠色砂巖具有黏土礦物總量高、方解石及黃鐵礦含量低的特點。紫色砂巖基本不含黃鐵礦很好地反映出其作為古層間氧化砂巖的氧化特征，具有方解石含量高的特點，這一方面表明此類砂巖較高的膠結(jié)程度導(dǎo)致較差的孔滲性是這類砂巖氧化特征得以保存下來的主要原因；另一方面，也指示出方解石的形成應(yīng)發(fā)生在早期氧化作用之后。

(2)地球化學(xué)指標(biāo)方面，不同類型砂巖具有其各自的地化指標(biāo)特點。

古層間氧化殘留砂巖(紫色)具明顯的氧化特征：還原介質(zhì)(全巖S、TOC)含量低；Fe3+/Fe2+高于1。鈣質(zhì)膠結(jié)物含量高是其得以保存下來的主要原因。

二次還原砂巖(綠色、灰綠色)還原介質(zhì)(全巖S、TOC)的含量低，表明其具有被氧化的特征，F(xiàn)e3+/Fe2+低于1指示為還原環(huán)境，反映出此類砂巖既經(jīng)歷了早期氧化改造又經(jīng)歷了后期二次還原改造的特點，且方解石含量低為此類砂巖接受各種改造作用提供了良好的流體運移條件。

礦化砂巖除全巖S含量以外，各項地球化學(xué)指標(biāo)均高于其他類型砂巖，指示其經(jīng)歷了復(fù)雜的地球化學(xué)行為。其中，F(xiàn)e3+/Fe2+比值在1附近表明鈾礦化形成環(huán)境為氧化-還原的過渡環(huán)境；鈣質(zhì)含量高，指示在鈾成礦過程中存在方解石與鈾礦物同時生成的現(xiàn)象；此外，從此類砂巖中全巖S、TOC、甲烷氣體含量較高得知，還原性物質(zhì)在鈾成礦過程中起到了積極的促進作用。

原生砂巖(灰色)表現(xiàn)為還原環(huán)境(Fe3+/Fe2+<1)，未經(jīng)歷含氧水的氧化改造是造成其具有較高全巖S含量的主要原因。

(3)古層間氧化作用發(fā)生于河套斷陷之前，早白堊世末—始新世中期發(fā)生的燕山運動導(dǎo)致的直羅組地層抬升出露地表為該時期大氣降水及地表水對直羅組地層進行氧化改造提供了便利條件。古近紀(jì)晚期河套斷陷的形成，切斷了來自蝕源區(qū)的含氧水供給，導(dǎo)致地表水對直羅組地層的氧化作用逐漸減弱，同時來自深部的還原性氣體通過斷裂構(gòu)造向上逸散，對早期的氧化砂巖進行二次還原改造，將早期古層間氧化砂巖還原為綠色、灰綠色，形成二次還原砂巖。局部地段由于個別砂巖膠結(jié)程度較高，導(dǎo)致還原性氣體很難進入，使得早期的氧化砂巖得以保存下來。

(4)含氧水能否對地層進行氧化改造是能否形成古層間氧化砂巖的前提條件。河道砂體的發(fā)育情況、地層的非均質(zhì)性以及斷裂構(gòu)造的發(fā)育情況是制約古層間氧化砂巖分布的主要因素。古層間氧化砂巖的發(fā)育制約了本區(qū)的鈾礦化，是主要的找礦標(biāo)志之一。

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Study on Formation Mechanism of Epigenetic Altered Zone in Zhiluo Formation, Northeastern Ordos Basin, North China

LI Xide1,2，YI Chao1,2，GAO Hewei3，CHEN Xinlu4，ZHANG Kang1,2，WANG Mingtai1,2

(1.Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing100029, China;2.CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology,Beijing100029,China;3.No.208GeologicParty,CNNC,Baotou,InnerMongolia014010,China;4.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

The area of northeastern Ordos Basin, which is rich in uranium resource, is one of the important metallogenic belts for sandstone-type uranium deposits in China. Previous study shows that uranium mineralization here is closely related to paleo interlayer oxidation. On the basic study of material composition and geochemical index of each epigenetic altered sandstone and original sandstone in paleo interlayer oxidation zone in Zhiluo Formation, it can be concluded that the main differences of material composition between green sandstone and gray sandstone are the content of clay minerals, calcites and pyrites. Moreover, the sandstone has its own characteristic of epigenetic alteration in different altered type. Finally, the formation mechanism of paleo interlayer oxidation has been discussed in this paper through the research of each epigenetic altered sandstone features which provides an important theoretical basis for deepening the uranium mineralization mechanism and establishing regional uranium metallogenic model in the study area.

geochemical index; paleo interlayer oxidation zone; formation mechanism; Zhiluo Formation; northeastern Ordos Basin

2015-03-31；改回日期：2016-04-01；責(zé)任編輯：樓亞兒。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”計劃)項目(2015CB453004)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)項目(2012AA061801); 中國核工業(yè)集團公司重點科技專項“東勝基地鈾資源擴大與評價技術(shù)研究”(地ZD162-4)。

李西得，男，高級工程師，1972年出生，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，主要從事鈾礦地質(zhì)方面研究工作。Email：lixide208@163.com。

易超 ，男，工程師，1985年出生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事鈾礦地質(zhì)方面研究工作。Email：40625688@qq.com

P588.21+2.3 ；P619.14

A

1000-8527(2016)04-0739-09