彭小華，曹惠鋒，劉厚寧

（中陜核工業(yè)集團(tuán)地質(zhì)調(diào)查院有限公司，西安 710100）

鄂爾多斯盆地是中國(guó)中西部重要的能源盆地之一，面積約25萬(wàn)km2。該盆地內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，除賦存豐富的煤炭、石油、天然氣外，還產(chǎn)有較多的油頁(yè)巖、褐鐵礦、鋁土礦、黏土礦、鹽礦等礦產(chǎn)資源和豐富的地下水資源，是我國(guó)最主要的能源基地，同時(shí)也是重要的砂巖型鈾礦基地之一［1］，盆地中生界砂巖具有良好的鈾成礦遠(yuǎn)景［2］。但其南部地區(qū)僅發(fā)現(xiàn)店頭鈾礦床、白水鈾礦點(diǎn)和其它一些礦化異常點(diǎn)，因此該地區(qū)仍具有較大的找礦空間和成礦潛力。作者通過(guò)研究該地區(qū)煤田勘查資料，依據(jù)項(xiàng)目開(kāi)展的深部鉆探驗(yàn)證工作的巖心資料、測(cè)井資料和樣品測(cè)試結(jié)果等，分析雙龍地區(qū)鈾成礦特征，從而總結(jié)鈾成礦作用，為下一步勘查開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 鈾成礦地質(zhì)背景

雙龍地區(qū)位于渭北隆起中的店彬褶皺帶與陜北斜坡帶的過(guò)渡部位（圖1）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較弱，前人對(duì)該區(qū)延長(zhǎng)組頂部和延安組頂部構(gòu)造的研究表明［3］，渭北隆起中生代以來(lái)構(gòu)造明顯受到燕山期渭北隆起斷裂構(gòu)造帶形成的影響，在中部寧縣—正寧間略呈坳陷狀態(tài)，向渭北隆起北部和黃陵方向隆起形成黃陵鼻隆，位于鼻隆一側(cè)的雙龍—店頭地區(qū)地層總體向西緩傾，傾角一般小于5°，發(fā)育一系列北東向展布的舒緩開(kāi)闊的小型褶曲，斷裂構(gòu)造不明顯。

圖1 黃陵雙龍地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖 （據(jù)陳宏斌等，2006）Fig.1 Regional geological map of Shuanglong area，Huangling county （After CHEN Hongbin， 2006）

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育一套中生代陸相地層，自下往上依次為上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組（T3y）細(xì)碎屑巖（局部見(jiàn)油氣顯示）、中侏羅統(tǒng)延安組（J2y）含煤碎屑巖和直羅組（J2z）河流相碎屑巖。下白堊統(tǒng)志丹群（K1z）直接不整合覆蓋在直羅組之上，為一套干旱氣候條件下形成的紫紅色、桔紅色塊狀粗中粒砂巖［4］。中侏羅統(tǒng)延安組是區(qū)內(nèi)重要的含煤層系，而中侏羅統(tǒng)直羅組（J2z）是砂巖型鈾礦床的主要賦礦層位，根據(jù)巖性特點(diǎn)分為上下兩個(gè)巖性段：上巖性段（J2z2）為一套河湖相紫紅色、棕紅色泥巖、粉砂巖互層；下巖性段（J2z1）為一套辨狀河沉積的灰白色、灰色及雜色中粗粒、中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖局部含粉砂巖和泥巖，進(jìn)一步可劃分為兩個(gè)亞段，上亞段（J2z1-2）以含紫紅色斑塊的灰綠色、灰白色中細(xì)粒砂巖為主，下亞段（J2z1-1）為灰白色、灰色含炭中粗粒、中粒長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖，底部局部地段為含礫巖層。鈾礦化主要賦存于下亞段（J2z1-1）灰色砂巖中。

2 雙龍地區(qū)鈾礦化特征

2.1 礦石特征

賦礦巖石主要為灰白色中粒、中粗粒長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石石英砂巖，致密。碎屑顆粒中石英含量35%～65%，長(zhǎng)石含量為10%～30%，巖屑含量很少，成分有蝕變巖、酸性熔巖等，其中石英巖巖屑含量豐富［5］。砂巖碎屑物中有機(jī)質(zhì)含量高低直接影響鈾礦化的富集程度，雙龍地區(qū)含礦砂巖有機(jī)質(zhì)含量15%～20%，對(duì)鈾礦形成具有較好的還原和吸附作用。巖石中發(fā)育水云母化、絹云母化、高嶺石化蝕變以及石英和鉀長(zhǎng)石碎屑顆粒的次生加大現(xiàn)象。礦石中金屬礦物主要以硫化物形式存在，少量為硒化物。主要金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦以及硒鉛礦，其中黃鐵礦與鈾礦物關(guān)系較為密切［4］。礦石中富含鎵、鈧、硒、鎘及釩等元素，含量與U品位多呈正相關(guān)。礦石機(jī)械物理性質(zhì)表現(xiàn)為，孔隙度平均值7.25%，滲透系數(shù)平均值0.033 m/d，孔隙度和滲透系數(shù)變化較大，孔滲性總體較弱，具有粗粒好于細(xì)粒的特點(diǎn)。

2.2 含礦含水層頂?shù)装逄卣?/h3>

雙龍地區(qū)含礦含水層直接頂板為直羅組下段下亞段頂部泥巖層和上亞段砂-泥沉積體，與含礦含水層呈過(guò)渡接觸，間接頂板為直羅組上段砂泥互層組成，表現(xiàn)出較好的區(qū)域穩(wěn)定性和隔水性；含礦含水層底板為中侏羅統(tǒng)延安組，屬含煤細(xì)碎屑巖建造河沼相沉積，兩者呈平行不整合接觸，在本區(qū)內(nèi)分布連續(xù)，厚度穩(wěn)定，隔水性能良好。雙龍地區(qū)含礦含水層直羅組底板埋深整體適中，一般為200～500 m （圖2），中西部較大，東部較小，構(gòu)成一個(gè)向西傾斜的斜坡帶，位于陜北斜坡的南段，直羅組的傾角一般小于5°，顯示出較好的層間氧化帶砂巖型鈾成礦條件。在區(qū)域構(gòu)造演化中，中侏羅世以來(lái)，受早期印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)影響，本區(qū)形成一些列北東向展布的小幅度、開(kāi)闊舒緩狀平行條形褶皺，以及持續(xù)的喜山運(yùn)動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后，本區(qū)發(fā)生連續(xù)的構(gòu)造掀斜，從而形成現(xiàn)在的構(gòu)造地貌特征。因此，本區(qū)斜坡帶特征與區(qū)域構(gòu)造演化史是吻合的。

圖2 雙龍地區(qū)含礦含水層底板埋深等值線圖Fig.2 Contour map of bottom depth of ore bearing aquifer in Shuanglong area

圖3 雙龍地區(qū)含礦含水層底板標(biāo)高等值線圖Fig.3 Contour map of bottom elevation of ore bearing aquifer in Shuanglong area

雙龍地區(qū)鈾礦化主要賦存在斜坡帶上隆起與洼陷的過(guò)渡部位（圖3）。由于鈾成礦過(guò)程中油氣的還原作用較為明顯，水聚集于洼陷中，油氣運(yùn)移到隆起處聚集，隆起與洼陷過(guò)渡部位正好為油水界面，形成較強(qiáng)的還原環(huán)境，鈾礦容易在該位置富集。

2.3 含礦砂體特征

雙龍地區(qū)直羅組下段（J2z1）含礦砂體形態(tài)呈面狀展布，砂體平均厚度為45 m，砂體寬度最大可達(dá)10 km，最窄處6.5 km（圖4）；砂體巖性總體以（含礫）中粗砂巖為主，次為細(xì)砂巖和礫巖，局部夾薄層狀泥巖或粉砂巖；砂體非均質(zhì)性較弱；有機(jī)質(zhì)含量15%～20%；區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辨狀河沉積（圖5），砂體總體具西南厚北東薄，東淺西深埋藏型層狀結(jié)構(gòu)，在橫向上具泛連通，垂向上具下粗上細(xì)的正韻律特點(diǎn)，與頂部泥巖層總體構(gòu)成單一旋回結(jié)構(gòu)，砂地比一般＞0.6，北部局部地區(qū)＜0.6。鄂爾多斯盆地南部直羅組下段砂體形態(tài)與沉積相分布相一致［6］，雙龍地區(qū)的鈾礦化主要形成在辮狀河主河道與河道邊緣過(guò)渡區(qū)域（圖5）。

圖4 雙龍地區(qū)含礦含水層砂體厚度等值線圖Fig.4 Contour map of sand body thickness of ore bearing aquifer in Shuanglong area

雙龍地區(qū)直羅組下段（J2z1）含礦砂體是主要含鈾層，可與東勝地區(qū)進(jìn)行對(duì)比（表1）［4］。

2.4 礦床后生蝕變及油氣顯示特征

圖5雙龍地區(qū)沉積相圖Fig.5 Sedimentary facies diagram of Shuanglong area

雙龍地區(qū)直羅組下段的后生蝕變包括氧化蝕變和還原蝕變。后生氧化蝕變包括潛水氧化和層間氧化蝕變，表現(xiàn)在巖心上主要為褐紅色（圖6a）、淺黃色蝕變（圖6b），主要為褐鐵礦化；后生還原蝕變主要是油氣的后生還原作用，表現(xiàn)在巖性上主要為油砂巖 （圖6c）和綠色蝕變（圖6d）。綠色蝕變是區(qū)內(nèi)發(fā)育最廣的后生還原蝕變，與鈾礦化關(guān)系較密切。經(jīng)過(guò)取樣分析，灰褐色條帶、斑點(diǎn)狀砂巖受油氣浸染較重，氯仿瀝青 “A”含量0.001 6%～0.42%，其中飽和烴含量高于芳烴，確系石油組分，與油氣活動(dòng)關(guān)系密切，該地區(qū)的蝕變情況與東勝鈾礦床類似［4］。油氣沿?cái)嗔褬?gòu)造、下切河谷滲入鈾礦層增強(qiáng)了砂體的還原能力。小型斷層直接切穿延安組和直羅組，延安組含煤層中的含烴流體源源不斷地輸送到直羅組下段砂體中，致使紅色氧化巖石發(fā)生褪色還原蝕變或遭油浸，使原生氧化帶鐵質(zhì)轉(zhuǎn)為二價(jià)為主，氧化帶轉(zhuǎn)為灰綠色，形成古層間氧化帶，同時(shí)伴隨有少量的碳酸鹽化、綠泥石化，偶見(jiàn)黃鐵礦化。古層間氧化帶的還原能力得到提升，促成了鈾的沉淀和富集，鈾礦化主要發(fā)育在氧化-還原過(guò)渡帶內(nèi)古氧化帶前鋒線附近（圖7）。雙龍地區(qū)鈾成礦作用是油氣滲出還原形成為古礦體，因此，油氣對(duì)鈾成礦的作用主要是保礦作用。

表1 雙龍地區(qū)與東勝地區(qū)含礦砂體特征對(duì)比Table 1 Comparison features of ore bearing bodies between Shuanglong and Dongsheng

圖6 雙龍地區(qū)巖石蝕變特征Fig.6 Rock alteration features in Shuanglong area

2.5 鈾的存在形式及成礦時(shí)間

礦石中鈾主要以鈾礦物和吸附形式存在。鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈾石和少量鈦鈾礦（圖8），與黃鐵礦、褐鐵礦共生賦存在有機(jī)質(zhì)裂隙中。經(jīng)電子探針對(duì)礦石中鈾礦物隨機(jī)測(cè)試結(jié)果，鈾礦物中U平均含量76.99%，Si平均含量4.44%。U/Si原子比平均1.15，接近1:1，鈾石理論原子比值略顯富U，另外含微量的Al、Ti、Fe、Zn、Pb等元素。鈾石礦物顆粒細(xì)?。?.003～0.02 mm），多以膠狀、粒狀、短柱狀、纖維狀、紡錘狀分布在有機(jī)（瀝青）脈邊緣，鏡質(zhì)體裂隙邊緣，黃鐵礦中及周圍常與SiO2、有機(jī)（瀝青）等共生或伴生。吸附狀鈾主要被礦石中有機(jī)物及黏土礦物所吸附。

圖7 雙龍地區(qū)氧化還原帶Fig.7 Zonation of redox in Shuanglong area

前人對(duì)工作區(qū)東部（店頭礦床203礦點(diǎn)）鈾成礦時(shí)代有過(guò)研究，通過(guò)礦石鈾礦物同位素年齡測(cè)定為110～98 Ma，成礦時(shí)代屬早白堊世；利用全巖U-Pb同位素等時(shí)線方法測(cè)得鈾礦床成礦年齡為51.0±5.8 Ma和41.8±9.3 Ma，成礦時(shí)代屬始新世［4］。

圖8 鈾礦物及其共生礦物特征Fig.8 Feature of uranium mineral and paragenetic mineral

本研究利用4個(gè)探鈾孔富礦段礦石樣品共6件，利用瀝青鈾礦物U-Pb同位素年齡測(cè)定方法，測(cè)得雙龍地區(qū)鈾成礦年齡分別為141.8、 125.2 Ma， 52.6±2.2 Ma （表 2， 圖 9），成礦時(shí)代分屬為早白堊世和始新世，與店頭礦床屬同期成礦。

總結(jié)雙龍地區(qū)鈾成礦時(shí)代可分為兩期：一期為早白堊世沉積成巖期，成礦年齡為125.2～98 Ma；一期為始新世主成礦期，成礦年齡為 52.6±2.2Ma～41.8±9.3 Ma，說(shuō)明該礦床為古礦體。

圖9 238U/204Pb-206Pb/204Pb等時(shí)線Fig.9 Isotopic digrams of238U/204Pb-206Pb/204Pb

3 雙龍地區(qū)鈾礦床成礦作用討論

鈾成礦年齡顯示，雙龍地區(qū)鈾成礦主要發(fā)生在早白堊世至始新世之間，可分為3個(gè)成礦階段：中侏羅世至早白堊世 （J2-K1），是含礦層沉積成巖作用階段，構(gòu)造條件為早期的印支運(yùn)動(dòng)南北向擠壓轉(zhuǎn)換為燕山運(yùn)動(dòng)北西-南東向擠壓，古氣候條件為潮濕環(huán)境向干旱環(huán)境過(guò)渡，形成了一套利于地下水運(yùn)移的不等厚含豐富植物碎屑的碎屑巖鈾儲(chǔ)層格架和一系列北東向展布的小幅度、開(kāi)闊舒緩狀平行條形褶皺；晚白堊世至漸新世（K2-E3），為鈾礦主成礦階段，此期間發(fā)生大規(guī)模構(gòu)造掀斜，盆地整體抬升，侏羅系再次被抬升至近地表［7］，造成含礦目的層（直羅組下段）遭受剝蝕暴露地表，東南部、東部接受干旱期含氧（富鈾）水的補(bǔ)給，受水頭壓力差的驅(qū)使使得含礦層格架含鈾碎屑物中的鈾發(fā)生淋濾、活化、遷移，形成古層間氧化帶，疊合含氧水中攜帶的大量鈾元素遇到還原性介質(zhì) （油、氣、炭屑）發(fā)生富集，至漸新世晚期，盆地水動(dòng)力條件由滲入型轉(zhuǎn)化為滲出型，鈾成礦作用停止，鈾礦床形成；新近紀(jì)-第四紀(jì)（N-Q），為成礦期后油氣滲出保礦作用階段和改造破壞階段，此階段受到新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)?xùn)|西向的強(qiáng)烈擠壓作用，古層間氧化帶巖石由于深部含油氣和低溫流體沿?cái)嗔鸦蛲杆畬酉蛲庖萆⑦w移［8］，而被油、氣還原為綠色巖石（圖6d），對(duì)早期形成的鈾礦床起到還原保礦作用，同時(shí)在盆地邊緣形成的鈾礦床遭受剝蝕破壞，局部保留形成殘留礦體。

雙龍鈾礦床同東勝和店頭鈾礦床一樣，中低溫?zé)嵋汉陀?、氣活?dòng)的證據(jù)比較明顯，但其同滲入地下水相互作用改造、疊加富集的鈾成礦機(jī)理還不清楚［4］。另外，對(duì)本區(qū)繼承性褶皺和斷裂構(gòu)造研究程度不夠深入，其控礦作用還未掌握，有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

1）主要賦礦層為中侏羅統(tǒng)直羅組下段下亞段（J2z1-1），巖性主要為灰白色中粒、中粗粒長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石石英砂巖，巖石致密，有機(jī)質(zhì)含量較高，孔隙度和滲透系數(shù)變化較大，孔滲性總體較弱。

2）含礦層具有穩(wěn)定的隔水頂、底板，底板埋深適中，含礦砂體厚度和規(guī)模較大，非均質(zhì)性較弱，主要發(fā)育辨狀河沉積，鈾礦化主要形成在辮狀河主河道與河道邊緣過(guò)渡區(qū)域。

3）油氣對(duì)鈾成礦的作用主要是還原保礦作用，油氣滲入含礦層增強(qiáng)了砂體的還原能力，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育綠色蝕變，促成了鈾的沉淀和富集，鈾礦化主要發(fā)育在古層間氧化帶前鋒線附近。

4）鈾礦化主要賦存在斜坡帶上隆起與洼陷的過(guò)渡部位。

5）鈾成礦時(shí)代可分為兩期：一期為早白堊世沉積成巖期，成礦年齡為125.2～98 Ma；一期為始新世主成礦期，成礦年齡為52.6±2.2 Ma～41.8±9.3Ma，說(shuō)明該礦床為古礦體，與店頭礦床屬同期成礦。

6）鈾成礦作用階段可以分為沉積成巖作用階段（中侏羅世至早白堊世）、鈾礦主成礦作用階段（晚白堊世至漸新世）和成礦期后油氣滲出保礦作用階段和改造破壞階段（新近紀(jì)-第四紀(jì)）。

7）雙龍地區(qū)顯示良好的古層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦潛力，具有廣闊的勘查前景。

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