張 超，王善博*，程銀行，俞礽安，于 航，馮 平，奧 琮，李建國，李志丹

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八三大隊(duì)，達(dá)州 635000)

砂巖型鈾礦作為當(dāng)前世界上最重要鈾礦床類型具有規(guī)模大，埋藏淺，易開采等特征[1-4]。近年來，在中國新疆、青海、內(nèi)蒙古及東北等地區(qū)，一大批大型、超大型鈾礦床被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，伴隨著砂巖鈾礦找礦理論及地浸技術(shù)開采方法革新，中國砂巖型鈾礦找礦工作取得了新的重大突破[4-9]。柴達(dá)木盆地是中國第三大內(nèi)陸含油氣、含煤盆地，鈾礦資源非常豐富，隨著近年來油鈾兼探、煤鈾兼探等新技術(shù)的應(yīng)用，盆地內(nèi)部多處取得了砂巖型鈾礦找礦的突破，找礦前景巨大。花土溝地區(qū)新近系油砂山組是柴達(dá)木盆地重要的含鈾巖系之一。前人對該地區(qū)附近沉積體系，如層序地層學(xué)、沉積學(xué)、沉積與油氣運(yùn)移、沉積與構(gòu)造演化、沉積物源等方面開展了大量研究[10-23]。付國民等[10]、戴林等[14]研究發(fā)現(xiàn)古近紀(jì)、新近紀(jì)柴達(dá)木湖盆西部相對東部不斷隆升，沉積中心不斷東移；吳因業(yè)等[12-13]、Wang等[20]指出湖盆構(gòu)造演化對湖盆沉積演化有明顯的控制作用,通過層序地層學(xué)方法分析，識(shí)別出準(zhǔn)層序和沉積體系域；金振奎等[15]研究發(fā)現(xiàn)辮狀河三角洲比曲流河三角洲平原更有利于油氣的運(yùn)移和聚集；趙賢正等[16]指出古近紀(jì)柴達(dá)木西南多地區(qū)陸相湖盆沉積如湖侵和湖退體系域比較發(fā)育,馬達(dá)德等[17-18]證明了沉積環(huán)境是礦產(chǎn)儲(chǔ)層的基本影響控制因素，劉云田等[19]指出不同物源所形成的盆地沉積相類型和沉積物特征有一定差異。雖然前人已做過較多研究工作，但由于側(cè)重的具體時(shí)期、區(qū)域和層位不同，對該區(qū)域油砂山組砂巖型鈾礦沉積相系勘查及鈾礦地質(zhì)研究程度較低，與該地區(qū)砂巖型鈾礦廣闊的找礦前景和巨大的鈾礦資源潛力形成明顯的差異。為此，在野外地質(zhì)調(diào)查工作中，參與野外調(diào)查實(shí)測油砂山剖面和編錄油砂山鈾礦調(diào)查鉆孔，通過研究油砂山組剖面及鉆孔中巖石組構(gòu)、沉積相及沉積構(gòu)造等特征，厘定該組基本地層層序及構(gòu)造旋回特征，分析油砂山組沉積古地理環(huán)境及沉積體系、巖性巖相組合特征及分布規(guī)律，揭示該組沉積環(huán)境演化；同時(shí)，結(jié)合前人資料，分析本地區(qū)鈾源及其與沉積體系關(guān)系，為進(jìn)一步鈾礦勘查工作提供一定的理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地位于青海省西北部，青藏高原東北部，屬巨大封閉性的山間斷陷盆地。四周被昆侖山脈、祁連山脈與阿爾金山脈所環(huán)抱[24](圖1)。盆地基底為前寒武紀(jì)結(jié)晶變質(zhì)巖系，具有由顯生宇褶皺基底和底層元古宇結(jié)晶基底構(gòu)成的雙重復(fù)雜基底結(jié)構(gòu)，基底頂面分布有古生代、元古代淺變質(zhì)巖、深變質(zhì)巖和多種類型火成巖體等。盆地發(fā)育有巨厚的中、新生代地層，且其中主要發(fā)育新生代。地層自上而下分別為第四系七個(gè)泉組，新生界新近系獅子溝組、上油砂山組、下油砂山組，新生界古近系上干柴溝組、下干柴溝組、路樂河組，中生界白堊系犬牙溝群和侏羅系采石嶺組、大煤溝組、小煤溝組(圖2)。

工作區(qū)位于柴達(dá)木盆地西北緣，所屬的盆地一級構(gòu)造單元為柴西隆起；柴西隆起位于盆地西南部，基底為古生代淺變質(zhì)巖系，具有相對柔性特征。西北界為阿爾金山，盆山之間深層以斷裂接觸，淺層為超覆接觸；西南界為祁漫塔格山，盆山之間斷褶帶過渡，以斷裂接觸為主。二級構(gòu)造單元主要是茫崖凹陷亞區(qū)獅子溝-油砂山構(gòu)造帶，構(gòu)造帶發(fā)育期主要為中新世，早期表現(xiàn)為次級小斷塊同沉積背斜構(gòu)造，后期經(jīng)壓扭性構(gòu)造強(qiáng)化，研究區(qū)位于油砂山Ⅱ號(hào)逆斷層上盤，油砂山構(gòu)造帶油砂溝高點(diǎn)上，加持于獅子溝-干柴溝-油泉子一帶與ⅩⅢ號(hào)斷裂之間[25](圖3)，油砂山組巖石地層特征在該地區(qū)非常具有代表性，自下而上劃分為下油砂山組和上油砂山組。

2 下油砂山組特征

下油砂山組地層巖性在靠近山前盆地邊緣粒度較粗，以棕紅色、灰色薄層-中厚層狀礫巖、礫狀砂巖為主。越接近盆地中心巖石粒度越細(xì)，以灰色、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖互層為主，夾少量的礫巖及泥灰?guī)r，偶見鮞狀泥灰?guī)r(圖4)。在橫向上，地層厚度由西向東逐漸增大，巖性粒度由粗變細(xì)。其色調(diào)也由棕紅色、棕褐色變?yōu)榛疑c灰綠色相間。地層中富含介形類化石，主要有柴達(dá)木花介、真湖花介等，屬喜鹽介形類。該組是盆地第二套烴源巖，也是重要的含鈾層之一。通過對下油砂山組(N2y1)野外剖面觀測可知，該組地層頂部為大套棕褐色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，偶見砂礫巖透鏡體，底部巖性為青灰色中厚層狀粒屑、砂質(zhì)灰?guī)r與棕紅色泥質(zhì)粉砂巖互層，局部夾有青灰色、灰棕色含礫砂巖，礫石磨圓度較好。在下油砂山組(N2y1)底部的含礫砂巖及粉砂質(zhì)泥巖中可見較明顯的交錯(cuò)及平行層理發(fā)育，如圖5(a)、圖5(b)所示。

圖1 青藏高原和鄰區(qū)大地構(gòu)造簡圖[24]及柴達(dá)木盆地簡要數(shù)字高程模型Fig.1 Simplified geotectonic map of Tibetan Plateau,nearby area[24] and simplified digital elevation model of Qaidam Basin

圖2 柴西北地區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic synthetical columnar diagram in northwest of Qaidam

圖3 柴達(dá)木盆地油砂山地區(qū)構(gòu)造位置[25]Fig.3 Tectonic location of Youshashan area,Qaidam Basin[25]

圖4 花土溝地區(qū)下油砂山組(N2y1)巖性柱狀圖Fig.4 Lithologic histogram of the lower Youshashan Formation in Huatugou area

圖5 油砂山組沉積巖性特征Fig.5 Sedimentary lithological characteristics of Youshashan Formation

花土溝地區(qū)下油砂山組屬近源沉積，砂巖成分和結(jié)構(gòu)成熟度都很低。砂巖以細(xì)砂-粉砂巖為主，碎屑成分較復(fù)雜，磨圓度差；石英以單晶為主，平均含量為34%；長石包括斜長石、正長石等,平均含量為29%；巖屑包括變質(zhì)巖、火成巖，還含有少量碳酸鹽和云母等，平均含量為18%[26]。重礦物由電氣石、榍石和鋯石等組成；雜基含量較少，以黏土礦物為主。

沉積相判斷方面，認(rèn)為下油砂山組(N2y2)經(jīng)歷了從濱湖相-淺湖相-扇三角洲相-濱湖相-淺湖相兩次反復(fù)的湖盆演化。

3 上油砂山組特征

該區(qū)上油砂山組(N2y2)主要分布于花土溝地區(qū)、七個(gè)泉等地，以濱淺湖-半深湖相沉積為主，地層巖性在盆地邊緣以厚層狀礫巖為主，夾土黃色-灰黃色含礫砂巖，近盆地中心巖性變細(xì)，由粉砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，夾有少量膏質(zhì)和鈣質(zhì)泥巖[圖5(d)～圖5(f)]。在縱向上表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正向沉積旋回(圖6)，碎屑巖的粒度較之下油砂山組明顯加粗。地層中富含介型類化石，以正星介為代表，是典型喜鹽介形類，其分布反應(yīng)咸化湖泊區(qū)。該組為測區(qū)的含鈾層位之一。

上油砂山組(N2y2)與下油砂山組(N2y1)的巖性分層標(biāo)志非常明顯，以灰棕色礫巖作為上油砂山組(N2y2)的底部[圖5(c)]。根據(jù)剖面上巖石組合大體可將上油砂山組(N2y2)分為上、中、下三單元，下部為厚層狀含礫中-細(xì)砂巖及礫巖，中部為綠灰色、灰色中粗砂巖、灰棕色含礫砂巖、棕紅色粉砂巖[圖5(d)]，上部為灰棕色、灰色粗-中砂巖夾棕紅色泥巖，整體表現(xiàn)為明顯的互層現(xiàn)象[圖5(e)、圖5(f)]。含鈾巖系為綠灰色碎屑巖建造，巖性特征與下油砂山組類似，具有從周邊山前較粗、較紅，向盆地中心變細(xì)、變灰的趨勢。

沉積相判斷方面，認(rèn)為上油砂山組(N2y2)經(jīng)歷了從扇三角洲相-濱湖相-扇三角洲相-濱湖相兩次反復(fù)的湖盆演化。

4 討論

圖6 花土溝地區(qū)上油砂山組實(shí)測剖面圖Fig.6 Measured section of the higher Youshashan Formation in Huatugou area

柴達(dá)木盆地西北緣被祁連山、阿爾金山和昆侖山三大山系夾持并受其長期影響，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)既有繼承性、又有新生性，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造與疊加使得區(qū)域變形十分復(fù)雜，且隨時(shí)間遷移不同時(shí)期沉降中心有明顯的遷移。柴達(dá)木盆地西部在漸新世-中新世沉積了巨厚湖相地層，漸新世時(shí)期受喜山期構(gòu)造影響，盆地由壓扭構(gòu)造體系向擠壓推覆構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換，阿爾金主干斷裂左旋走滑，祁連山、昆侖山開始向盆地逆沖、推覆；早中新世時(shí)期比漸新世時(shí)期地勢明顯上升，茫崖凹陷中心位置向東移動(dòng)，下油砂山組地層最大沉積厚度超過1 000 m[27]。自中新世后期開始，盆地西北部又開始了整體上升，且西部相對東部抬升[28]，致使湖盆沉積中心逐漸向盆地中部遷移(圖7)。盆地邊緣各斷裂構(gòu)造由于距離增加，對沉積的控制作用逐漸變?nèi)酰璧貎?nèi)部坳陷對地層沉積的控制作用逐漸明顯，導(dǎo)致湖泊面積變大。盆地在早中新世末期遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，開始具有擠壓坳陷等盆地特征。上新世末期受晚期喜山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，盆地徹底結(jié)束坳陷發(fā)展階段，進(jìn)入褶皺上升回返階段，西北緣遭受強(qiáng)烈剝蝕，新近系與第四系之間存在不整合現(xiàn)象(圖2)。褶皺上升回返導(dǎo)致盆地西北緣北西-北西西向斷裂構(gòu)造的發(fā)育，研究區(qū)東部地區(qū)相對沉降，湖岸線逐漸向東移動(dòng)，河流三角洲與濱湖相沉積直接覆蓋于淺湖與深湖相沉積之上，形成上部為河流相與三角洲相砂質(zhì)、下部為湖相生油(鈾)巖系的組合。如油砂山、油泉子、獅子溝一帶[29](圖7)，在下部古近紀(jì)和上部新近紀(jì)湖相沉積的生油(鈾)巖系之上，覆蓋河流三角洲相、濱湖相等沉積，在后生油氣滲出還原等作用之下，砂巖型鈾礦較易形成。更新世末期盆地整體抬升，柴達(dá)木湖盆沉積史結(jié)束。

柴達(dá)木盆地西北緣斷裂構(gòu)造發(fā)育[30-31]可為鈾成礦提供良好的運(yùn)移通道。盆地存在兩組主要的基底大斷裂，一組呈北西至近東向延伸如控制南邊界的昆北斷裂，控制盆地北邊界的柴北緣斷裂等；另一組為北東向斷裂，主要有阿爾金斷裂、塔爾丁-魚卡斷裂等[圖1(b)]。在喜山期晚期強(qiáng)烈的逆沖推覆擠壓運(yùn)動(dòng)中造成盆地西北緣山前地層的強(qiáng)烈變形，形成現(xiàn)今盆地大部分地表背斜構(gòu)造。在背斜頂部周緣的地層中局部張應(yīng)力場在推覆運(yùn)動(dòng)中形成，隨之產(chǎn)生一組放射狀張性正斷層，如油砂山-花土溝等地發(fā)育的斷層。這些斷層在研究區(qū)內(nèi)切穿地層多，規(guī)模較大，延伸較遠(yuǎn)，為盆地最終形成、多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)演化、復(fù)雜沉積體系發(fā)育及對鈾礦資源運(yùn)聚成藏和展布提供必要條件和重要保障。

柴達(dá)木盆地花土溝油砂山地區(qū)具有多源性鈾源特點(diǎn)。研究區(qū)基底頂部分布有大量的中酸性花崗巖體、變質(zhì)巖體及火山巖體等，富含豐富鈾源。盆地蓋層中生代、新生代地層本身沉積時(shí)，由于當(dāng)時(shí)古氣候條件，地層中積累大量的腐殖質(zhì)、炭質(zhì)和煤層，較易吸附鈾元素，導(dǎo)致蓋層鈾豐度相對較高，特別是中侏羅統(tǒng)的含煤碎屑巖建造中粉砂巖、泥巖等含鈾量都比較高，可作為后生成礦的鈾源。

花土溝油砂山地區(qū)下油砂山組是以棕褐色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與青灰色砂質(zhì)灰?guī)r為主，局部夾有青灰色、灰棕色含礫砂巖，礫石磨圓度較好，說明物源搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)。上油砂山組地層于盆地周緣遭受剝蝕或缺失，而在盆地中心附近的剖面上，其與下油砂山組地層巖性總體變化不大，含鈾巖系為綠灰色碎屑巖建造，其主要發(fā)育于濱淺湖相?？傮w來看，油砂山組地層巖性多為中粒-細(xì)粒巖屑砂巖，粉砂質(zhì)泥巖等，具有泥-砂-泥結(jié)構(gòu)特征，砂層厚度適宜，傾角較緩，屬于寬緩的山前斜坡帶，有利于含礦砂體及富氧流體進(jìn)入層間，加之有豐富的基底及蓋層鈾源，形成層間氧化帶及鈾的富集。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)新近系油砂山組主要發(fā)育扇三角洲、濱淺湖相。發(fā)現(xiàn)含鈾巖系為綠灰色碎屑巖建造并受濱淺湖相沉積體系控制。

(2)研究區(qū)內(nèi)鈾源具有多源性特點(diǎn)?；准爸苓呂g源區(qū)中酸性、酸性火山巖、花崗巖、變質(zhì)巖等巖石中鈾含量高，且蓋層中生代、新生代地層鈾豐度相對較高。

(3)通過對油砂山組野外調(diào)查實(shí)測剖面和編錄鈾礦調(diào)查鉆孔發(fā)現(xiàn)研究區(qū)油砂山組具有泥-砂-泥結(jié)構(gòu)特征，砂層厚度適宜，傾角較緩，屬于寬緩的山前斜坡帶，有利于含礦砂體及富氧流體進(jìn)入層間，形成層間氧化帶及鈾的富集。