梁 薇, 周懇懇, 伍 皓, 夏 彧

(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心, 四川 成都 610081)

以騰沖地塊新生代盆地群為主體的滇西地區(qū),作為西南地區(qū)重要的鈾成礦帶之一,是目前中國南方最重要的砂巖型鈾礦富集區(qū),也是我國最早實現(xiàn)找礦突破和地浸開采利用的鈾資源基地之一。 區(qū)內(nèi)鈾礦勘查集中于上世紀(jì)50 至90 年代,隨后因國內(nèi)鈾礦勘查方向調(diào)整、投入銳減而基本停滯,勘查、研究程度總體偏低。 目前探明礦床及資源量多為90 年代之前提交,且集中于龍川江、梁河等少數(shù)盆地,區(qū)域鈾資源分布和成礦規(guī)律尚不明確。

滇西北部騰沖地區(qū)發(fā)育的新生代山間斷陷盆地群因其構(gòu)造控盆條件、鈾源地質(zhì)體配置、容礦主巖建造等特征不同于北方砂巖型鈾礦賦礦盆地而獨具特點[1]。 區(qū)內(nèi)龍川江盆地因良好的鈾成礦地質(zhì)條件持續(xù)受到關(guān)注。 許多學(xué)者在此地區(qū)做了大量研究工作。 朱西養(yǎng)[2]、趙寶光[3]等對盆地沉積體系特征及與砂巖型鈾礦成礦關(guān)系進(jìn)行研究,明確了沖積扇與扇三角洲沉積體系砂體是砂巖鈾礦賦存的主要場所,并且找礦目標(biāo)層以沉積環(huán)境穩(wěn)定的上新統(tǒng)芒棒組優(yōu)先。 李國新[4]、孫澤軒[5]等運用水成鈾礦理論,對盆地鈾礦化特征進(jìn)行討論,認(rèn)為該盆地砂巖鈾礦主要分布于西部斜坡區(qū)且與潛水層間氧化帶關(guān)系密切。 蔡煜琦[6]明確指出盆地中南部砂巖型鈾礦定位于沉積間斷面上,并提出盆地多成因鈾成礦理論。 但自上世紀(jì)90 年代起,區(qū)內(nèi)勘查工作基本停滯,鈾資源調(diào)查、研究出現(xiàn)真空期[7]。

2015 年以來,由中國地質(zhì)調(diào)查局主導(dǎo)的全國新一輪鈾礦資源調(diào)查,將滇西騰沖地塊新生代盆地群作為西南地區(qū)主攻區(qū)域[7-10]。 筆者通過五年的調(diào)查研究、工程驗證,先后在龍川江盆地南部團(tuán)田地區(qū)、北部五合地區(qū)、界頭盆地、騰沖-梁河盆地等取得不同程度的找礦突破和進(jìn)展,并帶動中央-地方核工業(yè)地質(zhì)系統(tǒng)跟進(jìn)投入勘查工作,形成了西南地區(qū)砂巖型鈾礦勘查的新局面。

對于后生成因為主的砂巖型鈾礦而言,賦礦沉積盆地演化和儲鈾層(砂體)沉積相配置是最基本的成礦條件之一[11]。 筆者曾提出,砂巖型鈾礦勘查應(yīng)加強(qiáng)沉積微相研究和大比例尺精細(xì)巖相古地理編圖工作,建立賦礦優(yōu)勢相帶的空間分布模式,可為驗證工程部署提供重要依據(jù)[1]。 本文以龍川江盆地南部團(tuán)田礦區(qū)的最新找礦成果為例,試圖通過分析上新世盆地演化過程,建立含礦層系沉積體系和有利賦礦微相組合,重建賦礦古沖積扇體的巖相古地理格局,為該地區(qū)和同類盆地砂巖型鈾礦勘查提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 騰沖地塊

騰沖地塊及其所屬的滇西構(gòu)造帶在區(qū)域上位于岡瓦納(印度)板塊與歐亞(揚子)大陸的縫合線東側(cè)[12-13],是三江特提斯域南段大型構(gòu)造變形帶的重要組成部分[14]。 在古、中、新特提斯洋開閉活動的主導(dǎo)下經(jīng)歷多旋回構(gòu)造演化,成為我國特提斯構(gòu)造域研究的重要窗口。 其復(fù)雜的圈層相互作用和海陸變遷導(dǎo)致了多期變形變質(zhì)、巖漿活動疊加作用,形成了一系列規(guī)模不等的鉀、錫、鉬、鈾、鉛鋅等多金屬經(jīng)濟(jì)礦床[15-16],形成我國貴金屬及最重要有色金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。

騰沖地塊東以瀘水- 瑞麗弧形走滑斷裂為界拼接于保山地塊,西沿葡萄-密支那蛇綠巖帶與東緬地塊相接(圖1),向西南展布進(jìn)入緬甸境內(nèi)。 主流觀點認(rèn)為騰沖地塊于二疊紀(jì)末從岡瓦納大陸分離后向北偏移,與歐亞板塊碰撞拼合,是拉薩地體的南東向自然延伸至中國境內(nèi)的一部分[17]。 地塊基底主要為高黎貢山群深變質(zhì)巖系,為一套由片巖、片麻巖、混合巖和大理巖組成的變質(zhì)火成巖、變質(zhì)沉積巖,變質(zhì)程度整體為高綠片巖相—角閃巖相,大范圍分布于高黎貢構(gòu)造帶和那邦韌性剪切帶內(nèi)[12,18-19]。 沉積蓋層為上古生界具被動大陸邊緣性質(zhì)的含礫碎屑巖、碳酸鹽巖,并被后期中、新生代的火山-巖漿活動所侵入破壞。 中生界以三疊系淺變質(zhì)沉積巖為主,缺失晚中生代地層。 新近系和第四系為陸相沉積巖地層,多出露于地塊東部及南部狹長的斷陷盆地中,因構(gòu)造抬升而普遍缺失中新統(tǒng)上部和上新統(tǒng)下部。 區(qū)內(nèi)廣泛分布晚白堊世—始新世巖漿巖和第四紀(jì)火山巖,其物質(zhì)來源于新特提斯洋俯沖閉合、陸陸碰撞等作用造成的地幔物質(zhì)上涌和下地殼物質(zhì)部分熔融[16]。

1.2 新近紀(jì)斷陷盆地群

新生代以來,印度大陸與歐亞大陸的碰撞匯聚驅(qū)動了兩種大規(guī)模的陸內(nèi)地質(zhì)過程,一是青藏地區(qū)地殼增厚、高原隆升,二是高原周緣塊體的擠逸和旋轉(zhuǎn)。 漸新世末至中新世初,騰沖地塊受東西兩側(cè)斷裂的右旋走滑控制,造山帶內(nèi)發(fā)育了大量小型走滑拉分盆地[20]。 中新世末期至上新世早期(約8 ～5Ma),持續(xù)的大陸匯聚導(dǎo)致了騰沖地塊巖石圈結(jié)構(gòu)的重要變化:地塊向南擠出并順時針旋轉(zhuǎn),區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生轉(zhuǎn)變,以左旋運動為主,先前與右旋走滑相關(guān)的盆地相繼折返[21],伴隨巖石圈拆沉作用,形成南北向斷陷盆地群和火山巖區(qū)(圖1)。 盆地數(shù)量多、規(guī)模小,單個盆地面積僅數(shù)百平方千米。

2 上新世龍川江盆地演化、沉積旋回與鈾儲層發(fā)育條件

作為層控型礦床,砂巖型鈾礦的容礦主巖(鈾儲層)既是成礦作用發(fā)生的場所,也是鈾礦勘查的直接目標(biāo)對象。 筆者曾根據(jù)沉積與油氣地質(zhì)研究經(jīng)驗“構(gòu)造控盆、盆地控相、相控油氣基本地質(zhì)條件”的思路[22],提出對于沉積-層控礦床而言,也存在“構(gòu)造 - 相 - 容礦建造” 三位一體的控制規(guī)律[23]。 龍川江盆地與相鄰?fù)惻璧啬壳耙阎纳皫r型鈾礦床均產(chǎn)自新近系尤其是上新統(tǒng)芒棒組碎屑巖中,這與上新世的盆地演化及其物質(zhì)響應(yīng)(沉積充填序列)密切相關(guān)。

2.1 龍川江盆地上新世演化階段性與沉積旋回

砂巖型鈾礦的賦礦砂體必須具備良好的滲透性、連通性和成層性,因此多發(fā)育于辮狀河流、濱湖(海)三角洲、扇三角洲等沉積體系,前陸盆地、近緣內(nèi)克拉通盆地和板塊間活動帶內(nèi)的斷陷、裂陷盆地都是有利的盆地類型[24]。 龍川江盆地是上新世發(fā)育形成的典型斷陷盆地,盆內(nèi)的上新統(tǒng)芒棒組整體由碎屑沉積夾基性火山巖建造組成,累計厚度大于1000m。 根據(jù)前人研究資料[2,5]和本次野外調(diào)查,筆者將其自下而上分為三個沉積旋回,代表盆地演化的三個階段(圖2)。

圖1 騰沖地塊構(gòu)造位置和地質(zhì)簡圖Fig.1 Tectonic setting and geological sketch map of Tengchong block

Ⅰ旋回:芒棒組下段(N2m1)——斷陷成盆期

下部:為初始斷陷階段快速堆積的類磨拉石建造,以沖積扇體系的扇根-扇中-扇端(沼澤)沉積物為主。 巖性為含巖塊巨礫巖、礫巖、含礫砂巖夾砂巖、粉砂巖透鏡狀夾層、煤線,填隙物中常見紫紅色條帶及斑塊。 中部:主要為沖積扇扇中和扇前-扇間發(fā)育的扇端漫流相沉積物,巖性為礫巖、含礫砂巖夾砂巖、粉砂巖透鏡狀夾層、煤線,含植物碎屑。 顏色以灰、灰黑為主,為研究區(qū)主要的含鈾層位。 頂部為巨礫巖,表明有一短暫的沉積間斷或沖刷。 上部:為盆地在相對穩(wěn)定沉降條件下的湖沼相沉積,巖相分布較穩(wěn)定,巖性為灰色粉砂巖、泥巖。該層構(gòu)成了含礦層上部的隔水層。

Ⅱ旋回:芒棒組中段—上段底部(N2m2)——火山沉積期

新近紀(jì)以來存在強(qiáng)烈的火山活動,是芒棒組沉積期的一個顯著特點。 火山活動始于Ⅱ旋回,有大面積的玄武質(zhì)火山成分噴發(fā)和溢流。 下部:為沖積扇扇根-扇中礫質(zhì)辮狀河道-扇端漫流的組合沉積,巖性為灰色礫巖、砂巖夾粉砂巖、煤線。 上部:為火山堰塞湖相沉積的泥巖、粉砂巖、砂巖,其下部為含硅藻土粉砂巖,巖相分布較廣。

Ⅲ旋回:芒棒組上段頂部N2m3——盆地回返期

主要為辮狀河流-沼澤-湖泊相沉積,巖性為黃色含礫粗砂巖、長石石英砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖,分布較為局限。

芒棒組總體具備“三段劃分”特征,但上、下沉積段在各地區(qū)差異較大、頂?shù)仔蛄胁积R,中段火山巖代表的火山活動在各地區(qū)也差異極大,從而造成了地層劃分對比的困難。 這些現(xiàn)象也表明,盆地在整個上新世(芒棒組沉積期)的古地理面貌分異顯著、變化迅速。

2.2 芒棒組下段的盆地沉積格局與鈾儲層有利區(qū)分布

在厘清盆地沉積旋回階段基礎(chǔ)上,聚焦主力賦礦層系芒棒組下段(N2m1),進(jìn)一步分析該期盆地沉積格局與鈾儲層發(fā)育的關(guān)系。

從盆地整體演化上看,芒棒組下段下—中部代表上新世盆地的開啟,構(gòu)造環(huán)境仍處于動蕩階段,集中反映于盆地邊緣連續(xù)發(fā)育沖洪積相帶,向盆地中央變深形成(半)開放的匯水盆地(圖3)。 在芒棒組下段上部,盆地東、西兩側(cè)均可見地層向基底方向超覆,且扇中礫質(zhì)辮狀河道相超覆于扇根泥石流相,表明蝕源區(qū)受侵蝕后退、沉積區(qū)向兩側(cè)擴(kuò)展。加之盆內(nèi)接受持續(xù)沉積充填,古地形趨于平緩,開始形成湖盆,也表明盆地構(gòu)造環(huán)境趨于穩(wěn)定。

圖2 龍川江盆地芒棒組綜合地層柱狀圖(據(jù)核工業(yè)二八〇研究所①修改)Fig.2 Comprehensive stratigraphic histogram of Manbang Formation in Longchuanjiang Basin

在芒棒組下段沉積期,構(gòu)造活動強(qiáng)烈,形成受邊界斷層控制的箕狀盆地,古地形整體為東高西低。 東部構(gòu)造抬升活躍,主要由同沉積斷裂帶控制盆地邊界,近斷層的一側(cè)有大量可容納空間并接受快速物源供給。 沖積扇沉積物充填于盆地基底的高黎貢山群變質(zhì)巖或燕山期花崗巖之上。 扇根、扇中發(fā)育碎屑流、顆粒流性質(zhì)的砂礫巖,夾有礫質(zhì)辮狀河道和漫流沉積物,水動力機(jī)制為急流、快速、無主流線。 沖積扇基本為連片發(fā)育,由南至北依次有山心溝、旱壩寨、外寨、囊等、大勐柳、五合、金塘寨等多個潛在賦礦扇體,巖相為角礫巖、砂礫巖夾含礫雜砂巖。 扇體之間和前端發(fā)育較大面積的扇端(沼澤)相區(qū),由漫流、炭泥質(zhì)沼澤組成,巖相為砂礫巖、含礫砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,典型如外寨20ZK-4 和團(tuán)田76CK-2 鉆孔控制點。 西部構(gòu)造環(huán)境相對平靜,燕山期花崗巖基底周緣可能僅在盆地北部50 礦床、384 礦床附近發(fā)育芒棒組扇體,向南至381 礦床附近相變?yōu)樯榷?沼澤) -湖泊環(huán)境,由此可見盆地東、西兩側(cè)不同性質(zhì)基底造成賦礦層分布的巨大差異。

圖3 龍川江盆地中南部芒棒組下段沉積期沉積相圖Fig.3 The sedimentary facies of the lower Mangbang Formation in the southern-central Longchuanjiang Basin

因此,明確了芒棒組下段沉積期大面積發(fā)育沖積扇沉積體系,尚未形成具規(guī)模的湖盆,具備匯水盆地的古地理模式,此認(rèn)識可能大大擴(kuò)展芒棒組下段的潛在找礦范圍。 以新實施鉆孔為沖洪積相區(qū)重要控制點,結(jié)合收集鉆孔資料,基本理清了盆緣洪沖積相區(qū)、扇端(沼澤)和湖泊相區(qū)的分布(圖3),據(jù)此可圈定多個潛在賦礦扇體和找礦遠(yuǎn)景區(qū)。其中,盆地南部團(tuán)田地區(qū)的旱壩寨扇體為本文研究重點。 初步認(rèn)為,芒棒組下段的盆地東部沖積扇扇中相區(qū)為最有利賦礦相區(qū);向盆內(nèi)以過渡帶的扇端(沼澤) -局部湖泊為主,僅發(fā)育少量的漫流砂體,其規(guī)模小、數(shù)量少、連通性差,賦礦潛力有限。

3 團(tuán)田礦區(qū)芒棒組下段鈾儲層有利微相組合與精細(xì)巖相古地理

3.1 鈾儲層有利微相及其組合

在旱壩寨古扇體最新實施的8 口鉆孔巖心沉積相編錄、薄片鑒定、粒度分析和地球化學(xué)分析基礎(chǔ)上,厘定出芒棒組下段的三種沉積相(沖積扇、扇三角洲和湖泊),以及相應(yīng)的6 種亞相(扇根、扇中、扇端、沼澤、濱湖、淺湖)、9 種微相(扇根主槽道、槽灘、洪泛帶、扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮狀砂島、漫流、泥炭沼澤、濱湖砂、濱淺湖泥)。 進(jìn)而對控制礦體的全部8 個鉆孔進(jìn)行了詳細(xì)的沉積序列分析,發(fā)現(xiàn)了沉積序列演化對主要賦礦層位的明顯控制規(guī)律:多個鉆孔的含鈾層位均為扇中礫質(zhì)辮狀河道沉積層(以礫巖、含礫砂巖、砂礫巖為主),其上均被扇端(沼澤)相炭質(zhì)泥巖-炭質(zhì)粉砂巖-煤線或薄煤層所覆蓋。換言之,在沖積扇扇中/扇端沼澤的縱向序列沉積轉(zhuǎn)換面附近,形成了“沼澤相炭質(zhì)泥巖層-煤層/扇中礫質(zhì)辮狀河道”的控礦微相組合。 缺乏作為頂板的炭泥質(zhì)層(或煤層),則很難成礦或僅出現(xiàn)礦化。

圖4 團(tuán)田工作區(qū)鉆孔沉積序列和礦層對比圖Fig.4 Comparison of sedimentary sequences and ore-hosting horizons of drills in Tuantian

在單孔沉積序列和賦礦層位分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了重點調(diào)查區(qū)連井剖面沉積序列和礦層對比,探討沉積相、礦體的走向變化規(guī)律。 值得注意的是,由于多數(shù)鉆孔未見底,且頂部均為第四系覆蓋而缺失地層,再加上山間盆地沖積扇體系的快速相變特征,因此鉆孔之間的等時對比顯得比較困難。 為此,本次研究嘗試將“鉆孔標(biāo)高”作為孔間對比的重要刻度指標(biāo)。 這是因為每個鉆孔的開孔標(biāo)高,在沒有局部小型構(gòu)造變形、錯動的前提下,應(yīng)當(dāng)直接反映了不同地段沉積蓋層受風(fēng)化剝蝕的程度。 因此,以“標(biāo)高”作為統(tǒng)一刻度,應(yīng)可最大程度地恢復(fù)不同地段鉆孔中沉積序列的相對等時性(圖4)。 由此建立的多孔對比框架中,可以發(fā)現(xiàn)10ZK-24、20ZK-10、30ZK-10、40ZK-10 四個鉆孔的沉積相序高度吻合,自下而上均為扇中-扇端(沼澤) -湖泊(扇三角洲)的退積型正旋回沉積序列,清晰地反映出本區(qū)相對水位上升(湖泛)和沖積扇不斷后退、物源區(qū)不斷遭受剝蝕的趨勢,也是沉積速率小于盆地沉降速率的沉積表現(xiàn)。 不僅如此,扇中-扇端的沉積轉(zhuǎn)換面和含礦層位的標(biāo)高也基本一致(均在1240m 附近)(圖4),表明相應(yīng)鉆孔中的礦層頂板,即扇端(沼澤)相炭質(zhì)泥巖(煤線、煤層)是受沉積相控制、穩(wěn)定展布的區(qū)域性隔水層。 此外,盡管重要沉積轉(zhuǎn)換面所處的標(biāo)高有差異,指示出不同地段沉積相轉(zhuǎn)變的時序差異,但其余4 個鉆孔也均為明顯的退積型正旋回序列,從而反映出本區(qū)沉積格局和水位變化的相對統(tǒng)一性。 最特殊的是40ZK-28 號鉆孔,作為唯一揭穿蓋層、鉆遇基底的鉆孔,下部發(fā)育近350m 厚的扇根沉積物,向上僅有60m 厚的扇中-扇端沉積,并且缺失在其余鉆孔的頂部均可見的扇三角洲-湖泊沉積段。 造成此現(xiàn)象的可能性有二:一是該鉆孔處于與其余鉆孔不同的古地理部位,即某一沖積扇的扇根區(qū)域;二是鉆孔所在地段受到了局部構(gòu)造的控制,發(fā)生了錯動抬升,導(dǎo)致上部地層遭受了更大程度的剝蝕。 結(jié)合該區(qū)域的物探信息,筆者認(rèn)為上述兩種原因可能同時存在,即40ZK-28號鉆孔及其所在的原506 老礦床,可能與本次實施的其他鉆孔相比,是受到不同的古地理單元(并非同一個沖積扇體)控制,并在沉積后經(jīng)歷了小幅度的構(gòu)造錯動。

3.2 鈾儲層、隔水層的巖石基本特征

鈾儲層(賦礦砂體)主要由含砂質(zhì)礫巖、含礫凝灰質(zhì)砂巖、含礫黏土粉砂質(zhì)細(xì)砂巖組成(圖5)。 含砂質(zhì)礫巖巖石主要由礫級碎屑、砂級碎屑、填隙物組成。 含砂質(zhì)礫巖礫級碎屑為斜長淺粒巖、石英巖,次棱角狀—次圓狀,大小一般為2 ～14mm,雜亂分布。 砂級碎屑為長石、石英、巖屑,棱角狀—次棱角狀,大小一般為 0.1 ～0.25mm,部分為 0.25 ～0.5mm,少部分為0.5 ～1mm,星散狀分布。 長石為斜長石、鉀長石。 石英主要為單晶石英。 巖屑為硅質(zhì)巖、黏土質(zhì)硅質(zhì)巖、云母、綠泥石碎屑。 填隙物為黏土雜基、鐵質(zhì)膠結(jié)物。 黏土雜基細(xì)小鱗片狀,填隙狀分布。 鐵質(zhì)膠結(jié)物隱晶狀、填隙狀分布。

含礫凝灰質(zhì)砂巖層由礫級碎屑、砂級碎屑、填隙物組成(圖5)。 礫石碎屑含量10% ～20%,主要類型為片麻巖礫、長石礫、千枚巖礫、硅質(zhì)巖礫、絹云母變質(zhì)凝灰?guī)r礫,呈次棱角狀—次圓狀,粒度15mm±,雜亂分布。 砂級碎屑為長石、石英、巖屑,棱角狀—次棱角狀,大小一般0.1 ～0.5mm,部分0.5 ～1.5mm,星散狀分布。 長石為斜長石、鉀長石。斜長石可見聚片雙晶,鉀長石黏土化,石英主要為單晶石英。 巖屑主要為變質(zhì)巖碎屑,以石英巖、黏土質(zhì)硅質(zhì)巖,淺粒巖碎屑為主。 填隙物主要為火山凝灰質(zhì),常見火山灰的高嶺土化和水云母化現(xiàn)象,發(fā)育一定量的溶孔。 重砂礦物總量<1%,重礦物種類有石榴子石、綠簾石、電氣石、獨居石、鋯石、磷灰石等。 還可見極不均勻分布的炭化植物和有機(jī)質(zhì)條帶。

含礫黏土粉砂質(zhì)細(xì)砂巖巖石主由礫級碎屑、砂級碎屑、填隙物組成(圖5)。 礫級碎屑為絹云母千枚巖、石英巖、淺粒巖、絹云母板巖,次棱—次圓狀,大小一般在2 ～18mm,星散狀分布。 砂級碎屑為長石、石英、巖屑,棱角狀—次棱角狀,大小一般0.05～0.25mm(細(xì)),部分為 0.25 ～0.5mm(中),少部分為0.01 ～0.05mm(粉),個別為 0.5 ～1.5mm(粗),略顯定向分布。 長石為斜長石、鉀長石。 巖屑為硅質(zhì)巖、黏土質(zhì)硅質(zhì)巖、粉砂巖、石英巖、花崗巖、絹云板巖、云母碎屑。 填隙物為黏土雜基。 黏土雜基為黏土質(zhì),隱晶—細(xì)小鱗片狀,片直徑一般為0.001 ～0.01mm,部分為0.01 ～0.05mm,填隙狀分布,常被鐵質(zhì)交代,使巖石呈褐色。

含礦含水層沒有明顯的底板,存在相對區(qū)域展布的隔水頂板,巖性以厚約5 ～10cm 褐煤線、含碳粉砂質(zhì)泥巖、含炭泥巖為主(圖6)。

圖5 含礦層典型巖石學(xué)特征Fig.5 Typical petrological characteristics of ore-hosting horizons

圖6 隔水層巖性特征Fig.6 Lithologic characteristics of aquicludes

3.3 鈾儲層精細(xì)巖相古地理和分布預(yù)測

以圖4 中的標(biāo)高作為相對等時坐標(biāo),選取10ZK-24、20ZK-10、30ZK-10 鉆孔的主礦層所在層段(沉積轉(zhuǎn)換面之下)和主礦層上覆頂板層(沉積轉(zhuǎn)換面之上)兩個時刻,以驗證鉆孔和收集資料鉆孔為可靠控制點,編制了團(tuán)田礦區(qū)相應(yīng)時期的“瞬時巖相古地理圖”(圖7)。

前者反映主礦層沉積期的巖相古地理格局,后者反映礦層頂板層沉積期的巖相古地理格局,得出:

(1)在主礦層沉積期(圖7 左),本區(qū)沉積格局受到兩個沖積扇體的控制。 一個扇體的物源來自南部,扇體軸向在 30°左右,以 10ZK-24、20ZK-10、30ZK-10 鉆孔的相應(yīng)層段控制其扇中相區(qū)的范圍。另一個來自東部,扇體軸向在250°左右,以30ZK-30、40ZK-28 鉆孔的相應(yīng)層段控制其扇中相區(qū)的范圍。 同時,20ZK-46 鉆孔位于兩個扇體的交接部位(扇間),受扇體擺動、側(cè)向加積的控制,因此表現(xiàn)出與眾不同的“扇中-扇端多旋回韻律”特征。 40ZK-10 鉆孔位于兩個扇體向盆地方向延伸的末端,以扇端(沼澤)沉積為特征。 50ZK-28 鉆孔則是本期唯一處于湖相環(huán)境的控制點,發(fā)育大段湖相泥巖、粉砂巖夾少量細(xì)砂巖、砂礫巖。

(2)在礦層頂板沉積期(圖7 右),南部扇體、東部扇體均呈現(xiàn)明顯的向蝕源區(qū)方向的后退。 不僅以50ZK-28、40ZK-10、30ZK-30 鉆孔為控制點的湖泊范圍明顯增大,而且其余鉆孔控制點大多表現(xiàn)為扇端-沼澤相沉積環(huán)境,僅10ZK-24、20ZK-46 鉆孔呈現(xiàn)扇中-扇端過渡性沉積特征。

(3)對比兩期巖相古地理格局演化,結(jié)合上述對有利賦礦微相類型的認(rèn)識,可得出:在扇中-扇端沉積轉(zhuǎn)換期的湖泛(相對水位上升)作用控制下,受晚期扇端(沼澤)覆蓋的早期扇中沉積相區(qū),可成為最有利的賦礦相區(qū)和部位。

圖7 團(tuán)田礦區(qū)主礦層沉積期與礦層頂板沉積期巖相古地理格局Fig.7 Sedimentary facies and palaeogeographic landform during deposition period of main ore-hosting horizons (left) and sedimentary facies and palaeogeographic landform during deposition period of the layer above main ore-hosting horizons (right), Tuantian

4 鈾儲層配置和微相組合的控礦機(jī)制探討

團(tuán)田旱壩寨地區(qū)的鈾礦化主要發(fā)育于沖積扇扇中/扇端沼澤的縱向序列轉(zhuǎn)換面附近,基本受“沼澤相炭質(zhì)泥巖層-煤層/扇中礫質(zhì)辮狀河道”控制的原因,可能是由于成礦期來自盆緣花崗巖、變質(zhì)巖區(qū)的富鈾富氧地表水或地下水沿水文梯度向下運移至扇中礫質(zhì)辮狀河砂體時,當(dāng)處于沼澤相炭質(zhì)泥巖-煤層等富含有機(jī)質(zhì)聚鈾劑的地段, 由于有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的CH4、H2等還原性氣體的還原作用和有機(jī)質(zhì)的還原吸附作用, 或由于其它地球化學(xué)條件的改變(如溶液中氧化還原電位、Ph 值的變化以及自由氧的耗盡), 含氧含鈾水溶液中的鈾酞絡(luò)合物被分解, 鈾酞離子被還原,使得地下水中高價態(tài)的鈾被還原成低價態(tài)的鈾而逐漸沉淀富集[25]。

5 結(jié)論

(1)龍川江盆地是上新世在騰沖地塊內(nèi)發(fā)育形成的斷陷盆地,盆內(nèi)芒棒組自下而上分為三個沉積旋回,代表盆地演化的三個階段,即:斷陷成盆期、火山沉積期、盆地回返期。 其中,斷陷成盆期沉積的芒棒組下段為砂巖型鈾礦主力發(fā)育層段。

(2)芒棒組下段沉積期尚未形成具規(guī)模的湖盆,具備匯水盆地的古地理模式。 盆地東、南部分布多個潛在賦礦的古沖積扇體,包括本文研究的團(tuán)田地區(qū)旱壩寨扇體。 向盆內(nèi)方向以過渡帶的扇端(沼澤) -局部湖泊為主,砂體規(guī)模小、數(shù)量少、連通性差,賦礦潛力有限。

(3)以最新實施的8 口鉆孔巖心為依據(jù),厘定出芒棒組下段的三種沉積相(沖積扇、扇三角洲和湖泊)和相應(yīng)的6 種亞相(扇根、扇中、扇端、沼澤、濱湖、淺湖)、9 種微相(扇根主槽道、槽灘、洪泛帶、扇中礫質(zhì)辮狀河道、辮狀砂島、漫流、泥炭沼澤、濱湖砂、濱淺湖泥)。 鉆孔沉積序列顯示,在沖積扇扇中/扇端沼澤的縱向序列轉(zhuǎn)換面附近,形成“沼澤相炭質(zhì)泥巖層-煤層/扇中礫質(zhì)辮狀河道”的有利控礦微相組合。 缺乏作為頂板的炭泥質(zhì)層(或煤層),則很難成礦或僅出現(xiàn)礦化。

(4)通過編制團(tuán)田礦區(qū)主礦層、礦層頂板層沉積期的兩期巖相古地理圖,得出在扇中-扇端沉積轉(zhuǎn)換期的湖泛(相對水位上升)控制下,受晚期扇端(沼澤)覆蓋的早期扇中沉積相區(qū),可成為最有利的賦礦相區(qū)和部位。

(5)團(tuán)田旱壩寨地區(qū)的砂巖型鈾礦是由于鈾源區(qū)的富鈾富氧地表水或地下水沿水文梯度向下運移至扇中礫質(zhì)辮狀河砂體時,遇富含有機(jī)質(zhì)聚鈾劑沼澤相炭質(zhì)泥巖-煤層, 發(fā)生還原作用和有機(jī)質(zhì)的還原吸附作用等,使得地下水中高價態(tài)的鈾被還原成低價態(tài)的鈾而逐漸沉淀富集。

致謝:資料收集過程中得到核工業(yè)二八〇研究所、云南省核工業(yè)二〇九地質(zhì)大隊和四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院的支持幫助,在此表示誠摯謝意。

注釋:

①核工業(yè)二八O 研究所. 滇西龍川江盆地地浸砂巖鈾資源評價項目成果報告[R]. 2003.