劉厚寧，曹惠鋒

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

砂巖型鈾礦作為世界上最早發(fā)現(xiàn)的鈾礦類型之一，在世界各大能源盆地內(nèi)廣泛分布，產(chǎn)出層位主要為侏羅系和白堊系[1]。由于其具有埋藏淺、儲(chǔ)量規(guī)模大、開采成本低、開采過程安全等優(yōu)點(diǎn)，近年來我國(guó)乃至世界都將砂巖型鈾礦作為鈾資源勘查的重點(diǎn)工作。

鄂爾多斯盆地作為我國(guó)重要的儲(chǔ)鈾盆地，在盆地北部已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大營(yíng)鈾礦、東勝鈾礦、杭錦旗(納嶺溝)鈾礦等大型、特大型礦床[2-3]。盆地南緣鈾礦工作開展較早，20世紀(jì)70—80年代就發(fā)現(xiàn)了一批鈾礦點(diǎn)和小型鈾礦床，2006年至今先后在鄂爾多斯盆地東南緣發(fā)現(xiàn)了店頭、雙龍兩處中型鈾礦床[4-8]。建莊地區(qū)與雙龍鈾礦床同處于盆地東南緣，并且在建莊地區(qū)煤田鉆孔中發(fā)現(xiàn)了一些高品位鈾礦化異常，充分顯示了建莊地區(qū)具有良好的鈾找礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

鄂爾多斯盆地是一個(gè)由古生代地臺(tái)和中新生代內(nèi)陸塌陷疊合所形成的克拉通盆地[9-11]，大地構(gòu)造位置屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的一部分。北鄰內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺帶，南接秦嶺-祁連山褶皺帶，東與山西地塊相接，西與阿拉善地塊毗鄰，是一個(gè)在古生代地臺(tái)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的“具有雙重基底結(jié)構(gòu)”的不對(duì)稱箕狀盆地。

研究區(qū)行政隸屬于陜西省黃陵縣腰坪鄉(xiāng)建莊村及其周邊，面積約200 km2，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地東南部伊陜斜坡南端靠近渭北隆起區(qū)(圖1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，地層總體傾向?yàn)楸蔽鞣较?，傾角較緩，一般1°～5°；褶皺不甚強(qiáng)烈，只在建莊村黑龍溝附近發(fā)育一處小型平緩向斜，向斜軸跡呈北東方向，兩翼基本對(duì)稱，傾角3°～10°；斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

圖1 鄂爾多斯盆地南緣構(gòu)造綱要圖Fig.1 Outline of the southern edge of the Ordos basin

1.2 地層及含鈾性

研究區(qū)發(fā)育的地層由上至下有第四系(Q)、白堊系下統(tǒng)華池—環(huán)河組(K1h)、白堊系下統(tǒng)洛河組(K1l)、白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)、侏羅系中統(tǒng)直羅組(J2z)、侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)。

第四系(Q)：沉積物為土黃色黏土、砂質(zhì)黏土，厚度0～100 m，區(qū)內(nèi)未見鈾礦化。

白堊系下統(tǒng)華池—環(huán)河組(K1h)：為一套細(xì)碎屑巖沉積，巖性為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，厚度0～80 m，區(qū)內(nèi)未見鈾礦化。

白堊系下統(tǒng)洛河組(K1l)：為一套干旱條件形成的紅色沉積，巖性主要為棕紅色中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，局部夾少量紫紅色泥巖、薄層礫巖，發(fā)育大型斜層理，與下伏宜君組呈角度不整合接觸，厚度100～300 m，區(qū)內(nèi)未見鈾礦化。

白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)為一套干旱條件下形成的河流相、洪積相沉積，巖性為紫紅色礫巖、砂礫巖，礫石磨圓度中等、分選性差，與下伏直羅組呈平行不整合接觸，厚度0～35 m，區(qū)內(nèi)未見鈾礦化。

侏羅系中統(tǒng)直羅組(J2z)：根據(jù)巖性巖相特征將直羅組細(xì)分為上下兩段，上段巖性以紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾少量細(xì)砂巖、中砂巖、含礫粗砂巖，含大量薄層狀石膏，為一套干旱條件下形成的湖相沉積，為直羅組下段含鈾砂體的穩(wěn)定隔水頂板，厚度40～100 m，區(qū)內(nèi)未見鈾礦化；下段巖性為紫紅色、灰色、灰白色、淺灰綠色中砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖，含大量碳化植物碎屑及黃鐵礦，與下伏延安組平行不整合接觸，厚度20～50 m，為區(qū)內(nèi)主要含鈾層位。

侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)：為一套含煤內(nèi)陸碎屑河湖沼澤相沉積，為直羅組下段含鈾砂體的穩(wěn)定隔水底板，厚度10～135 m，局部見少量鈾礦化。

2 鈾成礦地質(zhì)條件分析

2.1 鈾源條件

盆地周緣晉西撓褶帶的(γ1-2)、(γ3)，桌子山的(γ1)，盆地西南緣隴山的(γ4)、(γ5)，北秦嶺的(γ1)、(γ2)、(γ5)的中酸性花崗巖都為富鈾巖體，可為盆內(nèi)沉積提供鈾源。

中侏羅統(tǒng)直羅組下段砂體沉積時(shí)物源主要來自盆地西部的阿拉善古陸和南部的秦嶺山，巖體風(fēng)化剝蝕后鈾元素隨地表水進(jìn)入直羅組地層中，由于當(dāng)時(shí)氣候由潮濕向半干旱過渡，地層中富含大量腐殖質(zhì)、炭質(zhì)和煤屑等，這些有機(jī)質(zhì)可吸附鈾，形成鈾元素的早期富集。直羅期后砂體上部沉積了直羅組上段泥巖、粉砂巖，富鈾流體垂向流動(dòng)受阻，盆地邊緣富鈾巖體風(fēng)化淋濾產(chǎn)生的含氧含鈾流體以層間水的形式由補(bǔ)給區(qū)流向排泄區(qū)，在適當(dāng)?shù)牡胤礁患傻V。

2.2 含鈾層位及鈾異常分布

本次工作共收集到建莊地區(qū)121個(gè)煤田鉆孔資料，收集到的資料主要為鉆孔綜合柱狀圖，內(nèi)容包括地質(zhì)編錄、水文編錄、物探測(cè)井、地層劃分等十分完整的鉆孔綜合資料。將收集到的121個(gè)煤田鉆孔自然伽瑪曲線全部進(jìn)行數(shù)字化處理，并且按照地質(zhì)分層界線進(jìn)行分段統(tǒng)計(jì)。將每層的自然伽瑪平均值作為該層自然伽瑪本底值P0，將讀數(shù)大于或等于10倍本底值P1(P1≥10P0)作為該煤田鉆孔的異常段，記錄異常段的強(qiáng)度與厚度；對(duì)121個(gè)煤田鉆孔自然伽瑪測(cè)井曲線篩查，篩選出存在鈾異常的鉆孔39個(gè)，將這些異常段的位置與地質(zhì)分層界線對(duì)比發(fā)現(xiàn)建莊地區(qū)煤田鉆孔鈾異常均位于直羅組下段，屬于同一層異常，異常段巖性為灰色、灰白色中砂巖、粗砂巖。

利用Mapgis6.7制圖軟件繪制研究區(qū)煤田孔直羅組下段地層自然伽瑪異常等值線圖(圖2)，在圖中圈出自然伽瑪強(qiáng)度大于300 γ的自然伽瑪異常區(qū)呈北西—南東向帶狀展布，異常帶長(zhǎng)約13 km，寬0.3～2.0 m，面積約15 km2；異常厚度0.75～4.6 m。

圖2 直羅組下段鈾異常強(qiáng)度等值線圖Fig.2 The contour plot of the abnormal intensity of uranium in the lower segment of the Zhiluo formation

2.3 沉積相及砂體發(fā)育特征

研究區(qū)直羅組沉積整體表現(xiàn)出低水位體系域特點(diǎn)，直羅早期為辮狀河河道沉積[12]，與下伏延安組平行不整合接觸(圖3-a)，巖性以紫紅色、灰色、灰白色、灰綠色中砂巖、粗砂巖為主，含大量黃鐵礦結(jié)核及炭化植物碎屑，分選好-中等，厚層狀-塊狀，底部可見明顯沖刷構(gòu)造，局部含礫石及植物莖干滯留沉積(圖3-b)，發(fā)育大型槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理(圖3-c、3-d)。

a—J2z1與J2y平行不整合接觸；b—砂巖中發(fā)育炭化植物莖干；c—板狀交錯(cuò)層理；d—槽狀交錯(cuò)層理圖3 含礦砂體野外露頭照片F(xiàn)ig.3 Wild outcrop photos of mineral sandbodies

建莊地區(qū)直羅組下段含礦砂體全區(qū)分布，厚度20～50 m，平均35 m左右，厚度自東向西逐漸變厚(圖4)。砂體總體呈大型單斜構(gòu)造，總體向北西方向傾斜，傾角2°～10°。砂體埋深受地形影響較大，但是總體埋藏適中，具東淺西深埋藏型層狀結(jié)構(gòu)。東邊埋深最淺處100 m左右，西北部埋深最深可達(dá)650 m，一般在200～500 m。

圖4 直羅組下段砂體厚度等值線圖Fig.4 Contour figure of sand body thickness in the lower segment of the Zhiluo formation

砂體厚度適中，有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦豐富，且具有穩(wěn)定的單斜構(gòu)造，十分有利于砂巖型鈾礦的形成。

2.4 水文地質(zhì)條件

直羅組沉積之后，燕山運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕使盆地東南緣抬升，西部受西緣逆沖構(gòu)造帶的影響，最后形成西深東淺的古地形特征[13]。沉積中心與沉降中心一致，其位置與現(xiàn)今的天環(huán)向斜相吻合。此時(shí)地下水的總體流向由南東向北西，與晚侏羅世的古地下水流向基本一致。

地層抬升風(fēng)化剝蝕未波及到直羅組地層，直羅組上段泥巖發(fā)育完整，區(qū)內(nèi)含礦含水層為明顯承壓水，古近紀(jì)時(shí)期古地下水主要由盆地邊緣東南緣向盆地中心西北部流動(dòng)，具有補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)、排泄區(qū)地下水水動(dòng)力機(jī)制，研究區(qū)位于古水流系統(tǒng)的徑流區(qū)，十分有利于砂巖型鈾礦的富集。

2.5 古氣候條件

研究區(qū)中侏羅世延安期處于溫暖潮濕的氣候環(huán)境[14]，該階段植被發(fā)育，泥炭沼澤廣布，形成了盆地主要含煤地層(黑色層)；中侏羅世直羅期氣候由溫暖潮濕轉(zhuǎn)變?yōu)榘敫珊?，該階段植物發(fā)育，沼澤化、泥炭化較為普遍，沉積一套富含有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦粗碎屑沉積(灰色層)；晚侏羅世安定期氣候炎熱干旱，沉積一套紅色富含石膏薄層的湖相沉積(紅色層)，這種炎熱干旱的氣候條件有利于蝕源區(qū)鈾的氧化淋溶，使鈾伴隨氧化流體進(jìn)入直羅組下部灰色層中，在適當(dāng)?shù)奈恢帽贿€原富集成礦。

中侏羅世直羅組含礦砂體經(jīng)歷了半干旱到干旱炎熱的氣候環(huán)境的轉(zhuǎn)變，這一氣候環(huán)境的轉(zhuǎn)變對(duì)砂巖型鈾礦成礦十分有利。

3 鈾礦找礦前景分析

研究區(qū)鈾源豐富，區(qū)域鈾成礦構(gòu)造條件良好，發(fā)育有利于砂巖型鈾礦富集的砂質(zhì)辮狀河相，砂體厚度大且分布廣泛。水文條件較好，具有滲入型自流水盆地特征，補(bǔ)—徑—排機(jī)制較完善，且上下兩層泥巖使含礦含水層具備了穩(wěn)定的“泥—砂—泥”結(jié)構(gòu)，具備了砂巖型鈾礦床形成的一些基本條件。

前人在鄂爾多斯盆地東南緣已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了雙龍、店頭兩個(gè)中型鈾礦床，對(duì)盆地南緣賦礦層位、成礦規(guī)律、找礦方向等都取得了一定的認(rèn)識(shí)。建莊地區(qū)距離雙龍鈾礦南部20 km，賦礦層位位于直羅組下段，巖性巖相特征基本相似。通過收集區(qū)內(nèi)煤田鉆孔發(fā)現(xiàn)了大量的自然伽瑪異常鉆孔，異常強(qiáng)度高，異常呈北西—南東向帶狀分布，并且在異常帶內(nèi)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦體。綜合顯示建莊地區(qū)具有良好的鈾礦找礦前景，該地區(qū)煤田鉆孔自然伽瑪異常區(qū)的圈定對(duì)擴(kuò)大鄂爾多斯盆地東南部鈾資源量具有重要意義。