黃少華，周文博，東艷，秦明寬,*

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；3.核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

沉積盆地內(nèi)具有一定規(guī)模的有利砂體既是砂巖型鈾礦勘查的首要目標(biāo)，也是巖性-巖相控礦作用分析的主要解剖對(duì)象(Rose A.W.et al.,1980;Houb.H.et al.,2017;秦明寬等，2017；聶逢君等，2018)。研究表明，厚度適中、自身還原容量高且透水性良好的主砂體是地下水滲流和礦體賦存的有利場(chǎng)所(劉波等，2018；郭強(qiáng)等，2018；焦養(yǎng)泉等，2018)，也是決定鈾礦體是否具有可地浸開(kāi)采的先決條件之一；而砂體厚度過(guò)大或過(guò)小均不太有利于鈾的沉淀富集和后期地浸采鈾(馬漢峰等，2011；Akhtar B.T.et al.,2017)。系統(tǒng)深入剖析盆地找礦新區(qū)，在其中已發(fā)現(xiàn)目的層骨架砂體的巖性-巖相、巖石學(xué)、礦物學(xué)及環(huán)境地球化學(xué)等特征(Dai S.F.et al.,2015;Kochkin B.T.et al.,2017;丁波等，2018；易超等，2019；Zhang F.et al.,2019)，對(duì)準(zhǔn)確查明砂體成因，客觀評(píng)價(jià)鈾成礦前景具有十分重要的作用和意義。

內(nèi)蒙古海拉爾盆地自20世紀(jì)90年代以來(lái)進(jìn)行了較多的砂巖型鈾礦找礦和科學(xué)研究，但一直未取得大的找礦突破。近年來(lái)，核工業(yè)243大隊(duì)在盆地先后實(shí)施了多口鉆孔以便重新查明區(qū)內(nèi)鈾成礦環(huán)境。目前，已在貝爾凹陷中南部揭露到一套良好的骨架砂體(周文博等，2020)，其結(jié)構(gòu)疏松，總厚度在100 m以上，埋深一般大于200 m，泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，空間展布面積較大。同時(shí)，自2015年以來(lái)相繼在其中還發(fā)現(xiàn)了5個(gè)礦化孔和多個(gè)異?？祝@示出較好的鈾成礦潛力和找礦前景(周文博等，2020)。然而，目前對(duì)該套砂體所屬地層時(shí)代仍不是十分清楚，對(duì)其主要成礦地質(zhì)特征還未開(kāi)展詳細(xì)分析，研究程度比較低，這對(duì)區(qū)內(nèi)目的層沉積體系、砂體成礦有利度分析及骨架砂體展布范圍圈定造成了一定的影響，制約了進(jìn)一步找礦部署。筆者通過(guò)對(duì)該區(qū)大量砂巖巖心野外宏觀觀察和照相，室內(nèi)光薄片鏡下鑒定，全巖和黏土礦物X衍射分析，有機(jī)碳、全硫、氧化還原電位等環(huán)境地球化學(xué)指標(biāo)分析，首次詳細(xì)研究了新發(fā)現(xiàn)骨架砂體的成礦地質(zhì)特征；并結(jié)合典型砂巖鈾礦化特征，初步探討了砂體的成礦有利和不利因素，進(jìn)而客觀分析了砂體的成礦潛力，以期為海拉爾盆地鈾礦勘查突破提供一些參考。

1 地質(zhì)背景

海拉爾盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市境內(nèi)，呈北東向展布(圖1a)，在中國(guó)境內(nèi)的面積為4.421×104km2(郭彪，2015)。該盆地是一典型的中新生代斷-坳轉(zhuǎn)換型裂谷盆地群，構(gòu)造位置上處于西伯利亞板塊和華北板塊碰撞縫合線的東段，具有與鄰區(qū)二連產(chǎn)鈾盆地十分相似的大地構(gòu)造背景和成礦環(huán)境(劉波等，2018)。盆地平面上具有典型“東西分帶、南北分塊”和“兩隆三坳”的構(gòu)造格局(徐美娥，2005)?！叭辍狈謩e為扎賚諾爾坳陷、貝爾湖坳陷、呼和湖坳陷；“兩隆”為嵯崗隆起、巴彥山隆起。進(jìn)一步又可劃分出16個(gè)次級(jí)凹陷和4個(gè)凸起(圖1a)。

研究區(qū)貝爾凹陷位于貝爾湖坳陷南部(圖1a)，面積約3 010 km2，呈近南北向展布，最大蓋層沉積厚度達(dá)4 600 m(李春柏等，2007)。該凹陷具有與盆地相似的中新生代構(gòu)造-沉積演化過(guò)程，自晚侏羅世形成以來(lái)依次經(jīng)歷了斷陷初始孕育、強(qiáng)烈拉張、快速沉降、穩(wěn)定擴(kuò)張、斷坳轉(zhuǎn)換、坳陷發(fā)育及萎縮7個(gè)主要的演化階段(郭彪，2015)；構(gòu)造環(huán)境發(fā)生了由早白堊世伸展拉張向晚白堊世以來(lái)構(gòu)造反轉(zhuǎn)擠壓的轉(zhuǎn)變(陳均亮等，2013)；自下而上依次沉積了上侏羅統(tǒng)興安嶺群(J3x)火山碎屑巖和沉積巖組合、下白堊統(tǒng)銅缽廟組(K1t)山麓洪積、沖積扇相雜色類磨拉石建造，南屯組(K1n)扇三角洲相灰色砂泥巖互層沉積、大磨拐河組(K1d)半深-深湖相深灰色泥巖夾薄層砂巖沉積、伊敏組(K1y)河湖沼相(淺)灰色含煤碎屑巖建造，以及上白堊統(tǒng)青元崗組(K2q)和新近系呼查山組(N2hc)紅雜色河流相沉積(圖1b)；上覆薄層第四系(Q)(徐美娥，2005；薛云飛等，2010；孫艷等，2013)具有下灰上紅的有利鈾成礦沉積組合(彭云彪等，2018)，沉積粒度總體逐漸變細(xì)再變粗，顯示出一套水進(jìn)-水退的沉積體系，反映了一個(gè)凹陷由斷陷形成、擴(kuò)張、萎縮轉(zhuǎn)變到坳陷沉積，直至消亡的整個(gè)演化過(guò)程(郭彪，2015)。下白堊統(tǒng)伊敏組沉積時(shí)期，溫暖潮濕古氣候環(huán)境有利于含碳屑、黃鐵礦等還原劑的砂體形成，成為砂巖型鈾礦成礦的有利層位(周文博等，2020)；晚白堊世以來(lái)發(fā)生了古氣候變遷，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸溫帶干旱、半干旱炎熱古氣候環(huán)境(馬漢峰等，2011)，地表水發(fā)育較少，有利于富鈾含氧水和層間氧化帶的形成，是形成砂巖型鈾礦的有利時(shí)期。

圖1 海拉爾盆地區(qū)域構(gòu)造單元及地層剖面簡(jiǎn)圖(圖a據(jù)陳均亮等，2013；圖b據(jù)郭彪，2015)Fig.1 Regional structural units and stratigraphic profile of Hailar Basin

2 目的層時(shí)代厘定

北東向地層連井剖面顯示，貝爾凹陷自上而下依次發(fā)育了第四系(Q)、新近系呼查山組(N2hc)、上白堊統(tǒng)青元崗組(K2q)、下白堊統(tǒng)伊敏組(K1y)和大磨拐河組(K2d)，總體具有下灰上紅的二元結(jié)構(gòu)(圖1、圖2)。其中，青元崗組及其以上地層為一套穩(wěn)定分布的紅雜色巖系，屬曲流河沉積；伊敏組主要是一套河流-三角洲相灰色、淺灰色含礫粗砂巖、中砂巖夾薄層灰色、淺紅色、淺灰綠色泥巖，埋深約200～500 m，厚度在150～230 m，泥砂泥地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)狀平緩，是區(qū)內(nèi)主要的找礦目標(biāo)層(圖2)。大磨拐河組的粒度則明顯變細(xì)，為一套濱淺湖相沉積，砂體不發(fā)育，以一套厚層泥巖與上覆地層分界。

目前，對(duì)于紅層下部的灰色地層是屬于早白堊世之后構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的上白堊統(tǒng)青元崗組下部底礫巖還是屬于伊敏組上部發(fā)育的河流相灰色碎屑巖還存在一定的分歧(周文博等，2020)。筆者分別采集了區(qū)內(nèi)5個(gè)鉆孔中的5件灰色泥巖，送至河北省任丘市邦達(dá)新技術(shù)有限公司進(jìn)行孢粉化石鑒定，以便確定地層時(shí)代。樣品依次進(jìn)行碎樣，稱取，酸處理、水洗、一次離心、重液浮選、二次離心、制片等處理，最后在生物顯微鏡(萊卡)下進(jìn)行孢粉鑒定觀察。由于泥巖中的碳屑和植物碎屑含量極少，植物化石保存條件差，故僅一件樣品發(fā)現(xiàn)了少量的孢粉化石(圖3)，其組合特征是：①以裸子類花粉為主，藻類零星，蕨類及被子類未發(fā)現(xiàn)。②裸子類花粉以無(wú)縫雙囊粉類Dissacciatrileti為主體，古老松柏類(擬云杉粉屬Piceites、假云杉粉屬Pseudopicea、假松粉屬Pseudopinus、原始云杉粉屬Protopicea等)與松科組分(云杉粉屬Piceaepollenites、單束松粉屬Abietineaepollenites、雙束松粉屬Pinuspollenites、雪松粉屬Cedripites)的數(shù)量近相等；另外，各發(fā)現(xiàn)一枚羅漢松粉屬Podocarpidites、皺球粉屬Psophosphaera。③藻類僅見(jiàn)一枚對(duì)裂藻Schizosporis。

N2hc.新近系呼查山組；K2q.上白堊統(tǒng)青元崗組；K1y.下白堊統(tǒng)伊敏組；K1d.下白堊統(tǒng)大磨拐組圖2 貝爾凹陷北東向地層連井剖面對(duì)比圖 Fig.2 Stratigraphic correlation of NE-trending well sections in Bei’er depression

圖3 貝爾凹陷鉆孔7-6伊敏組上段單井巖性組合及孢粉化石圖Fig.3 Lithologic histogram and sporopollen fossil of the upper member of the Yimin formation of 7-6 well in Bei’er depression

總體上，樣品的孢粉化石組合以裸子類的無(wú)縫雙囊粉類Dissacciatrileti發(fā)育為特點(diǎn)，這與前人得出的伊敏組二、三段的孢粉組合帶“有突肋紋孢Appendicisporitessp.-桫欏孢Cyathiditessp.-星粉Astropollissp.組合”較為相似(李春柏等，2007；薛云飛，2010)，不應(yīng)該為晚白堊世以來(lái)的孢粉化石組合。由于化石數(shù)量少，難于進(jìn)一步分層，故初步將目的層時(shí)代定為伊敏組上段，相當(dāng)于油田部門的伊敏組二、三段，地質(zhì)時(shí)代大致對(duì)應(yīng)于巴列姆期—早阿爾必期(Barremian—Albian)。

3 骨架砂體基本特征

3.1 沉積特征

20余口鉆孔單井及連井資料顯示，貝爾凹陷中部發(fā)育一套有利的縱向辮狀河古河道砂體，呈北東向展布，可進(jìn)一步識(shí)別出河道、心灘亞相砂礫巖、不同粒級(jí)砂巖及河道間灣亞相泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉細(xì)砂巖(圖2、圖3、圖4)。河道砂體的埋深通常在200～500 m，總厚度一般在50～150 m，單層厚度一般為5～25 m，水平延伸長(zhǎng)度在3～15 km，總體上具有凹陷中間厚，往兩側(cè)逐漸減薄的空間展布特點(diǎn)(中間產(chǎn)砂，邊部產(chǎn)泥)，受控于縱向古河道的展布(劉波等，2018)；同時(shí)，砂體內(nèi)部常夾一定厚度的雜色泥巖隔水層，兩者組成了較好的泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)，有利于層間水的形成及其鈾礦體的發(fā)育(秦明寬等，2017)。垂向上，巖性組合表現(xiàn)出多套“砂礫巖→粗砂巖→中細(xì)砂巖→泥巖”的正向韻律變化(圖2、圖4)，具河流二元結(jié)構(gòu)特征(郭強(qiáng)等，2018；焦養(yǎng)泉等，2018)，整體上砂多泥少，砂泥比在5～1，砂體連通性好。砂體中主要發(fā)育均質(zhì)塊狀層理，局部見(jiàn)槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、河道底沖刷，偶見(jiàn)平行層理(圖4)，反映了動(dòng)蕩的牽引流沉積特點(diǎn)。

同時(shí)，采集了5件砂巖樣品送至河北省廊坊市尚藝巖礦檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行重礦物分析，巖性包括灰色細(xì)砂巖和含礫粗砂巖，以便確定砂體成熟度及物源。結(jié)果表明，樣品的陸源重礦物主要為鋯石(12%～50%)、鈦鐵礦(15%～43%)，其次為金紅石(0.5%～5.5%)；自生重礦物主要為黃鐵礦(4%～28%)和重晶石(0.3%～19%)，其次為褐鐵礦、赤鐵礦和銳鈦礦(表1)，以上指示了沉積物的物源應(yīng)該主要來(lái)自于中酸性火山巖(Bonnetti C.et al.,2017)，可能少部分為沉積巖。樣品的ZTR指數(shù)(鋯石+電氣石+金紅石)為12.5%～52%(表1)，除了H19-05樣品外，其他樣品的ZTR指數(shù)比較低，為12.5%～33%；鋯石重礦物多具有2～3種類型，但均磨圓度差，呈棱角-次棱角柱狀，搬運(yùn)痕跡不顯，經(jīng)短距離搬運(yùn)而來(lái)；同時(shí)，樣品中還含較多重晶石、磷灰石和綠簾石等不穩(wěn)定重礦物。以上均說(shuō)明目的層沉積物具有近物源的特點(diǎn)(孫艷等，2013)。受樣品數(shù)量較少及鉆孔空間上分布不均的約束，目前對(duì)古水流方向的判別較為困難。

圖4 貝爾凹陷伊敏組上段辮狀河流相圖Fig.4 Braided fluvial facies of the upper member of the Yimin formation in Bei’er depression

表1 貝爾凹陷伊敏組上段砂巖重礦物分析結(jié)果表(%)Tab.1 Heavy mineral content of sandstones from the upper member of the Yimin formation in Beier depression(%)

續(xù)表1

3.2 巖性及巖石學(xué)特征

通過(guò)野外巖心觀察，發(fā)現(xiàn)目的層原生還原和后生氧化砂巖的巖石學(xué)及礦物學(xué)特征基本相同，巖性整體以灰、淺灰綠、淺灰色夾薄層淺黃色砂礫巖、含礫粗砂巖為主，其次為中砂巖，少量細(xì)砂巖，礫石粒徑大小一般為0.2～0.8 cm，含量較少(一般<15%)；砂巖泥質(zhì)膠結(jié)疏松-較松散(圖5a、圖5b)，透水性好，成巖度低，巖心均不太完整(圖5a)，局部泥質(zhì)含量有時(shí)較高(圖5d)，透水性變差。同時(shí)，砂巖中均肉眼未見(jiàn)明顯的碳屑和黃鐵礦顆粒，原生還原容量可能偏低(Akhtar S.et al.,2017;易超等，2019)。巖石多為基底式膠結(jié)、點(diǎn)接觸(圖5e、圖5f)，分選性一般到較好，磨圓度一般，以次圓狀-次棱角狀為主，結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低；碎屑成分以石英為主(約50%)，其次為安山巖、粗面巖、凝灰?guī)r、流紋巖、花崗巖等中酸性火山巖屑(約40%)(圖5e)，長(zhǎng)石含量較少(約15%)，屬于長(zhǎng)石巖屑砂巖或巖屑砂巖；成分成熟度較低，指示物源較近(Bonnetti C.et al.,2017;聶逢君等，2018)，這與重礦物分析結(jié)果相符。而邊部目的層砂巖僅粒度明顯變細(xì)，以灰色中、細(xì)砂巖為主，單層砂體薄，分選性和磨圓度均更好；砂巖中普遍富含碳屑、植物莖干和細(xì)分散狀黃鐵礦(圖5c、圖5d、圖5f)，原生還原容量較高，聚鈾能力一般到較好(焦養(yǎng)泉等，2018；Zhang F.et al.,2019)，這是與河道邊部沼澤微相大量植被發(fā)育有關(guān)(郭強(qiáng)等，2018)。其中，黑色碳屑多呈條帶狀(圖5c)、團(tuán)塊狀產(chǎn)出，半碳化-碳化程度；鏡下可見(jiàn)原生草莓狀黃鐵礦(圖5f)，多產(chǎn)于膠結(jié)物中，少量分布于巖屑邊緣，極少存在礦物溶蝕孔中。

3.3 黏土礦物

區(qū)域上，在不同鉆孔采集了10件不同粒度的砂巖送至核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心進(jìn)行全巖和黏土礦物X衍射分析。全巖X衍射結(jié)果表明(表2)，伊敏組砂巖的石英相對(duì)含量高，為36.2%～72.7%，均值為55.3%；其次為長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石相對(duì)含量為7.2%～35.2%，平均含量為18.29%；鉀長(zhǎng)石相對(duì)含量為4.8%～15%，均值為9.24%，含量最少；黏土礦物相對(duì)含量較高，為5.9～32.9%，平均含量為18.09%(表2)，有利于后期鈾的吸附聚集(丁波等，2018)。進(jìn)一步的黏土X定量衍射結(jié)果表明，不同類型砂巖黏土礦物組成均主要為蒙脫石，相對(duì)含量為66%～93%，平均為82.9%；混層比為50%～90%，平均為66.8%；其次為伊利石，相對(duì)含量為5%～34%，平均值為12.6%；高嶺石相對(duì)含量低，為1%～13%，平均為4.71%；綠泥石相對(duì)含量最低，為1%～9%(表2)。整體上，砂巖中巖屑礦物含量高，以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，具有成分成熟度偏低，近物源的特征(孫艷等，2013)；黏土礦物以偏堿性的蒙脫石為主，且主要為碎屑成因的蒙脫石，受物源母巖成分控制；自生蒙脫石可能較少，而指示水體酸性的高嶺石礦物含量少，蒙脫石并沒(méi)有發(fā)生高嶺石化，卻開(kāi)始大量向堿性伊利石轉(zhuǎn)變，形成了大量難于區(qū)分的伊蒙混層。因此，目的層砂巖中的地下水總體偏堿性(丁波等，2018；易超等，2019)，埋深相對(duì)較淺，長(zhǎng)石或蒙脫石沒(méi)有發(fā)生酸性蝕變，這與巖石中肉眼也未常見(jiàn)明顯的碳屑、有機(jī)質(zhì)含量低的特點(diǎn)基本吻合。

a.淺灰色松散砂體，巖心不完整；b.淺灰色疏松粗砂巖；c.黑色有機(jī)質(zhì)，碳屑，偏光；d.灰色富含碳屑細(xì)砂巖；e.巖屑細(xì)砂巖，雜基充填，點(diǎn)-線接觸，正交；f.草莓狀原生黃鐵礦，反射光圖5 貝爾凹陷伊敏組上段砂巖宏觀及微觀特征圖Fig.5 Macro-micro photos of sandstones from the upper member of the Yimin formation in Bei’er depression

表2 貝爾凹陷伊敏組上段砂巖全巖和黏土礦物X衍射定量分析結(jié)果表Tab.2 X-ray diffraction quantitative analysis results of sandstones and clay minerals from the upper member of the Yimin formation in Bei’er depression

3.4 聚鈾能力

對(duì)其中8件原生灰色砂巖和2件后生氧化砂巖樣品進(jìn)行了環(huán)境地球化學(xué)參數(shù)測(cè)試。結(jié)果表明(表3)，原生砂巖U含量為0.863×10-6～10.1×10-6，平均含量為4.91×10-6，指示了區(qū)內(nèi)目的層鈾本底值較高，內(nèi)部鈾源較豐富，主要與蝕源區(qū)母巖巖性(中酸性火山巖)有關(guān)(Bonnetti C.et al.,2017)。砂巖有機(jī)碳含量為0.033%～0.177%，平均值為0.08%；全硫含量為0.008%～0.072%，平均值為0.03%；△Eh為-1～36 mV，平均為16.25 mv(表3)。其中，H18-68樣品的△Eh為-1 mV，可能說(shuō)明了局部灰色砂巖本身的氧化性很強(qiáng)，是否為古氧化砂巖遭受次生改造成因目前還無(wú)法確定。此外，后生氧化砂巖U含量很低，僅為0.852×10-6～1.65×10-6；還原容量也很低，有機(jī)碳含量為0.026%～0.052%，全硫含量為0.007%～0.008%，△Eh為1～4 mV。從本次有限的樣品分析結(jié)果來(lái)看，伊敏組上段砂體自身還原容量偏低，卸鈾能力有限(Rose A.W.et al.,1980;黃少華等，2019)，對(duì)鈾成礦可能有一定的制約，后續(xù)還需要進(jìn)一步加大區(qū)域上的樣品采集和測(cè)試，以便全面客觀發(fā)映原生砂體的還原能力。

表3 貝爾凹陷伊敏組上段砂巖鈾、有機(jī)碳、全硫及Eh測(cè)試結(jié)果表Tab.3 Contents of uranium,organic carbon,total sulfur and △Eh of sandstones from the upper member of the Yimin formation in Bei’er depression

4 鈾礦化基本特征

貝爾凹陷伊敏組上覆蓋層厚度較大，地表未發(fā)現(xiàn)明顯的鈾礦化現(xiàn)象。本次鉆孔資料揭示，伊敏組上段深部鈾礦化主要產(chǎn)于貝爾凹陷中南部7號(hào)和8號(hào)勘探線的鉆孔中(圖6)，表現(xiàn)出較明顯的層間氧化帶型鈾礦化特征。礦體埋深一般在460.05～509.10 m(圖6)，厚0.10～0.90 m，平均厚0.50 m，U品位為0.0104%～0.0211%，平均0.0155%，平米鈾量為0.03～0.38 kg/m2，賦礦巖性均為下白堊統(tǒng)伊敏組上段的辮狀河相灰色含礫粗砂巖、礫質(zhì)粗砂巖(表4)(周文博等，2020)。由圖6鉆孔剖面可見(jiàn)，新發(fā)現(xiàn)的4段鈾礦化/異常垂向上均位于黃色層間氧化帶上下兩側(cè)(圖6a)，平面上位于氧化帶前鋒線附近，說(shuō)明其受后生氧化帶控制明顯(秦明寬等，2017；彭云彪等，2018)。

宏觀上，后生氧化砂巖總體呈(淺)黃色、灰黃色(圖6b—圖6d)，局部保留了原生灰色(圖6c)，強(qiáng)度偏弱，規(guī)模較小，目前對(duì)于氧化帶的方向仍不是十分清楚，有待于進(jìn)一步的勘探和研究。另一方面，在礦化段附近均伴隨有塊狀碳化植物碎屑，但含量偏少，進(jìn)而導(dǎo)致鈾礦化段表現(xiàn)出厚度較薄，品位較低，規(guī)模較小的特點(diǎn)(周文博等，2020)。因此，下一步應(yīng)該重點(diǎn)尋找還原容量高(富碳屑和黃鐵礦)的河道轉(zhuǎn)彎部位，其是成礦的有利地段。

圖6 貝爾凹陷伊敏組上段骨架砂體后生氧化及鈾礦化展布特征圖(引自核工業(yè)243大隊(duì)，2018，剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.6 Distribution feature of epigenetic oxidation belt and uranium mineralization within the upper member of the Yimin formation of Bei’er depression

表4 貝爾凹陷伊敏組上段砂巖鈾礦化信息(引自核工業(yè)243大隊(duì),2018)Tab.4 Sandstone uranium mineralization in the upper member of the Yimin formation of Bei’er depression

5 砂體成礦有利度分析

有利的容礦砂體是控制中國(guó)中新生代沉積盆地砂巖型鈾礦形成的一個(gè)非常關(guān)鍵的成礦條件(聶逢君等，2018；焦養(yǎng)泉等，2018)，也是目前各地勘單位在開(kāi)展鈾礦勘查早期最為重要的目標(biāo)和任務(wù)(彭云彪等，2018)，即要找礦先找砂。而對(duì)于骨架砂體的詳細(xì)解剖是合理評(píng)價(jià)鈾成礦前景必須開(kāi)展的研究課題(馬漢峰等，2011；Zhang F.et al.,2019)，可以為下一步的成礦部署提供重要的參考。綜合本次對(duì)貝爾凹陷中部伊敏組上段骨架砂體的基本特征分析，基于砂體的埋深、規(guī)模、穩(wěn)定性、透水性、還原容量、氧化蝕變及鈾礦化等準(zhǔn)則，從有利和不利兩大因素綜合客觀評(píng)價(jià)了砂體的成礦有利度。

成礦有利條件主要表現(xiàn)：首先，骨架砂體屬于下白堊統(tǒng)伊敏組，與二連盆地下白堊統(tǒng)賽漢組含礦層對(duì)應(yīng)，均形成于盆地?cái)?坳轉(zhuǎn)換階段及溫濕古氣候環(huán)境，河流-三角洲相有利沉積相發(fā)育；砂體的滲透性極好，泥質(zhì)膠結(jié)松散-疏松(圖5a、圖5b)，以中、粗砂巖為主(圖2、圖3)，透水性良好，各期河道砂體間具有很好的連通性，平面上展布面積較大。目前，揭露的寬度為3～15 km，長(zhǎng)約40 km，與二連的賽罕高畢(寬5～10 km，長(zhǎng)60 km)、齊哈日格圖(寬10～20 km，長(zhǎng)40 km)、巴彥烏拉(寬20～50 km，長(zhǎng)120 km)等古河谷規(guī)模相似(劉波等，2017)，具備較大的勘探空間；其次，砂體總厚度及單層厚度均適中，總厚一般在50～150 m，地層傾角較緩，埋深多小于500 m，處于可勘探范圍，且具有較穩(wěn)定的泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)，有利于層間氧化水的形成；同時(shí)，砂體本身U含量多在3×10-6～6×10-6(表3)，能為后期鈾成礦提供一定的內(nèi)部鈾源(Akhtar S.et al.,2017;郭強(qiáng)等，2018)；此外，已揭露到部分砂體發(fā)生了一定程度的后生氧化作用，發(fā)育中等偏弱的鈾礦化信息(圖6、表4)，總體上具備較好的成礦潛力和找礦前景。

另一方面，該套砂體還存在一些不利因素。例如，中部砂體均很難發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的碳屑和黃鐵礦顆粒，自身還原容量明顯較二連賽漢組原生砂體(C有為0.01%～0.65%，S全為0.01%～13.01%，△Eh為7～78 mV)低(劉波等，2017)，進(jìn)而無(wú)法在短距離內(nèi)形成強(qiáng)襯度的氧化還原地球化學(xué)障(Rose A.W.et al.,1980;黃少華等，2019)，大規(guī)模卸載鈾沉淀富集成礦作用受到較大的限制；同時(shí)，砂體的鈾含量本底值也較二連賽漢組原生砂巖(12.7×10-6～14.7×10-6，局部達(dá)30×10-6)偏低(張金帶，2016)。以上兩點(diǎn)因素可能是區(qū)內(nèi)鈾礦化品位偏低的主要原因。同時(shí)，該區(qū)砂體上覆上白堊統(tǒng)坳陷層(紅色泥巖為主)厚度較大，構(gòu)造擠壓掀斜剝蝕小，后生氧化強(qiáng)度也很弱，與二連盆地兩側(cè)的賽漢組發(fā)生了強(qiáng)烈后生潛水-層間氧化作用明顯不同，這對(duì)于形成大型鈾礦床不利(馬漢峰等，2011；郭強(qiáng)等，2018)。

綜合研究表明，該區(qū)縱向古河道砂體可以作為一套比較好的找礦目的層，尤其是在具有弱水動(dòng)力條件及河漫灘大量植被發(fā)育的河道邊部或轉(zhuǎn)彎部位會(huì)形成還原能力較好的灰色砂體，完全具備形成一定規(guī)模層間氧化帶型鈾礦的前景。值得說(shuō)明的是，貝爾凹陷內(nèi)部油氣資源比較豐富，已發(fā)現(xiàn)了較多油氣田，是大慶油田重要的外圍產(chǎn)油區(qū)塊(孫艷等，2013；陳均亮等，2013)。因此，當(dāng)有深部油氣等外來(lái)還原性流體沿貫穿性斷裂滲出至目的層時(shí)，這些地段砂體的還原容量會(huì)顯著增高(黃少華等，2019)，從而成為非常有利的賦礦層位。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)貝爾凹陷目的層骨架砂體基本特征分析，得出了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

(1)研究區(qū)找礦主砂體屬于下白堊統(tǒng)伊敏組上段，為縱向古河道沉積；巖性主要為淺灰色含礫粗砂巖，其次為中、細(xì)砂巖，結(jié)構(gòu)疏松，透水性好，厚度50～150 m，埋深在200～500 m，屬巖屑砂巖；其成分和結(jié)構(gòu)成熟度均偏低，ZTR指數(shù)為25%～52%，含有較多重晶石、磷灰石和綠簾石等不穩(wěn)定重礦物，均反映出近物源沉積的特點(diǎn)。

(2)原生砂巖中黏土礦物主要為蒙脫石(66%～93%)，其次為伊利石(5%～34%)，高嶺石和綠泥石含量極少；其平均U含量為4.91×10-6，內(nèi)部鈾源較好，但有機(jī)碳、全硫和△Eh的平均值分別僅為0.08%、0.03%和16.25 mV，說(shuō)明砂體聚鈾能力中等偏弱，制約鈾大規(guī)模沉淀卸載富集。

(3)目前，發(fā)現(xiàn)的鈾礦化主要產(chǎn)于伊敏組上段黃色氧化帶兩側(cè)的灰色砂體中，具有厚度薄、品位低、規(guī)模小的特征，平米鈾量為0.03～0.38 kg/m2，表現(xiàn)出一定的層間氧化鈾成礦特征。該套砂體既具有規(guī)模較大、透水性良好、埋深不大以及發(fā)育一定強(qiáng)度的后生氧化和礦化等有利條件，也存在還原容量偏低、內(nèi)部鈾源相對(duì)不足等不利因素。綜合分析，認(rèn)為該骨架砂體具有較有利的層間氧化帶型鈾礦成礦潛力。