李書(shū)海，呂俊維，陳瑞，善曹特，王強(qiáng)強(qiáng)，王元元

（核工業(yè)二一六地質(zhì)隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

塔里木盆地北緣經(jīng)前人多年工作，篩選出多個(gè)鈾礦找礦層位，日達(dá)里克地區(qū)主要找礦層位為庫(kù)車組。由于受復(fù)雜構(gòu)造、地層厚度及工作程度等原因的影響，導(dǎo)致對(duì)該區(qū)庫(kù)車組研究不夠深入。經(jīng)過(guò)多輪生產(chǎn)及科研工作，對(duì)區(qū)內(nèi)地層特征、鈾礦化發(fā)育及層間氧化帶發(fā)育特征有一定認(rèn)識(shí)，取得一定找礦成果，確定日達(dá)里克地區(qū)具備進(jìn)一步找礦潛力。但礦體富集時(shí)間短、砂體層數(shù)多、有機(jī)質(zhì)不夠豐富等，與傳統(tǒng)典型成礦理論存在較大差別[1-3]，對(duì)該地區(qū)鈾成礦控礦因素還存在疑惑。通過(guò)對(duì)該區(qū)鈾源、層間氧化帶、地球化學(xué)及砂體發(fā)育特征進(jìn)行系統(tǒng)分析，剖析鈾成礦控礦因素，為今后找礦工作提供幫助。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于塔里木盆地北緣與南天山造山帶結(jié)合部位的庫(kù)車坳陷南緣秋里塔格復(fù)背斜帶中東段，秋里塔格復(fù)背斜受區(qū)域構(gòu)造作用，區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育，如亞克里克箱狀背斜和久依箱狀背斜及兩背斜之間的向斜構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)出露中新統(tǒng)吉迪克組、中新統(tǒng)吉康村組、上新統(tǒng)庫(kù)車組、下更新統(tǒng)西域組及全新統(tǒng)。目標(biāo)地層為上新統(tǒng)庫(kù)車組，分為上下2段，而主要含鈾地層為庫(kù)車組下段（N2ka），厚度1 000～1 280 m，巖性主要由淺褐紅色、灰黃色、褐色及灰色泥巖，灰色、灰白色、淺黃色及淺褐紅色砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖及細(xì)砂巖組成。自下而上共劃分出Ⅰ～Ⅸ旋回，各旋回整體特征為下部以砂礫巖及砂巖開(kāi)始，上部以褐紅色、淺褐黃色泥巖結(jié)束。砂體的頂、底板均發(fā)育穩(wěn)定的泥巖隔水層，具備良好的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)，是發(fā)育層間氧化帶及鈾成礦有利相帶。

2 鈾礦化特征

研究區(qū)庫(kù)車組下段共劃分為9 個(gè)旋回，共發(fā)現(xiàn)12 層砂巖型鈾礦化或工業(yè)鈾礦，其中6 層砂體發(fā)育工業(yè)鈾礦，分屬于Ⅳ，Ⅴ，Ⅶ旋回，其中Ⅶ旋回含4層砂體（Ⅶ1，Ⅶ2，Ⅶ3，Ⅶ4）均揭露到工業(yè)鈾礦，Ⅳ，Ⅴ旋回各發(fā)育1層工業(yè)鈾礦，屬卷狀或翼部礦體。

礦帶寬50～200 m，品位0.016 3%～0.143 3%，通過(guò)對(duì)工業(yè)鈾礦體在不同粒級(jí)砂巖中富集情況的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，鈾礦體主要富集在中砂巖粒級(jí)以上的砂體中，粗砂巖占比最大（76%）；中砂巖、砂礫巖、礫巖占比居中，占比均為7%，總計(jì)占比21%，細(xì)砂巖中最少（3%）。揭露到的含礦砂巖多為灰色夾淺黃色、淺褐紅色團(tuán)塊及斑點(diǎn)，且可見(jiàn)分布不均勻的炭屑、炭塊及灰色泥礫，多為卷頭礦體。

3 鈾成礦因素

砂巖型鈾成礦需有鈾源、砂體發(fā)育、“泥-砂-泥”空間結(jié)構(gòu)、層間氧化帶、還原介質(zhì)及構(gòu)造等條件[4]。在同一地區(qū)，相同成礦條件下，對(duì)關(guān)鍵控礦因素的分析非常重要，將直接影響找礦方向。

3.1 鈾源條件

盆地砂巖型鈾礦鈾源有2 個(gè)來(lái)源：蝕源區(qū)富鈾巖體及目的層本身[5]。在地表水及地下水流經(jīng)蝕源區(qū)地質(zhì)體時(shí)，水中游離氧與地質(zhì)體中鈾發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將鈾活化帶走，進(jìn)入盆地。日達(dá)里克地區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)為蝕源區(qū)，古元古界片巖、青白口—石炭—二疊紀(jì)花崗巖地質(zhì)體鈾含量較高，均值為5.8×10-6，在游離氧的作用下，外遷了大量的活化鈾。目的層物源也來(lái)之上述含鈾地質(zhì)體，富含花崗質(zhì)碎屑，目的層鈾含量本底較高，這也是目的層本身能成為鈾源的重要原因。各砂體為富鈾砂體（鈾含量≥6×10-6）。盡管上新統(tǒng)庫(kù)車組目的層較新，成礦時(shí)間較短，但區(qū)內(nèi)鈾源豐富，蝕源區(qū)及目的層本身均可提供鈾，彌補(bǔ)了成礦時(shí)間不足的缺陷。

3.2 含礦砂體特征

砂巖是陸相含油氣盆地最主要的儲(chǔ)層類型，也是沉積型鈾礦成礦流體的運(yùn)移通道和鈾成礦的儲(chǔ)集空間。因此，針對(duì)砂巖型鈾礦地區(qū)，對(duì)砂體的研究必不可少[6]。

庫(kù)車組下段共劃分出9個(gè)旋回，每個(gè)旋回均含1層及以上砂體，單層砂體厚度5～60 m。砂體整體特征為：自Ⅰ旋回至Ⅸ旋回單層厚度增大，層數(shù)增加，且單層砂體具正韻律特征，即自下而上為砂礫巖→含礫粗砂巖→粗砂巖→中、細(xì)砂巖。砂巖底部見(jiàn)沖刷-充填構(gòu)造，含泥礫，偶見(jiàn)重荷構(gòu)造和液化變形構(gòu)造，砂體內(nèi)部發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理構(gòu)造，測(cè)井視電阻率曲線多呈齒化的鐘形-箱型組合。

Ⅰ～Ⅲ旋回層厚172.36 m，累計(jì)砂體凈厚71.71 m，砂地比為0.42。砂體底部常見(jiàn)砂礫巖、含礫粗砂巖，且底部常見(jiàn)少量灰、淺褐黃色泥礫，揭露到工業(yè)鈾礦。Ⅳ～Ⅴ旋回層厚度173.96 m，累計(jì)砂體凈厚111.17 m，砂地比0.66，砂體由砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖，夾灰色泥巖組成，均揭露到層間氧化帶及工業(yè)鈾礦。Ⅵ旋回層厚度149.90 m，累計(jì)砂體凈厚101.29 m，砂地比0.68，以砂礫巖、含礫粗砂巖及粗砂巖為主，夾中、細(xì)砂巖構(gòu)成，砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾2～15泥質(zhì)夾層，未揭露到工業(yè)鈾礦。Ⅶ旋回層厚251.57 m，累計(jì)砂體凈厚150.39 m，砂地比0.61。IV、Ⅴ、VII含礦層砂地比均大于0.6，單層砂體厚度為30～50 m，且在砂體底部多見(jiàn)灰色泥礫，粒徑為1～5 cm，局部見(jiàn)分布不均勻的炭屑及炭塊。

每個(gè)旋回砂體往往由多期次河道形成，理論上每一期河流體系結(jié)束后，應(yīng)有泛濫平原細(xì)粒沉積物，且植被發(fā)育，常可見(jiàn)炭化植物莖稈或根系。實(shí)際上，由于辮狀河流強(qiáng)烈沖刷作用，部分河流期次間的細(xì)粒沉積物往往會(huì)缺失或變薄[6]，各期次砂體連通。Ⅶ1亞旋回砂體中識(shí)別出6 期河流體系（PS1～PS6）（圖1）。但并非所有河道廢棄沉積的細(xì)粒沉積物均能保存下來(lái)，如A04 孔底部識(shí)別的兩個(gè)河流沉積體系（PS1，PS2），頂部細(xì)粒沉積物被后期河流強(qiáng)烈沖刷而消失。這些細(xì)粒沉積物，將Ⅶ1砂體分割為多層小砂體，從而減緩、阻擋含氧含鈾水的運(yùn)移。劃分出多個(gè)穩(wěn)定的河流沉積體系，對(duì)層間氧化帶前鋒線的確定尤為重要，直接關(guān)系到過(guò)渡帶位置的確定。B01孔揭露到Ⅶ1亞旋回砂體基本已經(jīng)完全氧化，且自下而上氧化強(qiáng)度減弱，在氧化帶向前推進(jìn)過(guò)程中，由于受到透鏡狀泥巖隔水層的作用，氧化帶在B02 及B03孔分叉，出現(xiàn)上下兩層氧化帶，由于層間氧化作用強(qiáng)度不同，出現(xiàn)前鋒線位置差異。上層砂體氧化帶前鋒線位于B01 與B02 之間，下層砂體氧化作用明顯較上部強(qiáng)，前鋒線繼續(xù)向前移動(dòng)，到B03 附近（圖2）。

圖1 Ⅶ1亞旋回縱向典型剖面圖Fig.1 Section of exploration longitudinal typical Ⅶ1 in lower Member

圖2 Ⅶ1亞旋回橫剖面Fig.2 Section of subcycle Ⅶ1 of lower member

3.3 層間氧化帶

層間氧化帶砂巖型鈾礦為秋里塔格地區(qū)庫(kù)車組主要找礦類型。因此，層間氧化帶發(fā)育情況是控制該類鈾成礦的關(guān)鍵因素之一。

區(qū)內(nèi)氧化帶自南天山從北西向南東方向發(fā)育，氧化程度整體呈西強(qiáng)東弱、北強(qiáng)南弱，含氧含鈾水在庫(kù)車組目的層滲流距離長(zhǎng)達(dá)60 km，形成規(guī)模巨大的層間氧化帶[7]。目前，研究區(qū)共揭露到14 層氧化砂體，氧化砂體多呈淺黃、淺褐紅、灰白色，局部可見(jiàn)淺黃及淺褐紅色斑點(diǎn)（圖3），平面上，氧化帶砂體呈舌狀展布，在剖面上多呈疊瓦狀。目前，秋里塔格復(fù)背斜南北兩側(cè)均揭露到層間氧化帶，氧化作用范圍大，在一定程度上抵消了砂體中還原劑含量少的不利因素。

需要說(shuō)明的是，在秋里塔格隆起作用下，先期形成的層間氧化帶及過(guò)渡帶被抬升出露地表，部分被破壞，且在秋里塔格復(fù)背斜北側(cè)形成構(gòu)造掀斜成因反轉(zhuǎn)層間氧化。

3.4 有機(jī)炭

砂巖中富含還原介質(zhì)是層間氧化帶砂巖型鈾成礦關(guān)鍵因素之一。區(qū)內(nèi)還原介質(zhì)主要有機(jī)炭、黃鐵礦等，這些還原介質(zhì)有利于厭氧微生物活動(dòng)，產(chǎn)生H2S，形成還原地球化學(xué)障[8]。同時(shí)，有機(jī)炭具有很強(qiáng)的吸附作用，在被分解為腐殖酸后能發(fā)生運(yùn)移作用，在氧化還原過(guò)渡帶富集，工作區(qū)上新統(tǒng)庫(kù)車組為一套干旱、半干旱至潮濕氣候環(huán)境，植被發(fā)育差，砂巖中炭屑少。但目前揭露到的鈾礦化砂巖中往往能見(jiàn)到不均勻分布的炭化植物莖稈及葉片，相對(duì)高品位鈾礦石往往與炭屑直接相關(guān)。由表1可看出，Ⅳ～Ⅷ旋回原生帶砂巖有機(jī)質(zhì)含量均大于0.1%，且在過(guò)渡帶發(fā)生明顯富集作用，以Ⅶ旋回過(guò)渡帶有機(jī)炭含量最高（表1），有機(jī)炭含量呈控制鈾富集的關(guān)鍵因素之一。

表1 庫(kù)車組下段砂體有機(jī)炭含量Table 1 Organic carbon content in sand body of lower Kuche formation 單位：%

3.5 泥礫

區(qū)內(nèi)庫(kù)車組下段各旋回砂體中多見(jiàn)泥礫，且主要位于旋回劃分出的河流體系期次底部，泥礫粒徑1～3 cm，局部可達(dá)20 cm 以上，多呈滾圓狀、橢球狀和不規(guī)則狀，泥礫呈淺褐紅、淺褐黃、灰、深灰色（圖3）。泥礫多為河道岸邊細(xì)粒沉積物垮塌進(jìn)入河道，與河道砂巖混雜，未經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)而在河道底沉積并得以保留下來(lái)。

圖3 日達(dá)里克地區(qū)砂巖層間氧化分帶特征Fig.3 Characteristics of interlayer oxidation zonation of sandstone in Ridalic

泥礫成分多為粘土礦物，具備吸附作用，在含鈾水經(jīng)過(guò)期間，泥礫能起到很好的賦礦作用，泥礫間相隔一定空隙，被砂巖充填，可減緩含鈾層間水流動(dòng)速度，但又不完全阻擋水流經(jīng)過(guò)，使泥礫有機(jī)會(huì)大量吸附鈾，形成鈾礦化或工業(yè)鈾礦。

3.6 構(gòu)造

庫(kù)車坳陷具凹陷與凸起相間構(gòu)造格局，秋里塔格復(fù)背斜在上新統(tǒng)庫(kù)車組沉積早期—下更新統(tǒng)西域組沉積早期，為褶皺低隆階段，秋里塔格構(gòu)造帶褶皺變形，形成低隆背斜構(gòu)造。這一時(shí)期，秋里塔格南北兩側(cè)地層連通，含氧含鈾水自南天山蝕源區(qū)順目的層流入秋里塔格地帶，層間氧化帶不受該構(gòu)造影響，盆地內(nèi)為一個(gè)水文地質(zhì)單元。下更新統(tǒng)西域組沉積早期—上更新統(tǒng)新疆群沉積晚期，為推覆速隆階段，秋里塔格發(fā)生逆沖推覆快速隆起而遭受剝蝕，導(dǎo)致秋里塔格南北兩側(cè)地層斷開(kāi)，破壞了原有地下水“補(bǔ)給-徑流-排泄”體系，秋里塔格演變成局部排泄源，日達(dá)里克地段窗口出露地表，排泄作用強(qiáng)烈，形成了一部分排泄源控礦礦體（圖4）。秋里塔格抬升隆起過(guò)程中，原本向南傾斜地層發(fā)生反向掀斜，形成“反轉(zhuǎn)式”層間氧化帶。

針對(duì)秋里塔格北側(cè)因構(gòu)造原因形成的形態(tài)“反轉(zhuǎn)”層間氧化帶，鈾成礦與找礦部位的判別，明顯與伊犁盆地這類發(fā)育正向?qū)娱g氧化帶的地區(qū)不同。“反轉(zhuǎn)式”層間氧化帶鈾成礦與找礦部位的判別是以過(guò)渡帶、原生還原帶露頭為線索，往蝕源區(qū)、補(bǔ)給區(qū)方向（北）尋找氧化帶和過(guò)渡帶鈾礦體為原則。

4 結(jié)論

日達(dá)里克庫(kù)車組下段是鈾礦賦存的主要層位，層間氧化成礦作用時(shí)間短，但該區(qū)鈾源豐富，南天山蝕源區(qū)及砂體本身均可提供鈾，一定程度上彌補(bǔ)成礦時(shí)間短的不利因素。

區(qū)內(nèi)庫(kù)車組下段屬辮狀河三角洲相，河道發(fā)育，每個(gè)旋回砂體較厚，多為數(shù)個(gè)河流期次沉積形成，在進(jìn)行砂體對(duì)比劃分，尤其是在劃分層間氧化帶時(shí)，一定要按河流體系期次進(jìn)行劃分，否則很容易穿層，導(dǎo)致過(guò)渡帶位置確定不準(zhǔn)。層間氧化帶從北西向南東方向發(fā)育，氧化程度整體呈西強(qiáng)東弱、北強(qiáng)南弱。由于庫(kù)車組地層較新，成礦時(shí)間較短，鈾搬離氧化帶進(jìn)入過(guò)渡帶時(shí)間也不夠，導(dǎo)致鈾多富集在過(guò)渡帶靠近氧化帶一側(cè)。各旋回原生帶砂巖有機(jī)炭含量均大于0.1%，且在過(guò)渡帶發(fā)生明顯富集，以Ⅶ旋回過(guò)渡帶有機(jī)炭含量最高，富集作用最明顯，有機(jī)炭含量是控制鈾富集的關(guān)鍵因素之一。

區(qū)內(nèi)庫(kù)車組下段各旋回砂體底部多見(jiàn)泥礫，在Ⅰ～Ⅴ旋回中發(fā)現(xiàn)較多由灰色泥礫控制的鈾礦化及工業(yè)鈾礦，后續(xù)還需加強(qiáng)相關(guān)研究。