楊彥波 陳虹 王毛毛 毛廣振 蒲小晨 李承龍

摘? ?要：通過對布爾津盆地西部凹陷鈾源、構(gòu)造、古氣候、水文地質(zhì)、目的層巖性巖相、還原介質(zhì)、后生蝕變及鈾礦化特征進(jìn)行分析，認(rèn)為西部凹陷南部鈾源條件豐富，目的層烏倫古河組發(fā)育多層砂體，泥-砂-泥結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，構(gòu)造掀斜作用形成有利的單斜帶，地下水補(bǔ)徑排體系完整，發(fā)育多層層間氧化帶，總體具較好的鈾成礦條件。西部凹陷南部鈾成礦主要受構(gòu)造演化、目的層結(jié)構(gòu)、鈾源、古氣候及后生蝕變等因素控制。目前揭露的鈾礦化線索，證實該區(qū)具有成礦潛力及找礦空間。

關(guān)鍵詞：西部凹陷;層間氧化帶;砂巖型鈾礦;成礦條件分析

布爾津盆地位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，與哈薩克斯坦境內(nèi)的齋桑盆地相鄰。近二十多年的鈾礦勘查工作，核工業(yè)二一六大隊在布爾津盆地西部凹陷南緣發(fā)現(xiàn)較好的受層間氧化帶控制的鈾礦化信息，找礦工作取得重要進(jìn)展。前人對布爾津盆地西部凹陷砂巖型鈾礦開展了一系列工作，陳賢春等通過分析西部凹陷烏倫古河組層間水的鈾水遷移及分布規(guī)律，認(rèn)為研究區(qū)地下水具層間氧化帶鈾成礦地球化學(xué)分帶特征[1];李啟榮等分析了水動力條件與水文地球化學(xué)特征，認(rèn)為西部凹陷具完整的地下水補(bǔ)徑徘系統(tǒng)[2];王謀等通過對地下水補(bǔ)給區(qū)巖石鈾含量分析，認(rèn)為烏倫古河組具豐富的鈾源[3]。本文從鈾源、構(gòu)造、古氣候、水文地質(zhì)、目的層結(jié)構(gòu)、還原介質(zhì)及后生蝕變特征著手，結(jié)合目前揭露的鈾礦化線索，分析總結(jié)鈾礦化發(fā)育特征及控礦因素，明確找礦方向，預(yù)測相對有利的成礦區(qū)段，以期為類似地區(qū)鈾礦找礦提供借鑒。

1? 地質(zhì)概況

西部凹陷位于布爾津盆地最西端，受中生代以來構(gòu)造運動影響[4-8]，西部凹陷內(nèi)形成一系列近EW向、NWW向逆斷層，派生出一系列NE、NW向低序次左行滑動斷裂（圖1）?。這些斷裂在晚白堊世、古近—新近紀(jì)存在明顯活動性，錯開新近系[9]。西部凹陷以中部塔斯托別次凸為界，可劃分為南北兩部分。北部斷裂發(fā)育，地層南傾，南部斷裂發(fā)育相對較弱，地層北傾。西部凹陷基底為震旦—下寒武統(tǒng)、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系，發(fā)育大量華力西期為主的花崗質(zhì)侵入巖。中新生代蓋層為白堊系、古近系、新近系和第四系，缺失三疊系和侏羅系。以古近系烏倫古河組為主要找礦目的層，巖性主要為灰、黃色粗砂巖，砂體疏松透水，具有穩(wěn)定的泥巖隔水層。

2? 鈾成礦條件分析

2.1? 鈾源條件

西部凹陷北部阿爾泰山和南部薩吾爾山、科克森套的富鈾巖石中的鈾具活化遷移?，薩吾爾山出露的地層巖石中微量鈾浸出率較高（表1）。山前兩組地下水樣品的水鈾含量為446.8×10-6 g/l和561.60×10-6 g/l。烏倫古河組氧化帶砂巖鈾含量遠(yuǎn)低于原生帶砂巖，Th/U值高于原生帶砂巖（表2）[9-11]。表明蝕源區(qū)巖石中鈾元素被基巖裂隙水溶解帶入含礦含水層，隨氧化流體向西部凹陷蓋層補(bǔ)給。氧化流體補(bǔ)給進(jìn)入地層后，地層中部分鈾被活化融入流體，并隨之向前運移，在富含還原介質(zhì)附近發(fā)生還原沉淀。通過與鄂爾多斯盆地典型鈾礦床原生巖石鈾含量對比，表明研究區(qū)烏倫古河組具形成鈾礦床的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2? 構(gòu)造演化特征

中生代至早白堊世晚期，受擠壓構(gòu)造影響，西部凹陷四周快速抬升[12-13];始新—漸新世，構(gòu)造相對穩(wěn)定，凹陷四周山區(qū)巖石遭受風(fēng)化剝蝕，大量富鈾碎屑物被搬運至西部凹陷發(fā)生沉積，最終形成烏倫古河組深灰、灰色含大量動植物化石的富鈾地層;新近系以來，區(qū)內(nèi)恢復(fù)擠壓狀態(tài)，沉積蓋層被抬升，并向不同方向發(fā)生掀斜，在山前發(fā)生剝蝕，形成補(bǔ)給窗口，接受地表含氧含鈾水的補(bǔ)給，烏倫古河組層間氧化帶開始發(fā)育，形成鈾的初始富集。

新近系以來構(gòu)造運動對西部凹陷不同區(qū)域地層產(chǎn)生的影響存在較大差異。構(gòu)造運動使凹陷北部逆斷裂發(fā)育，錯斷含水層，含鈾含氧水無法補(bǔ)給到下盤地層，并在斷裂部位發(fā)生排泄，導(dǎo)致凹陷北部氧化帶不發(fā)育或砂體全部被氧化。南部構(gòu)造活動主要表現(xiàn)為薩吾爾山及科克森套的隆升，地層向北掀斜，烏倫古河組在薩吾爾山山前形成補(bǔ)給窗口，接受來自薩吾爾山、科克森套含鈾含氧水的補(bǔ)給;凹陷南部地層掀斜方向與地下水徑流方向一致，加速了含鈾含氧水在層間含水層中的運移速度，促進(jìn)了層間氧化帶的發(fā)育（圖2）。認(rèn)為凹陷南部砂巖型鈾礦成礦潛力較大。

2.3? 古氣候特征

西部凹陷古近系烏倫古河組沉積期古氣候環(huán)境溫暖潮濕，沉積了一套灰-深灰色富含碳化植物碎屑的原生還原性碎屑巖[6，14]，有利于成礦期還原障的形成;漸新世后，受新構(gòu)造運動影響，區(qū)內(nèi)氣候逐漸轉(zhuǎn)為干旱[15]，此時研究區(qū)整體處于氧化環(huán)境，有利于地表水及大氣降水等氧化流體將蝕源區(qū)巖石中的鈾淋濾出，并攜帶至地下含水層，在還原障附近發(fā)生沉淀富集。古氣候由溫暖潮濕向干旱轉(zhuǎn)變，有利于富鈾地層的形成及砂巖型鈾礦后生改造成礦作用的進(jìn)行。

2.4? 水文地質(zhì)特征

西部凹陷地下水主要來源于周緣山區(qū)的基巖裂隙水、大氣降水等的補(bǔ)給，為凹陷蓋層地下水的補(bǔ)給區(qū)。凹陷內(nèi)沉積蓋層為由四周向中心傾斜的微單斜帶，地下水徑流方向與地層傾向相同，形成承壓自流，山前至中心的微單斜帶為徑流區(qū)。地下水在凹陷中部匯聚，總體流向為向西。除部分沿斷裂破碎帶排泄外，大部分最終排泄于哈薩克斯坦境內(nèi)的齋桑泊。

區(qū)內(nèi)地下含水層主要為烏倫古河組，補(bǔ)給區(qū)水鈾含量一般大于13.96×10-6 g/l。徑流區(qū)水鈾含量5.00×10-6～11.5×10-6? g/l，局部排泄區(qū)水鈾含量1.63×10-6～4.86×10-6? g/l1。烏倫古河組含水層在凹陷南部延伸穩(wěn)定，厚10～45 m，滲透系數(shù)為0.24×10-3 ～2.32×10-3 μm2，滲透性好，有利于地下水在含水層中的運移;凹陷北部含水層變薄、分叉或出現(xiàn)大型泥巖透鏡體，對地下水的運移起到阻礙作用。綜合分析西部凹陷水文地質(zhì)特征，認(rèn)為西部凹陷具完整的補(bǔ)徑排體系，凹陷南部微單斜帶水文地質(zhì)條件較為優(yōu)越。

2.5? 目的層巖性巖相特征

受長期構(gòu)造運動影響，烏倫古河組沉積期凹陷內(nèi)地形坡度大，水動力強(qiáng)，物源供給充分。凹陷四周向中心（齋桑泊）依次發(fā)育規(guī)模較大的辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣沉積。其中平原亞相分流河道、前緣亞相水下分流河道微相為砂巖型鈾成礦的有利沉積相帶。

平原分流河道微相沿凹陷邊緣分布，發(fā)育多個朵狀砂體，長度大于100 km，寬約4～20 km，巖性以灰、深灰、灰綠色中粗砂巖為主，次為細(xì)砂巖、砂礫巖。呈下粗上細(xì)的正粒序沉積，固結(jié)疏松，滲透性好，碳化植物碎屑和黃鐵礦等還原介質(zhì)豐富。地層埋深一般小于500 m，砂體厚45～150 m，單層砂體厚5～45 m，頂?shù)装寰鶠樵桨冻练e形成的穩(wěn)定泥巖隔水層，“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（圖3）。辮狀河三角洲平原亞相向凹陷中心逐漸過渡為前緣亞相沉積，前緣亞相沉積向西延伸至哈薩克斯坦境內(nèi)，巖性以中細(xì)砂巖為主，地層含砂率降低，埋深增大。

2.6? 層間氧化帶發(fā)育特征

烏倫古河組砂體后生蝕變主要為氧化流體沿補(bǔ)給窗滲入地層的層間氧化作用，潛水氧化零星發(fā)育，主要表現(xiàn)在淺部砂體中，向下轉(zhuǎn)為層間氧化。氧化帶埋深為20～500 m，氧化厚度1.3～39.8 m，氧化帶前鋒線受砂體及地層露頭控制，沿地層剝蝕邊界呈近環(huán)形分布（圖4）1。

烏倫古河組氧化砂巖呈黃、褐黃色，原生砂巖呈淺灰、灰色，富含碳化植物碎屑和附著其上的微晶黃鐵礦等還原介質(zhì)。據(jù)表3可知，有機(jī)碳、全硫、Fe2+均在原生巖石中富集，含量遠(yuǎn)高于氧化帶巖石，構(gòu)成較大的地球化學(xué)反差度，形成有效的地球化學(xué)障。烏倫古河組砂巖地球化學(xué)指標(biāo)與典型層間氧化帶型鈾礦床含量相近（表3）[11，16-18]，表明烏倫古河組原生巖石帶砂巖具形成鈾礦床的還原條件。

新近系以來的構(gòu)造活動，導(dǎo)致凹陷北部抬升幅度大，早期形成的層間氧化帶被剝蝕，因構(gòu)造活動形成的一系列斷裂阻斷了含鈾含氧水向凹陷中心滲入，造成目前北部層間氧化帶發(fā)育局限或不發(fā)育狀態(tài);在凹陷南部，構(gòu)造活動較弱，穩(wěn)定的單斜帶得以保存，早期形成的氧化帶持續(xù)發(fā)育，鈾礦物在預(yù)富集的基礎(chǔ)上得以疊加。

3? 鈾礦化發(fā)育特征及控礦因素

3.1? 鈾礦化發(fā)育特征

西部凹陷鈾礦化類型以層間氧化帶型為主，鈾礦化受層間氧化帶控制明顯。目前西部凹陷南部鉆探查證發(fā)現(xiàn)多個鈾礦化孔。N105鉆孔揭露到的鈾礦化產(chǎn)于層間氧化帶下翼部富含有機(jī)質(zhì)的砂巖中;N103鉆孔揭露到的鈾礦化及鈾異常分別產(chǎn)于層間氧化帶上、下翼，構(gòu)成典型的“雙峰結(jié)構(gòu)”（圖5），頂?shù)装鍨榛見A淺黃色泥巖、粉砂巖，泥砂泥結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。礦化砂巖為黃、淺黃、淺灰色中粗砂巖，分選性中等，以次棱角狀為主，泥質(zhì)孔隙式膠結(jié)，膠結(jié)疏松，透水性好，發(fā)育強(qiáng)高嶺土化，富含有機(jī)質(zhì)團(tuán)塊，表明該區(qū)鈾成礦作用與有機(jī)質(zhì)關(guān)系密切。

3.2? 控礦因素

構(gòu)造演化? 凹陷內(nèi)長期斷續(xù)的構(gòu)造活動對研究區(qū)鈾成礦作用影響較大，為主控礦因素。凹陷北部強(qiáng)烈的構(gòu)造活動將地層抬升剝蝕或切割錯斷，地層被切割成多個斷塊，部分?jǐn)鄩K地層面積小，沒有足夠的成礦空間。凹陷南部構(gòu)造活動較弱，斷裂不發(fā)育，對地層的改造主要為向北掀斜，形成單斜帶，有利于含鈾含氧水的滲入。

古氣候與鈾源因素? 烏倫古河組沉積期，溫暖潮濕的古氣候環(huán)境，形成富鈾的原生還原性地層。沉積后氣候轉(zhuǎn)為炎熱干旱，凹陷周緣蝕源區(qū)巖石中的鈾元素被大量淋濾出，隨氧化流體補(bǔ)給砂體中。

后生蝕變因素? 目的層發(fā)育大規(guī)模層間氧化帶，目前已揭露到受層間氧化帶控制明顯的翼部鈾礦化。由于目前施工程度低，工程控制間距較大，未揭露到層間氧化帶前鋒線附近的卷頭礦體。據(jù)目前鈾礦化產(chǎn)出位置及特征，鈾礦化明顯受層間氧化帶控制。

目的層巖性、結(jié)構(gòu)因素? 研究區(qū)辮狀河三角洲平原分流河道微相砂體發(fā)育，頂?shù)装甯羲畬訛樵桨冻练e微相形成的穩(wěn)定泥巖層，具良好的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)。分流河道砂體橫向上具較好的連通性，固結(jié)疏松，透水性好，富含還原介質(zhì)，為含氧含鈾水的滲入和鈾礦物的還原沉淀提供了有利的地層條件。

4? 找礦方向探討

（1） 構(gòu)造抬升造成凹陷南部地層向北掀斜，靠近山前砂體遭剝蝕，為層間氧化帶的發(fā)育和鈾礦化的形成提供了良好條件。

（2） 烏倫古河組分流河道砂體發(fā)育，以中粗砂巖為主，具良好的連通性，與頂?shù)装迥鄮r形成穩(wěn)定的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)，以西部凹陷南部砂體條件最為優(yōu)越。砂巖中富含碳化植物碎屑，具較強(qiáng)的還原能力，有利于含鈾含氧水的滲入及鈾礦物的沉淀富集。

（3） 烏倫古河組沉積期溫暖潮濕的氣候環(huán)境，沉積了一套富鈾的原生還原性地層。漸新世之后轉(zhuǎn)為干旱炎熱，氧化環(huán)境下蝕源區(qū)巖石中大量鈾元素被淋濾出，隨流體進(jìn)入目的層，為烏倫古河組提供了大量鈾源。

5? 結(jié)論

（1） 西部凹陷烏倫古河組處于溫暖潮濕氣候環(huán)境，沉積了一套富含還原介質(zhì)的辮狀河三角洲平原分流河道砂體，垂向上具良好的“泥砂泥”結(jié)構(gòu)。地層沉積后，來自蝕源區(qū)和富鈾地層的鈾元素構(gòu)成豐富的鈾源，經(jīng)氧化流體補(bǔ)給到砂體中，在還原介質(zhì)附近還原沉淀，富集成礦。地下水最終在齋桑泊發(fā)生排泄，補(bǔ)徑排體系完整，具一定的砂巖型鈾礦找礦前景。

（2） 凹陷北部受構(gòu)造影響，地層或被錯斷或抬升剝蝕，造成地層延伸距離短，氧化帶規(guī)模小，保留的成礦空間有限。南部地層為北傾的微單斜，斷裂不發(fā)育，后生氧化作用發(fā)育較強(qiáng)，形成大規(guī)模層間氧化帶。加上與之相匹配的有利成礦因素，結(jié)合目前揭露到的受層間氧化帶控制明顯的鈾礦化信息，指示西部凹陷南部具一定找礦前景。

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Metallogenic Conditions and Prospecting Direction of Sandstone Type Uranium Deposit in Western Sag of Burjin Basin， Xinjiang

Yang Yanbo，Chen Hong，Wang Maomao，Mao Guangzhen，Pu Xiaochen，Li Chenglong

（Geologic Party No.216，CNNC，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：By analyzing the characteristics of uranium source， structure， paleoclimate， hydrogeology， lithology and lithofacies of target layer， reduction medium， epigenetic alteration and uranium mineralization in the Western Sag of burjin basin. The analysis shows that there are rich uranium source conditions in the south of the western sag， multi-layer sand bodies are developed in the wulunguhe formation of the target layer， the mud sand mud structure is stable， the structural tilting forms a favorable monoclinal zone， the groundwater recharge and discharge system is complete， and multi-layer interlayer oxidation zone is developed， which has good uranium metallogenic conditions on the whole. The uranium mineralization in the south of the western sag is mainly controlled by structural evolution， target layer structure， uranium source， paleoclimate and epigenetic alteration. The above factors are superimposed parts under favorable conditions， and the prospecting prospect is great; The uranium mineralization clues revealed at present also confirm that the area has certain metallogenic potential and prospecting space.

Key words： Western Sag;Interlayer oxidation zone;Sandstone-type uranium deposit;Metallogenic conditions