鄂南彬州—双龙地区断裂特征与铀成矿关系探讨.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW171鄂南彬州双龙地区断裂特征与铀成矿关系探讨一刘坤鹏，于宏伟，武正乾，冯博，刘凯鹏，李卫核工业二三研究所，西安，710086注：本文为中国核工业地质局铀矿评价项目（编号：202115-2、201902-7）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：方向。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.071作者简介：刘坤鹏，男，1986 年生，高级工程师，主要从事铀矿地质科研和生产工作；Email:。关键词：渭北隆起；断裂；铀成矿；油气渗出鄂尔多斯盆地是我国重要产铀盆地之一，2000 年以来核工业 203 所、中陕核地调院及 211 队在鄂尔多斯盆地南部勘查提交双龙、鸭河湾铀矿产地，相关高校院所、科研单位开展了系列科学研究，从古地貌、岩性岩相、含氧（富铀）水氧化渗入研究与铀成矿的关系。产铀目的层直罗组广泛发育油浸砂岩及油气还原作用确实不争的事实，但大多学者强调矿成矿期后油气渗出，起到保矿作用。但对区内油气运移通道以及其与铀成矿关系几乎没有研究。随着油田、煤炭系统对盆地基础地质认识的提升，认为盆地断裂发育，并对矿产分布有重要的控制意义，这为我们研究断裂与铀成矿以及多种能源成矿系统带来新的契机。1地质背景研究区位于鄂尔多斯盆地渭北隆起与陕北斜坡构造单元过渡部位（图 1），地层整体较为平缓。盆地盖层主要为三叠系、中下侏罗统、下白垩统，三叠系延长组是重要的赋油层位，中侏罗统延长组是主要的赋煤层位，中侏罗统直罗组是区内主要的赋铀层位。2断层特征及形成机制综合煤田、油田、核工业系统地质、地球物理资料，结合野外露头、岩心编录等，判断研究区盖层断层较为发育，主要有 EW 向、NW 向和 NEE向，即有边界性断裂，也有隐性断裂带形式产出。2.1断裂展布特征2.1.1EW 向断裂圣人桥断裂 F1：属于边界性断裂，区内延伸长达 100 km，大致沿麟游两亭、泾阳县口镇地区，沿冶峪河河谷两侧出露。断层下盘为二叠系、三叠系，并且切穿了二叠系和三叠系，向西隐伏于中侏罗统之下，该断层所代表的逆冲挤压变形发生在晚三叠世末。该断层是一个巨大的逆冲推覆构造的前锋带，是加里东构期、燕山期和喜马拉雅期构造运动共同作用形成的。店头断裂组 F13：店头地区发育系列近 EW、NEE 向断裂组，断裂切穿延安组、直罗组、下白垩统等地层，延伸 0.510 km，多为高角度正断层，倾角 5080，断距 530 m，等间距发育，每组间距 35 km，例如南峪口 EW 向构造破碎带宽度0.21.0 m，最宽 5.0n，延伸 0.51.0 km，倾角 5084，断距约 15 m。2.1.2NW 向断裂泾川断裂 F3：大致彬县宫庄一带即沿泾河NWW 向展布，长约 50 km，断距约 50150 m，SW 盘为上盘，NE 盘为下盘。形成于海西运动，后在印支运动、燕山运动、喜山运动复活，切穿中侏罗统和下白垩统。罗川断裂 F5：为煤田勘查边界断层，延伸长达25 km。含煤地层、含煤性及煤层厚度在断层两盘显著不同，延长群顶界在断层两侧落差为 100 m。为海西期产生的古断裂，印支运动末开始复活，主要活动在燕山运动初期和末期；在延安组煤系沉积时，具有明显的同沉积断裂之性质，对含煤建造及改造起一定的控制作用，在其下盘沿断层面可能是彬县罗川古河道，后期活动未及地表，可能仅影响下白垩统下部地层，对区内构造有隔离作用。2.1.3NEE 向断裂渭北隆起北界断裂 F10：为伊陕斜坡和渭北隆起的边界断裂，沿宜君马栏旬邑长武一带NEE 向展布，与 NW 向断层有错动，延伸长 120 km，地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1172倾向南东，断距 100280 m，向南东断距变大，切穿上三叠统、中侏罗统、下白垩统，该断裂两侧地层、构造差异大，作为煤田勘探和开发的分界线和充水带。SE 盘 NEE 向断裂（F7断裂组、F9断裂组）和褶皱发育，形迹明显，断距偏大；NW 盘断裂稀疏，形迹不明显，以隐性断裂带出现（F12）。在地震剖面和电磁重力场表现明显，边界清晰，为可靠断层。正宁长庆桥断裂 F12：大致沿长庆桥正宁建庄 NEE 向展布，延伸长达 120 km，倾向南，倾角约 70，断距小于 50 m，多以隐性断裂带出现，该断裂在 ZK4-1 在洛河组发现构造破碎带，充填大量高岭石以及油气渗或常裂隙充填黄铁矿石膏脉，在正宁南及泾川地震剖面显示断裂两侧波组差异明显，在宁县和长庆桥是宁县中部和南部勘查边界性断裂，煤田充水带，为可靠断层，此外在该断层 NW 地层倾角更为平缓，倾角 12。庙湾断裂组 F7：由四条平行断层焦坪、瑶曲、照金、安子哇组成，间隔 35 km，均为南倾逆断层，倾角 3060，长度 525 km，向 SW 形迹不清楚，切穿上三叠统、中侏罗统、下白垩统，断层两侧 Ty7Ty3地层厚度相差 117 m，具有同沉积活动特点（武智泉，2020），为可靠断层。彬县断裂组 F9：由系列 NEE 向断裂构成，该地段叠加 NW 向泾河断裂后同时有 NW 向次级断裂，NEE 向断裂延伸 0.55 km，中侏罗统断距 320 m，以 25 km 等间距分布；孟村北马蹄沟口的断层，倾向 N510W，延伸 1 km；彬县高家堡井田内 15 条断层，断距大于 1075 m，均为正断层，NW 向为主，部分 NE 向、NS 向，断层倾角5580，延伸长 15 km，为可靠断层（林磊，2020）。马栏断层 F4：大致沿马栏旬邑炭店出露，长达 30 km，断距小于 50 km，为高角度正断层，图 1研究区构造纲要图1逆断层、正断层；2背斜、向斜；3古隆起；4铀矿床、矿点；5铀工业矿孔；6矿化孔；7油田异常钻孔地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1173南倾，倾角约 75，切穿下白垩统，向 SW 炭店处切穿中侏罗统安定组、延安组。独店断层 F6：大致沿灵台北部独店呈 NEE 向展布，沿黑河、泾河露头形迹明显，在油田地震、电法剖面形迹明显，断层南倾，倾角约 70，切穿中侏罗统、下白垩统，钻孔编录过程中有大量油浸和构造裂隙。2.2断裂形成机制盆地南部历经加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动、喜山运动，加里东运动形成 NWW向为主断裂和褶皱构造，秦岭北部边界断裂为东西向圣人桥断裂 F1，向北构造强度逐渐减弱，构造长轴走向为 NWW 向、近 EW 向；海西运动主要应力方向为 SWNE 向，形成 NW 向断层如泾河断裂F3、罗川断裂 F4、焦坪断裂 F5、泾川断裂 F14；印支运动主应力方向 NNE 向为主，形成 NWW 向、EW 向构造如断裂韩家 F2，圣人桥断裂继续作为南部应力作用的边界断裂，断裂以北构造强度弱，北部叠加在加里东构造基础上原有 NWW、EW 向构造复活，形成大量 EW、NWW 向断裂带 F13，前侏罗纪差异抬升作用下，差异风化，形成自南向北的斜坡，整体发育 EW、NWW 向古隆起和洼地，控制了中下侏罗沉积；燕山运动主应力方向为 SENW 向，形成 NEE 向展布的断裂及褶皱，如渭北隆起内部 F6、F7、F9及北界断裂 F10、F12，而早期 NW向泾河断裂 F3、罗川断裂 F4等断裂复活，起到走滑削减来自 SE 应力，造成 NW 向泾川断裂、罗川断裂断裂两侧构造样式有所差异，NE 盘形成 NE、NNE 向为主、NEE 为次的断裂、褶皱，而 SW 盘形成 EW 向为主、NEE 向为次的构造样式。喜山运动主要应力方向为 SW，早期 EW 向圣人桥断裂及渭北隆起 NE 向断裂复活，形成 EW、NE 向为主的构造样式。3断层与铀成矿作用3.1铀矿化特征盆地南部典型铀矿化主要有直罗组店头铀矿床、鸭河湾铀矿产地。双龙铀矿床：产于伊陕斜坡庆阳单斜与渭北隆起过渡部位，赋矿层位为直罗组，具有垂向分带特征，上部以灰绿色、灰白色、浅棕红色砂岩和油浸砂岩为主，为氧化带，下部以灰色、深灰色砂岩为主，富含炭屑、有机质、块状黄铁矿，为还原带，氧化带与还原带之间为氧化还原过渡带，以浅灰色细砂岩为主，含丝状有机质和它形黄铁矿，一般发育铀矿化。双龙铀矿床产出 3 条近 NEE、EW 向展布的铀矿化带，铀矿体形态为似层状、透镜状，矿化连续性较差，单矿体长度 0.42.0 km，宽度 0.20.82 km，矿体厚度 0.957.0 m，品位 0.049%0.949%，平米铀量 1.2330.19 kg/m2。铀矿物主要为沥青铀矿和铀石，沥青铀矿多呈星点状、细条带状赋存于凝胶化、丝炭化的有机质、胶状黄铁矿，条带宽 0.010.015 mm，也有呈斑点状。鸭河湾矿产地：位于渭北隆起次级构造单元，目的层直罗组具有与双龙相似的垂向分带特征。共发现 11 个工业矿孔，70 个矿化孔，铀矿化埋深311.30483.30 m，品位 0.0109%0.3810%，厚度0.103.20 m，平米铀量 0.0317.28 kg/m，铀矿物以铀石和沥青铀矿赋存，沥青铀矿呈胶状分布于碎屑颗粒间，常与胶状黄铁矿共生或分布于黄铁矿、地沥青周围，沥青铀矿多不含 Pb，铀矿石常含地沥青、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、硒铅矿等物质和矿物，地沥青呈细脉状、不规则状充填碎屑颗粒之间、穿插碎屑颗粒，沥青边缘分布黄铁矿和铀矿物等。3.2断层与铀矿化空间展布盆地南部发现的铀矿化受 NEE 向和近 EW 向断裂带控制作用明显，店头地区发育近东西向断裂，呈等间距排列，已发现的工业矿孔、地表矿点及放射性高场集中位于 EW 向断裂两侧；焦坪、花石崖、庙湾、炭店铀矿也均产在宜君旬邑彬县断裂附近，矿体或圈定异常分布在花石崖断裂。彬县地区NEE向断裂等间距排列，断层两侧圈闭部位发现 B104-5、B106-1、B86-4 工业矿孔，B72-4、B0-2及炭店矿点受NEE向宜君旬邑彬县断裂控制，产出 B116-1、B288-1、ZK-196、ZK-16 等系列厚大矿化孔，冉店断裂两侧发现 B0-9 工业孔（图 2）。3.3铀成矿作用讨论鄂尔多斯盆地南部印支运动以南北向构造应力为主，在盆地南部渭北隆起及邻区形成系列 NEE向、近 EW 向逆断层，燕山运动以及喜山运动作用背景下，盆地南部整体差异抬升或掀斜，前侏罗纪断层复活反转，并在侏罗系及下白垩统形成系列NEE、EW 向隐性断裂带，平面上为低角度同向、反向剪切缝逐渐出现，剪切缝发育在雁列式展布的小型断裂之间，具有负花状的形态特征且主断裂两侧可见大量的派生断裂，表现为一系列的凹陷构造地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1174或断块发育带，此类断裂多为高角度正断层，断距一般 330 m，个别达 60100 m（徐兴雨，2019）。断裂的多期活动有两方面作用：形成完整的补径排体系，断裂可以作为上一个水循环系统的排泄区，并构成下一个含水单元的补给区；同时古生界、中或沿不整合面、砂体侧向运移至圈闭构造处贮存起来，运移通道和油气圈闭处后生还原能力强，正宁以南至渭北隆起中生界、上古生界并没有大规模油气藏。油气渗出与含氧含铀水渗入作用根据发生作用早晚分为 3 种情况：目的层油气渗出作用早，渗入作用晚，会在油气藏或运移通道旁侧形成铀矿化，例如灵台独店铀矿以及洛河组中铀矿化；目的层油气渗出作用晚，渗入作用早，油气对早期铀矿起到封存的作用，矿体形态受古氧化渗入作用影响而与油浸砂岩分布无直接关系，如店头地区大部分铀矿化段位于古氧化砂岩下部灰色砂岩中，与油浸砂岩有垂向上相差 20 余米，此外富县地区虽然有油浸砂岩，但由于未遭受氧化渗入作用，也是不能形成铀矿的；油气渗出作用和氧化水渗入作用几乎同时或达到动态平衡，形成板状铀矿体，位于氧化砂岩下方的灰色砂岩中。其中在断裂南侧圈闭构造处，油气与围岩还原作用充分，还原能力最强，为矿化富集最有利部位，常形成富大矿体和矿化带。注释/Notes核工业二三研究所.2022.鄂尔多斯盆地南部构造特征与砂岩型铀矿成矿作用关系.核工业二三研究所.2022.鄂尔多斯盆地镇原盐池地区铀矿资源调查评价年度总结报告.陕西省核工业地质局二一一大队.2018.陕西省黄陵县双龙地区铀矿普详查地质报告.核工业二三研究所.2022.鄂尔多斯盆地旬邑盐池地区铀矿资源调查评价成果报告.核工业二三研究所.2019.大佛寺矿采掘工程平面图,未公开.参 考 文 献/References林磊2020.高家堡煤矿洛河组砂岩沉积控水规律研究硕士论文.徐兴雨.2019.鄂尔多斯盆地断裂特征及其石油地质意义.中国矿业大学学报，48(3):830838徐兴雨.2019.鄂尔多斯盆地隐性断裂带特征及其控藏作用地球科学，2(2)：115LIU Kunpeng,YU Hongwei,WU Zhengqian,FENG Bo,LIU Kaipeng,LI Wei:Discussion on the relationshipbetween fault characteristics and uranium mineralizationin the Binzhou Shuanglong Area of Southern HubeiProvinceKeywords:Weibei Uplift;crack;uranium mineralization;oil and gas seepage图 2彬州双龙地区铀矿化剖面图1第四系；2下白垩统环河组；3洛河组；4宜君组；5中侏罗统安定组；6直罗组；7延安组；8上三叠统延长组；9地层界线；10不整合接触界线；11断层；12工业铀矿体；13铀矿化；14钻孔