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塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义.pdf

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资源描述

1、第 39 卷第 5 期2023年9月UraniumGeology铀矿地质Vol.39 No.5Sep.2023塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义王强强,王元元,鲁克改,李书海,吕俊维,陈瑞,李秋实(核工业二一六大队,新疆 乌鲁木齐 830011)摘要 日达里克铀矿床为塔里木盆地北缘新近系铀矿找矿成果的典型代表,其成因研究可为相同地区、构造背景、层位的铀矿找矿工作提供借鉴。文章在介绍区域地质背景的基础上,对日达里克铀矿床及典型矿带进行详细解剖,对含矿主岩后生蚀变分带及其岩石地球化学特征进行研究,浅析后生蚀变成因,综合判断矿床成因类型。研究显示,日达里克铀矿床产出有多个矿带,

2、各矿带赋矿砂体均可划分为发育高岭土化的灰白色岩石类型、发育褐铁矿化的褐黄色岩石类型及未见明显蚀变特征的灰色岩石类型。赋矿砂体岩性-地球化学分带自西向东可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带及原生未蚀变带,其中氧化蚀变带包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型,氧化还原过渡带包括褐黄色岩石类型、灰色岩石类型,原生未蚀变带包括灰色岩石类型。主要地球化学指标显示氧化还原过渡带高 w(U)、w(Mo)、w(Se)、w(Ga)、w(V)、w(Re)、w(Fe)、w(C有)、w(S)及 Fe3+/Fe2+值,氧化蚀变带相对高 w(Mo)、w(Se)、w(Ga)、w(V)及 Fe3+/Fe2+值,原生未蚀变带相对高

3、w(U)、w(Re)、w(S)值,反映氧化蚀变带为后生氧化成因。研究表明,日达里克铀矿床岩性-地球化学分带与层间氧化型砂岩型铀矿一致,矿床成因应属层间氧化带型;下一步工作需在梳理以往地面调查、钻孔资料的基础上,沿走向追溯、垂直走向探索层间氧化还原过渡带。关键词 日达里克;铀矿;岩性-地球化学分带;矿床成因;层间氧化带文章编号 1000-0658(2023)05-0758-12 中图分类号 P619.14 文献标志码 A日达里克铀矿床为塔里木盆地北缘新近系铀矿找矿成果的典型代表,在近年来砂岩型铀找矿工作中规模得以逐渐扩大,并取得一些研究成果1-9。近年研究中,研究者主要从区域构造演化、区域铀成矿

4、条件、区域层间氧化带空间展布、层间氧化带发育样式、盆山耦合与铀成矿关系1-7等方面介绍了日达里克铀矿床的成矿背景,然而受制于所处的库车坳陷,特别是秋里塔格构造带复杂、强烈的构造变形特征,“强构造带是否能为层间氧化带型铀矿床形成提供构造天窗以供含铀含氧水渗入目的层、提供时间窗口以供层间水成矿作用进行”成为该地区找矿工作的疑难杂症,从而对其层间氧化带成因存疑。李书海等8-9对日达里克铀矿床成矿条件进行了分析,并开展了岩石地球化学分带研究,然而其研究未能对日达里克铀矿床进行深入解剖,地球化学分带采用了先入为主的层间氧化带模式,且尚未涉及矿床成因分析,因此,日达里克铀矿床成因研究亟待加强。本文通过深入

5、剖析日达里克铀矿床及典型矿带,分析后生蚀变特征,利用概率拟合曲线分析10-11进行后生蚀变分带研究,并在浅析后生蚀变的成因基础上,结合矿床成矿条件,进行矿床成因分析,对日达里克铀矿床后续勘查勘探工作具有一定指导意义。DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2023.39.066基金项目 中国核工业地质局地勘费项目(编号:202207)资助。收稿日期 2023-03-01 改回日期 2023-05-05作者简介 王强强(1987),男,高级工程师,大学本科,主要从事铀矿地质调查工作。E-mail:王强强王强强,等:塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义第 5期

6、1区域地质背景研究区位于塔里木盆地北缘毗邻南天山叠接带的库车坳陷(图 1a)。南天山叠接带是南天山洋俯冲消减过程中形成的大型增生造山带,是由一系列高压/超高压变质岩(蓝片岩和榴辉岩)、蛇绿岩、镁铁质-超镁铁质岩、岛弧火山岩和花岗岩构成的大型增生杂岩体12。南天山侵岩体主要分布于叠接带中-东段,主要包括晚奥陶世-志留纪蛇绿岩、晚志留世花岗岩、泥盆纪花岗岩、晚石炭世花岗岩、二叠纪碱性岩 5期侵入作用13。前人资料显示14,青白口纪、志留纪、石炭纪、二叠纪花岗岩及二叠纪中酸性火山岩、火山碎屑岩具有较高的铀含量及活化铀,伽马能谱测量铀含量均值为 5.810-6,活化铀为1.510-6,为砂岩型铀成矿的

7、铀源体。库车坳陷为受特提斯构造域活动控制的中-新生代复合前陆盆地(图 1b),主要由上二叠统-三叠系河湖相碎屑沉积、下-中侏罗统煤系碎屑岩建造、上侏罗统-白垩系河湖相碎屑岩建造、古近系含盐碎屑岩建造、新近系-第四系河湖相碎屑岩建造构成。库车坳陷表现为构造变形强烈的褶皱冲断带,构造变形起始于渐新世末中新世初(约 23 Ma),并经历了中新世晚期(10 Ma)、上新世(52 Ma)和第四纪中晚期(10 Ma)等三次阶段性构造变形加速过程,上新世构造变形将褶皱断褶带推进至北部的克拉苏构造带,第四纪中晚期推进至南部的秋里塔格构造带及以南15。不整合研究显示,秋里塔格构造带的构造突破时限不早于中更新世1

8、6。秋里塔格构造带铀矿化信息丰富,主要赋矿层位为上新统库车组,以日达里克铀矿床最为典型。图 1 研究区构造位置图12(a)及区域地质简图(b)Fig.1 Tectonic location12(a)and regional geology sketch(b)of the study area1天山-兴蒙造山系;2中天山南缘地壳对接带;3塔里木克拉通;4塔里木盆地;5一级构造单元界线;6三级构造单元界线;7四级构造单元界线;8国境示意线;9地名;10上新统;11中新统;12古近系;13中生界;14古生界;15新元古界;16酸性侵入岩;17地质界线;18断层;19水系。I天山-兴蒙造山系;中天山南

9、缘地壳对接带;-1南天山叠接带;-1-1(西)南天山俯冲增生杂岩带;-1-2西南天山石炭纪-二叠纪上叠盆地;-1-3南天山残留增生弧盆带;塔里木克拉通;-1塔里木陆块;-1-1塔西北被动陆缘带;-1-2塔北活动陆缘带;-1-3塔里木盆地;-1-31库车坳陷;-1-32塔北隆起;-1-33北部坳陷;-1-34中央隆起;-1-35西南坳陷;-1-36塔西南隆起;-1-37东南坳陷;-1-4北山古生代活动陆缘带。759铀 矿 地 质第 39 卷2成矿地质特征2.1地质概况日达里克地区位于秋里塔格构造带中段北侧,整体表现为地层西部倾向为北北东向、东部倾向为北北西向、向北开口的“箕状构造”。地层整体北倾

10、,具“半屉状”构造形态,主要出露地层包括中新统康村组、上新统库车组(图 2a)。库车组可划分为上段和下段,其中下段为该地区主要铀赋矿层位。库车组下段显示再生前陆盆地河湖交互相沉积特征,由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层构成17,在研究区表现为辫状河三角洲平原-前缘亚相,并具有的典型前陆盆地幕式沉积特征18,可划分为9 个下部以砂(砾)岩为主、上部以泥质沉积为主的沉积旋回(图 2b)。旋回厚度分别为 2070 m、2060 m、80130 m、130150 m、120150 m、100220 m、220290 m、370390 m、120200 m,并显示西薄东厚特征。各旋回中各含14层主砂体

11、或可划分为 14个亚旋回,主砂体厚度一般为 2060 m。砂体岩性包括灰白色、褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色、灰色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩,粒度整体西粗东细;泥质沉积主要为灰色-浅褐红色泥岩-粉砂岩,多具有下灰上红的沉积韵律。图 2 日达里克地区地质简图(a)及综合剖面示意图(b)Fig.2 Geological sketch(a)and section(b)of Ridalike area1上新统库车组上段;2上新统库车组下段;3中新统康村组;4矿带示意位置及编号;5灰色砂岩;6蚀变砂岩;7泥质隔水层;8旋回代号;9蚀变界线;10工业铀矿体及层位。2.2岩性-地球化学类型划分研究区各沉

12、积旋回主要砂体岩性-地球化学类型具有明显的水平分带特征,自西向东大致包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型和灰色岩石类型。灰白色岩石类型及褐黄色岩石类型同属蚀变砂岩。灰白色岩石类型,岩性为灰白色、局部浅黄色、浅褐黄色砂砾岩、含砾粗砂岩及粗砂岩,发育强高岭土化,局部可见稀 760王强强,等:塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义第 5期疏浸染状、团块状及薄膜状褐铁矿化。褐黄色岩石类型,岩性为褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色含砾粗砂岩、粗砂岩,发育条带状、团块状、浸染状褐铁矿化,局部可见褐铁矿化炭化植物碎屑。灰色岩石类型,岩性为灰色、浅灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩,发育炭化植物茎秆、炭化

13、叶片,可见星点状黄铁矿,局部偶可见斑点状褐铁矿化。2.3铀矿化特征研究区多个旋回产出铀矿化,截止目前,工业铀矿化主要分布于、等 4 个旋回中,并可划分为、1、2、3、4、1、2等 8 个铀矿带(图 2),矿带长 25 km,宽50200 m,矿体埋深 18.45635.45 m,平均埋深 325.45 m;厚度为 0.505.55 m,平均厚度为2.53 m;品位为 0.016 3%0.143 3%,平均品位为 0.052 5%。各铀矿带走向主体为北北西-南南东向,与地层走向(西部为北西西-南东东向,东部为北东东-南西西向)大角度相交,自西向东工业铀矿带依次产出于、旋回(图 2a),显示为正向

14、叠瓦状,而各旋回中工业矿体在空间上主要为反向叠瓦状,个别层位(旋回)则显示为正向叠瓦状。铀矿化产于各赋矿砂体褐黄色岩石类型与灰色岩石类型接触部位,矿化砂岩岩性以灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩为主,局部为褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色含砾粗砂岩、粗砂岩;碎屑以岩屑为主(平均约 55%),石英次之(平均约 35%),长石少量(平均约 10%);岩屑包括灰岩、白云岩、单晶方解石、单晶白云石、凝灰岩、玄武岩、泥岩、泥质板岩和鳞片状白云母、黑云母等;填隙物主要为粉砂质、泥质杂基;矿化砂岩固结疏松,手掰易碎;矿石的矿物成分和成矿围岩基本一致,惟有矿石中略增加微量黄铁矿、自然硒、地沥青、碳质碎屑、黏土矿物和微量

15、显微状沥青铀矿。2.4典型铀矿带特征区内3铀矿带工作程度较高,目前已有多个钻孔对其进行了控制,矿化蚀变特征较为典型。3铀矿带产出于3亚旋回。3亚旋回底板埋深为 0700 m,整体呈北深南浅,向北尚未得到有效控制;地层厚度主要变化于5570 m 之间,整体呈西薄东厚;含砂率主要变化于 0.600.75之间,整体呈西高东低;地层厚度等值线、含砂率等值线与底板埋深等值线、主构造方向大角度斜交(图 3a)。3工业矿带呈北西西-南东东向分布,与地层厚度等值线、含砂率等值线总体走向及地层倾向一致,而与主构造方向大角度斜交。矿体揭露深度目前主体小于 700 m,由 R8003、Y831 等 6 个工业 矿

16、孔 控 制,已 控 制 长 度 近 1.8 km,并 发 现Y520 等 多 个 矿 化 孔,推 测 长 度 为 3 km 以上(图 3)。3铀 矿 带 蚀 变 岩 石 产 出 于 矿 带 以 西R7605、Y716、Y703、R1604等多个钻孔中,岩性为灰白色含砾粗砂岩、粗砂岩、少量砂砾岩(图4a)及褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色粗砂岩、含砾粗砂岩(图 4b、c),发育星点状、团块状、浸染状褐铁矿化及高岭土化。工业矿体、矿化体多产出于砂体中泥岩夹层数量增多的部位,赋矿岩性为灰色、深灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩(图 4d),岩石中多含炭化植物碎屑,局部可见发育团块状褐铁矿化。灰色岩石类型分布于

17、矿带以东 Y324、Y804、R8408等多个钻孔中,岩性为灰色、浅灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩(图 4e),岩石中多见纹层状、星点状炭屑及炭化植物茎秆、叶片。3含矿主岩岩性-地球化学特征3.1岩石类型及分带特征如前所述,研究区含矿砂岩可划分为灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型和灰色岩石类型。为准确分析全区各岩石的岩性-地球化学特征,本文对 936 件岩心砂岩样品进行了统计分析(表 1、图 5),地球化学分析测试在中核新疆理化分析测试中心完成。统计显示,全区及各主要砂岩类型铀含量及变异系数变化范围较 大,分 别 为 0.6010-63 076.1010-6、104.04%604.71%,反映全区

18、砂岩具有较强的铀富集作用。概率拟合曲线显示(图 5),全区及各岩石类型砂岩概率曲线均由若干斜率不同的直线组成,反映各岩石类型砂岩形成具多阶段性,同时研究区含矿主岩发生了显著的铀成矿作用。与全区相比,灰白色岩石类型、褐 761铀 矿 地 质第 39 卷图 3 研究区3亚旋回铀矿带平面展布简图(a)及典型剖面简图(bd)Fig.3 Geology sketch(a)and typical sections(bd)of uranium ore-belt in the 3subcycle of the study area1灰色岩石分布区;2蚀变岩石分布区;3泥质隔水层;4工业矿体;5矿化体;6地层剥

19、蚀界线;7界线/推测界线;8蚀变界线;9地层底板埋深等值线及埋深/m;10地层厚度等值线及厚度/m;11地层含砂率等值线及含砂率;12工业孔/矿化孔/无矿孔。黄色岩石类型概率拟合曲线斜率更大(图 5a、b、c),灰色岩石类型则更小(图 5d),反映出前者具铀迁出特征,后者具铀迁入特征。结合蚀变发育特征,可将灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型归于氧化蚀变带,而将灰色岩石类型归于氧化还原过渡带或原生未蚀变带。各主要岩石类型概率拟合曲线中高值低斜率段(铀含量分别大于 4.810-6、3.610-6、8.210-6)为各自类型中发生铀明显富集的部分,为氧化还原过渡带。3.2地球化学特征研究区各赋矿砂体的岩

20、性-地球化学分带可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带。本次对各岩性-地球化学分带剔除异常低值后的 896件样品进行了地球化学特征对比分析研究(表 2、图 6),其中氧化蚀变带样品 396 件、氧化还原过渡带样品 207 件、原生未蚀变带样品 289件。3.2.1U、Th及 Th/UU在过渡带明显富集,且显示出从氧化蚀变带迁出的特征。w(U)值:氧化蚀变带(2.3510-6)原生未蚀变带(3.7510-6)氧化还原过渡带(121.3910-6);w(Th)值变化不大,变化范围为5.7510-66.1210-6;Th/U 值:氧 化 蚀 变 带(2.78)原生未蚀变带(1.99)氧化还

21、原过渡带(0.66)。3.2.2Mo、Se、Ga、V、ReMo、Se、Ga、V、Re 等元素在过渡带亦具有明显的富集作用。w(Mo)值:氧化还原过渡带(2.5910-6)氧化蚀变带(1.8210-6)原生未蚀变带(0.5310-6);w(Se)值:氧化还原过渡带(9.9710-6)氧化蚀变带(1.4710-6)原 762王强强,等:塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义第 5期图 4 研究区3亚旋回主要砂岩类型特征Fig.4 Photos of the main types sandstone in the 3subcycle of the study areaa黄白色-灰白

22、色粗砂,Y520孔 568.4571.1 m;b褐红色氧化条带及炭屑,Y520孔 585 m;c褐黄色粗砂岩,Y703孔 296 m;d赋矿深灰色粗砂岩,Y1623孔 86 m;e灰色粗砂岩,Y324孔 607.8609.4 m。表 1 研究区3亚旋回主要砂岩类型 w(U)/10-6参数统计简表Table 1 w(U)/10-6statistics of the main types sandstone in the 3subcycle of the study area岩石类型全区灰白色岩石褐黄色岩石灰色岩石最大值3 076.1033.4737.903 076.10最小值0.600.601.

23、220.87平均值29.083.224.2062.60均方差175.853.354.93262.84变异系数604.71%104.04%117.38%419.85%样品数量936322206408图 5 研究区3亚旋回主要砂岩类型 w(U)概率曲线拟合图Fig.5 Fitting curve of w(U)probability of the main types sandstone in the 3subcycle of the study area 763铀 矿 地 质第 39 卷生未蚀变带(0.9810-6);w(Ga)值:氧化还原过渡带(9.5010-6)氧化蚀变带(9.4010-6)

24、原生未蚀变带(8.9110-6);w(V)值:氧化还原过渡带(50.6410-6)氧化蚀变带(45.4210-6)原生未蚀变带(35.8710-6);w(Re)值:氧化还原 过 渡 带(0.728 810-6)原 生 未 蚀 变 带(0.011 310-6)氧化蚀变带(0.003 410-6)。3.2.3C有、CO2、SC有及 S在氧化还原过渡带具明显富集,反映有机质、硫化物等还原介质在过渡带富集。w(C有)值:氧化还原过渡带(0.19%)原生未蚀变带(0.13%)氧化蚀变带(0.13%);w(CO2)值变化不大,变化范围为 13.68%13.86%;w(S)值:氧 化 还 原 过 渡 带(0

25、.17%)原 生 未 蚀 变 带(0.03%)氧化蚀变带(0.02%)。3.2.4Fe3+、Fe2+及 Fe3+/Fe2+Fe 在氧化还原过渡带明显富集,且氧化蚀 变 带 Fe3+/Fe2+值 明 显 高 于 原 生 未 蚀 变 带。w(Fe3+)值:原生未蚀变带(0.69%)氧化蚀变带(0.91%)氧化还原过渡带(1.05%);w(Fe2+)值:氧化蚀变带(1.17%)原生未蚀变带(1.22%)氧化还原过渡带(1.30%);w(Fe3+Fe2+)值:原生未蚀变带(1.90%)氧化蚀变带(2.08%)氧化还原过渡带(2.35%);Fe3+/Fe2+值:原生未蚀变带(0.66)氧化还原过渡带(0

26、.84)氧化蚀变带(0.86)。表 2 研究区含矿主岩蚀变分带地球化学参数统计表Table 2 Statistics of the geochemical parameters of alteration zones in the main host rocks蚀变分带氧化蚀变带氧化还原过渡带原生未蚀变带蚀变分带氧化蚀变带氧化还原过渡带原生未蚀变带样品数量/件396(74)207(90)289(120)Re/10-60.003 40.728 80.011 3U/10-62.35121.393.75C有/%0.130.190.13Th/10-66.076.125.75CO2/%13.7613.6

27、813.86Th/U2.780.661.99S/%0.020.170.03Mo/10-61.822.590.53Fe2+/%1.171.301.22Se/10-61.479.970.98Fe3+/%0.911.050.69Ga/10-69.409.508.91(Fe3+Fe2+)/%2.082.351.90V/10-645.4250.6435.87Fe3+/Fe2+0.860.840.66注:样品数量括弧外数字为 U、Th、C有、CO2、S、Fe2+、Fe3+分析数量,括弧内为 Mo、Se、Ga、V、Re分析数量,数据来源于核工业二一六大队检测研究院测试中心。图 6 研究区蚀变分带地球化学参数

28、柱状对比图Fig.6 Histogram of geochemincal parameters of different alteration zones in the study area4讨论4.1蚀变类型分析日达里克铀矿床铀矿化主要产于疏松的灰色、深灰色砂岩、含砾砂岩中,工业类型属砂岩型。我国砂岩型铀矿按成因或沉积分类主要有层间氧化带型、潜水氧化型、沉积成岩型、复合成因型及古河道(谷)型等19-20,后生蚀变 764王强强,等:塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义第 5期类型按性质可以划分为后生氧化蚀变和后生还原蚀变,按产状包括水平蚀变分带、垂直蚀变分带及二者过渡类型

29、。日达里克铀矿床根据铀矿化信息、多个层位赋存铀矿化信息、含矿砂体岩性-地球化学特征均可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带,并均表现为明显的水平分带特征。典型铀矿带(3)剖析显示(图 3),蚀变分带界线、矿带走向与地层厚度等值线、含砂率等值线总体走向一致,显示铀矿化就位同时受沉积相变化控制。氧化蚀变带包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型,前者发育强高岭土化及星点状、团块状、薄膜状褐铁矿化,后者发育浸染状、条带状、团块状褐铁矿化,反映氧化蚀变带属后生氧化成因。日达里克铀矿床主要地球化学指标显示明显分带特征。U 在过渡带强烈富集,Th/U 值在氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带分别为

30、 2.78、0.66、1.99,其中氧化蚀变带最高,原 生 未 蚀 变 带 次 之,氧 化 还 原 过 渡 带 最低;伴生微量元素 Se、Mo、Re、Ga、V 在氧化还原过渡带附近强烈富集,w(U)、w(Re)值在氧化蚀变带小于原生未蚀变带,w(Se)、w(Mo)、w(Ga)、w(V)值在氧化蚀变带大于原生未蚀变带,显示有序空间分带特征;S、C有在氧化还原过渡带明显富集,原生未蚀变带略高于氧化蚀变带或二者一致;w(Fe2+)、w(Fe3+)值在氧化还原过渡带最高,氧化蚀变带次之,原生未蚀变带最低,Fe3+/Fe2+值在氧化蚀变带最高,氧化还原过渡带次之,原生未蚀变带最低。一般而言,层间氧化带型

31、砂岩型铀矿氧化蚀变带 Th/U 值常大于 4,铀矿石带(氧化还原过渡带)多小于 3,而原生未蚀变带为 34,但具体Th/U 值略有差异21-23,如伊犁盆地氧化蚀变带、弱氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带 Th/U 值分别为 0.94、1.36、0.39、0.50,吐哈盆地分别为 1.35、0.26、0.18、0.2824;伴生微量成矿元素 Se、Mo、Re、Ga、V 在氧化还原过渡带前后分异而有序分带19;S、C有等为代表的还原介质含量分带特征明显21;变价元素 Fe2+、Fe3+及其比值 Fe3+/Fe2+有规律分带20-21。日达里克地区岩性-地球化学分带主要地球化学指标变化规律与

32、上述典型盆地层间氧化带一致,其氧化蚀变带 Fe3+/Fe2+值(0.86)相对典型地区(吐哈盆地0.92,伊犁盆地3.7423)较低,或与研究区内蚀变带以发育黏土矿化为主,而褐铁矿化较少发育有关。总体而言,研究区岩性-地球化学分带地球化学指标反映了层间氧化带的普遍变化规律,印证研究区氧化蚀变带属后生氧化成因。4.2矿床成因浅析日达里克铀矿床岩性-地球化学分带研究显示主要蚀变类型为后生氧化,成因类型可能属于层间氧化型。然而,层间氧化带型砂岩型铀成矿作用受制于严苛的构造背景,日达里克铀矿床是否具备这些成矿条件,还需进一步讨论。层间氧化带型砂岩型铀矿床形成可用如下公式表示25:Q=CoVt(1)式中

33、:Q单位面积的铀沉淀量,kg/m2;Co氧化带岩石层间水中的铀浓度,g/L;V层间水的流动速度,m/d;层间水的铀卸载系数,%;t层间水成矿作用的持续时间,Ma。可见,层间氧化带型砂岩型铀矿形成受氧化带岩石层间水中的铀浓度、层间水的流动速度、层间水的铀卸载系数、层间水成矿作用的持续时间等因素影响。首先,氧化带岩石层间水中铀的初始浓度取决于铀成矿的铀源条件,铀源包括外部铀源和自身铀源。日达里克铀矿床位处于库车坳陷南缘,后生蚀变具有从北西西到南东东向水平分带特征,反映其铀源补给区(外部铀源)为库车坳陷西北侧南天山南缘的萨瓦布奇木扎尔特河一带。如前所述,萨瓦布奇木扎尔特河一带分布有萨瓦布齐、木扎尔特

34、等石炭纪、二叠纪花岗岩,具有高铀含量及高铀迁出率的特点,表明外部铀源条件良好。日达里克铀矿床赋矿砂体原生带平均铀 含 量 为 3.7510-6,明 显 高 于 中 国 沉 积 层(2.010-6)26,氧化蚀变带为 2.3510-6,氧化蚀 变 带 铀 迁 出 率 为 37.33%,反 映 自 身 铀 源良好。其次,层间水的流动速度取决于层间氧化砂体的渗透能力和水力梯度。日达里克铀矿床赋矿砂体固结疏松,手掰易碎,砂体孔隙度 765铀 矿 地 质第 39 卷一 般 为 16.05%26.21%,渗 透 系 数 为 0.160.41 m/d,渗透性好;研究区所处库车坳陷自上新世、第四纪沉积背景稳定

35、27,北侧木扎尔特河现今自上游至下游距离约 40 km,高差达近约 450 m,坡降达 11.25,反映较快的承压水流动速度。最后,层间水成矿作用的持续时间取决于地层构造窗口的开启及成矿后的构造改造。库车坳陷上新世以来经历了上新世(52 Ma)、第四 纪 中 晚 期(10 Ma)的 构 造 变 形 加 速 过程15。上新世构造变形将褶皱断褶带推进至北部的克拉苏构造带,影响范围包括库车坳陷北部,汪新等27通过磁性地层对比发现库车组内部存在约 4.3 Ma 的构造转变期,结合区域上库车组下段向上段岩性组合突变,表明该期构造转换导致目的层在山前掀斜变形,为含铀含氧水贯入提供了构造天窗,是地层构造窗口

36、的开启期。日达里克铀矿床各矿带走向与地层埋深等值线大角度斜交,与主构造方向不协调,反映其构造改造特征。第四纪中晚期(10 Ma)构造变形波及秋里塔格构造带及其南缘,秋里塔格构造带构造隆升包括褶皱隆升、构造突破等阶段。典型不整合研究表明16,秋里塔格构造带构造突破起始于晚更新世(0.12 Ma),即表明日达里克铀矿床于晚更新世接受构造改造,日达里克铀矿床层间氧化时间从上新世中期(4.3 Ma)持续至晚更新世(0.12 Ma),层间水成矿作用持续时间近 4 Ma,反映其具有较为充足的成矿时间。可见,日达里克铀矿床外部铀源、自身铀源条件良好,层间水的流速快且卸载能力较强。上新世构造变形为库车组在山前

37、形成构造天窗提供了砂岩型铀成矿必备的次造山环境,所处构造带断层褶皱活动,特别是构造突破时间较晚,为层间水成矿提供了较为充足的时间,具有层间氧化作用成矿的背景。日达里克铀矿床、特别典型矿带的解剖表明,日达里克铀矿床蚀变分带表现为典型的层间氧化带分带特征,基于大量数据的统计分析结果也显示,各蚀变分带表现为典型的层间氧化带地球化学分带特征。综上所述,日达里克铀矿床成因上属层间氧化带型砂岩型铀矿床。4.3铀成矿潜力和意义日达里克铀矿床赋矿地层上新统库车组下段可划分为 9 个沉积旋回,各旋回发育厚度2060 m 的主要砂体 14 层,各个旋回、各主要砂体基本均发育有后生氧化蚀变,并自西向东逐渐过渡为灰色

38、原生砂体,而目前工作主要集中于日达里克东部,发现的工业矿化仅见于8 层主要砂体中,控制程度最高的3矿体延伸长度逾 2 km,可见该地段具有较大的找矿潜力。沿走向对已发现矿带进行追溯、拓展其规模,沿垂向对各层位岩性-地球化学分带进行控制、探索,在新的层位中发掘新的铀矿化信息,均可有效实现新增铀资源的目的。日达里克铀矿床找矿应以层间氧化带型砂岩型铀矿成矿理论为指导,进一步勘查工作应在梳理以往地面调查、钻孔资料的基础上,准确分析各层位岩性-地球化学分带展布特征,追溯、探索层间氧化还原过渡带。5结论1)日达里克铀矿床多个砂体中产出铀矿化,各赋矿砂体岩性-地球化学类型自西向东包括灰白色岩石类型、褐黄色岩

39、石类型、灰色岩石类型,岩性-地球化学分带可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带。氧化蚀变带岩石类型包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型,氧化还原过渡带包括褐黄色岩石类型、灰色岩石类型,原生未蚀变带包括灰色岩石类型。2)日达里克铀矿床各赋矿砂体蚀变带主要发育黏土矿化和褐铁矿化,地球化学分带特征表明其与典型的层间氧化分带特征一致,属于层间氧化作用所致,结合有利铀成矿背景,表明其成因为层间氧化带型。3)日达里克铀矿床具有较大找矿潜力,进一步工作需在梳理以往地面调查、钻孔资料的基础上,沿走向追溯、垂直走向探索层间氧化还原过渡带。参考文献1 刘刚,王国荣,阿种明.塔里木盆地北部新生代构造演化与铀

40、成矿作用 J.新疆地质,2010,28(1):95-98.766王强强,等:塔里木盆地北缘日达里克铀矿床后生蚀变特征及其铀矿成因意义第 5期LIU Gang,WANG Guorong,A Zhongming.Relationsbetween the structual evolution in Cenozoic anduranium mentallogeny in the north of Talimu Basin J.Xingjiang Geology,2010,28(1):95-98(in Chinese).2 庄红红,毛自强,张涛,等塔里木盆地库车坳陷砂岩型铀矿成矿潜力分析 J 西安科技

41、大学学报,2015,35(3):356-362ZHUANG Honghong,MAO Ziqiang,ZHANG Tao,etalAnalysis of metallogenic potential of sandstone typeuranium deposit in Kuqa depression,Tarim Basin J Journal of Xian University of Science and Technology,2015,35(3):356-362(in Chinese)3 鲁克改,王国荣,孙潇塔里木盆地北缘断褶带层间氧化带发育样式及砂岩铀矿找矿潜力 J.地质力学学报,2

42、019,25(1):115-124LU Kegai,WANG Guorong,SUN XiaoInterlayeredoxidation-zone styles in fault-fold beltes of thenorthern Tarim Basin and its controlling to theformation of sandstone-type uranium depositsJ.Journal of Geomechanics,2019,25(1):115-124(inChinese)4 王元元,王强强,鲁克改,等库车坳陷秋里塔格构造带构造隆升过程及其对层间氧化作用的制约 J

43、.铀矿地质,2021,37(5):843-853WANG Yuanyuan,WANG Qiangqiang,LU Kegai,etal Tectonic uplift process of Qiulitage structural beltin Kuqa depression and its constraints on interlayeroxidation J.Uranium Geology,2021,37(5):843-853(in Chinese)5 王元元,王强强,王国荣,等库车坳陷库车组砂岩型铀矿找矿方向新解 J.铀矿地质,2021,37(3):369-376WANGYuanyua

44、n,WANGQiangqiang,WANGGuorong,et alProspecting direction of sandstone typeuranium deposits of Kuqa Formation,Kuqa DepressionJ.Uranium Geology,2021,37(3):369-376(inChinese)6 吴立群,焦养泉,王国荣,等盆山耦合机制驱动下的库车坳陷铀成矿作用响应 J.地球科学,2022,47(9):3174-3191WU Liqun,JIAO Yangquan,WANG Guorong,et alResponseofuraniumminerali

45、zationinKuqaDepressiondrivenbybasin mountaincouplingmechanism J.Earth Science,2022,47(9):3174-3191(in Chinese).7 杨小强,王强强,王元元,等库车坳陷库车组下段层间氧化带划分及铀矿找矿方向 J.铀矿地质,2023,39(1):59-70YANGXiaoqiang,WANGQiangqiang,WANGYuanyuan,et al Interlayer oxidation zonation anduranium prospecting direction in the lower mem

46、ber ofKuqa Formation,Kuqa DepressionJ.UraniumGeology,2023,39(1):59-70(in Chinese)8 李书海塔里木盆地北缘日达里克地区库车组下段砂岩岩石学及地球化学特征 J.新疆地质,2021,39(1):124-128LI Shuhai Geochemical and petrological charachateristics of lower member of Kuche Formation inRidalike area,Northern of Tarim Basin J.XingjiangGeology,2021,39

47、(1):124-128(in Chinese)9 李书海,吕俊维,陈瑞,等塔里木盆地北缘日达里克地区砂岩型铀成矿控矿因素浅析 J.新疆地质,2022,40(3):412-416.LI Shuhai,LYU Junwei,CHEN Rui,et alAnalysis onore-controlling factors of sandstone-type uraniummineralization in Ridalik area northern margin of TarimBasin J.Xingjiang Geology,2022,40(3):412-416(in Chinese).10蒋敬

48、业.应用地球化学 M.北京:中国地质大学出版社,2013.JIANG Jinye.Applied geochemistry M.Beijing:ChinaUniversity of Geosciences Press,2013(in Chinese).11张勇,刘南庆,潘家永,等.赣西北石门寺超大型钨矿床多期成矿作用:累积概率格纸在钨矿成因及找矿中的应用 J.东华理工大学学报(自然科学版),2019,42(4):334-341,367.ZHANG Yong,LIU Nanqing,PAN Jiayong,et al.Multi-mineralization stages of the Shim

49、ensi giant tungstendeposit of Northwest Jiangxi:The application ofcumulative frequency distribution in tungsten oregenesis and ore prospecting J.Journal of East ChinaUniversity of Technology(Natural Science),2019,42(4):334-341,367(in Chinese).12冯京,朱志新,赵同阳,等新疆大地构造单元划分及成矿作用 J.中国地质,2022,49(4):1154-1178

50、.FENG Jing,ZHU Zhixin,ZHAO Tongyang,et alSubdivision of tectonic units and its metallogenesis inXinjiang J.Geology in China,2022,49(4):1154-1178(in Chinese).13董连慧,周汝洪,赵同阳,等新疆侵入岩 M.北京:地质出版社,2018.DONG Lianhui,ZHOU Ruhong,ZHAO Tongyang,et 767铀 矿 地 质第 39 卷al The intrusive rocks in XinjiangM.Beijing:Geol

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