二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件.pdf

第 40 卷 第 2 期2024年 3月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.2Mar.2024二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件杨烨，许强，李娟，姜雅怡（核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）摘要 为揭示二连盆地马尼特坳陷伊和高勒地区下白垩统赛汉组砂岩型铀成矿条件，文章通过系统研究伊和高勒地区的构造特征、地层特征、岩性特征、岩石地球化学特征、地层含铀性、沉积相特征、水文地质和放射性水化学特征、氧化特征等，并与巴彦乌拉地区进行对比，分析了砂岩型铀成矿条件。研究区外部铀源条件好，赛汉组含铀性低；具有完善的“补-径-排”体系，放射性水化学异常明显。沙那凹陷具有缓倾的构造斜坡，发育辫状河三角洲，砂体发育，主要为灰色砂岩与泥岩互层；阿北凹陷具有陡倾的构造斜坡，发育扇三角洲，砂体极为发育，岩性为灰色、杂色砾岩夹灰色泥岩；沙那凹陷铀成矿条件较阿北凹陷好，相比巴彦乌拉地区赛汉组铀成矿条件较差。关键词 二连盆地；伊和高勒；赛汉组；铀成矿条件文章编号 1000-0658(2024)02-0216-11 中图分类号 P619.14 文献标志码 A伊和高勒地区位于二连盆地马尼特坳陷中东部，前人在全盆尺度对赛汉组地质特征、铀成矿条件等做了深入研究1-6，指出二连盆地在含矿建造形成期是由众多分割性强、构造演化和沉积变迁自成体系、具有多物源、近物源特点的小凹陷所组成，主要找矿类型为潜水-层间氧化带砂岩型铀矿1-2，河流相为主要控矿沉积体系3，特别是纵向河道为最有利的沉积相4-6，论述了赛汉组古河道（纵向河道）特征、成矿条件5-6。针对马尼特坳陷西部及巴彦乌拉地区赛汉组铀成矿条件也开展了大量研究4-15，指出赛汉组上段为重点找矿层位，赛汉组下段铀成矿条件好，重点找矿部位为沿反转断裂抬升的一侧、凹陷缓坡遭受剥蚀区域、坳陷长轴方向赛汉组煤层分布区域和油气扩散、逸散区8；认为赛汉组上段古河谷和氧化带控制了砂岩型铀成矿9；也有学者指出马尼特坳陷西部赛汉组上段为多个辫状河三角洲体系的集合体，砂体的平面非均质性控制了铀成矿作用，砂分散体系的变异部位、沉积相变部位是成矿的有利区域10；有学者构建了马尼特坳陷西段南北双向供铀的统一铀成矿模式，铀成矿目标层北缘以赛汉组上段为主、南缘以赛汉组下段为主11-12。石油系统对研究区的阿北、阿南凹陷下白垩统阿尔善组和腾格尔组开展了较多的研究，但不关注赛汉组14。针对伊和高勒地区仅见许强等15少数学者对赛汉组的沉积相做了研究。整体上伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件的研究程度低，赛汉组尚未发现铀矿化。本文详细地分析了伊和高勒地区赛汉组铀成矿条件，指出了铀成矿有利区，为伊和高勒地区下一步砂岩型铀矿找矿勘查部署提供重要的参考。1 地质概况研究区大地构造属于二连盆地马尼特坳陷。二连盆地位于西伯利亚板块与华北板块缝合线的构造部位，是在天山-兴蒙造山系的基础上，经燕山期拉张翘断构造应力场作用而发育起来的以裂陷为主要特征的中、新生代陆相沉积盆地。马尼特坳陷呈北东东向展布，包含有 2凸 9凹次级构造单元，DOI：10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.018基金项目 塔里木盆地项目（编号：地 HTLM2101）资助。收稿日期 2023-07-18 改回日期 2024-01-15作者简介 杨烨（1988），女，硕士，工程师，地质学专业，主要从事铀矿地质研究。E-mail：杨烨杨烨，等：二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件第 2期面积约 18 000 km2。研究区位于马尼特坳陷东部，主要包含研究区西部的沙那凹陷和东部的阿北凹陷，北 邻 那 仁 宝 力 格 隆 起 带，南 邻 苏 尼 特 隆起（图 1）。图 1 二连盆地马尼特坳陷构造分区及前侏罗系基底埋深图（据文献 13 修改）Fig.1 Map of structure units and buried depth of pre-Jurassic basal rocks in Manite Depression，Erlian Basin（modified aftter reference 13 ）1国境示意线；2坳陷分界线；3坳陷边缘断裂；4凹陷分界线；5凹陷边缘断裂；6基底等值线/m；7剖面位置；8研究区。研究区出露古生界基底、侏罗系、下白垩统、上白垩统、第四系及更新世玄武岩（图 2）。古生界基底在研究区东南部小范围出露，为火山岩。中下侏罗统出露于研究区北部，为灰色含煤岩系。上侏罗统小范围出露于研究区东北部，为灰色砂岩、泥岩，夹凝灰质火山岩。下白垩统腾格尔组小范围出露于研究区东北部，为灰色泥岩夹灰色砂砾岩、砂岩，夹薄层灰白色凝灰质粉砂岩，局部见黄色氧化砂岩。下白垩统赛汉组出露于研究区东北部，下段底部为灰色砾岩、砂砾岩、粗砂岩，向上为灰色泥岩与砾岩、砂砾岩、砂岩不等厚互层；上段为灰色、红色、黄色、杂色砂岩、砾岩、砂砾岩与灰色泥岩互层。上白垩统大面积出露于研究区东部，为灰色、红色、杂色砂岩、泥岩。第四系在研究区大面积分布，为冲积、洪积、风成沉积。更新世玄武岩主要出露于研究区东部、南部，其他区域零星出露。2 构造条件研 究 区 沙 那 凹 陷 呈 北 东 向 展 布，基 底 埋 深1 3002 200 m，北部发育构造缓坡（图 3）；阿北凹陷呈北东向展布，基底埋深 1 3002 600 m，为北 断 南 坳 断 陷 型 凹 陷，北 部 为 构 造 陡 坡（图 4）。沙那凹陷和阿北凹陷不同的构造性质控制了两个 凹 陷 不 同 的 赛 汉 组 厚 度 和 底 板 构 造 形 态15。赛汉组底板构造形态表现为西部沙那凹陷平缓、埋深浅，东部阿北凹陷陡、埋深大（图 5a）。沙那凹陷底板构造表现出向南东缓倾的形态，埋深由盆地边界向盆内逐渐增加到 300 m，表现出构造缓坡的特征。阿北凹陷底板构造形态表现出向南东陡倾的形态，埋深由盆地边界向盆地内快速 217铀 矿 地 质第 40 卷加深到 600 m，表现出构造陡坡的形态。赛汉组东 部 厚 300600 m，西 部 厚 200400 m15，表 现为东部阿北凹陷厚、西部沙那凹陷薄的特征（图5b）。沙那凹陷发育缓倾的构造斜坡，为层间氧化型砂岩铀矿有利的构造条件；阿北凹陷为陡倾的构造斜坡，对层间氧化型铀矿不利。图 2 研究区地质简图Fig.2 Sketch geology map of study area1第四系；2上白垩统；3下白垩统赛汉组；4下白垩统腾格尔组；5上侏罗统；6中下侏罗统；7下二叠统；8中泥盆统；9更新世玄武岩；10石炭纪-二叠纪花岗岩；11整合接触；12不整合接触；13逆断层；14走滑断层；15性质不明断层；16推测断层；17样品采集点。图 3 剖面 A-a构造剖面图（剖面位置见图 1）Fig.3 The A-a structure section（see Fig.1 for profile position）图 4 剖面 B-b构造剖面图（剖面位置见图 1，据文献 14 修改）Fig.4 The B-b structure section（see Fig.1 for profile position，modified after reference 14）218杨烨，等：二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件第 2期3 岩性及沉积相条件研究区不具备采集钻孔岩心样的条件，在研究区东北部采集赛汉组露头样品26件（采样位置见图2），其中 4件灰色泥岩，14件灰色粗砂岩、中砂岩，8件黄色粗砂岩、砂砾岩。灰色砂岩、灰色泥岩采集风化程度低的样品。将样品进行了镜下、矿物含量、有机碳含量、全硫含量、Fe3+含量、Fe2+含量、U含量等分析。西部沙那凹陷与东部阿北凹陷赛汉组的岩性具有明显差异，表现为阿北凹陷发育砾岩（图 6a）、沙那凹陷发育砂岩的特征（图 6b）。西部沙那凹陷赛汉组砂岩主要为灰色中粗砂岩、细砂岩与泥岩互图 6 研究区阿 74（阿北凹陷）、ZK640-0（沙那凹陷）钻孔岩性柱状图（钻孔位置见图 5）Fig.6 Lithological columns of drill holes of A74（Abei sag）and ZK640-0（Shana sag）in the study area（see Fig.5 for drill holes position）图 5 研究区赛汉组底板埋深等值线图（a）和厚度等值线图（b）（据文献 15 修改）Fig.5 Contour map of the burial depth of the bottom plate（a）and thickness（b）of Saihan Formation in the study area（modified after reference 15）219铀 矿 地 质第 40 卷层。东部阿北凹陷主要为灰色、黄色、红色砾岩、砂砾岩与灰色泥岩互层，夹灰色粗砂岩，夹灰色碳质泥岩、煤线；砾岩、砂砾岩和砂岩中发育平行层理（图 7a）、块状层理、槽状交错层、冲刷面；砂岩中见炭屑（图 7b）。砂岩碎屑磨圆度为棱角次棱角状，分选中差，显示为近物源沉积；孔隙式胶结，主要为黏土胶结，见碳酸盐胶结（图 7c）；见褐铁矿中残留黄铁矿（图 7d）。图 7 阿北凹陷赛汉组野外及显微镜下照片（样品位置见图 2）Fig.7 Field photos and microscope feature of rocks of Saihan Formation in Abei sag（see Fig.2 for sample position）灰色砂岩石英含量平均值为 54.83%，极值为28.80%63.10%，石英含量低，含量变化大；钾长石平均含量为 15.08%，极值为 8.20%23.40%，斜长石平均含量为 14.16%，极值为 11.20%22.70%，长石含 量 高；黏 土 矿 物 平 均 含 量 为 14.58%，极 值 为10.70%19.30%，岩屑含量高，含量变化大；显示灰色砂岩以岩屑长石砂岩为主，成分成熟的低，反映了近物源的特征（图 8、表 1）。图 8 研究区赛汉组砂岩、砾岩 X衍射矿物含量柱状图Fig.8 The histogram of mineral components by X diffraction of sandstone and conglomerate，Saihan Formation in study area 220杨烨，等：二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件第 2期表 1 赛汉组泥岩和砂岩中有机碳、全硫、Fe、U、Th含量和矿物含量数据表Table 1 The content of organic carbon,total sulfur,Fe,U,Th and minerals of gray mudstone and sandstone in Saihan Formation分类灰色泥岩灰色砂岩氧化色砂岩、砾岩、砂砾岩样品编号S02-4S02-5S02-6S02-7极小值极大值平均值S02-16S02-17S02-18S02-19S02-20S02-21S02-22S02-23S02-24S02-25S02-26S02-27S02-10S02-2极小值极大值平均值S02-11S02-12S02-13S02-14S02-15S02-3S02-8S02-9极小值极大值平均值岩性灰色泥岩灰色泥岩灰色泥岩灰色泥岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色粗砂岩灰色细砂岩灰色中砂岩黄色粗砂岩黄色粗砂岩黄色粗砂岩黄色粗砂岩黄色粗砂岩灰黄色粗砂岩黄色砂砾岩黄色砂砾岩有机 C/%0.380.530.590.530.380.590.510.190.070.060.210.120.360.060.060.200.080.110.140.070.090.060.360.130.100.080.090.120.120.150.050.050.050.150.09全 S/%0.010.010.010.010.010.010.010.010.010.010.000.010.010.010.010.010.010.01/0.01/0.010.01/0.020.020.03/0.030.01Fe2+/%0.010.010.010.010.010.010.01/0.01/0.01/0.01/0.01/0.01/0.020.020.02/0.020.01Fe3+/%1.520.741.271.040.741.521.141.051.471.090.621.061.071.430.630.590.680.830.651.201.650.591.651.000.110.110.060.040.080.260.500.950.040.950.26Fe2+/Fe3+2.171.051.821.491.052.171.631.502.101.560.891.511.532.040.900.840.971.180.931.722.360.842.361.430.160.150.090.060.110.370.711.350.061.350.38U/10-64.845.115.755.524.845.755.312.322.082.061.962.082.111.991.952.151.942.322.062.601.631.632.602.093.573.834.134.693.792.671.911.801.804.693.30Th/10-615.6015.5017.6016.5015.5017.6016.306.716.555.986.056.346.566.085.866.125.726.826.507.474.334.337.476.225.225.135.095.085.297.225.485.175.087.225.46U/Th0.310.330.330.330.310.330.320.350.320.340.320.330.320.330.330.350.340.340.320.350.380.320.380.340.680.750.810.920.720.370.350.350.350.920.62石英/%/61.0059.0059.5059.6054.4055.9055.2059.3059.1056.0047.7063.1049.0028.8028.8063.1054.8360.7059.6055.1056.3052.3053.7064.1059.0052.3064.1057.60钾长石/%/8.2015.4014.4012.3015.4015.1018.2017.3012.5015.9023.4012.9015.2014.908.2023.4015.0811.2015.0018.5017.5020.2014.9012.2018.7011.2020.2016.03斜长石/%/12.4014.6011.2012.6012.2013.6014.3011.9014.2014.7014.0013.3016.5022.7011.2022.7014.1612.6011.1012.7012.3012.9012.8011.8011.3011.1012.9012.19方解石/%/33.6033.6033.6033.60/黏土矿物/%/18.4011.0014.9015.5018.0015.4012.3011.5014.2013.4014.9010.7019.30/10.7019.3014.5815.5014.3013.7013.9014.6018.6011.9011.0011.0018.6014.19注：/为低于检测限。黄色砂岩、砾岩特征与灰色砂岩相似，石英含量平均值为 57.60%，石英含量低；钾长石平均含量为 16.03%，斜长石平均含量为 12.19%，长石含量高；黏土矿物平均含量为 14.19%，岩屑含量高；显示黄色砂岩、砾岩以岩屑长石砂岩、砾岩为主，成分成熟的低，反映了近物源的特征。研究区早白垩世赛汉期发育北部物源和南部物源的三角洲，中部为半深湖-滨浅湖相，发育范围小，为东西向狭长的带状15；北部发育三角洲规模大，向湖盆延伸远，三角洲砂体在横向上相互叠置，横向连续性好；南部三角洲规模小，横向发育范围小15。阿北凹陷发育扇三角洲，沙那凹陷发育辫状河三角洲。马尼特坳陷砂岩型铀矿最有利的沉积相带为纵向河道4-6，而纵向河道在研究区赛汉组不发育，整体上研究区赛汉组沉积相条件较巴彦乌拉等发育纵向河道的地区差。研究区赛汉组为近物源沉 221铀 矿 地 质第 40 卷积，其中沙那凹陷发育近辫状河三角洲和砂岩，对砂岩型铀成矿有利；阿北凹陷发育扇三角洲和砾岩，其有利条件较沙那凹陷差。4 岩石地球化学条件4.1 有机碳、全硫、Fe3+、Fe2+含量灰 色 砂 岩 有 机 碳 平 均 含 量 为 0.13%，极 值 为0.06%0.36%，含量变化大，含量较巴彦乌拉地区赛汉组灰色砂岩有机碳含量（0.36%6）明显低。灰色泥岩有机碳平均含量为 0.51%。黄色砂岩、砾岩有机碳平均含量为 0.09%，与巴彦乌拉地区黄色砂岩有机碳含量（0.10%6）接近（图 9a）。灰色砂岩全硫平均含量为 0.01%（图 9b），极值为0.008%0.012%，含量变化不大，较巴彦乌拉地区赛汉组灰色砂岩全硫含量（0.38%6）明显低。黄色砂岩、砾岩全硫平均含量为0.011%，灰色泥岩全硫平均含量为0.01%，灰色砂岩、黄色砂岩、砾岩、灰色泥岩的全硫含量差别不大，X衍射未在灰色砂岩中检测出黄铁矿，显示研究区赛汉组黄铁矿含量低。灰色泥岩 Fe2+/Fe3+平均值为 1.63（图 9c），灰色砂岩 Fe2+/Fe3+平均值为 1.43，灰色砂岩与灰色泥岩显示赛汉组原生为还原环境。黄色砂岩、砾岩 Fe2+/Fe3+平均值为0.38，显示赛汉组黄色砂岩、砾岩遭受后生氧化。4.2 铀含量灰 色 泥 岩 铀 平 均 含 量 为 5.3110-6，极 值 为4.8410-65.7510-6，铀含量低，含量变化小；灰色砂岩铀平均含量为2.0910-6，极值为1.6310-62.610-6，铀含量低，含量变化小（图 9d）；研究区灰色泥岩、砂岩的铀含量较巴彦乌拉地区赛汉组灰色原生带铀含量（30.7410-6 5）明显低。黄色砂岩、砾 岩 铀 平 均 含 量 为 3.310-6，极 值 为 1.810-64.6910-6，含量变化大；研究区黄色砂岩、砾岩铀含量 较 巴 彦 乌 拉 地 区 赛 汉 组 黄 色 氧 化 带 铀 含 量（22.310-6 5）明显低。图 9 研究区赛汉组泥岩、砂岩、砾岩有机碳（a）、全硫（b）、Fe2+/Fe3+（c）、铀含量（d）柱状图Fig.9 The histogram of content of organic carbon（a）、total sulfur（b）、Fe2+/Fe3+（c）、U（d）in the mudstone and sandstone of Saihan Formation in the study area研究区赛汉组原生为灰色岩系，含炭屑，对砂岩型铀矿有利，但是有机碳、全硫、铀含量较巴彦地区明显低，整体上岩石地球化学条件较巴彦乌拉地区赛汉组差。5 水文地质条件研究区的地下水补给区主要为西北部那仁宝力格隆起带和东南部的苏尼特隆起带；径流区为中生代凹陷区，地下水主要自西北向东南径流，赛汉组透水性砂体发育，为主要的径流含水层；排泄区主要位于研究区之外的东南部，以径流排泄、蒸发排泄为主；研究区赛汉组的补-径-排体系发育完善16。沙那凹陷和阿北凹陷发育 4 片水中氡异常区、3片水中铀异常区16，水中氡异常区与水中铀异常区具有好的叠合度，与赛汉组三角洲相叠合程度高（图 10）。研究区赛汉组水动力体系完整，三角洲相带内放射性水化学异常明显，水文地质条件好。222杨烨，等：二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件第 2期图10 研究区水动力及水中铀、氡异常分布图（据文献 16 修改）Fig.10 Map of groundwater hydrodynamics and uranium-radon anomaly in the study area（modified after reference 16）6 后生氧化条件研究区赛汉组后生蚀变主要为后生氧化，发现的后生氧化主要为后生潜水氧化和层间氧化。后生潜水氧化主要发育在赛汉组出露地表及近地表处，由于研究区赛汉组上覆为第四系或者薄层二连组，所以赛汉组顶部具有发育潜水氧化的条件。在研究区东部露头见潜水氧化形成的黄色、红色、杂色砂岩、砂砾岩（图 11a、b），残留炭屑（图 11c、d），显示氧化作用不充分，氧化程度不高。发现的层间氧化为潜水氧化转层间而来，在 N640剖面北部发现小规模的潜水转层间的氧化，从北向南发育于钻孔ZKY3-3ZKY3-4处，层间氧化带南北长约 3.5 km，东西宽度尚未控制，规模较小17（图 12）。研究区赛汉组具有发育后生氧化的条件，由于工程控制度低，尚未发现大规模的氧化带。图 11 研究区赛汉组露头潜水氧化现象Fig.11 Photos showing the phreatic oxidation in outcrops in the study area 223铀 矿 地 质第 40 卷图 12 研究区 N640剖面17Fig.12 The N640 profile in the study area17 224杨烨，等：二连盆地伊和高勒地区赛汉组砂岩型铀成矿条件第 2期7 结论1）研究区盆地基底及周围蚀源区广泛发育富铀酸性火山岩，具有良好的外部铀源。水动力体系完整，放射性水化学异常明显，水文地质条件好。2）研究区沙那凹陷发育缓倾的构造斜坡，赛汉组发育辫状河三角洲，砂体发育，主要为砂岩；阿北凹陷发育陡倾的构造斜坡，赛汉组发育扇三角洲，砂体发育，主要为砾岩。3）研究区赛汉组不发育纵向河道，有机碳、全硫、铀含量明显低于巴彦乌拉地区赛汉组，砂岩型铀成矿条件较巴彦乌拉地区差。4）研究区沙那凹陷赛汉组砂岩型铀成矿条件优于阿北凹陷，沙那凹陷可作为伊和高勒地区去下一步优先开展砂岩型铀矿勘查工作的地区。参考文献1 刘武生，王正邦，谢佑新.二连盆地可地浸砂岩型铀成矿的再认识 J.铀矿地质，2004，20（2）：65-70.LIU Wusheng，WANG Zhengbang，XIE Youxin.New understanding of ore-formation of in-situ leachable sandstone-type uranium deposit in Erlian basin 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research area were found good,but the uranium content of Saihan Formation is low;The study are is with a full recharge-run off-discharge groundwater system,with obvious radioactive hydrochemical anomalies.The Shana sag has a gently dipping structural slope,developed braided river deltas,and sand bodies mainly consisting of interbedded gray sandstone and mudstone.Abei sag has steep structural slopes,developed fan deltas,and highly developed sand bodies of gray variegated conglomerate interbedded with gray mudstone