鄂尔多斯盆地南部灵台地区油气对铀成矿的影响.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW236鄂尔多斯盆地南部灵台地区油气对铀成矿的影响一于宏伟，刘坤鹏，毛宁核工业二三研究所，西安，710086注：本文为中国核工业地质局铀矿调查评价项目（编号：202115-2）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：蔡志慧。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.098作者简介：于宏伟，男，1978 年生，硕士，高级工程师，主要从事铀矿地质科研和生产工作；Email：。关键词：关键词：砂岩型铀矿；环河组；油气；灵台鄂尔多斯盆地灵台地区位于鄂尔多斯盆地南部甘肃省灵台县一带，其大地构造位置位于盆地次级构造单元天环坳陷南侧、渭北隆起西北侧。前人在鄂尔多斯盆地发现的砂岩型铀矿主要产于盆地东北部、东南部及西缘的中生代侏罗纪碎屑岩中，而近几年在白垩纪碎屑岩中新发现了较好的工业铀矿化，本文主要探讨了盆地南部灵台地区下白垩统环河组铀矿化特征及其成矿潜力。1地质背景鄂尔多斯盆地属于华北板块的一部分，其大地构造位置位于华北板块的西部，区域构造位置处于我国东部滨太平洋与西部特提斯喜马拉雅两大构造域之间，具有近南北向矩形盆地特征，总面积约 25 万 km2。根据盆地结构特征，将盆地划分为伊盟隆起、西缘逆冲断褶带、天环坳陷、陕北斜坡、晋西挠褶带、渭北隆起等 6 个次级构造单元(李克勤，1989)，研究区位于天环坳陷东南侧、渭北隆起的西北侧。鄂尔多斯中生代盆地构造演化发展主要受古特提斯构造域与环太平洋构造作用影响，早、中三叠世继承了二叠纪陆相沉积特征，三叠纪末期，特提斯构造运动仍起主导作用，地壳上升，三叠纪地层广泛遭受侵蚀，并造就了鄂尔多斯盆地西高东低、北高南低的古构造特征。中侏罗统在此背景上开始沉积，晚侏罗世受环太平洋构造影响加强，盆地整体抬升，未接受沉积，盆地主体隆升剥蚀，缺失上侏罗统沉积。早白垩世环太平洋构造影响进一步得到加强，盆地东部晋西隆起进一步抬升，盆地边界西移，而西缘受阿拉善断块强烈逆冲的影响，形成近南北向西缘逆冲带，从而圈闭了鄂尔多斯南北矩形盆地轮廓，也造就西深东浅的箕状盆地特征，并接受早白垩世沉积，古气候以干旱为主。至晚白垩世，盆地再次整体隆起，并遭受剥蚀和夷平。早白垩世以后盆地以抬升剥蚀为主，致使环河组长期暴露地表，有利于含铀含氧水层间渗入作用的发育。研究区白垩系自下而上划分为宜君组、洛河组、环河组、罗汉洞组和泾川组。区内环河组主要为三角洲相、滨浅湖相沉积，在地表主要出露于黑河河谷和达溪河河谷两侧，与下伏洛河组整合接触。钻探揭露厚度为 266652 m，平均 443 m，自东南向西北方向地层厚度逐渐增大，揭露的最高处位于东南部，标高高程 710 m，最低处在西北部，标高高程约为 361 m。岩性组合下部是由灰绿色、暗红色细粒砂岩与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩韵律层组成；中部为灰紫色、紫红、灰绿色块状泥岩、砂质泥岩夹同色、黄灰色薄层状粉砂岩、条带状细粒砂岩；上部为暗紫色、灰绿色粉砂质泥岩夹粉砂岩和中粒砂岩，其中砂岩在横向延伸不稳定，往往呈楔状由厚变薄尖灭于泥岩中。该组沉积构造丰富，其中砂岩发育小型低角度板状交错层理、低角度槽状交错层理和平行层理；粉砂岩具水平或缓波状层理，局部偶见不对称浪成波痕。泥岩中发育同生变形层理、龟裂纹，裂隙面常被石膏薄层充填。2铀矿化特征2.1铀矿体特征铀矿体在平面上的分布由河流相砂体控制，砂泥韵律结构相对明显，含矿砂体位于下白垩统环河组下段底部，其顶板为棕红色粉砂岩、泥岩，底板为致密棕红色砾岩，砂体厚度一般 1025 m 对成矿有利，铀矿体位于褪色蚀变带内。剖面上铀矿地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1237体产于河道砂体上部，与氧化还原界面有关，富集于有机质含量高的灰绿色、灰黑色砂体中。铀矿体底板埋深为 674.20678.90 m，厚度2.403.90 m，品位 0.0616%0.0939%，平米铀量3.217.95 kg/m2，矿体总体向北西倾，与地层产状一致。矿体形态呈板状，沿褪色蚀变带展布，延伸约 3km，矿体的产出与灰绿色蚀变砂体中丰富的还原介质密切相关。2.2铀矿石特征区内含矿岩性主要为灰绿色、浅灰绿色、灰绿色夹棕色、灰黑色长石石英砂岩及岩屑石英砂岩，以中粗粒为主，次为细粒，局部夹薄层灰绿色粉砂岩及含砾砂岩，砾石成分主要为花岗岩，次为石英岩等。其中碎屑颗粒主要由石英、岩屑以及少量长石、黑云母和绿泥石等组成，且多呈次棱角状次圆状，分选较好。填隙物主要为粘土矿物，其中黏土矿物主要为高岭石、伊利石和绿泥石等，同时还见有少量有机质、辉铜矿、斑铜矿等。胶结类型主要为接触式胶结。矿石中铀矿物以铀石为主，主要呈不规则他形或微粒状分布在黄铜矿、有机质、黄铁矿周围或与其伴生。根据硅酸盐化学全分析结果，铀矿石 FeO 含量较高，烧失量也相对较高，说明矿石中的有机质含量相对较高，且有机碳、全硫、Eh 含量都远高于正常岩石（表 1），这些都说明了矿石的还原能力强。对灵台地区矿石样品分别进行了 Mo、V、Se、Tl、Re 伴生元素的化学分析,发现 U 与 Mo、Tl、Re 成正相关，与 V、Se 相关性不明显。2.3铀矿化与还原介质的关系研究区铀的富集与还原介质的含量有关，还原介质丰富有利于铀的沉淀与富集。该地区基底断裂和盖层断裂较发育，基底断裂主要为 NEE 向，盖层断裂主要有 NEE、NW 向，油气沿断层面向下白垩统运聚，使其还原能力大大增强。受后期还原作用改造，地层中含有机质、铁的硫化物、油斑等还原物质，具备形成砂岩型铀矿需要的还原障条件。野外地质调查和岩心观察发现工作区下白垩统环河组下段存在褪色还原作用，形成灰色、灰绿色夹棕色中细砂岩，为氧化砂岩经后生还原形成。对 ZK0-2 孔矿段进行系统的样品采集分析测试显示，其特征元素分布存在明显规律。铀含量高的部位有机碳、总硫含量明显增高，反映出铀的富集与有机质和硫化物关系密切；紫外荧光测试结果显示矿段存在短波段的峰值，且部分波长荧光强度峰值与铀元素含量峰值重合，由于短波段紫外荧光常反映轻烃含量，据此推测铀矿化可能与油气有关。2.4铀成矿年龄灵台地区铀矿石 U-Pb 全岩等时线年龄为 46.5Ma，从铀成矿年龄结果可以看出，区内铀成矿时间主要为古近纪，晚于或相当于盆地中生界烃源岩大规模排烃时间晚白垩世至古近纪，反映出油气渗出为区内铀成矿提供了一定的还原介质。3结论研究区构造上总体处于盆地天环坳陷东南段、渭北隆起西北段与陕北斜坡的接触过渡区，属南部渭北挠褶带之北部彬县黄陵坳褶带的北缘，带内的构造活动及特征与横亘于我国中部的东西向秦岭造山带有着密切的关系，多发育断层、隆起带及坳陷区。断裂构造主要发育近南北向和北西向两组断裂，区域发育的深大断裂、次级断裂等沟通了深部的油气，有利于三叠系和侏罗系油气藏内油气渗出，在白垩系红色碎屑建造中发育还原作用，为铀成矿提供还原介质，弥补有机质不足的先天条件。在燕山运动晚期盆地南部三叠系延长组油气形成，油气组分沿断裂、裂隙向上部含水层中运移发生油气还原蚀变作用，有利于铀矿化的富集（图 1），区内已发现的环河组砂岩型铀矿主要位于油气田的外围或上部层位。注释/Note甘肃煤炭地质勘查院.2011.甘肃省灵台县独店勘查区煤炭普查报告.参考文献/References赵凤民.2017.重新认识还原作用在铀成矿中的贡献.铀矿地质，33(4);193198.朱强，李建国，苗培森，司庆红，赵华雷，肖鹏，张博，陈印，赵博文.2019.鄂尔多斯盆地西南部洛河组储层特征和深部铀成矿地质条件.地球科学与环境学报，41(6)：675690.地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1238YU Hongwei,LIU Kunpeng,MAO Ning：The influence ofoil and gas on uranium mineralization in the Lingtai area ofthe southern Ordos basinKeywords:sandstone type uranium deposit；HuanheFormation；oil and gas；Lingtai area表 1鄂尔多斯盆地南部灵台地区下白垩统环河组样品部分元素分析结果（%）一览表样品编号岩性UThC有机CO2SFe2+Fe3+Eh（mV）ZK0-1-13浅灰绿色细砂岩0.00040.00070.054.460.0230.390.395ZK0-1-41浅灰绿色细砂岩0.00210.00080.286.500.0680.720.099ZK0-1-20灰黑色含砾中砂岩1.16600.00391.741.571.312.191.5839ZK0-1-25浅灰绿色含砾中砂岩0.08330.00111.055.210.570.960.8222ZK0-1-31浅灰绿色含砾中砂岩0.04600.00090.616.010.340.720.4920ZK0-1-33浅灰绿色含砾中砂岩0.04790.00110.798.170.380.950.6720图 1鄂尔多斯盆地南部灵台地区下白垩统环河组成矿模式示意简图1推测铀矿体；2推测铀矿化；3推测油气还原蚀变带；4断层；5油气运移方向；6含氧含铀水流向