伊犁盆地南缘某矿床构造与铀成矿关系蒋宏;张占峰;刘铭艳【摘要】The deposit is an important part of sandstone type uranium deposits in the north of Iyli basin;the characteristics of geologic structure and the uranium mineralization model are different from other deposits. By dividing the construction units, these deposits can be located on the area of tectonic activity in the north of Iyli basin. Since the latest tectonic activity, the characteristics of the fold and fractures are developed, because of the frequent multiple periods of tectonic activity. The uplift in the edge of Iyli basin provided the potential energy to the development of interlayer oxidation zone, at the same time, the position and characteristics of the major fractures determined groundwater recharge-runoff-discharge system,the developed space of the interlayer oxidation zone and the position in which uranium ore developed.According to the event of the geologic structure and microcosmic shape of gouge quart pieces, we divide the major fractures into six periods, which were corresponded with four mineralization periods dividing by the age of the ore U-Pb isotope. The intermittent tectonic movement is the major mineralization time.The multiple periods of structure led to the multiple periods and multiple phases of uranium mineralization, then richen and finally formed to a deposit.%某矿床是伊犁盆地南缘地浸砂岩型铀矿田重要组成部分,矿床地质构造及成矿模式有别于铀矿田内其它矿床通过构造单元划分,矿床定位于盆地南缘构造活动区新构造运动以来,频繁的多期次构造活动造就褶皱、断裂发育盆缘适度抬升为层间氧化带发育提供势能的同时,主控矿断裂产出部位及性质决定了地下水补径排体系、层间氧化带发育空间和铀矿化的赋存部位据区域地质构造活动事件和断层泥石英碎砾微观特征分析划分出控矿断裂的6个活动期次与利用矿石U-Pb同位素年龄划分出的4个成矿期次在时间上具对应关系,构造运动的间歇期是铀主成矿期,多期次构造活动导致铀成矿具多期和多阶段性.【期刊名称】《新疆地质》【年(卷),期】2011(029)003【总页数】5页(P327-331)【关键词】砂岩型铀矿;控矿构造;成矿期次;补径排体系【作者】蒋宏;张占峰;刘铭艳【作者单位】核工业216大队,新疆乌鲁木齐830011;核工业216大队,新疆乌鲁木齐830011;核工业216大队,新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】P619.1420世纪 90年代后,伊犁盆地南缘地浸砂岩型铀矿控矿因素、成矿规律和模式研究工作不断深入,随着研究成果在铀矿床勘探过程中的成功应用,逐步形成由构造、沉积相环境、铀源、地球化学障及古气候等为主要内容的“伊犁式”铀成矿模式.找矿成果显示该矿床是伊犁盆地南缘潜在成矿规模最大、单位面积内产矿量最高矿床.本文对其构造与铀成矿关系初步分析,进一步研究该矿床铀成矿规律及模式,对天山造山带各山间盆地找矿工作具重要指导和借鉴意义.1 矿床构造特征1.1 区域构造背景矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带东段构造活动区,该斜坡带为总体向北倾的单斜构造.由于构造运动,尤其是新构造运动造成不同地段构造产出形式不同,山前逆冲断裂控制盆地发展和改造,在次级断裂构造共同作用下,盆地南缘进一步改造形成多个次级构造单元,总体具隆凹相间构造特点.据构造活动强度和产出形式不同,由西向东划分为洪海沟西部凹陷、库捷尔太微凸、苏东布拉克微凹、乌库尔其微凸、扎吉斯坦向斜、郎卡倒转凹陷和库鲁斯泰-达拉地复式向斜(图 1).盆地内隐伏断裂大部分为推测断裂,是据遥感影像资料解译和地表地貌变化特征确定.位于512矿床以北约2 km、513矿床以北约1 km的近EW向延伸40 km的隐伏大断裂是盆地南缘铀成矿带排泄源,是矿床地下水补径排体系组成部分.图1 伊犁盆地南缘构造单元划分示意图Fig.1 Profile sketch map of tectonic units in the south of Iyli basin(据李细根改编,2002)1.盆地边界;2.八煤出露线;3.逆断层;4.性质不明断层;5.隐伏断层;6.铀矿床及编号1.2 矿床构造特征矿床位于扎吉斯坦向斜东南翼,该向斜整体呈 WS、NW和SE向3面翘起,向NE 向敞开的构造形态,向斜轴部位于扎吉斯坦河河谷地段,倾向45°～48°,倾角6°～8°.矿区内主要发育 3个(组)断裂(图 1,2).矿床夹于 F1和 F3断裂间呈 NE向缓倾斜单斜带上,地层平均倾角小于10°.受断裂构造控制和分割,该区铀成矿单元与构造单元划分有差别,矿区独立于扎吉斯坦向斜,且不包括西北侧的扎吉斯坦铀矿床.以成矿水动力作用特征为主要标准,考虑到含铀含氧水补径排体系和成矿地质构造特征同一性,NE向上包括郎卡倒转凹陷西段(图2).1.3 控矿构造演化该矿床现今地质构造特征是在区域构造运动影响下,经长期演化而成.最早的构造为海西晚期陆相成盆初期形成的F1控盆断裂,其后构造演化发展重复着相对静止和活化过程.与铀矿化有关的构造活动大致划分为:晚侏罗—早白垩世在区域挤压应力作用下,盆缘逆冲推覆作用持续加强,形成牵引褶皱及断裂带破碎岩石呈叠瓦状堆积,缺失上侏罗统和下白垩统.中下侏罗统普遍发生构造变形.晚白垩世末期受燕山末幕运动影响,基底断裂复活,南北挤压应力进一步加强,盆地基底整体抬升,侏罗系持续接受含氧含铀水渗入.渐新—中新世构造运动起因于天山揭顶作用驱动.在逆冲控盆断裂作用下,盆缘地层暴露地表并剥蚀,缺失古近系.在NS向挤压作用下,地层发生脆性变形并生成F3断裂.F3断裂与F1断裂夹持近NE向展布的单斜带西南部侏罗系出露地表.断层泥中石英碎砾微观溶蚀形貌结构为珊瑚状和锅穴状(图3-A).上新世末—早更新世构造活动时间为1.35～2.0 Ma,主活动时间大致与天山第四纪构造运动第一幕接近.F1断裂中部形成平移走滑断层组和构造破碎窗口,构成矿区地下水补给窗口之一.与 F3断裂斜交的F4 、F5断裂同时形成.断层泥中石英碎砾微观溶蚀形貌为苔藓状结构和鳞片状.样品中石英碎砾微观溶蚀形貌均以苔藓状居多,反映该期构造活动较强(图3-B).图2 某矿床地质工作综合成果示意图Fig.2 Profile sketch map of geological results of a deposit1.断层及编号;2.河流;3.地下水水流方向;4.三工河组下段层间氧化带前锋线及铀矿体;5.三工河组上段层间氧化带前锋线及铀矿体;6.西山窑组下段层间氧化带前锋线及铀矿体;7.西山窑组上段层间氧化带前锋线及铀矿体中—晚更新世中更新世早期地层沉积多表现为整合或平行不整合接触,中更新世晚期—晚更新世构造活动较强,主要表现为盆缘逆冲推覆作用加强,并导致矿区南部煤层出露地表并烧结侏罗系碎屑岩.构造活动时间为0.13～0.35 Ma.断层泥中石英碎砾呈次贝壳状微观溶蚀形貌占一定比例,该溶蚀形貌更多表现晚更新世构造活动印迹(图3-C).图3 断层泥中石英碎砾微观溶蚀形貌Fig.3 Corrosional shape of gouge quart pieces in the pugA——珊瑚状石英碎砾微观浴蚀形貌;B——苔藓状石英碎砾微观浴蚀形貌;C——次贝壳状石英碎砾微观溶蚀形貌;D——贝壳状石英碎砾微观浴蚀形貌全新世整体表现持续运动特点,强度不大,呈脉动式差异升降形式.该期构造运动断层泥中石英碎砾受溶蚀和后期构造改造作用影响最小,所形成贝壳状结构微观溶蚀形貌保留最为清晰(图 3-D).大部分石英碎砾裂而不破,显示高挤压应力作用下岩石发生缓慢破裂.切断各种擦痕撞击坑现象表明全新世发生过强应力作用活动,高应力作用下快速撞击形成了楔形撞击坑.2 铀矿化特征2.1 铀矿体空间展布该矿床砂岩型铀矿化分别赋存于三工河组下段、三工河组上段、西山窑组下段和西山窑组上段砂体中,层间氧化带及铀矿带夹于 F1和 F3断裂间.层间氧化带呈蛇曲状近 NE向交叉展布,各矿带在平面上相互叠置,由西南向北东矿体埋深逐渐增大(图 2).三工河组下段铀矿带可分为南矿带和北矿带,均呈条带状展布.北矿带横贯矿床向东延伸,稳定性和连续性最好,受控于地下水补径排机制;南矿带向NE向止于构造破碎窗.三工河组上段铀矿带分为南、北两个矿带.南矿带受层间侧向氧化作用控制呈条带状展布;北矿带受三工河组下段含氧含铀水向上越流的层间氧化作用控制,矿体呈近 EW 向似纺缍状展布.西山窑组下段铀矿带分布范围广,空间展布形态复杂.主矿带呈似条带状展布于矿区中东部,多由板状、似层状及卷状矿体翼部组成,西南部铀矿带呈封闭环状展布,两条矿带间有零星翼部残留矿体断续分布.西山窑组上段铀矿化受古河道主砂体控制,铀矿带断续分布,主矿带分布于矿区西南部和东北部,呈似条带状展布.2.2 铀矿石年龄及成矿期次该矿床铀元素基本为独立铀矿物和分散吸附状两种.铀矿物主要为沥青铀矿(含少量再生铀黑),其次为铀石,多出现在高品位矿石中;分散吸附状铀主要分布在贫铀矿石的砂岩杂基、碎屑物显微孔隙中.类质同象形式的铀存在于碎屑重矿物锆石、独居石、磷灰石中,含量极低.取自不同赋矿层位、矿体不同部位(以卷头和接近卷头部位为主)的 16个高品位矿石样品的沥青铀矿 206Pb/238U表观铀成矿年龄分布于0.25～19.2 Ma间,集中分布在4.1～11.5 Ma,为矿床主成矿期.秦明宽等对与该矿床相邻的扎吉斯坦矿床全岩U-Pb年龄进行了测定,样品矿化年龄频数统计表明,矿石年龄集中于2～12 Ma和2～0.7 Ma两个区间,以频数大于10%计,矿化期分为66～158 Ma、30～51 Ma、15～25 Ma 3期❶秦明宽.新疆伊犁盆地南缘可地浸层间氧化带砂岩铀矿床成因及定位模式.核工业北京地质研究院,1997.综上,矿床铀成矿作用期可划分为4个期次:①早白垩世晚期—晚白垩世;②始新世—渐新世早期,上述两期次相当于铀初始富集和预富集阶段.③中新世末—上新世初,为该矿床主成矿期;④更新世以来为后生富集阶段.3 构造与铀成矿的关系3.1 构造运动是成矿作用的动力地质历史时期上,构造相对静止和活动过程,常伴随构造活动,地层发生掀斜,在地下水补径排机制完善情况下,地表含氧含铀水可进入侏罗系层间砂体,发生不同程度铀迁移和富集.随着构造活动相对静止期间上覆地层封闭作用,铀矿化终止.F1断裂以逆冲推覆作用形式始终参与上述过程.F3断裂形成于中新世,略早于主成矿期,地层发生褶皱并在断裂南侧抬升,使该矿床成为相对独立铀成矿单元.3.2 构造产出特征和作用决定了层间水动力机制矿床地下水主要来源于西南部扎吉斯坦河上游入渗水,次为矿床南部山区通过F1断裂中部构造破碎窗向侏罗系层间砂体的补水.此外,矿区东段倒转出露侏罗系露头属开启型水动力窗口,给东段侏罗系层间砂体一定地下水补给.地下水主流向整体上与F3断裂一致,主体流向为NE向.矿床东侧CSAMT测量在由F1断裂向盆内16.4 km的范围内未发现断裂,表明F3断裂延伸长度有限.地下水沿F3断裂NE径流后转向北.矿床以北隐伏大断裂构成地下水局部排泄源.F1断裂东段侏罗系砂体开启部位及直立倒转产出特征决定其不是该区地下水主要补给窗口,F1断裂中段构造破碎窗一定程度上起到层间补水通道作用,构造运动造成矿床西南部大片侏罗系抬升出露,产生层间砂体和地表水联系,成为最重要补水通道,形成矿床水动力机制(图2).F1和F3断裂阻水逆冲断裂组合,尤其是F3断裂对矿区内补径排机制和铀矿化形成意义重大.阻水逆冲断裂组合保证了矿区处于相对独立和稳定的构造成矿系统,阻水断裂使主要来自于扎吉斯坦河上游含氧铀水在相对封闭补径排体系中,由西南向北东渗流.地下水在 F1和 F3断裂内,中部流速大,近断层部位流速相对较小,有利于铀在近断层处沉淀.扎吉斯坦河对层间水持续补给,使层间氧化带不断发育,形成铀叠加富集,现代水系对铀成矿具积极作用(图4).3.3 层间氧化带和铀矿带空间展布矿床内层间氧化带和铀矿化发育为构造-水动力共同作用下含氧含铀水渗流的结果.复杂的构造型式对地层产出、砂体展布、地下水补径排及层间氧化和铀矿化起决定性作用.构造决定地层产出特征、侏罗系层间砂体开启部位和方式,共同控制着地下水补径排机制,作为铀成矿作用主导因素的水动力机制又与有机质等地球化学因素共同控制了层间氧化带的发育和铀成矿.与阻水逆冲断裂组合控制地下水补径排同理,层间氧化带在空间上产出于F1和F3断裂夹持的近 NE向展布的斜坡带上.在相对稳定和封闭的成矿构造单元内,层间氧化带发育充分,形成的铀矿化也分布于F1和F3断裂间.层间氧化带总体近NE向发育,主矿体展布方向与层间含氧含铀水渗流方向近于平行,即铀矿化是由层间氧化带发育过程中侧向氧化作用形成.该特点体现在三工河组下段、矿床西南部三工河组上段和西山窑组铀矿体形成过程中,铀矿体平面上呈重叠状产出.矿床中部三工河组上段铀矿化的形成与地下水层间越流有关.F1断裂构造破碎窗渗入水参与了矿床成矿作用,使早期形成的层间氧化带及铀矿体受到改造,导致层间氧化带前锋线出现后置或前置,使铀矿体局部残留及在新层间氧化带前锋线附近叠加富集形成厚大铀矿体,层间氧化带及铀矿化呈复杂的空间展布形态(图5).图4 某矿床0号勘探线剖面三工河组下段砂体渗透性差异图Fig.4 The different permeation in the sand of J1s1 in profile of line 0 of a deposit1.砂岩;2.泥岩;3.层间氧化带;4.工业铀矿体;5.铀矿化;6.渗透系数(单位m/d)3.4 构造运动脉动性导致铀成矿多期性矿床构造运动期次与铀成矿期次对应关系见表 1.上述对应关系反映构造运动与铀成矿在时间分布上有规律性,每一期构造运动后多伴随铀成矿作用发生,即铀成矿期基本上在构造运动间歇期.反复构造活动导致铀成矿作用具多期和多阶段性.4 结论(1) 作为地浸砂岩型铀矿载体,岩相-岩性是基础性控矿因素.伊犁盆地南缘铀成矿作用对岩相无特殊选择性.迄今为止,水西沟群绝大部分沉积旋回中已发现工业铀矿化.应是沉积微相的变化对矿体空间展布具一定控制和约束作用的结果.图5 某矿床-扎吉斯坦矿床纵剖面图Fig.5 The profile from a deposit to Zhajisitan deposit1.砂砾泥堆积;2.砂体;3.煤层;4.泥岩;5.基岩;6.层间氧化带前锋线;7.断裂位置及编号表1 某矿床构造活动与铀成矿期次对应关系Table1 The relationship between tectonic activity and periods of uranium mineralization in a deposit地质年代晚侏罗世早白垩世晚白垩世古新世始新世渐新世中新世上新世更新世全新世时间点/Ma 145.5 99.6 65.5 55.8 33.9 23.0 5.3 1.8 0.01构造期次————————————铀成矿期次————————(2) 构造复杂、活动性强的伊犁盆地南缘东段同样可形成良好铀矿化,构造活动区中相对稳定区是前提;含氧含铀水层间运移是形成层间氧化作用和铀迁移富集主导因素,地下水补径排体系通畅是保障,高反差氧化-还原障(丰富有机质、还原剂)是形成大规模和高品位矿化的成因.(3) 从矿区内断裂构造未直接参与铀成矿作用(如构成地下水补径排体系、通过断裂提供深部铀源、还原剂)考虑,该矿床铀成矿模式是层间氧化带水成铀矿床.区域构造活运动较强,对相对稳定小环境成矿有利.。
