第42卷 第3期2023年 5月 地质科技通报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yV o l .42 N o .3M a y 2023王龙辉,剡鹏兵,焦养泉,等.鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式[J ].地质科技通报,2023,42(3):222-233.W a n g L o n g h u i ,Y a n P e n g b i n g ,J i a o Y a n g q u a n ,e t a l .U r a n i u m m e t a l l o g e n i c m o d e l o f t h e L o w e r C r e t a c e o u s i n t h e n o r t h e r n O r -d o s B a s i n [J ].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2023,42(3):222-233.基金项目:中国核工业部地质局项目 鄂尔多斯盆地北部铀矿资源调查评价与勘查 (201902)作者简介:王龙辉(1988 ),男,工程师,主要从事铀矿地质找矿工作㊂E -m a i l :2810635316@q q.c o m 鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式王龙辉1,剡鹏兵1,焦养泉2,吴立群2,张字龙3,荣 辉2,张 帆2,李振成1,钟伟辉2(1.核工业二ʻ八大队,内蒙古包头014010;2.中国地质大学(武汉),武汉430074;3.核工业北京地质研究院,北京100000)摘 要:自2019年以来,鄂尔多斯盆地北部下白垩统找矿获得重大突破,下白垩统有望成为继中侏罗统之后又一重要的砂岩型铀矿找矿目的层,建立下白垩统的成矿模式能够更好地指导找矿工作㊂基于前人的区域地质资料和现有的钻探与测试资料,对该区下白垩统铀成矿基本地质特征进行了系统总结,并初步构建了下白垩统的铀成矿模式㊂研究表明:现有的6种岩石类型可划分为3类地球化学类型,铀矿化主要富集于褐色㊁褐红色砂岩向绿色砂岩过渡的褐灰色砂岩中,绿色砂岩为先氧化后还原形成;下白垩统的铀成矿类型以层间氧化作用为主㊁潜水氧化作用为辅,成矿年龄主要为晚白垩世;下白垩统的铀成矿模式为 二次氧化 成矿模式,分为3个期次:一次氧化成矿期㊁大规模还原期和二次氧化成矿期㊂研究结果可以为鄂尔多斯盆地新层位的铀矿勘查提供参考㊂关键词:成矿模式;砂岩型铀矿;下白垩统;鄂尔多斯盆地北部中图分类号:P 619.14 文章编号:2096-8523(2023)03-0222-12 收稿日期:2022-11-03d o i :10.19509/j .c n k i .d z k q.2022.0096 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):U r a n i u m m e t a l l o ge n i c m o d e l of t h e L o w e r C r e t a c e o u s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i nW a n g L o n g h u i 1,Y a n P e n g b i n g 1,J i a o Y a n g q u a n 2,W u L i qu n 2,Z h a n g Z i l o n g 3,R o n g H u i 2,Z h a n g F a n 2,L i Z h e n c h e n g 1,Z h o n g We i h u i 2(1.C N N C G e o l o g i c P a r t y N o .208,B a o t o u I n n e r M o n go l i a 014010,C h i n a ;2.C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s (W u h a n ),W u h a n 430074,C h i n a ;3.B e i j i ng R e s e a r ch I n s ti t u t e o f U r a n i u m G e o l o g y ,B e ij i n g 100000,C h i n a )A b s t r a c t :S i n c e 2019,m a j o r b r e a k t h r o u g h s h a v e b e e n m a d e i n t h e p r o s p e c t i n g of t h e L o w e r C r e t a c e o u s s a n d s t o n e -t y p e u r a n i u m d e p o s i t s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i n .T h e L o w e r C r e t a c e o u s s a n d s t o n e l a ye r i s e x p e c t e d t o b e c o m e a n o t h e r i m p o r t a n t s a n d s t o n e -t y p e u r a n i u m p r o s p e c t i n g t a r g e t af t e r t h e M i d d l e J u r a s -s i c .E s t a b l i s h i ng th e m e t a l l o g e ni c m o d e l o f t h e L o w e r C r e t a c e o u s p r o v i d e s a b e t t e r g u i d e f o r p r o s p e c t i n gw o r k .B a s e d o n p r e v i o u s r e g i o n a l g e o l o g i c a l ,d r i l l i n g c o r e s ,a n d a n a l y t i c a l d a t a ,t h e a u t h o r s s y s t e m a t i c a l l ys u mm a r i z e d t h e b a s i c g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f u r a n i u m m i n e r a l i z a t i o n i n t h e L o w e r C r e t a c e o u s i n t h i s a r e a a n d p r e l i m i n a r i l y e s t a b l i s h e d t h e u r a n i u m m e t a l l o ge n i c m o d e l of t h e L o w e r C r e t a c e o u s .T h e r e s u l t s s ug g e s t th e si x L o w e r C r e t a c e o u s r o c k t y p e s c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e g e o c h e m i c a l t y pe s .U r a n i u m m i n e r -a l i z a t i o n m a i n l y o c c u r s i n t h e b r o w n -g r a y sa n d s t o n e ,w h i c h i s t h e t r a n s i t i o n z o n e f r o mb r o w n -r e d s a n d -s t o n e t o g r e e n s a n d s t o n e .T h e g r e e n s a n d s t o n e i s f o r m e d b y o x i d a t i o n f i r s t a n d t h e n r e d uc t i o n .T h e m e t a l -l o g e n i c t y p e i sd o m i n a te d b y i n t e r l a y e r o x i d a t i o n ,s u p p l e m e n t e d b y p h r e a t i c o x i d a t i o n i n t h e L a t e C r e t a -c e o u s .T h e L o w e r C r e t a c e o u s "s e c o n d a r y o x i d a t i o n "u r a n i u m m e t a l l o ge n i c m o d e l c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e s t a g e s :f i r s t o x i d a t i o n m i n e r a l i z a t i o n s t ag e ,l a r g e -s c a l e r e d u c t i o n m i n e r a l i z a t i o n s t a ge ,a n d s e c o n d o x i d a -Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期王龙辉等:鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式t i o n m i n e r a l i z a t i o n s t a g e.T h e s e r e s e a r c h r e s u l t s c a n p r o v i d e a n e w i d e a f o r u r a n i u m e x p l o r a t i o n i n n e w s t r a t a o f O r d o s B a s i n.K e y w o r d s:m e t a l l o g e n i c m o d e l;s a n d s t o n e-t y p e u r a n i u m d e p o s i t;L o w e r C r e t a c e o u s;n o r t h e r n O r d o s B a s i n鄂尔多斯盆地位于华北地台的西部,是一个多旋回叠合型盆地,也是中国现存的最为稳定㊁完整的构造单元[1],其与阴山-秦岭造山带富铀地质体的时空配置关系为产铀盆地的形成㊁特别是有利控矿因素的耦合配置奠定了良好的地质基础[2-4]㊂20多年的勘查实践证实,鄂尔多斯盆地不仅在直罗组蕴藏着丰富的砂岩型铀矿床[5-8],而且最近几年在下白垩统也发现了较好的工业铀矿化 彭阳铀矿产地[9-16]和特拉敖包铀矿产地[17]㊂再加上之前已发现的国家湾铀矿床[18],下白垩统有望成为鄂尔多斯盆地新的铀矿勘查目标层㊂下白垩统自下而上可分为洛河组㊁环河组㊁罗汉洞组和泾川组,洛河组和环河组可进一步划分为上㊁下段㊂下白垩统砂岩整体厚度大,贯通性好,最大沉降区位于天池一带[19],基底裂缝较为发育[20],加之盖层深大断裂的发育,有利于深部气体的沟通㊂直罗组为鄂尔多斯盆地北部传统找矿层位,目前已发现了近东西向展布的巨型铀矿带,前人在对盆地北东部直罗组铀成矿开展了大量的研究工作,总结了直罗组的地球化学㊁后生蚀变和成矿类型等,以及 古层间氧化带 成矿理论,为后期直罗组的找矿提供了重要的理论依据[3,7-10]㊂相对于直罗组的铀成矿而言,前人对下白垩统地球化学分类㊁后生蚀变作用和成矿类型㊁绿色砂岩的成因㊁含矿流体的补-径-排和成矿模式研究工作相对薄弱㊂笔者拟通过野外地质调查㊁岩心观察和室内测试分析等,从地球化学分类㊁氧化-还原环境属性㊁后生蚀变作用和特殊的绿色砂岩成因㊁区域铀成矿补-径-排系统分析等角度开展分析,总结鄂尔多斯盆地北部下白垩统的铀成矿规律,初步建立下白垩统的铀成矿模式,以期为鄂尔多斯盆地新层位的铀矿勘查提供参考㊂1区域地质背景鄂尔多斯盆地是中生代发育起来的大型内陆坳陷盆地,盆地南北缘分别受近东西向展布的秦岭构造带及阴山构造带边缘深大断裂的控制,太行 吕梁及贺兰山南北向构造带分别构成了盆地东部和西部边界㊂盆地北部基底断裂主要发育东西向断裂,断裂形成时间早,具有长期活动的特点,北东向断裂主要发育于盆地南部,形成较晚,但活动强烈,主要表现出沿断裂基底的抬升和下降,从而形成沿北东向呈凸凹相间的构造面貌㊂中生界主要由三叠系㊁侏罗系和下白垩统构成,其中中侏罗统直罗组是最重要的含铀岩系,而下白垩统的洛河组㊁环河组和罗汉洞组均被证实是新的含铀岩系(图1)㊂在早白垩世沉积初期,鄂尔多斯盆地处于燕山期强烈构造挤压后的应力松弛状态,为伸展背景下的断陷盆地,基本上继承了晚侏罗世西陡东缓的坳陷型的古地理格局,在此背景下沉积了下白垩统含铀岩系(洛河组㊁环河组㊁罗汉洞组和泾川组),沉积中心分布于鄂托克旗-泾川一线㊂已有的研究表明,鄂尔多斯盆地早白垩世的沉积物源来自于盆地四周的造山带,其中的洛河组和罗汉洞组主要由风成沉积体系构成,盆地腹地以风成沙丘㊁丘间湖泊为特征,而边缘相变为河流和冲积扇;环河组和泾川组主要为湖泊三角洲沉积体系,在盆地腹地主要为湖泊,而盆地边缘主要为三角洲沉积[21-28]㊂自早白垩世晚期开始,由于受到南北向的强烈挤压,鄂尔多斯盆地总体处于抬升剥蚀状态,位于含铀岩系顶部的罗汉洞组和泾川组遭受了严重剥蚀,从而导致其呈现为 厂 字形的残留㊂2研究区地质特征2019年,在鄂尔多斯盆地北部杭锦旗的环河组中发现了迄今为止鄂尔多斯盆地下白垩统品位最高的工业铀矿化(Z KW2019-1,16.44k g/m2)[17],随后一系列工业矿孔相继被发现,为特拉敖包铀矿产地规模的扩大奠定了坚实基础,环河组因此被确认为鄂尔多斯盆地主要的新找矿目的层位(图1)㊂虽然在洛河组也发现了较好的工业铀矿化,但相对而言洛河组和罗汉洞组的铀矿化规模不及环河组,因此被确认为次要目的层[17],环河组和洛河组矿体产出特征相似,主要富集于由褐色㊁褐红色等砂岩向绿色砂岩过渡的褐灰色砂岩中㊂区内对下白垩统有影响的深大断裂有2条,分别为三眼井断裂和乌兰吉林庙断裂,均为东西向展布的正断裂,2条断裂均切穿下白垩统及以下地层,为深部还原性气体提供了运移通道,为含氧含铀水提供了排泄通道㊂初步的研究表明,研究区环河组的物源主要来自阴山造山带[4],环河组自北向南依次由辫状河三角洲平原过渡为三角洲前缘和前三角洲,其中规模较大的(水下)辫状分流河道砂体构成了优质铀储层,铀成矿主要发育于辫状河三角洲前缘一带,即大型铀储层砂体进入湖泊的有利部位[29]㊂322Copyright©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年图1 鄂尔多斯盆地东北部区域地质图F i g .1 R e g i o n a l g e o l o g i c a l m a p of t h e n o r t h e a s t O r d o s B a s i n 3 地球化学分类与氧化-还原环境属性根据目前施工的钻孔岩心显示,鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀储层主要存在6种岩石类型,依次为:紫色砂岩㊁黄绿色砂岩㊁褐红色砂岩㊁褐色砂岩㊁褐灰色砂岩和绿色砂岩(图2)㊂环河组和洛河组的工业铀矿化主要赋存在于褐灰色砂岩中㊂系统的环境参数测试表明,6种岩石类型具有显著的环境反差㊂以ΔE h 为例,由紫色砂岩㊁褐红色砂岩㊁黄绿色砂岩㊁褐色砂岩㊁褐灰色砂岩到绿色砂岩,әE h 依次由小变大,表明还原性逐渐增强㊂含矿砂岩一般为过渡性砂岩,褐灰色砂岩为下白垩统的含矿岩性,所以,将褐灰色砂岩划分为过渡性砂岩;紫色砂岩㊁褐红色砂岩㊁黄绿色砂岩和褐色砂岩划分为氧化性砂岩;绿色砂岩划分为还原性砂岩(图2,表1),剖面上也具有相同的特征,含矿的褐灰色砂岩位于氧化性砂岩与还原性砂岩之间,进一步在空间上验证了3种地球化学分类的准确性(图3)㊂根据前人资料,在鄂尔多斯盆地中部存在灰色砂岩,根据其特性,将其划分为还原性砂岩[30]㊂4 后生蚀变作用特征与成矿作用类型鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀储层中存在明显的后生氧化蚀变作用,铀成矿也具有明显的选择性㊂在环河组-洛河组中,成矿作用类型为后生层间氧化带型,在罗汉洞组中,成矿作用类型为潜水氧化带型和潜水转层间氧化带型㊂证据有以下4个㊂(1)铀储层中粗砂岩往往被氧化在下白垩统环河组上部和罗汉洞组的绿色砂岩中,常夹有褐红色条带(图4)㊂最为特殊的现象是褐红色条带部位往往具有较粗的粒度,这表明褐红色条带有可能是后生含氧流体有选择性迁移和氧化的结果,因为粒度较粗的部位通常具有更好的物性条件,即较高的孔隙度和渗透率㊂在铀储层砂体中,后生氧化流体优先沿较粗 粒度带 迁移,通过对碎屑矿物的氧化并污染孔隙而表现为(褐)红色㊂在显微镜下,褐红色的氧化条带或者褐红色的砂岩均具有较粗的粒度,在构成这些岩石的石英和长石表面均被褐铁矿化薄膜所包裹(图5)㊂(2)铀成矿作用具有明显的选择性定量γ为测井数据,基本能够反映砂岩中铀矿含量的高低,目前发现的工业矿段岩性与定量γ测井具有良好的对应性,褐灰色中粗砂岩定量γ值较高,而临近的绿色细砂岩定量γ值通常较低,表明含氧含铀流体优先在渗透性较好的中粗砂岩中运移,其中临近蚀源区的部分被氧化,而铀在氧化带前端具有还原性质的中粗砂岩中富集成矿(图4)㊂例如,环河组的工业铀矿化主要与褐灰色中粗砂岩有关,422Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期 王龙辉等:鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式图2 鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀储层砂体内部的岩石地球化学类型F i g .2G e o c h e m i c a l t y pe s of L o w e r C r e t a c e o u s u r a n i u m r e s e r v o i r s a n d s t o n e s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s in 图3 环河组上段砂岩型铀矿含矿剖面图F i g .3G e o l o g i c a l pr o f i l e o f u r a n i u m m i n e r a l i z a t i o n i n t h e s e c o n d M e m b e r o f t h e H u a n h e F o r m a t i o n 522Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年表1 鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀储层砂体岩石地球化学类型及环境指标特征T a b l e 1 R o c k g e o c h e m i c a l t y pe s a n d e n v i r o n m e n t a l i n d e x c h a r a c t e r i s t i c s of t h e L o w e r C r e t a c e o u s u r a n i u m r e s e r v o i r s a n s t o n e s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i n岩性F e2+F e3+S 全S2-C O 2C 有w B/%ΔE h /m V 样品数氧化-还原属性紫色砂岩0.71981.71130.0194<0.01000.97520.05219.4012褐红色砂岩0.72402.05210.02370.04782.42660.083523.39100氧化黄绿色砂岩0.75371.89500.05330.03921.26520.078627.2924褐色砂岩0.99441.49100.03240.02501.48400.059633.0039褐灰色砂岩1.33850.74650.15510.10411.82930.051641.8538过渡绿色砂岩1.07121.60060.23090.18241.78350.070948.61158还原测试单位:核工业二ʻ八大队分析测试中心图4 鄂尔多斯盆地北部下白垩统环河组工业矿化段测井响应和岩石地球化学类型F i g .4 L o g g i n g c h a r a c t e r i s t i c s a n d g e o c h e m i c a l t y pe s of t h e i n d u s t r i a l m i n e r a l i z e d s e c t i o n o f t h e L o w e r C r e -t a c e o u s H u a n h e F o r m a t i o n i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s in图5 下白垩统铀储层氧化砂岩中石英和长石表面的褐铁矿化薄膜(单偏光)F i g .5 L i m o n i t i z e d f i l m o n t h e s u r f a c e o f q u a r t z a n d f e l d s pa r i n o x i d i z e d s a n d s t o n e o f t h e L o w e r C r e -t a c e o u s u r a n i u m r e s e r v o i r (s i n g l e p o l a r i z e d l i gh t )含矿砂岩通常见有大量的草莓状黄铁矿(图6)㊂(3)环河组-洛河组具有后生层间氧化带型铀成矿的特点垂向上,环河组含矿段的上㊁下围岩通常为绿色砂岩(图3),且粒度较含矿段稍细,因此可以判定鄂尔多斯盆地北部下白垩统环河组的成矿类型为层间622Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期 王龙辉等:鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式图6 研究区含矿段中黄铁矿(莓状)与铀矿物(亮灰色)的产出状态(W 2020-1-19,井深376.1m ,扫描电镜)F i g .6 S E M i m a g e s o f o c c u r r e n c e s p y r i t e (f r a m b o i d )a n d u r a n i u m m i n e r a l s (b r i gh t a s h )i n t h e o r e -b e a r -i n g s e c t i o n o f t h e s t u d y ar e a (W 2020-1-19,376.1m ,S E M )氧化带型砂岩铀矿化㊂与环河组相似,洛河组的潜在铀储层砂体条件较好,但是勘查工作有限㊂在前期施工的钻孔中,也见有褐色氧化性和绿色还原性砂体,且褐色砂体与环河组相似,垂向上分布于绿色砂岩之间,判断其也为层间氧化带型㊂(4)罗汉洞组具有潜水氧化带型和潜水带转层间氧化带型铀成矿特点罗汉洞组以砂岩为主,且多暴露于地表,区域调查资料显示,罗汉洞组以风成砂沉积为主,但其在沉积期间,也有河流相沉积的砂岩和泥岩层㊂钻孔揭露的铀储层砂体中普遍存在褐红色和黄绿色氧化特征,表明罗汉洞组存在大面积的潜水氧化型矿化,部分泥岩层较多的区域也存在潜水带转层间氧化带型矿化(图3)㊂5 绿色砂岩的成因分析在鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组中,由于油气(煤层气)的影响造成氧化性砂岩形成独特的绿色古氧化性砂岩[30],绿色砂岩为先氧化后还原的产物,该理论对于下白垩统绿色砂岩的成因提供了重要的参考㊂目前钻探揭示的下白垩统缺少纯粹的原生灰色砂岩,而普遍发育具有还原性质的绿色砂岩(表1),在绿色砂岩与红色砂岩之间的褐灰色砂岩往往是铀矿化的富集空间㊂绿色砂岩形成于大规模铀成矿之前是毋庸置疑的,而且它充当了下白垩统砂岩型铀矿的成矿还原地质体㊂笔者认为下白垩统绿色砂岩也为前期氧化性砂岩被还原性气体后生还原改造形成的㊂下白垩统绿色砂岩为后生还原改造成因的主要证据有以下3个:(1)绿色砂岩的还原性能较低根据大量的钻孔观察,环河组绿色砂岩与直罗组绿色砂岩相似,缺少还原介质(图7-a )㊂仅在个别钻孔的绿色砂岩中,偶而可见碳质碎屑和黄铁矿等还原介质(图7-b )㊂在绿色砂岩中,可见褐铁矿化斑点,且多数砂岩胶结物成分为褐铁矿㊂a .均质状绿色砂岩,Z KW 2020-2(20-2H yh -87),井深350.60m ;b .图a 的局部放大,正交偏光;c .含碳质碎屑绿色砂岩,Z KW 2019-9(19-2H yh -67),井深288.20m ;d .图c 的局部放大,注意碳质条带,单偏光图7 下白垩统绿色砂岩的宏观与微观特征F i g.7 M a c r o a n d m i c r o c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e L o w e r C r e t a c e o u s g r e e n s a n d s t o n e(2)绿色砂岩的定量γ本底值较低环河组以砂岩为主,但在薄层的泥岩中定量γ值均有增高现象,通常超过40n C /(k g ㊃h )(图8)㊂这表明泥岩在沉积时期沉积介质铀源丰富,铀具有良好的预富集㊂那么,同时期形成的砂岩,也应该具有一定的预富集㊂但是,对绿色砂岩的定量γ值进行统计后发现,其定量γ背景值仅为1.89n C /(k g㊃h ),与具有氧化性质的褐色㊁褐红色砂岩背景值(1.83n C /(k g ㊃h ))接近,远远低于附近泥岩的γ背景值,并且在多数钻孔的潜水氧化面附近均无γ722Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年异常反映,这一切表明绿色砂岩前期经过氧化作用,导致了预富集铀的流失㊂(3)深大断裂为绿色砂岩的形成提供了还原剂鄂尔多斯盆地北部三眼井断裂㊁乌兰吉林庙断裂切穿了下白垩统环河组及以下地层,而泊尔江海子断裂仅切穿下白垩统以下地层,未切穿下白垩统,对下白垩统影响较小(图9),三眼井断裂和乌兰吉林庙断裂均为东西向展布的正断层,能够成为下部还原性介质的运移通道㊂在断裂附近钻孔的泥岩中均多见构造擦痕和部分钻孔在施工过程中出现漏水现象(图10-a),表明深大断裂附近存在次级断裂,更加有利于深部还原性介质的运移㊂在杭锦旗附近上古生界具有丰富的天然气资源,乌兰格尔附近出露多处地表油砂,铀矿钻探施工期间井中出现逸散的硫化氢气体,以及砂岩中轻质油和轻烃包裹体(图11)等信息,结合岩心中多见褐色泥砾边缘发现绿色镶边(图10-b,c),且在泥岩的动物潜穴中多见绿色细砂岩充填(图10-d),这些现象也综合显示了下白垩统原本氧化的砂岩被还原为绿色㊂图8下白垩统环河组泥岩γ背景值的增高现象(Z K W2020-1) F i g.8I n c r e a s e i n t h e G a mm aγv a l u e o f m u d s t o n e s o f t h eL o w e r C r e t a c e o u s H u a n h e F o r m a t i o n(Z KW2020-1)图9鄂尔多斯盆地北部盖层断裂构造分布图F i g.9 D i s t r i b u t i o n o f c a p r o c k f a u l t s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i n822Copyright©博看网. All Rights Reserved.第3期 王龙辉等:鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式a .岩心中的构造擦痕,Z KW 2020-1,井深501.30m ,K 1h 1;b .褐色泥砾边缘的后生绿色蚀变现象,Z KW 2020-1,井深376.14m ,K 1h 2;c .砂岩中褐色泥砾边缘的后生绿色蚀变现象,Z KW 2020-5,井深378.80m ,K 1l 2;d .动物潜穴的后生绿色蚀变现象,Z KW 2020-1,井深230.50m ,K 1h 2图10 研究区断裂构造及其二次还原作用的岩心记录F i g .10 D r i l l c o r e r e c o r d o f f a u l t s t r u c t u r e a n d i t s s e c o n d a r y r e d u c t i o n i n t h e s t u d y ar ea a ,b .绿色细砂岩碎屑颗粒间的有机质荧光响应,Z KW 2020-2(E 2020-629),井深157.70m ,K 1h 2;c .绿色中砂岩中轻质油包裹体及其荧光响应,Z KW 2020-1(W 2020-1-08),井深564.00m ,K 1h 1;d .褐色粗砂岩中的气态烃包裹体,Z KW 2020-3(E 2020-635),井深215.00m ,K 1h 2;e .绿色中砂岩中沿裂隙分布的富液包裹体和铁氧化物,Z KW 2020-3(E 2020-706),井深476.13m ,K 1h 1;f .绿色细砂岩中的沥青和富液包裹体,Z KW 2020-1(W 2020-1-9),井深583.00m ,K 1h 1图11 研究区下白垩统绿色砂岩中有机质及流体包裹体(据邱林飞等,2020,未发表)F i g .11 O r g a n i c m a t t e r a n d f l u i d i n c l u s i o n s i n t h e L o w e r C r e t a c e o u s g r e e n s a n d s t o n e s i n t h e s t u d y ar e a 6 成矿年龄2020年度核工业二ʻ八大队在特拉敖包铀矿产地新发现了工业矿孔Z KW 2020-1,核工业北京地质研究院在该孔采取2组矿龄样,利用全岩U -P b等时线方法对下白垩统环河组铀矿石测定铀成矿年龄,样品数据落在同一直线上,具有地质意义㊂分析测试结果表明,2组铀矿石的铀成矿年龄分别为(112.5ʃ18.1)M a 和(108.6ʃ8.2)M a (图12)㊂922Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年图12 Z KW 2020-1钻孔铀矿石全岩U -P b 等时线图解(据张字龙,2020,未发表)F i g .12 W h o l e r o c k U -P b i s o c h r o n d i a gr a m o f t h e Z KW 2020-1b o r e h o l e u r a n i u m o r e 鄂尔多盆地下白垩统沉积时期大概为139.8~113M a [31],但鄂尔多斯盆地北部无喇嘛湾组沉积,所以鄂尔多斯盆地北部下白垩统沉积时期早于113M a,结合铀的成矿年龄,表明成矿期始于晚白垩世,这也为成矿时期的划分提供了依据㊂7 含矿流场的补-径-排系统分析鄂尔多斯盆地北部的下白垩统直接覆盖于侏罗系之上,地层产状一致㊂结合区域构造演化特征,推测下白垩统含氧含铀水补给方式和主要的来源类似于直罗组,即主要来源于北部阴山造山带,只是含矿流场的补-径-排系统形成时间较晚(晚白垩世-古新世)㊂下白垩统的砂体较为发育,泥岩隔挡层并不稳定,厚大的泛连通砂体为含氧含铀水的运移提供了有利的通道㊂下白垩统各层位的砂体在垂向上具有一定的非均质性,仍然能够促进诸如环河组中层间氧化带的发育,铀储层砂体的非均质性通过对成矿流体运移状态的影响,进而实现对铀成矿的控制[32-35]㊂相比较而言,位于鄂尔多斯盆地北部边缘的下白垩统除泾川组之外,洛河组-环河组-罗汉洞组均具有良好的铀储层砂体,源于盆地周边的含氧含铀水体优先选择在较高孔隙度和较大渗透率的铀储层砂体中进行运移,层间氧化带或潜水氧化带的发育随铀储层砂体的非均质性变化以及沉积环境的变化而终止,所以铀矿化通常发育于区域层间氧化带前锋线附近和岩石地球化学环境反差最大的部位,由于断裂的形成,使下白垩统各层位还原性增强,所以,下白垩统各层位均具备铀成矿的富集条件㊂在鄂尔多斯盆地北部,几条区域性深大断裂不仅能为盆地深部含烃流体提供运移通道,而且能为下白垩统含矿流体提供理想的排泄通道㊂在一些临近深大断裂的钻孔施工过程中存在严重的漏水现象,这也从侧面证实了深大断裂可能构成了下白垩统大型含矿流体系统排泄的通道(图9)㊂8 成矿模式根据现有测试分析资料和地质现象的综合分析来看,下白垩统共有3种地球化学类型,氧化类型以层间氧化为主㊁潜水氧化为辅,绿色砂岩为先氧化后还原形成,断裂主要形成于下白垩统环河组沉积后,成矿年龄为下白垩统沉积后,结合以上特征,建立了鄂尔多斯盆地北部的 二次还原 成矿模式(图13)㊂成矿模式分为3个期次㊂(1)一次氧化成矿期早白垩世洛河期 环河期,由于气候相对干旱,且在下白垩统环河组上段沉积时期,根据泥岩显示,该时期含氧含铀水中铀的浓度较高,不论是潜水㊁潜水转层间,还是层间氧化,在地层中由于还原障的作用,均可富集成矿,地层中的碳质碎屑及黄铁矿大部分被氧化殆尽,仅有少量的残留,这一时期的铀源主要来源于蚀源区及地层本身,矿体主要富集于氧化性砂岩与灰色砂岩的过渡部位,也可能是当时氧化作用较强,灰色砂岩被氧化殆尽而导致无灰色砂岩的存在(图13-a)㊂(2)大规模还原期地震剖面显示,在下白垩统罗汉洞组断层消失,表明区内断裂主要发育于早白垩世早期向早白垩世晚期过渡的时期,断裂形成后,使下部大量的还原性气体进入地层,使原本的氧化性砂体,被还原为绿色砂岩,使早期的矿体被保存,并使前期氧化的地层重新恢复还原性,该时期还原作用占主导,潜水氧化和层间氧化不明显(图13-b)㊂(3)二次氧化成矿期晚白垩世 渐新世,气候更加干旱,氧化作用逐渐占主导作用,主要分为潜水氧化和层间氧化,潜水32Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期 王龙辉等:鄂尔多斯盆地北部下白垩统铀成矿模式氧化主要发育于罗汉洞组和环河组上部,层间氧化表现为外部的含氧含铀水进入地层后就会形成氧化 还原平衡界面,使铀从含氧含铀水中卸载而富集成矿,此时的铀源以蚀源区为主,铀矿主要富集于氧化性砂岩与绿色砂岩过渡的褐灰色砂岩中(图13-c)㊂图13 鄂尔多斯盆地北部下白垩统二次氧化 成矿模式图F i g .13 "S e c o n d o x i d a t i o n "m e t a l l o ge n i c m o d e l of t h e L o w e r C r e t a c e o u s i n t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i n 9 结 论(1)鄂尔多斯盆地下白垩统是一个崭新的铀成矿层位,铀储层中存在6种岩石类型,将6种岩石类型划分为3种地球化学类型,其中紫色砂岩㊁褐红色砂岩㊁黄绿色砂岩和褐色砂岩为氧化性砂岩,绿色砂岩为还原性砂岩,含矿的褐灰色砂岩介于氧化与还原之间而划分为过渡性砂岩㊂对下白垩统铀储层中绿色砂岩的成因进行了总结,初步认为其形成于大规模铀成矿之前,为 先氧化 后还原 成因㊂(2)下白垩统铀储层中的粗砂岩往往被氧化,具有明显的后生氧化蚀变作用特征㊂铀成矿也趋向于富集在中粗粒褐灰色富草莓状黄铁矿的砂岩中㊂比较发现,环河组-洛河组具有后生层间氧化带型铀成矿的特点,而罗汉洞组则具有潜水氧化型和潜水转层间型铀成矿特征㊂初步认为下白垩统具有与直罗组相似的含矿流场补-径-排系统㊂(3)结合各类特征,初步建立了鄂尔多斯盆地北部下白垩统的铀成矿模式,对后期的野外生产工作具有很强的指导性㊂参考文献:[1] 张抗.鄂尔多斯盆地断块构造及资源[M ].西安:陕西科学技术出版社,1989.Z h a n g K.F a u l t b l o c k s t r u c t u r e a n d r e s o u r c e s o f O r d o s B a s i n [M ].X i 'a n :S h a a n x i S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Pr e s s ,1989(i n 132Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年C h i n e s e).[2]陈祖伊,周维勋,管太阳,等.产铀盆地的形成演化模式及其鉴别标志[J].世界核地质科学,2004,21(3):141-151.C h e n Z Y,Z h o u W X,G u a n T Y,e t a l.F o r m a t i o n-e v o l u t i o nm o d e l o f u r a n i u m-p r o d u c t i v e b a s i n s a n d i t s r e c o g n i t i o n c r i t e r i a [J].W o r l d N u c l e a r G e o s c i e n c e,2004,21(3):141-151(i n C h i-n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[3]彭云彪,李子颖,方锡珩,等.鄂尔多斯盆地北部2081铀矿床成矿特征[J].矿物学报,2006,26(3):349-355.P e n g Y B,L i Z Y,F a n g X H,e t a l.M e t a l l o g e n e t i c c h a r a c t e r i s-t i c s o f N o.2081U r a n i u m D e p o s i t i n t h e n o r t h o f O r d o s B a s i n [J].A c t a M i n e r a l o g i c a S i n i c a,2006,26(3):349-355(i n C h i-n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[4]焦养泉,吴立群,彭云彪,等.中国北方古亚洲构造域中沉积型铀矿形成发育的沉积-构造背景综合分析[J].地学前缘, 2015,22(1):189-205.J i a o Y Q,W u L Q,P e n g Y B,e t a l.S e d i m e n t a r y-t e c t o n i c s e t-t i n g o f t h e d e p o s i t i o n-t y p e u r a n i u m d e p o s i t s f o r m i n g i n t h e P a-l e o-A s i a n t e c t o n i c d o m a i n,N o r t h C h i n a[J].E a r t h S c i e n c eF r o n t i e r s,2015,22(1):189-205(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b-s t r a c t).[5]张金带,简晓飞,郭庆银,等.中国北方中新生代沉积盆地铀矿资源量调查评价(2000-2010)[M].北京:地质出版社,2013.Z h a n g J D,J i a n X F,G u o Q Y,e t a l.I n v e s t i g a t i o n a n d e v a l u a-t i o n o f u r a n i u m r e s o u r c e s o f M e s o z o i c a n d C e n o z o i c s e d i m e n t a-r y b a s i n s i n n o r t h e r n C h i n a(2000-2010)[M].B e i j i n g:G e o l o g-i c a l P u b l i s h i n g H o u s e,2013(i n C h i n e s e).[6]刘池洋,吴柏林.油气煤铀同盆共存成藏(矿)机理与富集分布规律[M].北京:科学出版社,2016.L i u C Y,W u B L.A c c u m u l a t i o n m e c h a n i s m a n d e n r i c h m e n td i s t r i b u t i o n o f o i l,g a s,c o a l a n d u r a n i u m i n t he s a m e b a s i n[M].B e i j i n g:S c i e n c e P r e s s,2016(i n C h i n e s e).[7]彭云彪,焦养泉,陈安平,等.内蒙古中西部中生代产铀盆地理论技术创新与重大找矿突破[M].武汉:中国地质大学出版社, 2019.P e n g Y B,J i a o Y Q,C h e n A P,e t a l.T h e o r e t i c a l a n d t e c h n o-l o g i c a l i n n o v a t i o n a n d m a j o r p r o s p e c t i n g b r e a k t h r o u g h o f M e s-o z o i c u r a n i u m p r o d u c i n g b a s i n i n c e n t r a l a n d w e s t e r n I n n e r M o n g o l i a[M].W u h a n:C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s P r e s s, 2019(i n C h i n e s e).[8]李子颖,方锡珩,秦明宽.鄂尔多斯盆地北部砂岩铀成矿作用[M].北京:地质出版社,2019.L i Z Y,F a n g X H,Q i n M K.S a n d s t o n e-t y p e u r a n i u m m i n e r a l i-z a t i o n o f t h e n o r t h e r n O r d o s B a s i n[M].B e i j i n g:G e o l o g i c a l P u b l i s h i n g H o u s e,2019(i n C h i n e s e).[9]苗爱生,陆琦,刘惠芳,等.鄂尔多斯砂岩型铀矿床古层间氧化带中铀石的产状和形成[J].地质科技情报,2009,28(4):51-58.M i a o A S,L u Q,L i u H F,e t a l.O c c u r r e n c e a n d f o r m a t i o n o fc o f f i n i t e i n a n c i e n t i n t e r l a y e r o x id i z i n g z o ne of s a n d s t o n e t y p eU-d e p o s i t i n O r d o s B a s i n[J].G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o-g y I n f o r m a t i o n,2009,28(4):51-58(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s ha b s t r a c t).[10]苗爱生,焦养泉,常宝成,等.鄂尔多斯盆地东北部东胜铀矿床古层间氧化带精细解剖[J].地质科技情报,2010,29(3):55-61.M i a o A S,J i a o Y Q,C h a n g B C,e t a l.D e t a i l e d i n v e s t i g a t i o n o ft h e p a l e o-i n t e r l a y e r-o x i d a t i o n z o n e o f D o n g s h e n g U r a n i u m D e-p o s i t i n n o r t h e a s t e r n O r d o s B a s i n[J].G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n f o r m a t i o n,2010,29(3):55-61(i n C h i n e s e w i t hE n g l i s h a b s t r a c t).[11]曹惠锋,刘厚宁,杜鹏,等.鄂尔多斯盆地南缘双龙铀矿床地质特征及铀矿物类型探析[J].地质科技情报,2018,37(5):148-153.C a o H F,L i u H N,D u P,e t a l.C h a r a c t e r i s t i c s o f S h u a n g l o n gU r a n i u m D e p o s i t a n d t h e t y p e s o f u r a n i u m m i n e r a l i n t h e s o u t h e r n m a r g i n o f O r d o s B a s i n[J].G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n f o r m a t i o n,2018,37(5):148-153(i n C h i n e s e w i t hE n g l i s h a b s t r a c t).[12]朱强,李建国,苗培森,等.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[J].地球科学与环境学报,2019,41(6):675-690.Z h u Q,L i J G,M i a o P S,e t a l.R e s e r v o i r c h a r a c t e r i s t i c s o f L u o-h e F o r m a t i o n a n d m e t a l l o g e n i c g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f d e e p u-r a n i u m i n t h e s o u t h w e s t e r n m a r g i n o f O r d o s B a s i n,C h i n a[J].J o u r n a l o f E a r t h S c i e n c e s a n d E n v i r o n m e n t,2019,41(6):675-690(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[13]苗培森,陈印,程银行,等.中国北方砂岩型铀矿深部探测新发现及其意义[J].大地构造与成矿学,2020,44(4):563-575.M i a o P S,C h e n Y,C h e n g Y H,e t a l.N e w d e e p e x p l o r a t i o n d i s-c o v e r i e s o f s a nd s t o n e-t y pe u r a n i u m d e p o s i t s i n N o r t h C h i n a[J].G e o t e c t o n i c a e t M e t a l l o g e n i a,2020,44(4):563-575(i nC h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[14]张天福,苗培森,程先钰,等.鄂尔多斯盆地早白垩世含铀岩系的新发现及其层序地层[J].大地构造与成矿学,2020,44(4): 633-647.Z h a n g T F,M i a o P S,C h e n g X Y,e t a l.S t r a t i g r a p h i c c h a r a c-t e r i s t i c s o f a n e w l y d i s c o v e r e d u r a n i u m-b e a r i n g s t r a t u m i n t h e L o w e r C r e t a c e o u s,O r d o s B a s i n[J].G e o t e c t o n i c a e t M e t a l l o g e-n i a,2020,44(4):633-647(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[15]赵华雷,李建国,苗培森,等.鄂尔多斯盆地西南缘彭阳铀矿区矿物学研究及其对区域成矿的指示[J].大地构造与成矿学, 2020,44(4):607-618.Z h a o H L,L i J G,M i a o P S,e t a l.M i n e r a l o g i c a l s t u d y o f P e n g y a n g U r a n i u m D e p o s i t a n d i t s s i g n i f i c a n c e o f r e g i o n a l m i n e r a l e x p l o r a t i o n i n s o u t h w e s t e r n O r d o s B a s i n[J].G e o t e c-t o n i c a e t M e t a l l o g e n i a,2020,44(4):607-618(i n C h i n e s e w i t hE n g l i s h a b s t r a c t).[16]刘阳,王军礼,曹惠锋,等.鄂尔多斯盆地南缘双龙地区直罗组下段后生蚀变地球化学特征及其对铀成矿的制约[J].地质科技通报,2021,40(6):77-87.L i u Y,W a n g J L,C a o H F,e t a l.G e o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o fe p i g e n e t i c a l t e r a t i o n a n d i t s c o n s t r a i n t s o n m i n e r a l i z a t i o n i nl o w e r s e g m e n t o f Z h i l u o F o r m a t i o n,S h u a n g l o n g a r e a,s o u t h e r n O r d o s B a s i n[J].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o-g y,2021,40(6):77-87(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[17]王龙辉,王贵,剡鹏兵.内蒙古鄂尔多斯市伊和乌素地区铀矿资源调查评价[R].内蒙古包头:核工业二ʻ八大队,2019.W a n g L H,W a n g G,Y a n P B.I n v e s t i g a t i o n a n d e v a l u a t i o n o f u r a n i u m r e s o u r c e s i n Y i h e u s u a r e a,O r d o s C i t y,I n n e r M o n g o l i a [R].B a o t o u,I n n e r M o n g o l i a:N u c l e a r I n d u s t r y G r o u p208, 2019(i n C h i n e s e).[18]孙圭,赵致和.中国北西部铀矿地质[R].西安:核工业西北地质局,1998.232Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
