河北平泉杨树岭盆地二马营组砂岩型铀矿成矿条件分析

RESOURCES/砂岩型铀矿是一种产在近地表砂体中的次生铀矿床，是活化的六价铀元素在沿含矿含水层运移，遇有有机碳、黄铁矿或油气等还原剂，在过渡带被还原呈四价铀元素富集沉淀成矿[1]。

该类型铀矿床在世界上分布广泛，主要含矿层位为中新生代沉积盆地盖层中的侏罗系—白垩系[2]，少量为三叠系，具有成矿年龄和含矿主岩时代新的特点。

由于其所提供的铀资源量在各铀矿类型中仅次于不整合面型铀矿，位居第二位，且具有埋藏浅、储量大、成本低、易于开采等特点[3]，被世界各国的铀矿公司所认可接受。

因此，在中新生代沉积盆地中寻找地浸砂岩型铀矿已经成为我国乃至世界铀矿资源勘查的主攻方向[4]。

平泉杨树岭盆地是我省北部规模较大的中生代含铀盆地，随着松树台铀矿的发现和进一步的勘查，盆地内发现了多个铀异常，显示了较好的找矿前景。

笔者结合以往资料和最新的勘查成果，对杨树岭盆地二马营组铀成矿条件和远景进行分析。

1.区域地质概况杨树岭盆地位于平泉县城南部，处于华北地台北缘燕山台褶带宽城凹褶束Ⅳ级大地构造单元中，盆地西经小寺沟、东到杨树岭，长45km、宽10km~20km，为一长条形北东向狭窄的单断式沉积盆地。

1.1盆地结构（1）基底本区的基底为太古界变粒岩、片麻岩、麻粒岩等中-深变质岩系，中上元古界海相沉积碳酸盐岩及碎屑岩以及古生界灰岩，伴以燕山期侵入体[5]（见图1）。

图1研究区区域地质略图1.下白垩统；2.中侏罗统；3.下侏罗统；4.三叠系；5.二叠、石炭系区；6.奥陶、寒武系；7.中上元古界；8.太古界分布区；9.燕山期石英正长斑岩；10.石英二长斑岩；11.花岗斑岩；12.二长斑岩；13.闪长玢岩；14.二长花岗岩；15.花岗岩；16.次火山岩；17.断裂；18.推测断裂；19.角度不整合地质界线。

河北平泉杨树岭盆地二马营组砂岩型铀矿成矿条件分析赵向奎1车延安1白雪山1代伟1杨彪21.河北省地矿局第四地质大队承德0670002.河北省地质测绘院廊坊065000摘要：通过对杨树岭盆地二马营组砂岩型铀矿成矿条件分析认为：二马营组半潮湿—半干旱的古气候条件和水文地质条件对成矿有利。

以辫状河相为主兼有曲流河相的河流相沉积建造具有形成厚大砂体的条件。

砂体相对发育，砂体成分成熟度较低，透水性较好，砂体厚度介于124m~50m 之间，平均厚度74.01m。

二马营组砂岩中有机碳含量普遍偏高，有利于矿化富集。

在钻孔中发现工业铀矿体，说明该层位有铀的规模富集。

总之，二马营组是杨树岭盆地一个重要的找矿目的层。

关键词：杨树岭盆地；二马营组；砂岩型铀矿；成矿条件作者简介：赵向奎（1985~），男，硕士研究生，助理工程师，主要从事地质找矿与矿床学研究工作。

029DOI:10.16631/15-1331/p.2019.05.012（2）盖层本区盖层主要为中新生代沉积组合，三叠纪开始，本区受北、南挤压力的影响，在下板城-杨树岭一线生成凹陷，进入盆地发育阶段。

盆地发育不但受其四周围限的地形地貌影响，同时还严格受一系列北东向构造的控制，导致本区差异性的升降，沿小寺沟—杨树岭一带生成北东向的杨树岭盆地（530km2），在盆地内先后沉积了三叠系刘家沟组、和尚沟组、二马营组、杏石口组，侏罗系南大岭组、下花园组、九龙山组、髫髻山组、后城组，白垩系大北沟组、西瓜园组及第四系地层。

1.2二马营组（T2e）特征本区东部松树台—营子一带三叠系地层整合于二叠系地层之上，其他地段二叠系地层缺失，三叠系地层不整合于寒武系、奥陶系地层之上。

三叠系地层在本区西部与下侏罗系地层整合或断层接触，其他大部分地区被中侏罗系不整合覆盖，或呈断层接触。

其中中三叠统二马营组为含铀层位，地层中见有五层铀矿化。

本组岩性主要为暗紫、浅紫灰色中粗粒砂岩，粉砂岩、页岩夹不稳定砾岩，局部含有钙质结核，厚713.50m。

按岩性特征，二马营组自下而上分为四段：（1）一段第一层：浅灰绿色厚层含砾细砂岩、中粗粒砂岩，浅灰、浅灰绿色厚层中粗粒砂岩夹紫红、灰绿色页岩，局部夹不稳定砾岩层，砂岩中斜层理发育。

厚14.5m~31.5m，倾向280°~15°，倾角30°~41°。

局部地段见有铀异常。

第二层：浅灰绿、黄绿色厚层中粗粒含砾砂岩夹浅灰绿、浅紫红色页岩，底部为不稳定砾岩。

厚度14.21m~ 25.98m。

倾向270°~15°，倾角20°~35°。

（2）二段第一层：灰色厚层砾岩、中粗粒砂质砾岩夹中粗粒砂岩。

砾石成分复杂，有石英岩、花岗岩、火山岩、石灰岩及片麻岩等，砾径大小不一，一般为30m~40mm，最大100mm，一般呈次圆状至圆状，主要由泥质、硅质、钙质胶结。

该层砾岩中间厚，向东、西两边变薄，厚0.93m~12.48m。

倾向290°~15°，倾角20°~35°。

在砾岩及紫灰色中粗砂岩中见有铀矿化，局部可见有炭质和次生铀矿物，是为重要的含铀层位。

第二层：浅灰绿、浅灰色厚层细砂岩、中粗粒砂岩，含少量砾石，局部夹灰绿、浅紫红色页岩。

厚度6.7m~48.3m，倾向260°~15°，倾角20°~35°。

第三层：紫灰、灰、浅灰绿色中细粒砂岩与紫红色页岩互层。

厚度13.63m~55.77m，倾向280°~10°，倾角20°~ 35°。

个别地段于该层位见有铀异常。

（3）三段第一层：黄绿、浅灰绿、浅灰、灰色厚层中粗粒砂岩夹紫红色页岩、粉砂岩，局部夹不稳定层间砾岩。

厚度20.7m~ 49.2m，倾向280°~360°，倾角25°~35°。

浅紫灰色中粗砂岩中见有铀矿化，局部含少量炭质。

第二层：灰、浅紫灰色厚层中细粒砂岩与紫红色页岩互层，页岩厚度不稳定。

层厚21.28m~40.69m，倾向295°~ 335°，倾角25°~30°。

第三层：为紫灰、灰、浅灰绿厚层中粗粒砂岩、紫红色页岩，出露于北山—老道洼矿段。

厚度5.65m~23.39m，倾向295°~330°，倾角26°~35°。

（4）四段第一层：灰绿、褐红色厚层中粗粒含砾砂岩，局部夹浅灰绿色页岩，砂岩中斜层理发育，含有紫红色泥质碎块。

厚30.5m~42.00m。

铀矿化常发育在灰、浅紫灰色细砂岩、中粗粒砂岩中，砂岩中见有炭质，地表见有次生铀矿物。

第二层：浅灰绿色粉砂岩、黄绿色砂岩，厚13.94m~ 41.00m。

第三层：紫红色页岩夹紫红色粉砂岩，厚10.41m~ 25.55m。

二马营组以砂岩为主，和尚沟组主要为砂泥岩或砂页岩，杏石口组为灰白、灰紫色巨厚层砾岩，划分对比标志显著[6]。

2.砂岩型铀矿成矿条件分析2.1古气候早、中三叠世地壳活动一直在不断增强，古地形不断变化，古气候逐渐趋于炎热干旱，杨树岭盆地的古沉积环境为湖水逐渐卤化的内陆湖泊沉积盆地。

盆地外围河流发育，物质来源丰富，沉积了一套以红色为主的碎屑岩系。

在盆地发生、发展、消亡演变的同时，随着古气候从温湿—炎热、半干旱—温湿—炎热干旱交替演变的过程中，使得先期形成的富集含铀层在后期含铀（从蚀源区淋漓出来的铀）含氧水作用下，再次发生铀的活化、迁移，并在富含有机质的地球化学障作用下富集成矿。

区内古气候变化具有干湿交替的特点，这种目的层沉积时期气候潮湿，目的层沉积之后的气候干旱，有利于强烈氧化，进行后生改造[7]。

本盆地是古气候由湿润向干旱转化的多旋回演化盆地，从而也形成了多层矿化。

030/RESOURCESRESOURCES/2.2沉积相本区早—中三叠世基本上继承了晚二叠世的古地理轮廓，三叠系早期的刘家沟、和尚沟组地层整合于二叠系岩系之上，中三叠世二马营组地层在此基础上继续进行沉积，形成了以河流相为主的红色陆源碎屑岩建造。

二马营组一段是以中粗粒砂岩和含砾砂岩为主的粗碎屑岩辫状河沉积，楔状交错层理、平行层理发育。

二段底部以厚层砂岩和厚层砾岩为主，发育辫状河沉积，上部为厚层砂岩和泥质粉砂岩互层，发育曲流河相。

三段底部为不稳定砾岩、厚层砂岩，交错层理发育，为辫状河沉积特点，中上部为厚层砂岩及与泥质粉砂岩互层，平行层理发育，以曲流河相为特征。

四段中下部以砂岩和含砾砂岩为主，局部发育绿色页岩，以辫状河沉积为特征，上部为泥质粉砂岩，地层持续沉积，平行层理发育，以曲流河相为特征。

因此，从二马营组一段至四段的沉积演化过程来看，是一个以河流相为主的沉积建造，垂向上构成了辫状河相为主，兼有曲流河相沉积的多韵律相序列结构。

2.3砂体二马营组形成于低水位体系域的河流沉积体系，主砂体类型为砂质辫状河砂体，砂质辫状河砂体沿含砂率大于80％的富砂带展布，存在有利于地浸砂岩型铀矿的沉积相带，砂体相对发育，砂体成分成熟度较低，透水性较好。

含矿含水层主要为二马营组第四段第一层（T 2e 4-1）和第二段第一层（T 2e 2-1），岩性由浅紫灰色、灰色厚层中粗粒、中细粒砂岩、含砾中粗粒砂岩组成，成分以石英为主，长石、岩屑次之。

砂体厚度介于124m~50m 之间，平均厚度74.01m，砂/泥比值平均为9.37。

上、下隔水层岩性为泥岩（页岩），结构致密，透水性差，构成稳定隔水层，厚度2m~5m。

泥—砂—泥结构明显，富含有机质等还原剂，构成了对地浸砂岩型铀矿成矿非常有利的岩系组合。

2.4有机质还原剂2.4.1有机碳二马营组砂岩中有机碳含量较高，砂岩中一般含量在0.026%~0.069%，平均0.049%；在矿化层中含量0.047%~0.057%，平均0.052%。

由此可知，二马营组砂岩中有机碳含量普遍偏高，矿化层中含量又高于围岩，说明铀矿的富集与有机碳的吸附作用有一定关系。

2.4.2硫二马营组砂岩中S全含量0.019%~0.826％，平均0.28％。

矿化层中S 全含量0.028%。

硫含量没有随着铀含量的增高而增加（见表1），岩矿心中几乎不见黄铁矿，说明铀富集与硫关系不密切。

表1二马营组砂岩铀、铁、硫含量表岩性浅紫灰色粗砂岩（矿石）灰色粗砂岩灰色中砂岩灰色中细砂岩U （10-6）348.7324.906.502.91Fe 3+0.610.970.601.10Fe 2+1.010.761.130.61Fe 3+/Fe 2+0.601.280.531.80S 全（%）0.0280.8260.0190.0192.5价铁变化Fe 3+含量0.61%~1.10％，平均0.82％；Fe 2+含量一般0.61%~1.13％，平均0.88％；二者相比Fe 3+含量小于Fe 2+含量。

Fe 3+/Fe 2+比值0.53~1.80，平均0.92，说明砂体中Fe 主要以Fe 2+的形式存在，还原作用是其主要作用形式。