新疆布尔津盆地西部凹陷砂岩型铀成矿条件及找矿方向

杨彦波 陈虹 王毛毛 毛广振 蒲小晨 李承龙

摘   要：通过对布尔津盆地西部凹陷铀源、构造、古气候、水文地质、目的层岩性岩相、还原介质、后生蚀变及铀矿化特征进行分析，认为西部凹陷南部铀源条件丰富，目的层乌伦古河组发育多层砂体，泥-砂-泥结构稳定，构造掀斜作用形成有利的单斜带，地下水补径排体系完整，发育多层层间氧化带，总体具较好的铀成矿条件。西部凹陷南部铀成矿主要受构造演化、目的层结构、铀源、古气候及后生蚀变等因素控制。目前揭露的铀矿化线索，证实该区具有成矿潜力及找矿空间。

关键词：西部凹陷;层间氧化带;砂岩型铀矿;成矿条件分析

布尔津盆地位于新疆准噶尔盆地西北缘，与哈萨克斯坦境内的斋桑盆地相邻。近二十多年的铀矿勘查工作，核工业二一六大队在布尔津盆地西部凹陷南缘发现较好的受层间氧化带控制的铀矿化信息，找矿工作取得重要进展。前人对布尔津盆地西部凹陷砂岩型铀矿开展了一系列工作，陈贤春等通过分析西部凹陷乌伦古河组层间水的铀水迁移及分布规律，认为研究区地下水具层间氧化带铀成矿地球化学分带特征[1];李启荣等分析了水动力条件与水文地球化学特征，认为西部凹陷具完整的地下水补径徘系统[2];王谋等通过对地下水补给区岩石铀含量分析，认为乌伦古河组具丰富的铀源[3]。本文从铀源、构造、古气候、水文地质、目的层结构、还原介质及后生蚀变特征着手，结合目前揭露的铀矿化线索，分析总结铀矿化发育特征及控矿因素，明确找矿方向，预测相对有利的成矿区段，以期为类似地区铀矿找矿提供借鉴。

1  地质概况

西部凹陷位于布爾津盆地最西端，受中生代以来构造运动影响[4-8]，西部凹陷内形成一系列近EW向、NWW向逆断层，派生出一系列NE、NW向低序次左行滑动断裂（图1）❶。这些断裂在晚白垩世、古近—新近纪存在明显活动性，错开新近系[9]。西部凹陷以中部塔斯托别次凸为界，可划分为南北两部分。北部断裂发育，地层南倾，南部断裂发育相对较弱，地层北倾。西部凹陷基底为震旦—下寒武统、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系，发育大量华力西期为主的花岗质侵入岩。中新生代盖层为白垩系、古近系、新近系和第四系，缺失三叠系和侏罗系。以古近系乌伦古河组为主要找矿目的层，岩性主要为灰、黄色粗砂岩，砂体疏松透水，具有稳定的泥岩隔水层。

2  铀成矿条件分析

2.1  铀源条件

西部凹陷北部阿尔泰山和南部萨吾尔山、科克森套的富铀岩石中的铀具活化迁移❷，萨吾尔山出露的地层岩石中微量铀浸出率较高（表1）。山前两组地下水样品的水铀含量为446.8×10-6 g/l和561.60×10-6 g/l。乌伦古河组氧化带砂岩铀含量远低于原生带砂岩，Th/U值高于原生带砂岩（表2）[9-11]。表明蚀源区岩石中铀元素被基岩裂隙水溶解带入含矿含水层，随氧化流体向西部凹陷盖层补给。氧化流体补给进入地层后，地层中部分铀被活化融入流体，并随之向前运移，在富含还原介质附近发生还原沉淀。通过与鄂尔多斯盆地典型铀矿床原生岩石铀含量对比，表明研究区乌伦古河组具形成铀矿床的物质基础。

2.2  构造演化特征

中生代至早白垩世晚期，受挤压构造影响，西部凹陷四周快速抬升[12-13];始新—渐新世，构造相对稳定，凹陷四周山区岩石遭受风化剥蚀，大量富铀碎屑物被搬运至西部凹陷发生沉积，最终形成乌伦古河组深灰、灰色含大量动植物化石的富铀地层;新近系以来，区内恢复挤压状态，沉积盖层被抬升，并向不同方向发生掀斜，在山前发生剥蚀，形成补给窗口，接受地表含氧含铀水的补给，乌伦古河组层间氧化带开始发育，形成铀的初始富集。

新近系以来构造运动对西部凹陷不同区域地层产生的影响存在较大差异。构造运动使凹陷北部逆断裂发育，错断含水层，含铀含氧水无法补给到下盘地层，并在断裂部位发生排泄，导致凹陷北部氧化带不发育或砂体全部被氧化。南部构造活动主要表现为萨吾尔山及科克森套的隆升，地层向北掀斜，乌伦古河组在萨吾尔山山前形成补给窗口，接受来自萨吾尔山、科克森套含铀含氧水的补给;凹陷南部地层掀斜方向与地下水径流方向一致，加速了含铀含氧水在层间含水层中的运移速度，促进了层间氧化带的发育（图2）。认为凹陷南部砂岩型铀矿成矿潜力较大。

2.3  古气候特征

西部凹陷古近系乌伦古河组沉积期古气候环境温暖潮湿，沉积了一套灰-深灰色富含碳化植物碎屑的原生还原性碎屑岩[6，14]，有利于成矿期还原障的形成;渐新世后，受新构造运动影响，区内气候逐渐转为干旱[15]，此时研究区整体处于氧化环境，有利于地表水及大气降水等氧化流体将蚀源区岩石中的铀淋滤出，并携带至地下含水层，在还原障附近发生沉淀富集。古气候由温暖潮湿向干旱转变，有利于富铀地层的形成及砂岩型铀矿后生改造成矿作用的进行。

2.4  水文地质特征

西部凹陷地下水主要来源于周缘山区的基岩裂隙水、大气降水等的补给，为凹陷盖层地下水的补给区。凹陷内沉积盖层为由四周向中心倾斜的微单斜带，地下水径流方向与地层倾向相同，形成承压自流，山前至中心的微单斜带为径流区。地下水在凹陷中部汇聚，总体流向为向西。除部分沿断裂破碎带排泄外，大部分最终排泄于哈萨克斯坦境内的斋桑泊。

区内地下含水层主要为乌伦古河组，补给区水铀含量一般大于13.96×10-6 g/l。径流区水铀含量5.00×10-6～11.5×10-6  g/l，局部排泄区水铀含量1.63×10-6～4.86×10-6  g/l1。乌伦古河组含水层在凹陷南部延伸稳定，厚10～45 m，渗透系数为0.24×10-3 ～2.32×10-3 μm2，渗透性好，有利于地下水在含水层中的运移;凹陷北部含水层变薄、分叉或出现大型泥岩透镜体，对地下水的运移起到阻碍作用。综合分析西部凹陷水文地质特征，认为西部凹陷具完整的补径排体系，凹陷南部微单斜带水文地质条件较为优越。

2.5  目的层岩性岩相特征

受长期构造运动影响，乌伦古河组沉积期凹陷内地形坡度大，水动力强，物源供给充分。凹陷四周向中心（斋桑泊）依次发育规模较大的辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘沉积。其中平原亚相分流河道、前缘亚相水下分流河道微相为砂岩型铀成矿的有利沉积相带。

平原分流河道微相沿凹陷边缘分布，发育多个朵状砂体，长度大于100 km，宽约4～20 km，岩性以灰、深灰、灰绿色中粗砂岩为主，次为细砂岩、砂砾岩。呈下粗上细的正粒序沉积，固结疏松，渗透性好，碳化植物碎屑和黄铁矿等还原介质丰富。地层埋深一般小于500 m，砂体厚45～150 m，单层砂体厚5～45 m，顶底板均为越岸沉积形成的稳定泥岩隔水层，“泥-砂-泥”结构稳定（图3）。辫状河三角洲平原亚相向凹陷中心逐渐过渡为前缘亚相沉积，前缘亚相沉积向西延伸至哈萨克斯坦境内，岩性以中细砂岩为主，地层含砂率降低，埋深增大。

2.6  层间氧化带发育特征

乌伦古河组砂体后生蚀变主要为氧化流体沿补给窗渗入地层的层间氧化作用，潜水氧化零星发育，主要表现在浅部砂体中，向下转为层间氧化。氧化带埋深为20～500 m，氧化厚度1.3～39.8 m，氧化带前锋线受砂体及地层露头控制，沿地层剥蚀边界呈近环形分布（图4）1。

乌伦古河组氧化砂岩呈黄、褐黄色，原生砂岩呈浅灰、灰色，富含碳化植物碎屑和附着其上的微晶黄铁矿等还原介质。据表3可知，有机碳、全硫、Fe2+均在原生巖石中富集，含量远高于氧化带岩石，构成较大的地球化学反差度，形成有效的地球化学障。乌伦古河组砂岩地球化学指标与典型层间氧化带型铀矿床含量相近（表3）[11，16-18]，表明乌伦古河组原生岩石带砂岩具形成铀矿床的还原条件。

新近系以来的构造活动，导致凹陷北部抬升幅度大，早期形成的层间氧化带被剥蚀，因构造活动形成的一系列断裂阻断了含铀含氧水向凹陷中心渗入，造成目前北部层间氧化带发育局限或不发育状态;在凹陷南部，构造活动较弱，稳定的单斜带得以保存，早期形成的氧化带持续发育，铀矿物在预富集的基础上得以叠加。

3  铀矿化发育特征及控矿因素

3.1  铀矿化发育特征

西部凹陷铀矿化类型以层间氧化带型为主，铀矿化受层间氧化带控制明显。目前西部凹陷南部钻探查证发现多个铀矿化孔。N105钻孔揭露到的铀矿化产于层间氧化带下翼部富含有机质的砂岩中;N103钻孔揭露到的铀矿化及铀异常分别产于层间氧化带上、下翼，构成典型的“双峰结构”（图5），顶底板为灰夹浅黄色泥岩、粉砂岩，泥砂泥结构稳定。矿化砂岩为黄、浅黄、浅灰色中粗砂岩，分选性中等，以次棱角状为主，泥质孔隙式胶结，胶结疏松，透水性好，发育强高岭土化，富含有机质团块，表明该区铀成矿作用与有机质关系密切。

3.2  控矿因素

构造演化  凹陷内长期断续的构造活动对研究区铀成矿作用影响较大，为主控矿因素。凹陷北部强烈的构造活动将地层抬升剥蚀或切割错断，地层被切割成多个断块，部分断块地层面积小，没有足够的成矿空间。凹陷南部构造活动较弱，断裂不发育，对地层的改造主要为向北掀斜，形成单斜带，有利于含铀含氧水的渗入。

古气候与铀源因素  乌伦古河组沉积期，温暖潮湿的古气候环境，形成富铀的原生还原性地层。沉积后气候转为炎热干旱，凹陷周缘蚀源区岩石中的铀元素被大量淋滤出，随氧化流体补给砂体中。

后生蚀变因素  目的层发育大规模层间氧化带，目前已揭露到受层间氧化带控制明显的翼部铀矿化。由于目前施工程度低，工程控制间距较大，未揭露到层间氧化带前锋线附近的卷头矿体。据目前铀矿化产出位置及特征，铀矿化明显受层间氧化带控制。

目的层岩性、结构因素  研究区辫状河三角洲平原分流河道微相砂体发育，顶底板隔水层为越岸沉积微相形成的稳定泥岩层，具良好的“泥-砂-泥”结构。分流河道砂体横向上具较好的连通性，固结疏松，透水性好，富含还原介质，为含氧含铀水的渗入和铀矿物的还原沉淀提供了有利的地层条件。

4  找矿方向探讨

（1） 构造抬升造成凹陷南部地层向北掀斜，靠近山前砂体遭剥蚀，为层间氧化带的发育和铀矿化的形成提供了良好条件。

（2） 乌伦古河组分流河道砂体发育，以中粗砂岩为主，具良好的连通性，与顶底板泥岩形成稳定的“泥-砂-泥”结构，以西部凹陷南部砂体条件最为优越。砂岩中富含碳化植物碎屑，具较强的还原能力，有利于含铀含氧水的渗入及铀矿物的沉淀富集。

（3） 乌伦古河组沉积期温暖潮湿的气候环境，沉积了一套富铀的原生还原性地层。渐新世之后转为干旱炎热，氧化环境下蚀源区岩石中大量铀元素被淋滤出，随流体进入目的层，为乌伦古河组提供了大量铀源。

5  结论

（1） 西部凹陷乌伦古河组处于温暖潮湿气候环境，沉积了一套富含还原介质的辫状河三角洲平原分流河道砂体，垂向上具良好的“泥砂泥”结构。地层沉积后，来自蚀源区和富铀地层的铀元素构成丰富的铀源，经氧化流体补给到砂体中，在还原介质附近还原沉淀，富集成矿。地下水最终在斋桑泊发生排泄，补径排体系完整，具一定的砂岩型铀矿找矿前景。

（2） 凹陷北部受构造影响，地层或被错断或抬升剥蚀，造成地层延伸距离短，氧化带规模小，保留的成矿空间有限。南部地层为北倾的微单斜，断裂不发育，后生氧化作用发育较强，形成大规模层间氧化带。加上与之相匹配的有利成矿因素，结合目前揭露到的受层间氧化带控制明显的铀矿化信息，指示西部凹陷南部具一定找矿前景。

参考文献

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Metallogenic Conditions and Prospecting Direction of Sandstone Type Uranium Deposit in Western Sag of Burjin Basin， Xinjiang

Yang Yanbo，Chen Hong，Wang Maomao，Mao Guangzhen，Pu Xiaochen，Li Chenglong

（Geologic Party No.216，CNNC，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：By analyzing the characteristics of uranium source， structure， paleoclimate， hydrogeology， lithology and lithofacies of target layer， reduction medium， epigenetic alteration and uranium mineralization in the Western Sag of burjin basin. The analysis shows that there are rich uranium source conditions in the south of the western sag， multi-layer sand bodies are developed in the wulunguhe formation of the target layer， the mud sand mud structure is stable， the structural tilting forms a favorable monoclinal zone， the groundwater recharge and discharge system is complete， and multi-layer interlayer oxidation zone is developed， which has good uranium metallogenic conditions on the whole. The uranium mineralization in the south of the western sag is mainly controlled by structural evolution， target layer structure， uranium source， paleoclimate and epigenetic alteration. The above factors are superimposed parts under favorable conditions， and the prospecting prospect is great; The uranium mineralization clues revealed at present also confirm that the area has certain metallogenic potential and prospecting space.

Key words：
Western Sag;Interlayer oxidation zone;Sandstone-type uranium deposit;Metallogenic conditions