戈燕忠 平智伟 任晓平

摘要：准宝力格凹陷内下白垩统赛汉组上段内砂岩型铀含矿层是一套以辫状河流沉积的粗碎屑岩层。本文从赛汉组上段砂体的规模、空间展布特征着手，研究其沉积类型及亚相旋回，分析砂体的物质成分、结构及后生蚀变；对已发现的铀矿（体）化分布规律、产出特征等方面进行分析总结，认为目的层砂体及后生氧化发育，铀矿体受潜水、潜水-层间氧化带控制，赋矿岩性为多粒级砂岩组合体，具有较大的成矿前景。

关键词：二连盆地；赛汉组上段；砂体特征；铀矿化

基金项目：中核集团《内蒙古二连盆地乌兰察布坳陷及邻区铀矿资源调查评价》子项目资助（项目编码201901-4）。

1.地质概况

准宝力格凹陷位于二连盆地乌兰察布坳陷的北东部，受北部巴音宝力格隆起和塔木钦隐伏隆起及南部的苏尼特隆起所夹持，凹陷长约70km，宽约5km～12km，面积约600km2，呈北东向展布，基底呈凹凸相间的特征，埋深800m～1500m。该凹陷在赛汉期及之后处于连通状态，形成稳定的构造单元。凹陷内发育下白垩统赛汉组含煤地层，受燕山晚期构造运动的影响，局部反转断裂的作用，使地层产生宽缓的褶曲。研究区自下而上揭露地层有：下白垩统赛汉组下段（K1s1）、赛汉组上段（K1s2）、古近系伊尔丁曼哈组（E2y）和新近系，其中赛汉组上段为主要含矿层。

2.目的层砂体沉积特征

2.1砂体空间分布

研究区内赛汉组上段目的层砂体呈北东向带状展布，位于哈达图成矿带砂体的下游。河谷中心厚度较大，河谷边部变薄，厚度为20m～60m，平均厚度35.22m，砂体厚度与层厚度具有较强的对应关系，砂体厚度高值带对应于赛汉组上段底板埋深较大处、底板标高最小处和地层厚度最大的区域。以20m厚为边界的砂带从南西到北东连续发育，构成长约70km、宽8.0km～12km的长条形砂带，构成矿床控矿的骨架砂体；而以60m为边界的厚大砂体分布在T383线以西、T127-T243和研究区东北部，为侧向支流叠加，研究区内古河谷砂体以北东向的主干河道为主，并叠加有侧向支流的匯入，从而组成多物源复合砂带。

2.2砂体的岩性组合及沉积类型

区内赛汉组上段砂体是河流沉积环境下形成的一套含煤和杂色碎屑岩建造。

砂体由下粗上细的多个正韵律砂岩组成，砂体中夹少量洪泛泥岩，底部具冲刷面。单韵律层厚4.5m～15.0m，最厚达30m以上。发育板状、不规则楔状和小型交错层理及平行层理，局部见块状和波状交错层理，沉积物中很少见到化石，可见少量炭化植物碎屑。自然电位与视电阻率曲线组合表现为不规则箱形、钟形，视电阻率曲线表现为锯齿状，具辫状河沉积特点，根据测井数、岩心资料和典型沉积剖面等对其沉积类型进行重建，研究区主要沉积类型为辫状河，由河道充填组合、河道边缘组合和泛滥平原构成。岩性主要为含砾砂岩、粗砂岩、中粗砂岩，视电阻率曲线为箱型。河道边缘组合包括天然堤、堤岸沉积、决口扇和决口河道，决口扇具有明显的倒粒序特征。

2.3砂体的物质成分

目的层赛汉组上段砂体由浅灰、灰、灰绿、黄色砂质砾岩、含砾砂岩、砂岩夹薄层灰、灰绿色泥岩组成。碎屑岩具有结构成熟度低、成分成熟度中等偏低的特点。岩石类型以长石砂岩、长石岩屑砂岩和长石石英砂岩为主。物成分以石英为主（约占50%～80%），石英多为单晶石英，次为多晶石英（来自花岗岩的），长石次之（约占15%～30%）。长石主要为斜长石，次为微斜长石和条纹长石，斜长石中部分双晶纹因受挤压而扭折。岩屑（约占0%～25%）以花岗岩为主，可见火山岩、凝灰岩、变质砂岩及少量泥岩岩屑，这也反映出本区多物源特点。云母少见，有机碳含量在局部较高，可达8%，但分布不均匀。重矿物见绿帘石、榍石、钛铁矿、普通角闪石、石榴石等。杂基以水云母、高岭石为主，部分水云母见重结晶作用。胶结物成分主要以高岭石、泥质、粉砂质为主。少量为黄铁矿胶结，胶结方式主要为孔隙式和接触式。岩石中碳酸盐含量低，一般小于1%。杂基支撑结构较多，颗粒支撑结构较少。碎屑物的分选性为中等-差，磨圆度以次圆状-次棱角状为主。

2.4砂体的结构构造

赛汉组上段碎屑岩平均粒径Md范围为0.62mm～ 2.81mm；标准偏差σ为0.85～1.47，偏度SK为-0.26～0.65，以对称—极正偏为主，峰度KG为2.47～4.56，频率曲线形态很尖锐—非常尖为主。概率累计曲线中一段型、两段型和三段型均可见到，以两段型和三段型为主。研究区C-M图解为典型牵引流型，C值为1161.51μm～3781.61μm，M值为602.90μm～1776.45μm。样品主要集中在PQ区段，SR段较少。该区碎屑物粒径变化大，分选中等，沉积物以粗组分为主，峰度以很尖锐为主，具有双峰或多峰性，频率曲线为平坦的马鞍状双峰曲线。碎屑岩支撑结构以杂基支撑为主，次为颗粒支撑或颗粒-杂基支撑，杂基支撑占87.76%，颗粒支撑或颗粒-杂基支撑占12.24%；砾岩中颗粒支撑占75%，颗粒支撑或颗粒-杂基支撑占25%。以上特征说明，研究区碎屑物具有多物源近物源的特点，母岩总体以富铀的花岗岩为主，次为火山岩及变质岩，有利于赋矿层中铀的预富集；砂岩分选中-差，各粒级分异不好，粒级范围宽，均质性相对较差，总体以粗碎屑物为主，胶结物含量少，固结程度低；反映赋矿层砂岩成分及结构成熟度均较低。

2.5砂体的后生蚀变特征

赛汉组上段砂体主要发育潜水氧化作用、潜水-层间氧化作用。研究区内缺失了晚白世二连组沉积，长期沉积间段，原生灰色砂岩层出露地表，遭受地表的垂向潜水氧化、潜水-层间氧化，因叠加了后生还原作用后，氧化带岩石呈绿色或灰绿色。氧化带沿河道南、北部侧帮向河道中心发育，呈北东向带状展布，以黄色氧化为主，绿色氧化为否。由于早期发育的潜水-层间氧化较强，河道砂体宽度较窄，从多个方向发育的氧化相互连接，使绿色氧化带具有面状分布的特点；在河道西部及南、北两侧以完全氧化带为主，氧化-还原过渡带主要分布在河道中心线附近，展布方向与河道发育方向基本一致，灰绿色氧化主要分布于T0线以东，铀矿化主要产于氧化-还原过渡带中。

赛汉组上段砂岩体垂向上分为“浅红-浅黄-灰绿”和“黄（白）-含黄斑灰色-灰色”两种岩石地球化学分带特征。低价硫含量在浅红、浅黄、浅灰、浅灰绿色砂岩中含量较低，在灰色岩石中含量最高。绿色砂岩中少见黄铁矿，有机碳含量在灰色砂岩中偏高，可达0.29%，在绿、黄色砂岩中含量明显降低。这与灰色砂岩较绿色砂岩中含炭屑多是相一致的。说明绿色砂岩中有机质碎屑已遭受后生氧化，有机质、炭屑明显减少。从红-黄-白-灰绿-灰色砂岩，岩石比电位值逐渐增大，灰色砂岩具较强还原性。

3.铀矿化特征

3.1铀矿体的分布

铀元素在强还原环境下处于相对稳定的状态，而在氧化环境下则相对活跃。当含氧水在砂体中运移时，砂体中本来处于稳定状态的铀元素由于受到含氧水的作用而被迁移，当遇到还原障时，铀元素则沉淀富集。目前研究区共发现26个砂岩型工业矿孔，铀矿体主要赋存在赛汉组上砂体内，位于氧化-还原界面以下的灰色砂体中，呈板状或似层状产出，以单层为主，产状平缓。矿体形态受氧化界面及目的层底板形态控制，大部分处于板状氧化界面的下侧含矿含水层，多平行于含水层。矿体顶界埋深在126.53m～158.64m之间，平均埋深在142.89m，标高在821.62m～855.07m之间，平均845.41m，铀矿体厚度变化范围为1.06m～6.83m，平均值2.43m；品位为0.0100% ～ 0.1679%，平均0.0430%；平米铀量为1.04kg/m2～5.28kg/m2，平均2.50kg/m2。矿体厚度变化不大，品位及平米铀量变化较大。

3.2铀矿石的物质成分

矿石主要为灰色长石砂岩和长石石英砂岩，不等粒状结构，成岩度低，结构疏松。按粒度分为细、中细、中、中粗砾岩，分选中等-差，磨圆度为次棱角-次圆状。碎屑成分为来自花岗岩的石英、长石与花岗岩岩屑，火山岩次之，碎屑含量占全岩的72%～93%，填隙物含量在7%～28%，由雜基和胶结物组成。杂基以水云母、高岭石为主，胶结物以褐铁矿、黄铁矿为主。碎屑物间以孔隙-接触式为主。碎屑成分以石英（含量45%～80%）为主，长石（含量10%～20%）次之，云母少见。岩屑含量小于12%。矿石化学成分中SiO2含量66.73% ～81.66%，平均73.90%；Al2O3含量5.90%～ 14.54%，平均10.79%，属于硅酸盐和铝硅酸盐型。

3.3铀矿石的环境指标

研究区按品位高低对赛汉组上段矿石的环境样品进行统计（表1），矿石品位为0.005%～0.01%、0.01%～0.05%和>0.05%时，矿石中低价硫平均含量分别为0.30%、0.49%和0.83%；有机碳平均含量分别为0.17%、0.25%和0.51%；二氧化碳平均含量分别为0.24%、0.50%和1.78%；岩石比电位平均值分别为40.57、52.94和60.00。随铀矿石品位的增高，低价硫、有机碳、二氧化碳的含量相应增加，岩石比电位值相应增大。说明还原能力越强的岩石，富集铀的能力越强。

3.4铀矿物的存在形式

铀赋存形式主要为吸附态铀和铀矿物。铀矿物主要为菱钙铀矿、沥青铀矿、铀石和铀的磷酸盐矿物。吸附态铀的吸附剂主要为有机碳、黄铁矿和褐铁矿。沥青铀矿主要与炭化植物碎屑共生，电子探针分析矿物本身的化学成分主要为UO276.40%，CaO1.81%。沥青铀矿与有机质、黄铁矿、白铁矿紧密共生，沥青铀矿交代充填于有机质胞腔内。铀的磷酸盐矿物颗粒细小，又多与硫化物紧密共生。在电子探针背散射电子像上，亮白色沥青铀矿往边缘亮度逐渐降低变为灰白色，反映出铀含量逐渐降低，P2O5、CaO逐渐增加变为铀的磷酸盐矿物。

4.结论

（1）研究区目的层赛汉组上段砂体以辫状河沉积为主，由多个正韵律组成，交错层理发育，砂体连通性好，规模宏大，具结构疏松，碳酸盐含量低，孔隙性、渗透性好，可构成地浸砂岩型铀矿良好的储矿空间。

（2）目的层砂体由砂质砾岩、含砾砂岩、砂岩夹薄层灰泥岩组成。以长石砂岩、长石岩屑砂岩和长石石英砂岩为主，胶结物成分以高岭石、泥质、粉砂质为主，胶结方式为孔隙式和接触式，杂基支撑结构较多，颗粒支撑结构较少，碎屑物分选性中等-差，以次圆状-次棱角状为主。

（3）目的层砂体内发育潜水氧化作用、潜水-层间氧化，氧化带沿河道南、北部侧帮向河道中心发育，呈北东向带状展布，以黄色氧化为主，绿色氧化次之，铀矿化主要产于氧化-还原过渡带中。

（4）铀矿体位于氧化-还原界面以下的灰色砂体中，呈板状或似层状产出，矿石主要为灰色长石砂岩和长石石英砂岩，不等粒状结构，成岩度低，随着矿石品位增高，低价硫、有机碳、二氧化碳的含量相应增加，富集铀的能力越强。

（5）铀的存在形式有两种：铀矿物和吸附状态铀。铀矿物主要有菱钙铀矿、沥青铀矿、铀石、铀的磷酸盐矿物四种类型。沥青铀矿主要产于颗粒间的裂隙中以及黄铁矿的表面或周边。吸附态铀是铀的次要存在形式，呈分散吸附态分布于有机质的表面。

参考文献：

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