刘鑫扬，贺锋，剡鹏兵，张字龙，鲁超，任志勇，骆效能，张艳

（1.核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.中国核工业地质局，北京 100013；3.核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010）

21 世纪以来，鄂尔多斯盆地东北部取得了铀矿找矿重大突破，先后发现了皂火壕、纳岭沟、大营和巴音青格利等大型和特大型铀矿床，落实了库计沟、罕台庙和泊太沟等一批铀矿产地，已成为我国最大的天然铀勘查基地。这些铀矿床均产于中侏罗统直罗组，与典型的层间氧化带控制的砂岩型铀矿床不同，矿体受控于灰绿色与灰色砂岩的过渡界面。国内外学者针对这些铀矿床开展了沉积相、沉积体系与铀成矿关系［1-6］、岩石地球化学特征与铀成矿关系［7-14］、成矿流体特征与铀成矿关系［15-17］、氧化-还原蚀变特征与铀成矿关系［18-24］、铀矿化特征、铀成矿作用与铀成矿机制［25-34］等系列研究，构建了各研究阶段的铀成矿模式［30，35-38］，取得了丰硕的科研成果，建立了具有中国特色的“叠合复成因”砂岩型铀成矿理论。本文在总结前人研究的基础之上，阐述了鄂尔多斯盆地东北部铀成矿地质特征和区域铀矿化特征，总结了区域铀成矿规律，指出了与铀成矿相关的构造、沉积建造、后生蚀变等地质因素，建议今后在铀矿地质勘查和科研工作中应重点关注这些与铀成矿相关的因素。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地是发育在华北克拉通中西部的古生代-中生代多旋回沉积叠合大型内陆坳陷型盆地［39］。盆地可进一步划分为渭北隆起、天环坳陷、陕北斜坡、晋西挠褶带、伊盟隆起、西缘构造带6 个一级构造单元。研究区主要位于伊盟隆起构造单元。

鄂尔多斯盆地基底由前中生代沉积-变质岩组成，并具有“双重”基底的结构特征，结晶基底为太古宇及古元古界变质岩系。直接基底由中元古界和古生界的寒武系（Є）、奥陶系（O）、上石炭统（C2）、二叠系（P）组成，之间缺失志留系（S）、泥盆系（D）、下石炭统（C1）［40］。岩石固结程度较高，并发生过一定程度的变质作用，主要分布在盆地北部的阴山隆起及东部的吕梁山上，有不同程度的出露，为盆地盖层的沉积提供了丰富的物源和铀源。

鄂尔多斯盆地东北部发育一系列相互交织的基底断裂，主要以北东向为主，其次是东西向、南北向和北西向。基底断裂的发育以及它们的相互切割和交叉，构成了盆地东北部结晶基底格子状或棱块状的构造格局［41-42］，并形成大小不等的断块，反映区内结晶基底具有破碎、复杂和凹凸不平的构造特点。盆地基底断裂构造主要发育于盆地的周边地带，盆地内部断裂构造并不发育，仍保持了盆地内部的整体性。

鄂尔多斯盆地东北部沉积地层自下而上主要发育有三叠系、侏罗系、下白垩统、古近系、新近系和第四系（图1）。其中，三叠系在盆地东部、东北部准格尔旗呈三角形状大面积出露，向西、南西倾伏于侏罗系之下；侏罗系在盆地东部鄂尔多斯—榆林一带呈南北向带状大面积出露，向西倾伏于白垩系之下，延安组为盆地重要的含煤地层之一［43］，直罗组下段（J2z1）为区内铀矿找矿的主要目的层；下白垩统在盆地中部大部分地区分布，是盆地北部出露最广泛的地层；古近系和新近系极不发育，只分布于盆地北部边缘。

图1 鄂尔多斯盆地北部铀矿地质简图Fig.1 Sketch uranium geology map of northern Ordos Basin

2 铀成矿地质特征

2.1 构造特征

早中侏罗世，阴山造山带处于逆冲间歇期，鄂尔多斯盆地为继承性坳陷，这为大规模的、稳定的潜在铀储层的发育奠定了基础［33］。晚侏罗世以大规模逆冲推覆为特征的早燕山运动为铀成矿作用奠定了基础。从中侏罗世晚期到早白垩世沉积后，盆地东部受吕梁隆起的影响，长期处于翘起状态，中生界在盆地内由东到西、由老到新依次出露。这种掀斜构造运动一直持续到古近纪末，所以从侏罗纪至古近纪，盆地含氧含铀水的总体流向是由东向西、由北东向南西运移。早燕山运动将直罗组铀储层剥露地表，使源于阴山造山带的溶解铀随着含铀含氧水的运移被带入直罗组，形成区域层间氧化带并使铀富集成矿。另一方面，早燕山运动的逆冲推覆体系影响到了盆地东北部，泊尔江海子逆冲断层有可能隶属于阴山逆冲推覆体系［44-45］，它可以充当区域泄水通道。这样以来，就构成了完整的、大规模的补-径-排成矿流体系统，于是主要铀成矿作用开始发生（图2）。

图2 早燕山运动大规模铀成矿作用模式图［46］Fig.2 Model of large-scale uranium metallization during the Early Yanshan Movement［46］

新构造运动导致河套断陷的形成，切断了阴山造山带的铀源向鄂尔多斯盆地输送的途径，导致大规模铀成矿作用被终止。源于造山带的充氧富铀流体缺失必将导致盆地还原流场的增强，而不同时期不同性质的断层可能为流场的重大转换提供了重要输导通道［46］。这些正断层以及少数长期活动的，诸如泊尔江海子逆断层，可能为盆地还原介质向铀储层和铀矿体中运移提供了输导通道，从而导致大规模的二次还原作用发生，使东胜铀矿田得以完整保存。

2.2 铀源特征

鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组及延安组的物源主要来自于盆地的北部及西北部的阴山和狼山一线的蚀源区。蚀源区内分布有大面积的太古宙、早元古代结晶岩系和不同时代的花岗岩类岩体，铀含量较高，一般为（4.1～12）×10-6，可为直罗组和延安组等地层的铀初始富集提供充足的铀源，也为后期铀成矿作用提供重要铀源［43］。

盆地内部中新生代地层也具有丰富的铀源。刘汉彬等人［47］对皂火壕矿床附近处于氧化带的岩石中原始铀含量及其变化研究表明，原始铀含量平均为24.64×10-6，现测铀含量为4.44×10-6，铀丢失平均为－72.2 %，认为非矿化岩石以带出铀为主，是铀成矿的重要铀源；马晔［48］对杭锦旗地区直罗组砂岩中的铀含量背景值进行统计，铀含量可高达15.0×10-6；张龙等人［49］对大营和纳岭沟铀矿床直罗组35 个非矿化原生灰色砂岩铀含量统计得出，铀含量平均可达到6.55×10-6。这些数据均揭示了直罗组砂岩应是铀成矿的直接铀源之一。

2.3 古气候特征

综合前人［50-53］对鄂尔多斯盆地侏罗纪以来的古气候演化特征研究成果得知，早侏罗世（富县期）为亚热带半湿润气候；中侏罗世早期（延安期）为湿润的亚热带-暖温带气候；中侏罗世中期（直罗期）呈半湿润到半干旱的气候；中侏罗世晚期（安定期）呈亚热带半干旱或干旱气候；晚侏罗世为半干旱-干旱气候；早白垩世基本上为干旱气候；晚白垩世—古近纪地层沉积缺失，推测古气候为半干旱-干旱性质；新近纪—今为半干旱-干旱性气候。

中侏罗世，在潮湿的古气候环境下，延安组和直罗组沉积了厚大的河湖相碎屑岩建造［53］。其中直罗组下段下亚段发育的辫状河-辫状河三角洲砂体，为区域铀成矿提供了良好的容矿空间。在晚侏罗世—早白垩世及晚白垩世—古近纪，古气候为干旱-半干旱，该时期的构造抬升和掀斜运动，使盆地北部直罗组和延安组长期暴露地表并遭受风化剥蚀，使源于阴山和狼山造山带的溶解铀能长期持续渗入到直罗组中，为区域大规模铀成矿提供了有利的古气候-构造条件。

2.4 沉积特征

通过对砂体展布特征与沉积相分布特征分析以及结合前人的研究成果表明，鄂尔多斯盆地东北部铀矿化主要受辫状河-辫状河三角洲亚相、曲流河-曲流河三角洲亚相控制［1，3，6］，并且辫状河-辫状河三角洲亚相是整个鄂尔多斯盆地东北部最有利的沉积相带。工业铀矿体主要位于中部厚度大、延伸相对稳定具有良好的孔隙度和渗透率的砂体中，并且顺着砂体厚度变小的方向延伸。这些砂体的顶板和底板均发育有泥岩隔挡层，在空间上组成了层间氧化带型铀成矿所需的“泥-砂-泥”结构，在垂向上为铀成矿的形成赋存提供了一个良好的层位和地球化学屏障，从而有利于铀的富集成矿。铀矿化多分布于砂体厚度减薄地带和砂体边缘相变地区，主要是由于该地区沉积环境的改变，导致水流速度变慢，泥质含量在此堆积增加并且随着有机质的增多使铀矿易于在此沉淀富集成矿。

在鄂尔多斯盆地北部直罗组下段为主要找矿目的层，根据古气候和岩性组合特征，直罗组下段又分为下亚段（J2z1-1）和上亚段（J2z1-2）（图3）。

图3 鄂尔多斯盆地北东部侏罗纪地层结构图（据文献［54］修改）Fig.3 Stratigraphic structure of the Jurassic in northeastern Ordos Basin（modified after reference［54］）

直罗组下段下亚段（J2z1-1）为在潮湿气候环境下的一套辫状河-辫状河三角洲沉积体系。砂体厚度最显著的分布特征是北东厚南西薄，中间厚两侧薄（图4），全区砂体平均厚度为48 m，砂体厚大部位（厚度＞50 m）主要集中在苏台庙—大营—新街—康巴什以北，整体呈北西-南东向展布，分布范围大，向南东方向有多个较大的分支，该线南西一侧砂体厚度多低于30 m，仅在大成梁—胜利乡一带发育一条北东-南西向宽度约40 km 的砂带。

图4 鄂尔多斯盆地北部直罗组下段下亚段砂体厚度图Fig.4 Conutor map of sand body thickness of lower sub-member of lower member of Zhiluo Formation，northern Ordos Basin

直罗组下段上亚段（J2z1-2）为在半潮湿-半干旱气候环境下的一套曲流河-曲流河三角洲沉积体系。沉积展布很大程度上继承了下亚段发育特点，砂体厚度分布与下亚段分布具有相同的规律性：总体呈北厚南薄，中间厚两侧薄的趋势，砂体厚大部位（厚度＞50 m）集中分布于苏台庙—大营—泊江海子—公泥召—罕台庙一带以北、以西的区域，靠近北部剥蚀线的地区最厚，砂带由北西向东南方向展布，平均厚度为50 m，尤其在纳岭沟—大成梁一线发育较厚，最大厚度可达120 m，其向南西、南和南东方向分岔延伸，厚度逐渐变薄，平均厚度为35 m。上亚段砂体呈条带状，相变大，分布较局限，具有泛滥平原较发育、“二元结构”明显等特点，垂向上形成多个“泥-砂-泥”地层结构。平面上，直罗组下段上亚段的沉积展布很大程度上继承了下亚段发育特点，同样是由北向南偏东发育，主河道发育方向、位置以及规模均与下亚段辫状河主河道重叠。

2.5 古水文地质特征

鄂尔多斯盆地古水动力条件与现代水动力条件截然不同，地下水的形成分布在各个不同的地质发展时期具有与其构造特征、沉积环境、建造类型相适应的自身特征。地下水作为铀的载体对铀的分散富集有着至关重要的作用，对客观评价该盆地的铀成矿条件及成矿前景具有重要的意义。

晚三叠世沉积间断期，盆地上升，湖相区域面积缩小，使沉积成因水和压榨承压水动力系统作用区间减小，渗入成因水的淋滤作用区间增大，地下水动力体系主要为潜水类型，在延长组中形成潜水氧化带。地下水流向受古地形的控制，由地形较高的盆地边缘向侵蚀河谷及湖区运动，最终排泄于地表水流。

中侏罗世地层沉积期间，沉积中心位于盆地的中南部（靖边—吴旗一带），在盆地北部分布着大面积的洪泛平原-三角洲相沉积，其中广泛发育着渗透性较好的河道砂体，为地下水在其中的赋存运移提供了条件。晚侏罗世，盆地整体抬升，缺失上侏罗统沉积，但在盆地东北部伊金霍洛旗—泊尔江海子一线的北东侧发育着由北东至南西、由北向南的支流河道。在这一区域地下水流由北向南、由北东向南西运动汇聚于主干河道后由北西向南东运移。在中侏罗统沉积期间，渗入成因水难以克服压实作用产生的静压力向深部运移。对铀成矿意义在于为铀的富集成矿提供了赋存空间，有利于将蚀源区的铀带入盆内。而在其间断期，在盆地的北部，渗入水作用区间较大，渗入水由北西向南东运移。由北东向南西运移的驱动力由于盆地该时期东部抬升幅度较大而得以加强，有利于铀的大量聚集成矿。

侏罗纪末期鄂尔多斯盆地整体抬升，形成由东向西缓倾斜的大型单斜构造。白垩纪时期，盆地东部由于山西台隆的上升，西缘受强烈逆冲构造带的影响，从而形成西深东浅的古地形特征。下白垩统含水岩组沉积结束，盆地缓慢抬升，发生沉积间断，渗入作用占据主导地位。早白垩世—更新世，盆地整体抬升，东部、东北部抬升幅度较大，渗入作用得以加强。这样长期定向流动的地下水为盆地东北部中侏罗统含水岩组中形成较大规模的层间氧化带型铀矿奠定了基础。

2.6 古层间氧化带特征

鄂尔多斯盆地北部直罗组下段发育的灰绿色氧化带为经后生还原作用改造的古氧化带。由于广泛发育的后生还原作用，古氧化砂岩已几乎全部被还原为绿色，其内仍见红色、黄色古氧化残留体，且绿色岩石保留了早期层间氧化带的形态，故称之为“古层间氧化带”。另外在新街地区还见有黄色、红色氧化。层间氧化带在平面上一般可分为完全氧化亚带（即整个含水层完全被氧化的区域，古层间氧化带以绿色砂岩为标志）、氧化-还原叠置带（即含水层内砂体不完全氧化的区域）、还原带（原生灰色砂岩）。因古层间氧化带经二次还原作用改造后，叠置带绿色砂岩与完全氧化亚带从砂体颜色、地球化学环境指标等特征方面无明显区别，古层间氧化带在剖面上只表现出古氧化亚带与还原带特征，即含水层内氧化砂体与还原砂体相互叠置分布。

鄂尔多斯盆地北部直罗组下段发育绿色古层间氧化带，并见红色、黄色氧化带（表1）。绿色古层间氧化带发育规模大，是主要的控矿氧化带，其向西部扩展了近70 km，向南部扩展了约100 km；红色氧化在新街地区可见到，规模小，见有工业铀矿化；黄色氧化在新街地区的瑶镇地段可见，见铀异常（图5）。

表1 直罗组下段各类氧化带前锋线长度统计表Table 1 Front line length of various oxidation zones in the lower member of Zhiluo Formation

图5 鄂尔多斯盆地北部直罗组下段下亚段后生蚀变图Fig.5 Epigenetic alteration map of the lower sub-member of lower member of Zhiluo Formation，northern Ordos Basin

直罗组下段下亚段砂体中绿色古层间氧化带发育宽度较大，从河套古隆起到区域层间氧化带前锋线位置距离大于100 km，直罗组剥蚀界线以北层间氧化砂体已被剥蚀，保留的氧化带宽度为7～35 km。区域古层间氧化带前锋线位于苏台庙—巴音青格利—纳岭沟—大成梁—合同庙—布尔台—新街—瑶镇一线，整体上呈北西-南东向蛇曲状展布。在皂火壕—康巴什地区发育一条开口向东的“U”型氧化带前锋线。古层间氧化带前锋线总长度约770 km，在皂火壕及大营铀矿床（含大营及巴音青格利铀矿产地）分别控制长度为40 km 及65 km。沿区域古层间氧化带前锋线在大成梁与代杜梅等地均有工业矿孔产出。巴音青格利铀矿产地和苏台庙铀矿产地（矿体受控于氧化带前锋线）的发现，表明氧化带前锋线有进一步向北西延伸的趋势。前锋线以北直罗组下段下亚段砂体呈绿色或绿色与灰色交互出现，以南砂体基本呈灰色。区内古层间氧化带的形态主要受辫状河道砂体空间展布形态和砂体中含氧水径流方向、砂体渗透性、砂体非均质性及砂体中还原介质的含量等因素控制。

直罗组下段上亚段古层间氧化带与下亚段具有类似的特征，其识别标志、岩石地球化学环境特征、古层间氧化带分带依据基本相同。氧化带总体由北向南、由北东向南西方向发育，宽度在5～50 km 之间，氧化深度达700 m。区域古层间氧化带前锋线位于苏台庙—巴音青格利—新胜—敏盖—公尼召—新街—瑶镇一线，整体上呈北西-南东向蛇曲状展布（图6）。

图6 鄂尔多斯盆地北部直罗组下段上亚段后生蚀变图Fig.6 Epigenetic alteration map of the upper sub-member of lower member of Zhiluo Formation，northern Ordos Basin

受河道及砂体非均质性的控制，氧化带前锋线多分布于河道侧面转弯部位，多为河道交叉处，长度大于400 km，仅在大营铀矿床、巴音青格利铀矿产地控制70 km，在大成梁及公尼召等地有工业铀矿孔及铀矿化孔控制。另外，皂火壕地区直罗组下段上亚段砂体已全部被氧化，处于完全氧化环境，不存在氧化带前锋线。区域古层间氧化带前锋线西南部含水层砂体呈灰色，富含有机质、黄铁矿等还原介质；前锋线东北部含水层砂体呈绿色与灰色互层，向东北部绿色砂体厚度增加而灰色砂体厚度变薄至尖灭。含氧水主要来自东北部，氧化方向由北东向南西。

3 铀矿化特征

鄂尔多斯盆地东北部，已先后发现有皂火壕（大型）、纳岭沟（特大型）、大营（特大型）、巴音青格利（大型）等铀矿床并落实了库计沟、罕台庙、泊太沟等一批铀矿产地，已成为我国最大的天然铀勘查基地。铀矿化类型以复成因型为主，主要赋矿层为中侏罗统直罗组下段下亚段，其次为直罗组下段上亚段。

3.1 赋矿岩性特征

鄂尔多斯盆地东北部各铀矿床直罗组赋矿岩性以灰色、绿色中粗-中细砂岩为主，有少量（含砾）粗砂岩，砂岩中夹的薄层透镜状泥岩也常见铀矿化。含矿砂岩成分复杂，成分成熟度和结构成熟度均较低（表2）。岩石结构组分中碎屑颗粒中石英占38%～50%、长石占21%～40%、岩屑占15%～41%，黏土矿物和泥质杂基占2%～34%，碳酸盐胶结物（方解石和（铁）白云石）占1%～35%；碎屑颗粒分选中等，磨圆中等—偏差，颗粒间呈点、线接触。成矿砂岩按矿物成分和化学成分分类均属于低成熟的岩屑砂岩和（长石）岩屑砂岩类（图7），符合河道亚相砂岩的一般特征，灰色砂体中富含有机质、黄铁矿等还原介质，原生还原能力较强（图8），对铀成矿十分有利。

图8 富含炭屑和黄铁矿的灰色赋矿砂岩（ZKB135-8）Fig.8 Gray ore bearing sandstone rich in carbon chips and pyrite（ZKB135-8）

表2 直罗组赋矿砂岩岩石学特征Table 2 Petrological characteristics of ore boaring sandstone of Zhiluo Formation

图7 鄂尔多斯盆地东北部直罗组下段砂岩化学成分分类图（底图据文献［55］）Fig.7 Chemical composition classification diagram of sandstone in the lower member of Zhiluo Formation，northeastern Ordos Basin（base map after reference［55］）

3.2 铀矿化特征

3.2.1 铀矿体特征

鄂尔多斯盆地东北部铀矿体主要赋存在皂火壕、纳岭沟、大营和巴音青格利等大型和特大型铀矿床中，赋矿层位主要是直罗组下段下亚段，其次是直罗组下段上亚段。矿体埋深自西向东由最浅的138 m 过渡到713 m，赋矿层位也由东部的下亚段过渡到西部的上亚段（图9）。矿体形态主要为板状，其次为透镜状，局部为卷状（图10）。矿体厚度一般为0.8～15.6 m，最厚为26.4 m，平均厚度为7.17 m；矿石品位一般为0.016 2%～0.385 7%，平均值为0.054 1%；平米铀含量一般为1.0～13.38 kg/m2，最高值为27.11 kg/m2，平均值为6.67 kg/m2（表3）。

表3 鄂尔多斯盆地北部典型铀矿床铀矿化特征对比一览表Table 3 Comparison of uranium mineralization characteristics of typical uranium deposits，northern Ordos Basin

图9 大营铀矿床大营地段D95 号勘探线剖面图Fig.9 Profile of exploration line D95 in Daying section of Daying uranium deposit

图10 皂火壕矿床孙家梁地段A7 号勘探线剖面示意图［30］Fig.10 Profile of exploration line A7 in Sunjialiang section of Zaohuohao deposit［30］

3.2.2 主要铀矿物类型及其赋存形式

通过扫描电镜及电子探针分析，基本查明各铀矿床铀的主要存在形式以铀矿物和吸附态铀为主。铀矿物主要为铀石，少量为沥青铀矿和铀钍石。铀矿物呈冰花状、条带状或条粒状存在于碎屑颗粒表面及孔隙中，其中铀石以四方双锥状、短柱状或长柱状、米粒状、球状等集合体状产出（图11）。铀石与绿泥石等黏土矿物、黄铁矿、钛铁矿、褐铁矿、方解石或者白云母、黑云母等矿物共生，沥青铀矿呈面状分布在碎屑颗粒的孔隙当中，铀钍石则疑似分布在岩屑中，可能为源区搬运而来。

图11 铀石产出形态Fig.11 Morphology of coffinite

3.2.3 铀成矿时代

前人通过赋矿砂岩全岩U-Pb 等时线法、fs-LA-ICP-MS 铀矿物U-Pb 年龄法和SIMS 铀矿物U-Pb 年龄法分别对皂火壕、纳岭沟、大营和巴音青格利铀矿床成矿年龄进行了测定，所得结果表明鄂尔多斯盆地东北部的铀成矿具有明显的多阶段叠合成矿的特点（表4）。从铀成矿年龄的连续性来看，铀成矿大体可分为4个阶段：中侏罗世、早白垩世中期、晚白垩世—始新世中期、中新世。其中，晚白垩世的成矿年龄数据最多，占到总数据的48%，是主成矿期，其次是早白垩世，占总数据的14%。从数据不难看出，在直罗组沉积阶段（中侏罗世）存在铀的同沉积富集。

表4 鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿年龄统计表Table 4 Age of sandstone-type uranium deposits in northern Ordos Basin

4 铀成矿规律

4.1 沉积体系与铀成矿

鄂尔多斯盆地北部直罗组下段下亚段时期发育辫状河沉积体系和辫状河三角洲沉积体系，直罗组下段上亚段时期发育曲流河沉积体系和（曲流河）三角洲沉积体系。下亚段铀矿化主要发育于三角洲平原，其中工业矿体主要发育于辫状河三角洲平原的分流河道和分流间湾中，部分工业矿体发育于辫状河沉积体系中（图12）。上亚段铀矿化主要发育于三角洲平原和前缘，其中工业矿体主要发育于（曲流河）三角洲平原的分流河道、分流间湾和（曲流河）三角洲前缘中，仅有小规模的工业矿体发育于曲流河中。

图12 鄂尔多斯盆地东北部直罗组下段下亚段沉积相图Fig.12 Sedimentary facies of the lower sub-member of lower member of Zhiluo Formation，northeastern Ordos Basin

4.2 古层间氧化带与铀成矿

直罗组下段古层间氧化带的发育特征具有垂直与水平分带性，工业铀矿体严格受氧化-还原过渡带控制。在剖面上，下翼板状矿体受垂向过渡带控制，产于绿色古氧化砂岩与灰色砂岩过渡部位的灰色砂岩中；沿倾向由北向南、由东向西矿体层数变多，古氧化砂体呈多层“舌状”产出，铀矿体呈板状、透镜状产出，受古层间氧化-还原过渡带控制。在平面上，古氧化-还原过渡带是铀矿化最活跃的空间，矿体大部分产于层间氧化-还原过渡带内，铀矿化主要分布于氧化砂体比率在0～80%之间的范围内，仅有少部分发育于其他范围内。

4.3 灰色残留体与铀成矿

盆地东北部直罗组灰色残留体主要分布于罕台庙—皂火壕一带，该区铀矿体均分布于灰色残留体边界附近的氧化-还原叠置带内，受灰色残留体边界控制（图13），均位于迎水面的一侧。

图13 罕台庙地区灰色残留体与铀矿化关系示意图Fig.13 Schematic diagram showing the relationship between grey residue and uranium mineralization in Hantaimiao area

灰色残留体砂岩为未被氧化的砂岩，具有较强的还原性，含氧含铀水流经灰色残留体的边部时，受其还原性介质的影响，铀由正六价转变为正四价而发生沉淀，随着铀的不断的富集，逐渐形成规模较大的铀矿体。

4.4 还原介质与铀成矿

还原介质主要包括有机碳、煤屑、烃类、低价硫和黄铁矿等，与铀矿化有着密切的关系，在铀成矿中起络合作用、还原作用及吸附作用等。

在古层间氧化带的演化过程中，目的层河流-三角洲相砂体中的黄铁矿、炭化植物碎屑、黑云母等矿物发生蚀变，其中黄铁矿被氧化形成SO42-离子，使完全氧化带岩石地球化学环境呈酸性，有利于铀的活化迁移；黑云母蚀变为水黑云母或水白云母，同时析出大量K2O，与砂岩孔隙溶液的CO2形成K2CO3。K2CO3溶液是一种强碱性溶液，在氧化-还原过渡带内pH 值增高，形成碱性环境，有利于铀的吸附沉淀和石英等硅质矿物发生溶解。与此同时，铀酰离子（UO22＋）被还原（U6+→U4+）与溶液中的SiO2作用，发生沉淀，形成铀石［U（SiO4）1-X（OH）4X］［43］。

地层中有矿与无矿、富矿与贫矿主要与砂岩中各种还原介质的含量有关。其中灰色、深灰色砂岩中有机碳、黄铁矿等含量高，含矿（或富矿）的机率相对较大；灰白色、浅灰色砂岩中还原介质含量相对较少，不含矿（或贫矿）的机率相对较大；而红色、黄色、灰绿色等砂岩中不存在或含极少量的还原介质，一般不含矿。通过对皂火壕铀矿床和纳岭沟铀矿床的矿段和非矿段灰色砂岩地球化学环境指标对比，矿石中有机碳平均含量为0.54%，低价硫平均含量为0.35%，明显高于非矿段中灰色砂岩有机碳（0.38%）和低价硫（0.12%）的含量，说明铀的富集与还原介质关系密切。

4.5 砂体非均质性与铀成矿

砂体平面上非均质性主要表现在3 个方面：一是砂体厚度与含砂率的变化；二是砂体形态和走向的变化；三是砂体性质（成因）的变化。最佳成矿区则位于辫状分流河道砂体的频繁分岔处和从无隔挡层到隔挡层突发区的河道砂体边缘［58］。古层间氧化带的发育受骨架砂体形态及其相变等因素控制。研究区直罗组下段下亚段辫状河砂体厚度最显著的分布特征是北东厚南西薄，中间厚两侧薄，而砂体厚度以及含砂率变化部位，是地下水水动力条件发生变异的部位，为铀矿化在该部位的富集提供了有利的水动力条件。研究区目前已发现的工业铀矿孔，大多位于砂体厚度及含砂率变化部位。

砂体垂向非均质性主要表现为砂体沉积韵律的变化，泥岩的隔档层层数和厚度与含砂率呈现负相关性，铀矿化出现在隔档层层数少、厚度变薄的地区，随着隔档层厚度的增加，铀矿化逐渐降低［59］。沉积物粒度在垂向上的组合特征决定了流体在其内部的运移能力，进而控制铀成矿。矿体主要位于直罗组下段顶板泥岩相对较厚的部位，其原因主要有两个，一是直罗组下段顶板泥岩的稳定发育对深部还原气体具有良好的屏蔽作用，造成目的层砂岩在局部地段还原能力增强，有利于铀的卸载和富集；二是目的层细粒物质增多，既改变了成矿流体的运移速度，也增加了目的层的吸附能力，为铀的富集成矿提供了有利的岩性条件。

5 讨论

鄂尔多斯盆地东北部发现有多个大型、特大型铀矿床，已成为我国最大的天然铀勘查基地。这些铀矿床的赋矿层位均为直罗组下段，但矿体的产出位置、规模、形态、品位等均具有不同的特征。通过上述铀成矿地质特征、铀矿化特征和铀成矿规律的归纳与总结，认为在具备丰富的铀源条件和稳定成矿构造环境条件下，铀成矿主要与赋矿层沉积体系类型、砂体及其空间分布、砂体后生蚀变分带（古层间氧化-还原分带）、砂体中的还原性介质、水动力条件、地层结构及砂体的非均质性、岩石地球化学环境等因素息息相关，但不同矿区成矿地质环境的差异会导致关键控矿因素不同，这是非常值得我们进一步关注和探讨的。

研究区西部巴音青格利和大营铀矿床主要赋矿层位是直罗组下段上亚段，中部及东部纳岭沟和皂火壕铀矿床及罕台庙铀矿产地赋矿层为直罗组下段下亚段，即由东向西，赋矿层位由老变新，越向盆地内部延伸，赋矿层越新，这与区域水动力条件密切相关。

鄂尔多斯盆地东北部铀矿体主要赋存在直罗组下段灰绿色与灰色砂体过渡部位，古层间氧化带前锋线即为灰绿色与灰色砂体分界线，是区域最重要的找矿标志。但在找矿工作中还要区分古氧化带前锋线和灰色残留体分界线，如皂火壕、纳岭沟和大营铀矿床均分布在区域古氧化带前锋线上，发育的铀矿体连续、稳定，铀矿化规模大；而罕台庙铀矿产地分布在氧化-还原过渡带偏氧化带一侧，铀矿化受直罗组灰色残留体控制，发育的铀矿化不连续，规模小。另外，目前鄂尔多斯盆地东北部控制和推测的古层间氧化带前锋线总长度已达770 km，在皂火壕矿区控制的长度达40 km，在大营-巴音青格利矿区控制的长度达65 km。但皂火壕矿床铀矿体总长约11 km，大营铀矿床矿体总长约15 km，也就是说铀矿化一定在氧化带前锋线上，但大部分氧化带前锋线为非铀矿化区，并非单纯的是氧化带前锋线控矿，还要考虑地层结构、沉积环境和砂体性质等因素。

直罗组下段砂体呈现灰绿色，主要是由覆盖于砂岩颗粒表面的针叶状绿泥石引起［60］；绿色砂岩有机碳含量很低，但酸解烃含量较高，主要经历了早期氧化和晚期还原作用［30］；灰绿色蚀变砂岩不仅仅代表了古氧化环境，在古氧化带、氧化还原过渡带、原生带中均可出现不同色调的灰绿色砂岩［61］；灰绿色砂岩具有较强还原性是形成铀矿的最重要因素［62］。富油气的热流体活动对铀沉淀的化学反应有着积极的促进作用，是铀成矿的重要条件［63］。通过对比前人研究成果可提出以下问题：1）找矿过程中如何区分原生灰绿色砂体和油气还原改造灰绿色砂体？不同成因灰绿色砂体空间分布如何？2）油气改造的灰绿色砂体是否与铀成矿相关？3）油气还原导致砂体呈灰绿色的机理？是否还可以还原改造灰白色、灰色砂体？灰绿色砂体的成因及其与铀成矿的关系仍是今后值得深入研究的内容。

通过铀成矿地质条件分析，鄂尔多斯盆地东北部直罗组下段具备层间氧化带型铀矿形成条件，但铀矿体主要呈现板状。板状铀矿是在含氧含铀水和深部还原性流体双重作用下形成的［64］；板状矿体的形成是偏碱性含铀含氧大气降水与有机酸性流体长期稳定相互作用的结果［65］。通过对比前人研究成果可知，板状矿体为层间氧化作用与还原流体作用双重作用结果，油气流体参与了铀成矿，并非仅仅是后期还原改造保矿作用。这与古层间氧化作用成矿的观点又存在一定矛盾，所以区域铀成矿的机制还需要进一步开展深入研究。

总之，前人已经针对鄂尔多斯盆地东北部铀成矿开展了大量的研究，总结了与铀成矿相关的因素，取得了丰硕找矿和研究成果，建立了叠合复成因铀成矿模式。但如何进一步扩大找矿成果，还需要解决目前面临的基础问题，如研究绿色砂体成因机制及其与铀成矿关系，研究油气作用、古层间氧化作用、热液作用等铀成矿作用的相互关系，进而深入研究铀成矿机制，建立可视化的找矿识别标志，厘定不同成矿环境下的关键控矿要素组合，达到预测并优选铀成矿远景区的目的。

6 结论

1）鄂尔多斯盆地东北部发育的伊盟隆起为铀成矿提供了大型稳定的构造斜坡带，蚀源区和沉积盖层为铀成矿提供了丰富的双重铀源，直罗组下段沉积厚层稳定的砂体为铀成矿提供了充足的容矿空间，这些因素再结合晚侏罗世和晚白垩世-古近纪干旱古气候和古水动力条件联合为区域铀成矿提供了大规模层间氧化作用，最终形成系列大型、特大型铀矿床。

2）鄂尔多斯盆地东北部铀矿化主体受辫状河-辫状河三角洲砂体中发育的氧化带前锋线控制，灰绿色与灰色砂体分界线是最重要的找矿识别标志。铀矿化主要富集在前锋线附近发育的砂体厚度及含砂率变化部位且富含有机质的砂体中。

3）鄂尔多斯盆地东北部具备大规模铀成矿条件，今后应加强铀矿地质勘查和科研工作。铀成矿与直罗组沉积体系类型、古层间氧化带的规模和分带性、砂体的规模、非均质性及砂体中还原介质含量等因素息息相关，但不同成矿区域关键控矿因素不同，今后找矿勘查与研究过程中应加以区别。另外，建议进一步加强研究还原性流体作用、古层间氧化作用与铀成矿关系，深入研究绿色砂岩成因与铀成矿关系。