王强强，王元元，鲁克改，李书海，吕俊维，陈瑞，李秋实

（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011）

日达里克铀矿床为塔里木盆地北缘新近系铀矿找矿成果的典型代表，在近年来砂岩型铀找矿工作中规模得以逐渐扩大，并取得一些研究成果［1-9］。近年研究中，研究者主要从区域构造演化、区域铀成矿条件、区域层间氧化带空间展布、层间氧化带发育样式、盆山耦合与铀成矿关系［1-7］等方面介绍了日达里克铀矿床的成矿背景，然而受制于所处的库车坳陷，特别是秋里塔格构造带复杂、强烈的构造变形特征，“强构造带是否能为层间氧化带型铀矿床形成提供构造天窗以供含铀含氧水渗入目的层、提供时间窗口以供层间水成矿作用进行”成为该地区找矿工作的疑难杂症，从而对其层间氧化带成因存疑。李书海等［8-9］对日达里克铀矿床成矿条件进行了分析，并开展了岩石地球化学分带研究，然而其研究未能对日达里克铀矿床进行深入解剖，地球化学分带采用了先入为主的层间氧化带模式，且尚未涉及矿床成因分析，因此，日达里克铀矿床成因研究亟待加强。本文通过深入剖析日达里克铀矿床及典型矿带，分析后生蚀变特征，利用概率拟合曲线分析［10-11］进行后生蚀变分带研究，并在浅析后生蚀变的成因基础上，结合矿床成矿条件，进行矿床成因分析，对日达里克铀矿床后续勘查勘探工作具有一定指导意义。

1 区域地质背景

研究区位于塔里木盆地北缘毗邻南天山叠接带的库车坳陷（图1a）。南天山叠接带是南天山洋俯冲消减过程中形成的大型增生造山带，是由一系列高压/超高压变质岩（蓝片岩和榴辉岩）、蛇绿岩、镁铁质-超镁铁质岩、岛弧火山岩和花岗岩构成的大型增生杂岩体［12］。南天山侵岩体主要分布于叠接带中-东段，主要包括晚奥陶世-志留纪蛇绿岩、晚志留世花岗岩、泥盆纪花岗岩、晚石炭世花岗岩、二叠纪碱性岩5 期侵入作用［13］。前人资料显示［14］，青白口纪、志留纪、石炭纪、二叠纪花岗岩及二叠纪中酸性火山岩、火山碎屑岩具有较高的铀含量及活化铀，伽马能谱测量铀含量均值为5.8×10-6，活化铀为－1.5×10-6，为砂岩型铀成矿的铀源体。

图1 研究区构造位置图［12］（a）及区域地质简图（b）Fig.1 Tectonic location［12］（a）and regional geology sketch（b）of the study area

库车坳陷为受特提斯构造域活动控制的中-新生代复合前陆盆地（图1b），主要由上二叠统-三叠系河湖相碎屑沉积、下-中侏罗统煤系碎屑岩建造、上侏罗统-白垩系河湖相碎屑岩建造、古近系含盐碎屑岩建造、新近系-第四系河湖相碎屑岩建造构成。库车坳陷表现为构造变形强烈的褶皱冲断带，构造变形起始于渐新世末—中新世初（约23 Ma），并经历了中新世晚期（10 Ma）、上新世（5～2 Ma）和第四纪中晚期（1～0 Ma）等三次阶段性构造变形加速过程，上新世构造变形将褶皱断褶带推进至北部的克拉苏构造带，第四纪中晚期推进至南部的秋里塔格构造带及以南［15］。不整合研究显示，秋里塔格构造带的构造突破时限不早于中更新世［16］。

秋里塔格构造带铀矿化信息丰富，主要赋矿层位为上新统库车组，以日达里克铀矿床最为典型。

2 成矿地质特征

2.1 地质概况

日达里克地区位于秋里塔格构造带中段北侧，整体表现为地层西部倾向为北北东向、东部倾向为北北西向、向北开口的“箕状构造”。地层整体北倾，具“半屉状”构造形态，主要出露地层包括中新统康村组、上新统库车组（图2a）。库车组可划分为上段和下段，其中下段为该地区主要铀赋矿层位。

库车组下段显示再生前陆盆地河湖交互相沉积特征，由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层构成［17］，在研究区表现为辫状河三角洲平原-前缘亚相，并具有的典型前陆盆地幕式沉积特征［18］，可划分为Ⅰ～Ⅸ9 个下部以砂（砾）岩为主、上部以泥质沉积为主的沉积旋回（图2b）。Ⅰ～Ⅸ旋回厚度分别为20～70 m、20～60 m、80～130 m、130～150 m、120～150 m、100～220 m、220～290 m、370～390 m、120～200 m，并显示西薄东厚特征。各旋回中各含1～4 层主砂体或可划分为1～4 个亚旋回，主砂体厚度一般为20～60 m。砂体岩性包括灰白色、褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色、灰色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩，粒度整体西粗东细；泥质沉积主要为灰色-浅褐红色泥岩-粉砂岩，多具有下灰上红的沉积韵律。

2.2 岩性-地球化学类型划分

研究区各沉积旋回主要砂体岩性-地球化学类型具有明显的水平分带特征，自西向东大致包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型和灰色岩石类型。灰白色岩石类型及褐黄色岩石类型同属蚀变砂岩。灰白色岩石类型，岩性为灰白色、局部浅黄色、浅褐黄色砂砾岩、含砾粗砂岩及粗砂岩，发育强高岭土化，局部可见稀疏浸染状、团块状及薄膜状褐铁矿化。褐黄色岩石类型，岩性为褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色含砾粗砂岩、粗砂岩，发育条带状、团块状、浸染状褐铁矿化，局部可见褐铁矿化炭化植物碎屑。灰色岩石类型，岩性为灰色、浅灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩，发育炭化植物茎秆、炭化叶片，可见星点状黄铁矿，局部偶可见斑点状褐铁矿化。

2.3 铀矿化特征

研究区多个旋回产出铀矿化，截止目前，工业铀矿化主要分布于Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ等4 个旋回中，并可划分为Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ1、Ⅶ2、Ⅶ3、Ⅶ4、Ⅷ1、Ⅷ2等8 个铀矿带（图2），矿带长2～5 km，宽50～200 m，矿体埋深18.45～635.45 m，平均埋深325.45 m；厚度为0.50～5.55 m，平均厚度为2.53 m；品位为0.016 3 %～0.143 3%，平均品位为0.052 5%。各铀矿带走向主体为北北西-南南东向，与地层走向（西部为北西西-南东东向，东部为北东东-南西西向）大角度相交，自西向东工业铀矿带依次产出于Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ旋回（图2a），显示为正向叠瓦状，而各旋回中工业矿体在空间上主要为反向叠瓦状，个别层位（Ⅷ旋回）则显示为正向叠瓦状。铀矿化产于各赋矿砂体褐黄色岩石类型与灰色岩石类型接触部位，矿化砂岩岩性以灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩为主，局部为褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色含砾粗砂岩、粗砂岩；碎屑以岩屑为主（平均约55%），石英次之（平均约35%），长石少量（平均约10%）；岩屑包括灰岩、白云岩、单晶方解石、单晶白云石、凝灰岩、玄武岩、泥岩、泥质板岩和鳞片状白云母、黑云母等；填隙物主要为粉砂质、泥质杂基；矿化砂岩固结疏松，手掰易碎；矿石的矿物成分和成矿围岩基本一致，惟有矿石中略增加微量黄铁矿、自然硒、地沥青、碳质碎屑、黏土矿物和微量显微状沥青铀矿。

2.4 典型铀矿带特征

区内Ⅶ3铀矿带工作程度较高，目前已有多个钻孔对其进行了控制，矿化蚀变特征较为典型。Ⅶ3铀矿带产出于Ⅶ3亚旋回。Ⅶ3亚旋回底板埋深为0～700 m，整体呈北深南浅，向北尚未得到有效控制；地层厚度主要变化于55～70 m 之间，整体呈西薄东厚；含砂率主要变化于0.60～0.75 之间，整体呈西高东低；地层厚度等值线、含砂率等值线与底板埋深等值线、主构造方向大角度斜交（图3a）。Ⅶ3工业矿带呈北西西-南东东向分布，与地层厚度等值线、含砂率等值线总体走向及地层倾向一致，而与主构造方向大角度斜交。矿体揭露深度目前主体小于700 m，由R8003、Y831 等6 个工业矿孔控制，已控制长度近1.8 km，并发现Y520 等多个矿化孔，推测长度为3 km 以上（图3）。

Ⅶ3铀矿带蚀变岩石产出于矿带以西R7605、Y716、Y703、R1604 等多个钻孔中，岩性为灰白色含砾粗砂岩、粗砂岩、少量砂砾岩（图4a）及褐黄色、浅褐黄色、浅褐红色粗砂岩、含砾粗砂岩（图4b、c），发育星点状、团块状、浸染状褐铁矿化及高岭土化。工业矿体、矿化体多产出于砂体中泥岩夹层数量增多的部位，赋矿岩性为灰色、深灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩（图4d），岩石中多含炭化植物碎屑，局部可见发育团块状褐铁矿化。灰色岩石类型分布于矿带以东Y324、Y804、R8408 等多个钻孔中，岩性为灰色、浅灰色粗砂岩、含砾粗砂岩、中砂岩（图4e），岩石中多见纹层状、星点状炭屑及炭化植物茎秆、叶片。

图4 研究区Ⅶ3亚旋回主要砂岩类型特征Fig.4 Photos of the main types sandstone in the Ⅶ3 subcycle of the study area

3 含矿主岩岩性-地球化学特征

3.1 岩石类型及分带特征

如前所述，研究区含矿砂岩可划分为灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型和灰色岩石类型。为准确分析全区各岩石的岩性-地球化学特征，本文对936 件岩心砂岩样品进行了统计分析（表1、图5），地球化学分析测试在中核新疆理化分析测试中心完成。统计显示，全区及各主要砂岩类型铀含量及变异系数变化范围较大，分别为0.60×10-6～3 076.10×10-6、104.04%～604.71%，反映全区砂岩具有较强的铀富集作用。概率拟合曲线显示（图5），全区及各岩石类型砂岩概率曲线均由若干斜率不同的直线组成，反映各岩石类型砂岩形成具多阶段性，同时研究区含矿主岩发生了显著的铀成矿作用。与全区相比，灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型概率拟合曲线斜率更大（图5a、b、c），灰色岩石类型则更小（图5d），反映出前者具铀迁出特征，后者具铀迁入特征。结合蚀变发育特征，可将灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型归于氧化蚀变带，而将灰色岩石类型归于氧化还原过渡带或原生未蚀变带。各主要岩石类型概率拟合曲线中高值低斜率段（铀含量分别大于4.8×10-6、3.6×10-6、8.2×10-6）为各自类型中发生铀明显富集的部分，为氧化还原过渡带。

表1 研究区Ⅶ3亚旋回主要砂岩类型w（U）/10-6参数统计简表Table 1 w(U)/10-6 statistics of the main types sandstone in the Ⅶ3 subcycle of the study area

图5 研究区Ⅶ3亚旋回主要砂岩类型w（U）概率曲线拟合图Fig.5 Fitting curve of w（U）probability of the main types sandstone in the Ⅶ3 subcycle of the study area

3.2 地球化学特征

研究区各赋矿砂体的岩性-地球化学分带可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带。本次对各岩性-地球化学分带剔除异常低值后的896 件样品进行了地球化学特征对比分析研究（表2、图6），其中氧化蚀变带样品396 件、氧化还原过渡带样品207 件、原生未蚀变带样品289 件。

表2 研究区含矿主岩蚀变分带地球化学参数统计表Table 2 Statistics of the geochemical parameters of alteration zones in the main host rocks

图6 研究区蚀变分带地球化学参数柱状对比图Fig.6 Histogram of geochemincal parameters of different alteration zones in the study area

3.2.1 U、Th 及Th/U

U 在过渡带明显富集，且显示出从氧化蚀变带迁出的特征。w（U）值：氧化蚀变带（2.35×10-6）＜原生未蚀变带（3.75×10-6）＜氧化还原过渡带（121.39×10-6）；w（Th）值变化不大，变化范围为5.75×10-6～6.12×10-6；Th/U 值：氧化蚀变带（2.78）＞原生未蚀变带（1.99）＞氧化还原过渡带（0.66）。

3.2.2 Mo、Se、Ga、V、Re

Mo、Se、Ga、V、Re 等元素在过渡带亦具有明显的富集作用。w（Mo）值：氧化还原过渡带（2.59×10-6）＞氧化蚀变带（1.82×10-6）＞原生未蚀变带（0.53×10-6）；w（Se）值：氧化还原过渡带（9.97×10-6）＞氧化蚀变带（1.47×10-6）＞原生未蚀变带（0.98×10-6）；w（Ga）值：氧化还原过渡带（9.50×10-6）＞氧化蚀变带（9.40×10-6）＞原生未蚀变带（8.91×10-6）；w（V）值：氧化还原过渡带（50.64×10-6）＞氧化蚀变带（45.42×10-6）＞原生未蚀变带（35.87×10-6）；w（Re）值：氧化还原过渡带（0.728 8×10-6）＞原生未蚀变带（0.011 3×10-6）＞氧化蚀变带（0.003 4×10-6）。

3.2.3 C有、CO2、S

C有及S 在氧化还原过渡带具明显富集，反映有机质、硫化物等还原介质在过渡带富集。w（C有）值：氧化还原过渡带（0.19%）＞原生未蚀变带（0.13%）＝氧化蚀变带（0.13%）；w（CO2）值变化不大，变化范围为13.68%～13.86%；w（S）值：氧化还原过渡带（0.17%）＞原生未蚀变带（0.03%）＞氧化蚀变带（0.02%）。

3.2.4 Fe3+、Fe2+及Fe3+/Fe2+

Fe 在氧化还原过渡带明显富集，且氧化蚀变带Fe3+/Fe2+值明显高于原生未蚀变带。w（Fe3+）值：原生未蚀变带（0.69%）＜氧化蚀变带（0.91%）＜氧化还原过渡带（1.05%）；w（Fe2+）值：氧化蚀变带（1.17%）＜原生未蚀变带（1.22%）＜氧化还原过渡带（1.30%）；w（Fe3+＋Fe2+）值：原生未蚀变带（1.90%）＜氧化蚀变带（2.08%）＜氧化还原过渡带（2.35%）；Fe3+/Fe2+值：原生未蚀变带（0.66）＜氧化还原过渡带（0.84）＜氧化蚀变带（0.86）。

4 讨论

4.1 蚀变类型分析

日达里克铀矿床铀矿化主要产于疏松的灰色、深灰色砂岩、含砾砂岩中，工业类型属砂岩型。我国砂岩型铀矿按成因或沉积分类主要有层间氧化带型、潜水氧化型、沉积成岩型、复合成因型及古河道（谷）型等［19-20］，后生蚀变类型按性质可以划分为后生氧化蚀变和后生还原蚀变，按产状包括水平蚀变分带、垂直蚀变分带及二者过渡类型。

日达里克铀矿床根据铀矿化信息、多个层位赋存铀矿化信息、含矿砂体岩性-地球化学特征均可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带，并均表现为明显的水平分带特征。典型铀矿带（Ⅶ3）剖析显示（图3），蚀变分带界线、矿带走向与地层厚度等值线、含砂率等值线总体走向一致，显示铀矿化就位同时受沉积相变化控制。氧化蚀变带包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型，前者发育强高岭土化及星点状、团块状、薄膜状褐铁矿化，后者发育浸染状、条带状、团块状褐铁矿化，反映氧化蚀变带属后生氧化成因。

日达里克铀矿床主要地球化学指标显示明显分带特征。U 在过渡带强烈富集，Th/U 值在氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带分别为2.78、0.66、1.99，其中氧化蚀变带最高，原生未蚀变带次之，氧化还原过渡带最低；伴生微量元素Se、Mo、Re、Ga、V 在氧化还原过渡带附近强烈富集，w（U）、w（Re）值在氧化蚀变带小于原生未蚀变带，w（Se）、w（Mo）、w（Ga）、w（V）值在氧化蚀变带大于原生未蚀变带，显示有序空间分带特征；S、C有在氧化还原过渡带明显富集，原生未蚀变带略高于氧化蚀变带或二者一致；w（Fe2+）、w（Fe3+）值在氧化还原过渡带最高，氧化蚀变带次之，原生未蚀变带最低，Fe3+/ Fe2+值在氧化蚀变带最高，氧化还原过渡带次之，原生未蚀变带最低。一般而言，层间氧化带型砂岩型铀矿氧化蚀变带Th/U 值常大于4，铀矿石带（氧化还原过渡带）多小于3，而原生未蚀变带为3～4，但具体Th/U 值略有差异［21-23］，如伊犁盆地氧化蚀变带、弱氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带Th/U 值分别为0.94、1.36、0.39、0.50，吐哈盆地分别为1.35、0.26、0.18、0.28［24］；伴生微量成矿元素Se、Mo、Re、Ga、V 在氧化还原过渡带前后分异而有序分带［19］；S、C有等为代表的还原介质含量分带特征明显［21］；变价元素Fe2+、Fe3+及其比值Fe3+/Fe2+有规律分带［20-21］。日达里克地区岩性-地球化学分带主要地球化学指标变化规律与上述典型盆地层间氧化带一致，其氧化蚀变带Fe3+/Fe2+值（0.86）相对典型地区（吐哈盆地＞0.92，伊犁盆地＞3.74［23］）较低，或与研究区内蚀变带以发育黏土矿化为主，而褐铁矿化较少发育有关。总体而言，研究区岩性-地球化学分带地球化学指标反映了层间氧化带的普遍变化规律，印证研究区氧化蚀变带属后生氧化成因。

4.2 矿床成因浅析

日达里克铀矿床岩性-地球化学分带研究显示主要蚀变类型为后生氧化，成因类型可能属于层间氧化型。然而，层间氧化带型砂岩型铀成矿作用受制于严苛的构造背景，日达里克铀矿床是否具备这些成矿条件，还需进一步讨论。层间氧化带型砂岩型铀矿床形成可用如下公式表示［25］：

式中：Q—单位面积的铀沉淀量，kg/m2；Co—氧化带岩石层间水中的铀浓度，g/L；V—层间水的流动速度，m/d；ε—层间水的铀卸载系数，%；t—层间水成矿作用的持续时间，Ma。

可见，层间氧化带型砂岩型铀矿形成受氧化带岩石层间水中的铀浓度、层间水的流动速度、层间水的铀卸载系数、层间水成矿作用的持续时间等因素影响。首先，氧化带岩石层间水中铀的初始浓度取决于铀成矿的铀源条件，铀源包括外部铀源和自身铀源。日达里克铀矿床位处于库车坳陷南缘，后生蚀变具有从北西西到南东东向水平分带特征，反映其铀源补给区（外部铀源）为库车坳陷西北侧南天山南缘的萨瓦布奇—木扎尔特河一带。如前所述，萨瓦布奇—木扎尔特河一带分布有萨瓦布齐、木扎尔特等石炭纪、二叠纪花岗岩，具有高铀含量及高铀迁出率的特点，表明外部铀源条件良好。日达里克铀矿床赋矿砂体原生带平均铀含量为3.75×10-6，明显高于中国沉积层（2.0×10-6）［26］，氧化蚀变带为2.35×10-6，氧化蚀变带铀迁出率为37.33%，反映自身铀源良好。

其次，层间水的流动速度取决于层间氧化砂体的渗透能力和水力梯度。日达里克铀矿床赋矿砂体固结疏松，手掰易碎，砂体孔隙度一般为16.05%～26.21%，渗透系数为0.16～0.41 m/d，渗透性好；研究区所处库车坳陷自上新世、第四纪沉积背景稳定［27］，北侧木扎尔特河现今自上游至下游距离约40 km，高差达近约450 m，坡降达11.25‰，反映较快的承压水流动速度。

最后，层间水成矿作用的持续时间取决于地层构造窗口的开启及成矿后的构造改造。库车坳陷上新世以来经历了上新世（5～2 Ma）、第四纪中晚期（1～0 Ma）的构造变形加速过程［15］。上新世构造变形将褶皱断褶带推进至北部的克拉苏构造带，影响范围包括库车坳陷北部，汪新等［27］通过磁性地层对比发现库车组内部存在约4.3 Ma 的构造转变期，结合区域上库车组下段向上段岩性组合突变，表明该期构造转换导致目的层在山前掀斜变形，为含铀含氧水贯入提供了构造天窗，是地层构造窗口的开启期。日达里克铀矿床各矿带走向与地层埋深等值线大角度斜交，与主构造方向不协调，反映其构造改造特征。第四纪中晚期（1～0 Ma）构造变形波及秋里塔格构造带及其南缘，秋里塔格构造带构造隆升包括褶皱隆升、构造突破等阶段。典型不整合研究表明［16］，秋里塔格构造带构造突破起始于晚更新世（0.12 Ma），即表明日达里克铀矿床于晚更新世接受构造改造，日达里克铀矿床层间氧化时间从上新世中期（4.3 Ma）持续至晚更新世（0.12 Ma），层间水成矿作用持续时间近4 Ma，反映其具有较为充足的成矿时间。

可见，日达里克铀矿床外部铀源、自身铀源条件良好，层间水的流速快且卸载能力较强。上新世构造变形为库车组在山前形成构造天窗提供了砂岩型铀成矿必备的次造山环境，所处构造带断层褶皱活动，特别是构造突破时间较晚，为层间水成矿提供了较为充足的时间，具有层间氧化作用成矿的背景。日达里克铀矿床、特别典型矿带的解剖表明，日达里克铀矿床蚀变分带表现为典型的层间氧化带分带特征，基于大量数据的统计分析结果也显示，各蚀变分带表现为典型的层间氧化带地球化学分带特征。综上所述，日达里克铀矿床成因上属层间氧化带型砂岩型铀矿床。

4.3 铀成矿潜力和意义

日达里克铀矿床赋矿地层上新统库车组下段可划分为9 个沉积旋回，各旋回发育厚度20～60 m 的主要砂体1～4 层，各个旋回、各主要砂体基本均发育有后生氧化蚀变，并自西向东逐渐过渡为灰色原生砂体，而目前工作主要集中于日达里克东部，发现的工业矿化仅见于8 层主要砂体中，控制程度最高的Ⅶ3矿体延伸长度逾2 km，可见该地段具有较大的找矿潜力。沿走向对已发现矿带进行追溯、拓展其规模，沿垂向对各层位岩性-地球化学分带进行控制、探索，在新的层位中发掘新的铀矿化信息，均可有效实现新增铀资源的目的。日达里克铀矿床找矿应以层间氧化带型砂岩型铀矿成矿理论为指导，进一步勘查工作应在梳理以往地面调查、钻孔资料的基础上，准确分析各层位岩性-地球化学分带展布特征，追溯、探索层间氧化还原过渡带。

5 结论

1）日达里克铀矿床多个砂体中产出铀矿化，各赋矿砂体岩性-地球化学类型自西向东包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型、灰色岩石类型，岩性-地球化学分带可划分为氧化蚀变带、氧化还原过渡带、原生未蚀变带。氧化蚀变带岩石类型包括灰白色岩石类型、褐黄色岩石类型，氧化还原过渡带包括褐黄色岩石类型、灰色岩石类型，原生未蚀变带包括灰色岩石类型。

2）日达里克铀矿床各赋矿砂体蚀变带主要发育黏土矿化和褐铁矿化，地球化学分带特征表明其与典型的层间氧化分带特征一致，属于层间氧化作用所致，结合有利铀成矿背景，表明其成因为层间氧化带型。

3）日达里克铀矿床具有较大找矿潜力，进一步工作需在梳理以往地面调查、钻孔资料的基础上，沿走向追溯、垂直走向探索层间氧化还原过渡带。