内蒙古巴彦乌拉铀矿床地质特征

潘宏峰，刘成东*，万建军，赵 严

（东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，江西 南昌 330016）

从20年90年代起，前人对巴彦乌拉铀矿的成矿条件、铀的来源、矿物组成和化学成分等方面进行了大量的研究，在成矿理论、找矿方法和思路、成矿规律等方面有了更大的创新与发展，成立了巴彦乌拉铀矿远景区，确定了其矿化类型为古河谷砂岩型，圈出了3个矿体，在此基础上进行了一系列地浸试验。本论文主要对铀矿床的地质特征进行总结与讨论[1-6]。

1 区域地质

巴彦乌拉铀矿床位于二连盆地马尼特坳陷的西部，呈北东向展布[2]。该坳陷的北西缘为一套由中酸性侵入岩、沉积变质岩及火山-沉积岩组成的巴音宝力格隆起；该坳陷的南东缘则主要由一套中酸性侵入岩和一套沉积变质岩的苏尼特中央隆起。根据盆山耦合关系推定，巴音宝力格隆起和苏尼特中央隆起是盆地内主要的沉积物源及铀源的最主要来源[4]。此坳陷受北东向贺根山基底断裂及其派生的次级断裂的控制。区内基底地层发育不全，主要由古生界的下寒武统温都尔庙群（Є1wn）、上石炭统宝力格庙组（C2bl）及下二叠统西乌珠穆沁旗组（P1xj）组成。区内中新生代沉积盖层也发育不全，主要由侏罗系上统的布拉根哈达组，下白垩统的阿尔善组、腾格尔组、赛汉组，古近系伊尔丁曼哈组，新近系通古尔组，宝格达乌拉组和第四系组成[6]。该区出露的岩浆岩二叠纪和侏罗纪中酸性侵入岩岩体为主。该区矿产以下白垩统赛汉组下段（K1s1）煤矿为主，从西到东均有分布。盆地内煤与铀关系密切，铀在煤的上面，煤可以在成矿的过程中提供还原环境，对铀的富集也有一定的吸附作用，因此在盆地的许多区域可以一边找煤的同时也可找铀[6]。

2 矿床地质特征

巴彦乌拉铀矿床位于内蒙古苏尼特左旗北28km处，矿体呈北东向展布。赛汉组上段的两侧底板坡度倾向于为上段的北西-南东，南北两侧的两端底板比南部更高，而研究区北部目的层位两侧的底板远高于南部，致使底板的纵向坡度下降相对较陡，具有越往中部则由陡变缓的特征。总体来看，与古河谷盆地特征和发育方向基本一致。

本次局部凹陷的内盖层地质断裂主要针对下白垩统的腾格尔组及其之下部分形成地层，但对位于赛汉组下段的形成影响覆盖范围有限，十分薄弱，但在位于赛汉组最后一段的古河谷地层断裂中不一定能够完全发育。在晚期早白垩世至古近三年纪长期有一段时间的煤质沉淀和复合氧化反应间断期，氧化反应淋漓强烈，是该区氧化带和铀矿成矿的主要形成阶段[1,2]。

矿区地层由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），第四系（Q）组成。

赛汉组下段（K1s1）厚度最大可以达到400米，最低50米，该地层在研究区广泛分布，该套地层沉积于盆地演化所处断坳转换期间的沉积环境，沉积厚度变化较大。该套砂岩地层在研究区的北西、南东近源区由于遭受部分氧化、部分未被氧化而呈现出不同的颜色分布特征，同时，由于其属于氧化还原带，成为了砂岩型铀矿找矿的主要目的层，该套岩石类型主要有砂岩、含砾砂岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩等，由于其遭受氧化还原程度的不同，而呈现出灰色、灰绿色、黄色等分带特征。

伊尔丁曼哈组（E2y）在该铀矿床上的岩质地貌岩性分布活动范围很大，岩性主要成分是红色泥石质、含有大量沙质的红色泥岩和含有黄色、灰白色的砂岩相互层叠所组成，通常我们可以清楚看到矿床到处可见到具有明显的红色钙质岩石结核和含有铁质与锰质的红色斑点，是位于巴彦乌拉铀矿床的一个含有铁矿和钙质包括表层水体与土壤的一个区域性地质隔水层的顶板。

赛汉组上段（K1s2）的主要沉积环境属于河流相沉积，该套沉积地层出露厚度变化范围较大，在0～300m左右，由于遭受构造抬升，该套地层的现今底板埋深在20～320m之间，该套地层的沉积环境及物源严格受构造控制，因此该套地层主要分布在盆地凹陷的中部。底部地层主要呈现倒韵律的特征，由于沉积水动力的周期性变化，该套地层中部及以上呈正粒序特征并发育了3～5个韵律层叠加，主要岩性呈现出由砂砾岩向泥质砂岩变化的特征，直至顶部以颗粒细小的薄层泥岩、粉砂岩结束该阶段的沉积活动。由于沉积环境及地形的差异，该套地层呈现出河道中部厚，往南北两侧逐渐减薄的特征。

第四系（Q）：在该地层为表土层且主要以松散的沉积或者堆积物为主，如早期冲积或者风积而来的风化砂土、沉降物，并被后期植物所覆盖保护。

3 矿石特征

根据铀矿石野外和镜下观察，铀矿石主要性质可以大致分为以下两类:一类为砂岩型矿石；二类为砾岩型矿石。矿物由碎屑物、粘土矿物、有机碳、黄铁矿和碳酸盐这五种成分组成，下面对它们的具体特征进行分析，如下所述。

巴彦乌拉铀矿床砂岩型矿石碎屑物石英占56%左右，长石占23%左右，岩屑占5%左右；砾岩型碎屑物岩屑占58%左右，石英占14%左右，长石占13%左右。另外，矿石碎屑物中的有机炭含量相对较高，最多2.7%，平均0.4%。石英主要是来源于花岗岩，通常在电子显微镜下可以看到单晶、多晶的石英，并且大部分都带有波形的消光。长石主要见到的是条纹长石。岩屑主要是花岗岩。黏土类的矿物主要是以杂基的形式存在，主要组成成分是高岭石、水云母及蒙皂石。黏土矿物通常对于铀有强烈的吸附和氧化作用，在电子显微镜下矿石碎屑岩中的黏土矿物通常都包括铀。有机碳的含量比围岩要高，炭屑多数呈细脉状、根须状，碳屑细胞结构十分清晰。细脉状的碳屑通常呈现淡黑色，不透明，在砂屑中接近平行的条带状地顺着一个层理方向延伸。根须状的炭屑呈现淡黑色或深红棕色，不透明的炭灰质半透明，具有就地掩埋、未经搬运的特征。有机炭可以为铀矿提供还源物质，含量比围岩高，且对铀具有吸附作用，通常表现为在电子显微镜下炭屑普遍含铀。黄铁矿的化合物含量相对较高，一般1%～5%，低者最高含量达10%～28%，在本地区内经常发现，多以胶结物的形式生产，碎屑物中较少。按找成因大致可分为成岩期、成岩—后生期和后生期黄铁矿。在电子显微镜下，由于大多数铀矿物的出现在黄铁矿的周围或内部，所以两者之间关系密切，并且这种呈胶结物状的黄铁矿被认为是一种吸附变质铀十分重要的载体。碳酸盐总体含量很低，有利于地浸开采。

矿石随着品位的不同粒级分布的特征也就会有所差异，品位较高的矿石主要有砂质砾岩、细砂岩；品位相对较低的砂质矿石，大多数都是砂质砾岩，其次是中细砂岩、中粗砂岩，细砂岩最少。因此我们可以得到高品位的矿石以砂质砾岩和细砂石混杂为主，品位较低的矿石以砂质砾岩为主。巴彦乌拉矿床内砂岩矿石的以杂基支撑为主、颗粒支撑为辅，其胶结类型则以基底式胶结为主、孔隙式胶结为辅。

4 结论

（1）矿区地层自下而上为下白垩统赛汉组下段（K1s1）、赛汉组上段（K1s2）、伊尔丁曼哈组（E2y），第四系。区内岩浆岩成分为二叠纪和侏罗纪的中酸性侵入岩为主。巴彦乌拉铀矿床受赛汉组上段古河谷砂体控制，巴音宝力格和苏尼特中央隆起两隆起构成铀成矿的主要物源及铀源区。

（2）砂岩矿石主要由砂质砂岩等各类结晶矿石和砂质砾岩等各类砂质矿石共同作用组成，本地地区的各种高品位砂岩矿石多，主要属灰色砂质砾岩与粗砾质砂岩相互作用混杂，品位较低的砂岩矿石多，主要属灰色砂质和细砾岩。由四种矿物物质组成的主要结构部分分别是粘土碎屑物，粘土性胶质矿物，有机物和含Fe、S等化学成分的碳酸盐。砂岩型石英矿石的碎屑物以颗粒石英型的结晶石和颗粒长石为主，次之的则是岩屑；砾岩型的碎屑物以如炭屑和石英屑等各类型颗粒为主，次之的是石英，长石。矿石碎屑物中的有机炭含量高。粘土矿物主要以杂基形式存在，成分以高岭石、水云母及蒙皂石为主，矿物普遍含铀。有机炭与铀矿化有较密切的关系。本区黄铁矿分布范围较广、含量相对较高，多以胶结物的形式生产，碎屑物中含量较少，黄铁矿和铀矿化过程关系密切，铀类矿物往往和黄铁矿紧密的共生，以胶结物产出的该矿碎屑物是其吸附态铀的重要载体。碳酸盐总体含量很低，适合地浸开采。