蒙其古尔铀矿床三工河组砂体特征与铀成矿的关系*

张　磊　邱余波　王福东　蒋　宏　方　敏　陈　虹

(核工业二一六大队)



蒙其古尔铀矿床三工河组砂体特征与铀成矿的关系*

张磊邱余波王福东蒋宏方敏陈虹

(核工业二一六大队)

摘要蒙其古尔铀矿床是伊犁盆地南缘可地浸砂岩型铀矿田的重要组成部分，属于多控矿成因矿床。在分析该矿床三工河组砂体特征的基础上，结合室内普通薄片镜下鉴定成果与矿体的空间展布特征，讨论了砂体特征与铀成矿的关系，得出以下结论：①在铀成矿过程中，稳定的砂体提供了有利的环境；②较好的泥-砂-泥结构有利于层间水的形成和迳流，是砂岩型铀矿成矿的有利相区；③砂体厚度急剧变薄、泥质夹层增多、砂岩粒度由粗突然变细等沉积微相引起的砂体构型变化对矿体的沉淀富集有明显的控制作用；④铀矿体主要赋存于孔隙度较高、渗透性较好的长石岩屑类粗砂岩、砂砾岩和中砂岩中，成矿最佳的粒度为粗砂岩。上述结论对于区内铀矿找矿工作有一定的参考价值。

关键词砂岩型铀矿砂体特征铀成矿空间展布特征沉积微相粗砂岩

砂体是砂岩型铀矿体的赋存介质，砂体的空间发育特征及砂体内部结构、岩性、沉积微相等特征控制着层间氧化带的展布和延伸，对铀矿化有较大的影响，甚至对铀矿体的形态和品位都有较强的制约作用[1-3]。三工河组砂体广泛分布于伊犁盆地南缘，但仅在蒙其古尔铀矿区内发育较好的铀矿化。为此，本研究通过搜集蒙其古尔铀矿床三工河组砂体相关勘探数据，结合岩石室内镜下鉴定成果，总结该层位砂体空间展布特征及砂体内沉积微相特征，进而探讨砂体特征与铀成矿的关系，供该层位其余地段及矿区外围找矿工作参考。

1区域地质背景

伊犁盆地是在塔里木板块和哈萨克斯坦板块的南北对冲挤压应力作用下形成的大型内陆山间坳陷盆地[4]。盆地南缘后期构造活动有明显差异，可划分为中西段构造相对稳定区和东段构造活动区。由于构造运动，尤其是新构造运动形式和强度的差异，不同地段构造的产出形式有所区别，山前逆冲断裂控制着盆地的发展和改造，在次级断裂构造的共同作用下，盆地南缘进一步改造并形成了多个次级构造单元，总体上具有隆和凹相间的构造特点。据构造活动强度和产出形式的不同，由西往东可划分为洪海沟西部凹陷、库捷尔太微凸、苏东布拉克微凹、乌库尔其微凸、扎吉斯坦向斜、郎卡倒转凹陷和库鲁斯泰—达拉地复式向斜。

蒙其古尔铀矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带东段相对稳定区，矿床总体上位于扎吉斯坦向斜东南翼，该向斜整体上呈西南、西北和东南三面翘起，向NE向敞开的构造形态，向斜轴部位于扎吉斯坦河河谷地段，倾向45°～48°，倾角6°～8°。矿床内主要发育3个(组)断裂[5]，矿床夹持于F1、F3断裂之间呈倾向NE的缓倾斜单斜带上，地层平均倾角不大于10°。

研究区内中新生代盖层不整合覆盖于石炭系或二叠系中—酸性火山岩、火山碎屑岩之上。自下而上由中上三叠统小泉沟群(T2-3xq)冲积扇-浅湖相沉积、中下统水西沟群(J1-2sh)陆相含煤碎屑岩建造[6-7]、中侏罗统头屯河组(J2t)河流相沉积、新近系(N)和第四系(Q)冲洪积物组成。中下统水西沟群(J1-2sh)为区内赋矿地层，超覆不整合于石炭系基底之上，为一套陆相含煤碎屑岩沉积，可见12层煤(第一煤～第十二煤)，以第五、八、十煤最为稳定，是研究区地层划分和对比的标志层。据岩石沉积韵律特征，自下而上可将其划分为8个沉积旋回，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ旋回[8]。工业铀矿化主要赋存于中侏罗统西山窑组和下侏罗统三工河组。该矿床的矿化类型有层间氧化带砂岩型及泥岩型，目前具工业价值的为层间氧化带砂岩型铀矿[9]。

2三工河组砂体特征

2.1砂体空间展布特征

三工河组两段砂体的顶底板隔水层由泥岩、粉砂岩、煤层等组成，其中下段砂体底板隔水层较厚，一般厚5.00～18.00 m，平均8.00 m，分布较稳定，隔水性好；顶板隔水层与上段砂体底板隔水层为同一岩层，一般厚0.70～9.00 m，平均4.76 m，在研究区西南部存在较大面积的沉积缺失，隔水性中等；上段砂体顶板隔水层一般厚4.00～16.00 m，平均 9.00 m，分布连续稳定，由南至北渐变厚，隔水性好。

综上所述：研究区三工河组下段砂体发育稳定，规模适中，连通性好；三工河组上段砂体发育规模小，稳定性和连通性较差。两段砂体多数表现为下粗上细的沉积韵律特征，下部主要为砂砾岩、含砾粗砂岩，向上过渡为中、细砂岩，局部有细—粗—细的沉积韵律特征。

2.2砂体岩石学特征

三工河组砂体岩性较复杂，主要有砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩，砂体中夹有少数透镜状产出的不透水岩性层，主要由泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩组成。三工河组含矿主岩普遍含砾石，尤其是三工河组下段含矿主岩砾石含量最高，砂质砾岩和砾岩岩性较普遍。野外观察岩芯多为块状构造，部分粒度较细的岩芯显示出水动力作用成因的水平层理、沙纹层理和交错层理。砂体骨架颗粒主要由石英、岩屑和长石组成。填隙物多为泥质杂基和黏土矿物，局部有方解石胶结物，胶结程度以疏松、较疏松为主。岩石原生色调呈灰、浅灰、灰白色，氧化后呈红、褐红、黄褐、黄、浅黄及黄白色。

三工河组下段、上段含矿砂体岩石学特征与普通薄片镜下特征极为相似，岩性以长石岩屑砂岩、岩屑砂岩、砂质砾岩为主，岩石由碎屑物和填隙物组成。分选性中等—差，碎屑呈次棱角状-次圆状，碎屑物总量大于80%，通常大于90%。砾石以凝灰岩、硅质岩、单晶石英为主，少量为花岗岩和霏细岩，砾径2～35 mm，砂质成分以石英、岩屑和长石为主，其中石英晶屑含量20%～79%、岩屑含量16%～72%、长石晶屑含量1%～13%。石英以单晶石英为主，少量石英岩、硅质岩、玉髓等多晶石英，部分单晶石英具波状消光现象。岩屑以凝灰岩为主，次为中—酸性熔岩、霏细岩、英安岩，少量泥岩(已重结晶)及微量弯曲片状黑云母、白云母，岩屑具轻微程度方解石化和绢云母化。长石以钾长石为主，普遍具泥化现象，可见格子双晶，斜长石较少，可见聚片双晶。重矿物有钛铁矿、磁铁矿和白钛矿。填隙物占岩石总量的3%～18%，以泥质杂基为主，部分已重结晶为显微鳞片状绢云母和高岭石等黏土矿物，局部有微粒黑色岩屑，局部地段部分样品表现为碳酸盐胶结或方解石充填。

3三工河组铀矿化特征

图1　蒙其古尔铀矿床三工河组层间水越流补给示意

4铀成矿分析

蒙其古尔铀矿床形成于含铀含氧水的层间迁移过程中，含氧含铀水渗入砂体形成层间氧化带的同时，活性铀进入层间地下水，在含矿建造中还原剂

的作用下发生沉淀和富集，其形成过程受控于多重因素并具有一定的成矿规律。含矿建造的岩相岩性、构造和水动力体系为宏观要素，层间氧化作用、地球化学障为微观条件，其中砂体为基础性因素，对成矿影响较大。

三工河组砂体以扇前缘水下分流河道沉积为主，砂体总体规模较小，但在研究区内发育良好且空间展布稳定，厚度适中，砂体粒度较粗，泥质胶结，固结疏松，连通性好，具有一定的孔隙度和渗透性。据前人研究成果[5]，砂体碎屑物质来源于蚀源区中—酸性火山岩、火山碎屑岩和花岗岩，w(U)(4～14.3)×10-6(伽玛能谱测量)，砂体富铀；除局部地段三工河组上下段间缺失隔水层外，具有较好的泥-砂-泥结构(图2)，利于层间水的形成和迳流，为砂岩型铀矿成矿的有利相区。

图2　蒙其古尔铀矿床线沉积剖面

图线三工河组上段南矿带矿体形态剖面

图线三工河组下段铀矿体剖面

上述矿体的形成和变化均与层间水的渗流环境受地层结构变化的影响而发生变化有关，三工河组下段、上段砂体合并处层间水压突然减小，卷状矿体前方存在的泥质岩夹层形成了层间水流的阻滞体，在水流滞缓的环境下形成了富大矿体。研究区沉积微相的变化常表现为矿体多赋存于砂体厚度急剧变薄、泥质夹层增多、砂岩粒度由粗突然变细等部位，该类变异部位往往也为有机质、黏土含量变化的部位。砂体的该类突变，同样造成层间地下水的流速变化和流向的改变，层间氧化作用受阻，层间氧化带迅速尖灭，水岩作用时间延长，形成了较强反差的地球化学障，促使铀从水中析出沉淀富集。

矿体与含矿砂体的厚度关系主要反映了矿体在含矿砂体中的沉淀富集程度，砂体为可地浸砂岩型铀矿的载体，其构形决定了层间氧化带的发育规模及铀矿体的空间分布。一般来说，砂体厚度大、层间氧化带发育规模大，铀成矿条件越好，但也并非砂体越厚大，矿体发育便越好。研究区三工河组受其特殊的构造和水动力体系条件的影响，厚5～20 m的砂体最有利于铀成矿，厚度小于5 m或大于20 m的砂体中一般发育层间氧化带，铀矿化发育较差或不发育。

铀矿体主要赋存于粗砂岩、砂砾岩和中砂岩中，所占比例高达86.1%，成矿最佳的为粗砂岩。由矿石粒度分析成果可知，铀成矿作用有选择粗粒岩石沉淀富集的倾向。由野外钻孔岩芯编录分析成果可知，含矿砂岩均疏松易碎，在水中易裂解，矿石渗透性较好、孔隙度较高，有利于含铀含氧水的迁移，并为铀的沉淀和富集提供储存空间，此外，研究区还发现铀矿化的富集程度与成熟度较高的炭屑、炭化植物碎屑成正相关关系，常呈分散状、块状分布于砂岩中，品位越高的矿石一般炭屑等有机质含量越丰富，矿石色调也越深。

5结论

(1)三工河组以扇前缘水下分流河道沉积为主，砂岩类型以长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和砂质砾岩为主，砂体磨圆度、分选性中等—差、成熟度较低、砂体岩屑种类繁多，表明蚀源区岩性多样。酸性火成岩岩屑约占岩屑总量的30%，反映来自铀源丰富的酸性岩碎屑数量较多，该类岩屑的大量分布使上述含矿砂体成为层间氧化成矿的铀源提供者。

(2)三工河组砂体厚度适中且分布连续稳定，岩性以粗砂岩、砂砾岩为主，次为含砾粗砂岩、中砂岩。砂体的孔隙度较高、渗透性较好、固结松散，为含矿流体运移和储矿提供了良好的储层空间。

(3)铀矿体空间产出部位与砂体构形变化部位存在一定的联系：如砂体厚度急剧变薄、产状变化、泥质夹层增多、砂岩粒度由粗突然变细等沉积微相引起的突变，造成层间地下水的流速变化和流向的改变，层间氧化作用受阻，层间氧化带迅速尖灭，水岩作用时间延长，形成较强反差的地球化学障，促使铀从水中析出沉淀富集成矿。

(4)铀矿体主要赋存于孔隙度较高、渗透性较好的长石岩屑类粗砂岩、中砂岩和砂砾岩中，成矿最佳的粒度为粗砂岩，铀成矿最佳的砂体厚5～20 m。

参考文献

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Relationship between the Characteristics of Sand-body and Uranium Mineralizationof the Sangonghe Formation of Mengqiguer Uranium Deposit

Zhang LeiQiu YuboWang FudongJiang HongFang MinChen Hong

(No.216 Geological Team, China National Nuclear Corporation)

AbstractThe Mengqiguer uranium deposit is an important part of in-situ leachable sandstone-type uranium orefields in the southern margin of Yili basin, it belongs to the multiple ore-controlling factors deposits. Based on analyzing the characteristics of the sand-body in Sangonghe formation of the Mengqiguer uranium deposit, combined with the microscope identification results and spatial distribution characteristics of the ore-bodies,the relationship between the sand-body characteristics and uranium mineralization of the Songgonghe formation of the Mengqiguer uranium deposit is researched,the following conclusions are obtained: ①in the uranium mineralization process,the favorable environment is provided by the stable sand-body; ②the preferable mud-sand-mud structure is conducive to the formation of interlayer and runoff, it is the favorable facies zone of the ore-forming of sandstone-type uranium deposit; ③the changes of sand-body configuration caused by the sedimentary microfacies of the sand-body thickness changed drastically, increasing of the muddy intercalation and the changing of the sandstone grain size from coarse to fine suddenly has obvious control effects on the precipitation and enrichment of the ore-bodies; ④the uranium ore-bodies are mainly hosted in the feldspar lithic types of coarse sandstone, sandy conglomerate and medium sandstone with the characteristics of high porosity and good permeability, the best particle size of mineralization of coarse sandstone. The above conclusions have some reference for the prospecting work of the uranium deposit in the mining area.

KeywordsSandstone-type uranium deposit, Sand-body characteristics, Uranium mineralization, Spatial distribution characteristics, Sedimentary microfacies, Coarse sandstone

(收稿日期2015-11-12)

*国家自然科学基金项目(编号：U1403292)；整装勘查区找矿预测与技术应用示范项目(编号：12120114007601)。

张磊(1988—)，男，助理工程师，830011 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京南路467号。

·地质·测量·