鄂尔多斯盆地北东部砂岩型铀矿控矿因素分析

范彦平

摘要：近几年在鄂尔多斯盆地北东部发现了几处大型的砂岩型铀矿。本文主要从铀源、古层间氧化带、沉积环境和成岩环境等几个方面对研究区的砂岩型铀矿的控矿因素进行分析，认为研究区的铀源主要来自盆地北部的伊盟隆起、阴山褶皱带；含矿主要目的层直罗组下段下亚段为辨状河沉积相，矿体受古层间氧化带中的绿色砂体控制，而绿色砂体的展布可能和炭屑及黄铁矿等还原性物质的分布有关，炭屑则主要分布在两种沉积亚相过渡的部位，因此绿色砂体展布及古层间氧化带的形成可能受沉积相的控制。此外，直罗组下段下亚段沉积时为温暖潮湿的气候条件，而成岩环境过渡为干旱的气候条件，为层间氧化带的形成及铀的沉淀提供了基础。

关键词：鄂尔多斯盆地；北东部；砂岩型铀矿；因素分析

1  铀源分析

鄂尔多斯盆地边缘在中晚燕山运动时期表现强烈，北部的伊盟隆起、阴山褶皱带是该区主要物源区。盆地基底岩石为太古宙、古元古代变质岩、混合岩、花岗片麻岩等，多为酸性、中酸性岩石，铀丰度较高，且工作区的基地岩层中Tu/U的含量基本都大于1，说明了铀的大量迁移，为沉积区提供了大量含铀离子的沉积物。母岩区提供铀源的形式有两种，一是铀溶于水从补给区直接注入岩层，另一种为含铀碎屑堆积在盆地中。而由于成矿时间为白垩世，气候干旱炎热，地表水应为碱性氧化，水中的Na+、HCO3-、CO32-的含量较高，与UO22+形成碳酸合铀酰离子，不易被带同名负电的各种吸附剂吸附而可以大量随地表水或地下水迁移很远。而当地表水注入岩层后，水体由碱性变为酸性，溶解已经沉积下来的碎屑中的铀，主要是形成了硫酸合铀酰离子，且铀的溶解度在弱碱性介质中比弱酸性介质中大约高两个数量级，因此地表铀溶于水而注入岩层富集应该是其主要的来源。

2  沉积相及古层间氧化带分析

研究区的主要目的层为直罗组下段下亚段，属砂质辩状河沉积相，辩状河为一种无主干流水线的游荡性河流，其沉积有一定的随机分布的特征，在同一区域内，河床亚相和堤岸亚相在横向上和纵向上相互叠加，可见明显的河流冲刷面、交错层理等河流相标志。在钻孔剖面上，砂体通常表现为一种“泛连通”结构。砂体粒度以中、粗砂岩为主，所以它具有砂质辫状河的特点。砂体的总体走向呈NW-SE向，说明物源来自盆地西北部。沉积相的平面分布控制着砂体的空间展布及还原性介质的分布，进而影响着古层间氧化带的发育及铀元素的运移及富集。

本区直罗组下段下亚段的辫状河道砂体层间氧化带为控矿的氧化带，铀矿化在平面上主要分布在层间氧化带内。在垂向上铀矿化主要赋存在灰色中砂岩、中细砂岩，分选性中等-差，内部钙质含量较高，见大量炭屑和细颗粒状后生成岩形成的黄铁矿，受绿色砂岩的控制明显。此外铀矿化主要分布在两种沉积亚相过渡部位，如从河道亚相向堤岸亚相转变时，水动力条件发生改变，砂岩的粒度整体变细，沉积韵律明显增多，砂体的非均质性增强，密度较小的炭屑沉积下来，从而构成了砂体的还原障，致使流体的氧化能力减弱，因此绿色砂体的展布可能受炭屑分布的控制，而炭屑的分布受沉积亚相变化的影响，因此氧化前锋线的位置分布在两种亚相过渡的部位。另外，炭屑的还原能力以及吸附能力较强，控制了铀矿体的分布，且铀矿体为一次性形成的，后期没有发生活化迁移（汤超，2010）。

3  沉积环境分析

直罗组早期沉积时，仍为温暖潮湿贫氧的环境，地表物理及化学风化作用都比较弱，有机质和硫化物的缓慢氧化使水体呈贫氧低盐度弱酸性，沉积环境为酸性还原，岩性以灰色、灰白色为主，砂岩内部含大量还原性物质（吴柏林等，2005）；到直罗组沉积晚期及白垩纪，沉积环境向半干旱转变，风化作用变强，形成超盐度富氧的水体，对铀的活化和运移起到关键性作用，为层间氧化带的形成及铀的富集提供了气候条件，且干旱气候条件下降水量小而蒸发量大，蒸发浓缩作用可使地表水的铀浓度提高，为后生铀矿床的形成提供了重要的成矿前提。此外，在干旱的环境下，由于地表水的不断蒸发，原本已经沉积下来的铀与其他碱金属由于毛细管作用被带到地表，与石膏和碳酸盐等矿物聚集在一起，形成铀“蒸发异常”，在神山沟地区就出现类似的异常，异常层位为出露地表的直罗组下段下亚段的黄色砂岩。

4  成岩环境分析

研究区铀矿的主成矿期为白垩世，气候条件为干燥炎热，地表风化作用强烈，成矿流体中盐度超高，与含矿层位的钙质含量较高相吻合。温度及压力变化的速率是铀矿物沉淀的重要因素之一。由于研究区三眼井断裂、乌兰吉林庙断裂、泊尔江海子断裂的存在，流体的压力降低，CO2会大量逸出，去气作用强烈时引起沸腾有利于铀的沉淀。流体中气体成分逸出一方面可使铀元素失去络合体；另一方面这些酸性组分的降低导致流体pH值增大而使铀沉淀（柳益群等，2006）。此外，含矿流体中CO32-的活度降低也会导致碳酸合铀酰离子进一步离解，而泊尔江海子断层使地层的压力降低有关。温度的变化对铀的沉淀也有很大的影响，随着埋深的加大，温度升高，CO

2、SO2 在水中的溶解度降低，会导致一些铀元素失去络合体而沉淀（吴柏林，2005）。

5  结论

1）研究区位于盆地的边缘，距离物源较近，基底岩石为酸性、中酸性的花岗岩，铀的丰度较高，此外辩状河的沉积砂体为铀的运移和存储提供了通道和空间。此二者为铀矿体的形成提供了基本条件。

2）从直罗组早期的温暖潮湿的气候条件向早白垩炎热干旱气候的转换，是层间氧化带形成的必要条件，使铀发生了二次活化并重新富集。

3）绿色砂体的展布可能受炭屑等还原性介质的控制，而炭屑的分布主要受水动力条件的影响，在两种沉积亚相发生过渡的部位水动力强度也随之发生了变化，因此沉积相对绿色砂体的分布也有一定的影响。

4）成岩环境对铀的沉淀有较大影响，主要是由于温度及压力的变化，使含铀流体的酸碱性及氧化还原性发生了变化，从而影响铀的富集和沉淀。

参  考  文  献 / References

汤超. 2010. 鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿地球化学特征. 中国地质大学, 30~59.

吴柏林, 刘池阳, 张复星. 2006. 东胜砂岩型铀矿后生蚀变的地球化学性质及其找矿意义. 地质学报, 5.

柳益群, 冯乔. 2006. 鄂尔多斯盆东胜地区砂岩型铀矿成因探讨. 地质学报, 1 ~25.

吴柏林. 2005. 中国西北地区中新生代盆地砂岩型铀矿地质与成矿作用.西北大学博士学位论文, 90~94.