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1、三、沉积体系及其相关的矿产资源白城一通辽地区新近系地浸砂岩 铀成矿后生蚀变条件分析张振强1 2 ，桑吉盛2 ，金成洙1( 1 东北大学资源- 9 土木工程学院，沈阳1 1 0 0 0 4 ；2 核工业二四O 研究所，沈阳1 1 0 0 3 2 )地浸砂岩型铀矿床产于特定的砂岩层位，成因上归属于后生层间氧化带型，其产出部位、空间展布及矿体形态完全受层间氧化带的发育及特征所制约。后生氧化作用是铀迁移富集的重要条件，后生还原形成的地球化学障则是铀沉淀成矿的关键因素之一。铀矿化赋存于氧化一还原过渡带中，氧化带规模越大，分带性越完善，其成矿越有利，矿床规模越大，所以砂体后生蚀变条件决定着目的层铀成矿前景
2、。白城一通辽地区位于松辽盆地西南部，近些年来以新近系为主要目的层，投入了数万米 钻探工作量，却仅发现了矿化、异常，原因之一就是对后生蚀变类型缺少深入研究。1 区域地质概况1 1 盆地基底主要由古生代和前古生代的中、深变质的片麻岩、大理岩，浅变质的千枚岩、绢云母绿泥石片岩、砂板岩、灰岩、火山岩以及海西期的黑云母花岗岩、花岗闪长岩组成。基底断裂 十分发育，按走向可划分为N E N N E 、N W 、E W 和S N 向4 组，其中以N E 州E 向最为 发育，其次为N W 和E W 向。E W 向和S N 向断裂形成时间较早，N E N N E 向形成稍晚，N W 向形成最晚。断裂具有多方向性，
3、由于它们的交切，构成了基底格字状构造格架；N EN N E 和N W 向是工作区盆缘或坳陷控制断裂，对沉积盆地起着明显的控制作用。 1 2 盖层松辽盆地是一个中新生代断坳陆相沉积盆地。它的发展经过了一个完整的构造沉积旋回，形成了断陷阶段的充填、拗陷阶段的披盖和萎缩阶段的淤积三重结构的沉积盖层。该区的地层对比和划分与整个松辽盆地是基本一致的，盖层为中、新生代的陆相碎屑岩，主要包括下白垩统沙河组、营城组、登娄库组，上白垩统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组和新近系大安组、泰康组。2 岩石学及古环境特征新近系是白垩纪末经准平原化作用在潮湿气候条件下形成的灰色层，分布于松辽盆地西部，为
4、两个下粗上细的正旋回沉积，下为中新统大安组，上为上新统泰康组，缺失渐新统依安组。西南通辽仅发育泰康组，到白城地区大安组、泰康组都发育。与上覆第四系及下伏白垩系呈角度不整合接触。泰康组为一套灰色、灰绿色为主的泥砂质沉积，具有上细下粗的特点，组成比大安组更复杂的韵律。上部以黄绿色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩为主；中、下部由灰白色、黄褐色泥质粉砂岩、中细砂岩、粗砂岩和砾岩组成。层间多夹有泥质薄层或透镜体。与下伏的大安组为平行不整合接触。该组化石不多，有介形虫，还采集到栎层杨属植物化石。泰康组孢粉组合主要为松科花粉+ 胡桃科粉+ 榆科花粉，反映为潮湿一半潮湿气候条件。 大安组地表未见出露，隐伏于地下8 0
5、 1 7 0 m 。厚度为2 0 1 5 0 m 。岩性上部以黄绿、灰绿色泥岩为主，厚3 0 m ；下部为灰色、灰白、灰黄等色砂岩、含砾砂岩、砂砾岩，组成一2 3 8三、沉积体系及其相关的矿产资源个上细下粗的正向韵律层，厚5 4 m 。砂和砾的成分多为石英，少量长石和火山岩碎屑，分选磨圆不好。一般为泥砂质胶结，局部见钙质结核、植物残骸和蚌螺碎片。从矿物特点上看，第四系的底部见浅玫瑰色的泥质砾岩，厚2 1 0 m ，其泥质胶结物呈 玫瑰色，其上部为2 5 m 厚的紫红色泥，泥中见大量钙质( 石膏) 结核和铁锰质结核，反映泰康末至第四系早期气候转变为干旱条件。舍伯吐地区从大安组到泰康组S i 0
6、2 和T i 0 2 等喜湿性元素增加，喜干性元素C a O 、K 2 0元素减少，C a O 含量减少，表明从大安组到泰康组气候由相湿度增加。( C a O + M g O + K 2 0 + N a 2 0 ) A 1 2 0 3 从大安组到泰康组由0 4 3 到1 2 3 ，远高于风化壳标准指 数0 2 ，反映该区地球化学淋滤作用较强，且由大安组到泰康组淋滤作用加强，气候湿度加大。S i 0 2 A 1 2 0 主要同气候条件和风化程度有关。S i 0 2 在碱性条件下易于活化迁移，而两性 氧化物A 1 2 0 3 在强酸或强碱条件下才能溶解迁移，当S i 0 2 A 1 2 0 2 时
7、，反映偏碱性环境。该区泥岩的S i 0 2 A 1 2 0 比值在2 0 以上，表明其大安组古气候环境可能为潮湿条件。3 后生氧化作用1 潜水氧化白城一通辽地区在新生代发生了3 次新构造运动，即喜马拉雅运动的第一幕、第二幕、 第三幕，形成3 个不整合面。新生界埋藏浅，完全处在地表表层的包气带和饱气带之中。新近纪末沉降运动停止，沉积层裸露地表，古气候为湿冷，易发生地表氧化和潜水氧化作用。泰康组氧化界面多处于当地侵蚀基准面所处高程之上，发育的在饱气带中，具有等水位特点。剖面上位于第四系与泰康组角度不整合面或沉积间断面之下，受古、今潜水面控制。上覆岩层薄，仅几十米。在同一氧化层中，上部氧化强烈，向下
8、部减弱，逐步过渡到还原带，具有明显的垂直分带现象。从上部氧化带到下部还原带，伴生元素具有明显垂直分带特征。氧化带富S e ( O 6 2 1 0 曲) ，贫M o ( 1 3 4 1 0 6 ) ，还原带富M o ( 6 3 4 1 0 由) ，贫S e ( 0 0 3 1 0 击) 。 平面上以褐铁矿化为主要矿物地球化学标志的氧化带在空间分布上“临边靠上”。盆地的西南部氧化带发育，向盆地中心变为原生还原带。上部层位特别是泰康组中的I 、I I层砂体普遍被氧化。氧化带的边界不清，还原带中往往发育有孤岛状氧化带。氧化作用对岩性的选择性不明显，不仅透水性好的砂岩被氧化，而且泥岩氧化也很强烈和普遍。
9、泥岩中的烈隙和根系被褐铁矿化充填，泥岩中的硫化物被氧化成褐铁矿。矿物组合除了铁的氧化物、氢氧化物，还含有比重较大，类似现代铁帽的锰的氧化物和氢氧化物，并见有干旱条件下地表氧化标型矿物石膏、黄铁钾钒等，泰康组泥岩、砂岩强氧化，具有较高的F e 3 + F e 2 + 比值，其值在6 9 7 1 5 7 9 之间，多大 于7 ，以石英砂岩为主，其含二价铁矿物非常有限，难以形成如此强烈的氧化，只能由近地表潜水淋滤所致。铀矿化异常常定位于氧化砂体的下部，靠近原生带的灰黑色泥岩，呈面状。无其它伴生元素富集。2 潜水层间氧化层间氧化带的突出特征是其层控性即与透水岩层关系密切，含氧水具有承压性，发育深度大；
10、在剖面上呈舌状、卷状，平面上呈弯曲的蛇状；层间氧化带水平分带明显，沿氧化方向可发育完全氧化带、不完全氧化带和部分氧化带、漂白带和还原带，相应的颜色、矿物地球化学特征也具有明显的分带。大安组在上覆泰康组潜水下渗，流经大安组透水性砂层时，沿层间流动，易形成潜水转层间氧化。在地表或古地表出露时，含氧水沿透水砂体，做层间流动，则形成层间氧化。大安组、第四系全部为地表水氧化。多为透水性好的泰康组砂岩含氧水向下流动，进入大安组砂岩，并沿其层间向东南流动，形成局部层间氧化。在氧化还原过渡带造成铀的局部富集，2 3 9三、沉积体系及其相关的矿产资源达4 0 9 1 0 一。原岩石的伴生元素从氧化到还原垂向上不
11、具有元素分带性，上部氧化带不富 集S e ，在还原带不富集M o 。大安组氧化砂岩的F e 3 + F e 2 + 值比值较低，在3 5 之间，远低于泰康组。大安组氧化岩石具有星点状和条带状，有选择性的蚀变。4 后生还原作用1 有机质腐殖化有机质对铀具有明显的还原沉淀作用，腐殖酸强烈的吸附和络合铀，形成铀酰腐殖酸盐络合物。更重要的是腐殖酸促使铀的还原沉淀。泥炭及褐煤吸附铀的能力较强，铀在腐殖酸 中主要以吸附状态存在。腐殖酸的含量直接取决于植物的分解程度。地层中有机炭腐型殖化程度即腐殖酸含量多少直接影响着铀的成矿作用。白城一通辽地区新近系中有机质含量分布不均，多为一些树干、茎，偶见残余叶片。有机
12、质含量较低，一般只有0 0 3 0 0 8 ，平均为0 0 7 3 ( 4 8 个样) ，腐殖化程度相对较低。经分析，该区有机碳腐殖酸含量为1 0 ，接近泥炭值( 9 9 ) 而远低于褐煤( 4 7 7 9 ) 。2 黄铁矿A 1 ；I 别列里曼通过实验测定，认为黄铁矿不可能是过渡带中铀的还原剂，在还原剂主要是黄铁矿的地方，也是有机质先将硫酸盐还原成硫化物，从而导致黄铁矿的形成。研究区岩石中硫含量也较低，一般为0 0 n ，最低为0 0 0 4 ，最高为1 0 2 2 0 A ，与岩芯观察中黄铁矿较少见到一致。在3 9 个孔中只有少数孔见到与有机炭伴生的黄铁矿细晶集合体，即在碳化植物的残骸中形
13、成后生硫化物。黄铁矿呈粒细，呈粉末状，较强金属光泽，发白。3 油气后生还原作用由于嫩江组一、二段灰黑色泥岩、黑色油页岩、黑色油砂带中的还原性气体沿构造或松散性岩石向上扩散，大安组下部层位砂体C H 4 含量增高，有机烃的后生还原作用总体较弱，白城地段多见绿色调的砂岩，偶而可观察到黑色油砂。由于含量低，所含腐殖酸成分较低，对铀的吸附及沉淀作用不大。5 铀矿化近几年的带钻区调工作中，在通辽地段新近系发现了少量的铀矿化异常，如泰康组第1 I 层砂体中发现了品位为0 0 0 5 0 0 1 、厚度为0 n n 米的低品位铀矿化和异常。剖面上砂体的上半部强烈氧化成黄褐色，甚至上部泥岩层也有的被氧化；下半
14、部则仍保持原生灰色。矿化就产于灰黄色界面的灰色层中，呈面状。从矿化的形态和当时砂体的埋深情况断定，是潜水氧化型的铀矿化，是由于泰康组沉积后，新构造运动间歇，砂体接近地表，形成潜水氧化。其特征是品位低、厚度薄，产在上部层位泰康组中，为点状矿化。白城地段大安组潜水一层间氧化黄灰砂岩接触中见有铀矿化，铀含量4 0 9 1 0 ，具层间氧化带型铀矿化特征。通辽地区铀镭平衡系数平均为0 7 4 4 ，白城地区为0 6 3 9 。说明铀和镭的平衡受到破坏，属于高铀类型，表明铀具有次生后生富集特征。 6 结论综合以上分析，白城一通辽地区泰康组以潜水氧化为主，其矿化也为与潜水有关的面状氧化，油气难以进入该层弥补还原剂不足，且气候相对潮湿，难以形成大型层间氧化，铀成矿条件不利；大安组气候相对干旱，易形成大型潜水层间氧化，下覆嫩江组含油层位产生的油气体沿断裂可进入渗透性好的砂体中，还原气体增高，产生后生还原作用，所发现铀矿化具有层问氧化带型，是一个值得进一步探索的层位。
