伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式_陈戴生

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1、第1 3卷1 99 7年第6期1 1月铀矿Ur anium地质Geolog yVol.13Nov.No.619 97伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式陈戴生王瑞英(核工业北京地质研究院李胜祥北京10 0029)本 文通过对5 12、5 11矿床及其它矿点 的铀源、地质构造、含矿 主岩岩性、古气候、层间氧 化带发育条件、成矿水文地质条件等方面的研 究,提 出了伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿的成矿模式。关镇词层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式伊犁盆地是发育在西天山海西褶皱带之上的山间拗陷盆地,且为不对称 的向斜盆地(图1),含矿岩系为 中下侏罗统水西沟群(表1)。近年来通过区域及矿床、矿点的解剖研究,确

2、认层间氧化带砂岩型铀矿是该盆地最具有工业意义的成因类型。以下从成矿地质条件及成矿水文地质条件两方面阐述层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式。表1伊犁盆地南缘水西沟群( J1沛句 划分对比表Tab,e1ComP ari s onof d 甘介rentdivi s i on sof Sbul xl go uGr o.P(Ji一”七)I nt肠es o ut hPar tof y川Ba s加系系系组组地层划分分区调队队哈萨克斯坦专家组组2 16大队1分队队本专题组组 ( ( ( ( (群) ) )界线线(19 87) ) )(1992) ) )(1 9 9 4) ) ) ) )白白白K2 2 2 2 2齐齐

3、J3q q qK2 2 2K2 2 2K2 2 2奎奎奎奎奎古古古古古古 系系系系系组组组组组组侏侏侏水水1 2煤层西西JZx x x第姐旋回回第姐旋回回西西JZx x x罗罗罗西西10煤层层山山山山山山山山山山山山山山系系系沟沟沟窑窑窑窑第v I旋回回窑窑窑群群群群群群群群群群群组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组组( ( ( ( (JI一 Zsh ) ) )8煤层层层层第矶旋回回第叨旋回回回回5 5 5 5 5 5 5煤层层三工工J15 5 5第V旋回回第v旋回回三工工J1 5 5 5 河河河河河组组组组组河组组组 3煤层八道道Jlbb b b第I一I v旋回回第I一I v旋回回八道

4、道Jlb b b湾湾湾湾湾组组组组组组组组湾组组组J J J J J J J J J J Jlba a a a a a a a a a a叠叠叠小泉泉泉T卜s xq q qT卜sxq q qTZ一3xq q qTZ一3 xq q q系系系沟群群群群群群群 ( ( ( ( (TZ一3xq) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )陈截生男,6 1岁,19 56年毕业于南京大学地质系,高级工程师(研究员级)。收稿日期19 9 6年10月31日32 8-铀矿地质第1 3卷124 3万.6 了8 9扣1 11 21 3国口口口皿翻昌口团团口回回r I I T T T图1伊犁盆地地质略 图Fig.

5、1S chematiegeologiemapof YiliB asin1第四系;2第三 系;3一侏罗系;4一一三叠系;5上古生界;6下古生界;7中上元古界;8一一海西期花岗岩;9逆断层;1 0性质不明断层;n一一推测断层;1 2一铀矿床;一铀矿点。1成矿地质条件Ll双重铀源目前国内外学者对铀源在成矿过 程 中的作用持有 不 同的观点,笔者认为铀源 虽 然不 是 铀成 矿的唯一条件,但却是成矿的重要条件,不容忽视。在研究铀源条件时,既 要重视盆地周边蚀源区铀源条件,又要重视盆地 盖层中的铀源条件。1.1.1盆地周边具有较高铀含量的中酸性、酸性火 山岩蚀源区据伽玛 能谱测量结果,火 山岩的铀 含量

6、为( 4一1 4.3 )x10一6、社 含量 为 1 5.sxlo一6,铀 浸 出率 为1 2.8%一8 4 %。火山岩区存在铀氧水化异常区,水中铀 含量为(3 0 一40 )x10一59/L,氧含量为(7 4一5 2 0 )鞠/L,高于围岩1.6一1 0倍。铀的迁 移 系数K拌一2.25,说明火山岩中有丰富的铀。据笔 者对石炭系凝灰岩古铀量的计算,平均值为2 0.96 6火10一6,它 明显地高于凝灰岩的现代平均 铀 含量( 8.414 3x10一6),表明本区蚀源区凝灰岩在后 生改造 过 程中曾发生铀的丢失,为盆地后 生改造及铀 矿化 的形成提供了大量的铀源。LLZ盆地含矿主岩也是成矿的铀

7、源岩由于含矿主岩水西沟 群岩性主要为岩屑 砂岩,表 明其物 源主要 来 自中酸性、酸性火山岩及花岗岩类 岩石。根据对伊犁盆地 砂岩铀含 量的统计,灰色砂岩铀含 量为( 5一6 )xlo一 ”,暗灰色泥岩铀含量为( 7一8 )x10一 6,都明显高于同类岩性的平均铀含量,表明盆地沉积 层本身也是铀第6期陈戴生等:伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式329次 生 富集成矿的铀源 之一。另据21 6大队资 料,含矿主岩(灰色 砂岩层)所含水的水中铀浓度为( l.0一9)xlo一 59/L,灰色 砂岩 中氧浓 度为(3 3.2一9 7.2 4)Bq/IJ,说 明铀的迁 移及成矿作用 目前还在持续进行。

8、1.21.2.1区域地质构造大地构造背景褶皱带的山间拗陷盆 地伊犁盆地属于天山褶皱带内的山间拗陷盆地。但与一般 的山间盆地有不同之处,即具有以前寒武 纪古老地块为依托的特征。山间盆地 发育在古老地块 之 内,而该地块又经历 了古生代的再次褶皱回返。因此它既 具有前寒武纪古老地块 的特征,又兼有古生代褶皱带为基底的特征,可称为古地块上叠山间盆地。这种 自三 叠纪之后 长期拗陷的 盆地,有利于形成 一 定厚度的中新生代沉积盖层。1.2.2对冲挤压形成盆地 内部的斜坡带及斜坡带的缓 坡地带从盆地的力学性质分析,伊犁盆地属 对冲挤压盆地,即控盆构造为两 组大致呈南北向挤压的近东西向和北西西向的对冲挤压

9、断层。控盆构造 下盘 形成的斜坡带沉 积,为有利成矿的含铀建造部位,如侏罗系水西沟群。从盆地 两侧的对称性分析看出,并不 是 所有的斜坡带沉积都有利于成矿。由于伊犁盆地为北 陡南缓的不 对称箕状向斜盆地,其相对平缓 的南 坡(产状小于10 0 ),特别是南坡西段有利于成矿,而 陡峻的北坡(产状一般大于2 0“)不利于成矿。1.2.3斜坡 地带构造运动相对较 弱地段对于 同一斜坡带来说(南缘),由于盆 地形成 后构造运 动强 弱的差异性,致 使成矿条件亦有不 同。纵观南缘 自东向西,构造运 动强 度有 着 由强 变弱 的趋 势。这 是 由于盆地 东 部处于两组 构造的交汇部位,因而褶皱及断裂构造

10、发育,西部盆地 开 阔,构 造 运动较弱,以单斜为主,有利于成矿。1.2.4盆后期适度的剥 蚀抬升有利于成矿伊犁盆地在侏罗纪后期经历 了一个长期而缓慢的抬升作用 过程,使侏罗系与白垄系之间存在明显的不 整合接触关系。统计资料表明,绝 大部分 砂 岩型或煤岩型铀矿 化均 产于该不 整合面以下2 0一15 0m处,含矿砂体距不 整合面愈近,矿 化愈 好。说 明不 整合面有利于含 氧含铀水进入透水性较好的岩层而 形成层 间氧化带。1.3地层结构及岩性1.3.1盆 地沉积 盖层的地层结构两个 隔水层(弱透水层)夹 一透水层的地 层结构是形成 层 间 氧 化带砂岩型铀 矿 的关键 条件。伊犁盆地 盖层

11、含矿岩系自下而上共分7个旋回,第I一l旋回含矿 层地层结构为砾岩(弱透水层)一砂岩一砾岩(弱透水层);占51 2 矿床储量7 0 %的第v旋回含矿 层地层结构为泥岩一砂岩一泥岩,所以其成 矿条件最佳;第v I旋回含矿层地层结构为煤岩一砂 岩一泥岩,经济意义较差。1.3.2含矿 主岩岩性、粒度及胶结类型据大量薄片鉴定结果,水西沟群含矿主岩岩性为岩屑 砂岩,岩屑成分以火山碎屑岩、火山岩为主。胶 结物成 分为泥质,胶结类型属 孔隙一接触式。岩石分选程 度 中等一较差,砂 岩中Cao含量1%,矿化砂岩粒度在中粒级,即在0.2 5m m(2们以上。这些岩石学特征说明伊犁盆地砂岩型铀 矿适于地 浸,根据C

12、aO含量低的特点,更适于酸法 浸 出。1.3.3砂岩 中富 含还 原剂有机质、粘土矿 物及 硫化物等还 原剂是 砂岩型铀矿成矿 的关键 因素。有机质的存在有利于3 30铀矿地质第1 3卷厌 氧微生物活动,产 生HZS,形 成还 原地球 化学障。当砂岩中富 含有机质、硫化物时,则 在 氧化还原界面附近形成卷状铀矿体,局部富矿带可见炭质及黄铁矿团块。如51 2矿床。号剖面,Z Ko-27钻孔9 3一9 9号样 品,灰黑 色中粒 砂岩的C有。含 量为5.6%,铀含量为2.5 35%。在氧化还原过渡带,u与Mgo,NaZO呈正 相关,反 映过 渡带砂岩矿石中铀的富集作用可能与钠蒙脱石的吸附作用有关。1

13、.4岩相古地理1.4.1砂岩型铀矿 形成受一 定的沉 积相控制岩相古地理是砂岩型铀矿 形成的重要基 础 条件,是 沉积成岩铀矿化阶段预富集的先决条件。根据多种沉积环境标志的综合分析,含矿 主 岩水西沟群的沉积环境为冲积 扇快速入湖,沉积相模式为冲积扇扇前辫状 河一滨湖三角 洲(狭窄)一湖沼相。这种冲积扇体系可以称为湿地扇(We tAUuv ia lFan),是在潮湿、温暖、多雨的气候条件下 形成的,而有别于干 旱扇(Ar id A nuv alFa n)。通过编制盆地南缘水西沟群各岩组 的岩相古地理 示 意 图,大致可以确 定在 盆地南缘发育着3个较大的冲积扇,扇体之间为扇间沼化洼地,其间可能

14、还有一些小的扇体,在盆地边缘组成冲积扇群,如三工河 沉积期岩相古地理图所示(图2)。、又 、 哈、_萨、_ 一_一克戈几二 斯七匕.坦、-共亏察布查尔.50510km L e se s e s e s二一l一一- ,一尸一一_一坎村,一一七肺 扎 于二了、共、二好马渡落。轰攀漆匡习1匡 三 2仁 二3区困4区三5呸困6图2伊犁盆地 南部三工河沉积期( J15)岩相示意 图Fig.2S chematielithofa eie smapofJlsS edime ntatio ntimeinthesourhpartof YiliB asinl浅湖相;2湖沼相;3滨湖三角洲相;4扇前辫状河相;5岩相界

15、线;6现代盆地边界。1.4.2滨湖三角洲及扇前辫状河是直接的控矿相区伊犁盆地冲积扇体系中,大致可以分出冲积扇前缘辫状河、滨湖三角 洲、湖沼相。这无论在垂向上或平面上都可以十分清楚地 反映 出来。其 中,具下粗上细的正韵律与具下 细上粗的反韵律共存的滨湖三角洲相,即 相 当于5一8煤层 间砂体,是铀矿 赋存的重 要 空 间。对于狭 长的山间盆 地,这种反映 多次湖 进湖退的滨湖三角洲相更具有重要 意 义,是找矿过 程中首先要确立(划分)的相区,而浅湖相、湖沼相未形成有相当工业储量的矿床。第6期陈戴生等:伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式3 3 1-1.4.3含铀砂体具有一定的厚度及砂泥比值含铀

16、砂体(即含矿含水层)具有一定的厚度及砂 泥比值,这是成矿的物质基础。众所周知,砂体过厚或太薄都于成矿不利。伊犁盆地51 2 矿床主含矿 层( 5一8矿 层间砂体)一般在1 0一2 5m,且砂体相对稳定,相变小,砂 泥比值近于或大于1 (美 国砂岩铀矿的砂 泥比值为1:1一4 :1),是有利砂体。相反,10煤层以上砂体,由于泥岩夹层增 多,砂泥 比小于1,这种以泥岩、粉砂岩占主要的层位不利于形成层间氧化带砂岩型铀矿。由于其接近上部地表,却有利于 形成潜水氧化带型铀矿床。1.5古气候及近代气候、地貌亲件根据我国若干中新生代盆地铀矿床实例,成矿 有利的古气候条件为古气候转折时期,即潮湿向干旱转折或干旱向潮湿的转折时期,而长期干旱或长期潮湿的单一古气候条件只能有利于形成其他矿种。伊犁盆地盖层反 映出各时代古气候有着明显的差异:三叠纪晚期为干旱条件下形成的杂色碎屑建造,侏罗纪早、中期为潮湿气候条件下形成的暗色含煤碎屑建造,晚期为杂色碎屑建造,至白奎 纪为更加干旱气候下形成的红色碎屑建造。所以本区侏罗纪矿化主岩处