東昆侖阿拉克湖地區砂巖型鈾礦成礦條件及成礦潛力

晁海德,李吉慶,蔡廷俊,謝菁,李青

(1.青海省第四地質勘查院,西寧 810000;2.青海省頁巖氣資源重點實驗室,西寧 810000)

0 引言

昆侖地區是秦—祁—昆造山帶的重要演化區域,是我國重要的金礦、多金屬礦產成礦帶。近年來,國內各地質勘查單位在該區發現不同成礦元素地球化學異常170多處,圈定各類礦床、礦(化)點近200余處[1],但砂巖型鈾礦找礦工作一直未有突破。

青海省砂巖型鈾礦勘查工作以往多集中于柴西緣、柴北緣一帶[2-3],其余區域均未取得實質性進展。截至目前,東昆侖地區發現砂巖型鈾礦化點3處(都蘭701鈾礦1號點、阿東求屯7340鈾礦、都蘭縣諾木洪鈾礦2號點),其中阿東求屯7340鈾礦點賦存于古近紀雅西措組,賦存巖性為砂巖、砂礫巖型,自發現以來未開展過詳細的勘查、評價工作,其成礦地質條件、資源前景均不明朗。

本文以砂巖型鈾礦成礦地質理論為基礎,以已有成礦事實為依據,通過成礦地質條件解剖、成礦資源潛力評價、成礦遠景區優選,為東昆侖中段砂巖型鈾礦地質勘查及理論研究提供科學依據。

1 研究區地質背景

1.1 地質條件

研究區位于都蘭縣阿拉克湖以南,大地構造屬東昆南縫合帶、昆侖山口—昌馬河俯沖增生楔,成礦帶屬沙松烏拉山—布爾汗布達山鈾礦亞帶[4]。研究區出露地層有晚石炭世—中二疊世樹維門科組、中二疊世馬爾爭組、古近紀沱沱河組、雅西措組、新近紀五道梁組以及第四紀地層,其中雅西措組為目標層。漸新世雅西措組集中出露于扎木吐—尤可特郭勒一帶,由紫紅色砂巖及砂質泥巖組成,局部出露粉砂巖、石膏,大面積第四系覆蓋,露頭零星。

1.2 地球化學特征

研究區周邊存在4處1∶200 000放射性水系沉積物異常:AS220 BaBiMoSnWU、AS239 LaThYZrWSnUPb、AS257 BeSnWULiThLa、AS259 CrNiNb-BeVCuUCo。U元素峰值為3.17×10-6～4.09×10-6,異常規模較大,各元素套合較好(表1)。

表1 放射性異常特征

2 成礦地質條件

2.1 鈾源條件

鈾源是鈾礦成礦的物質基礎,是重要的成礦基礎條件[5]。研究區鈾礦化蝕源區主要有北部布爾汗布達山、南部扎日加村一帶,見圖1。巖漿巖發育分布于靶區北部、東北部、南部,以中奧陶世、中—晚三疊世、早侏羅世中酸性侵入巖為主,巖性有鉀長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、斑狀二長花崗巖、鉀長花崗斑巖等。

圖1 研究區鈾源分布及巖相古地理圖Fig.1 Uranium source distribution and lithofacies paleogeography map in the study area

西南部中三疊世花崗閃長巖Th元素含量24.7×10-6～32.2×10-6,早侏羅世斑狀二長花崗巖、正長花崗巖、花崗閃長巖中Th元素含量2.16×10-6～32.9×10-6,峰值較高,明顯富集[6]。北部鉀長花崗斑巖內當量鈾(eU)平均含量5.9×10-6,當量釷(eTh)平均含量32.0×10-6,放射性強度較高,與鈾礦化關系密切。

2.2 古氣候沉積相條件

雅西措組(E3y)以紫紅色(或棕紅色)、土黃色泥巖、土黃色泥鈣質粉砂巖、淺灰-純白色鈣質細粒石英砂巖及石膏層為主要巖石組合,總體為一套陸細碎屑巖建造,夾或含石膏層。從巖性及顏色反映該套地層在沉積過程中氣候多變(由低溫多雨到干旱炎熱),大量石膏層的出現,反映氣候變為以干旱炎熱為主,有利于蝕源區強烈氧化、含鈾地下水在高滲透巖層中向深部遷移以及層間氧化帶的發育。

由圖1可知,研究區共有沖積扇、辮狀河、淺湖相、深湖相等4種沉積相[7],其中辮狀河相以復成分礫巖、含礫粗巖屑長石雜砂巖等為主,發育平行層理、板狀交錯層理和槽狀交錯層理。具備形成砂巖型鈾礦的沉積相條件。

2.3 含礦建造條件

根據李建放等的研究,研究區雅西措組粉砂巖、膏巖、泥巖、細砂巖、泥巖相間出露,“泥-砂-泥”地層結構發育完善[8],如圖2所示。同我國北方地區其他盆地一樣,是發育層間氧化帶乃至形成層間氧化帶型鈾礦床的理想場所。

圖2 研究區漸新世雅西措組實測剖面圖Fig.2 Measured profile of Yaxicuo formation in oligocene in the study area

2.4 構造演化條件

東昆侖地區的新構造運動是從青藏高原大幅度抬升開始,即喜山運動第三幕,時限為晚上新世末開始,持續至今。

進入新生代,該區演化進入一個嶄新的時期,受新特提斯洋閉合及印度板塊向北俯沖影響,青藏高原開始隆升;靶區早期斷裂(昆南斷裂)再次活動,陸內地塊發生差異性抬升,構造形式以南北向擠壓為主,盆地開始斷陷,接受沱沱河組、雅西措組、五道梁組等河湖相碎屑巖沉積,盆地周圍山地開始隆升。構造形式轉變為走滑拉張,盆地邊緣斷裂性質轉變為以走滑為主,盆地擴大,構造活動趨于平靜,主夷平面開始形成。5 Ma以后該區構造形式再次以南北向擠壓為主,盆地周圍山體抬升,盆地收縮,早期沉積的“紅層”發生褶皺變形。后期構造活動趨緩,山間盆地中出現了河湖相沉積物。3.4 Ma的青藏運動使高原隆升至一個新的高度,構造活動形式由擠壓收縮轉化為東西伸展。進入昆黃運動后,構造形式以走滑為主,兼之南北向的擠壓,該區隆升至相當高度。共和運動以整體階段性隆升為主,盆地邊緣斷裂普遍以走滑為主,河流出現低階地,溯源侵蝕加劇,現代地貌形成。

圖3為研究區AMT剖面TM模式反演圖,研究區雅西措組與五道梁接觸地帶(南端),構造較為穩定,地層產狀平緩,傾角在7°～13°,緩傾的斜波帶發育,有利于層間氧化帶的發育[9-11]。

2.5 水文地質條件

研究區沉積中心位于阿拉克湖附近,北部昆南斷裂及南部早中三疊世昌馬河組與古近紀雅西措組不整合面是良好的透水界面,北部布爾汗布達山蝕源區及南部扎日加村一帶為補給區,賦存有構造裂隙水和基巖風化裂隙水,地表水沿透水層下滲,形成承壓自流水,具滲入型自流水盆地特征,充水因素主要為裂隙含水巖組。盆地北部、中部發育多處泉水,是地下水排泄區?！把a—徑—排”條件發育,為鈾遷移、富集創造了有利的水文地質條件[12-14]。圖4為研究區地下水徑流補給示意圖。

圖4 研究區地下水徑流補給圖Fig.4 Groundwater runoff recharge map in the study area

3 成礦事實

研究區中部存在異常砂巖鈾礦點1處(31點、阿東求屯7340),賦存于漸新世雅西措組(E3y),含礦巖性為砂巖、砂礫巖,鈾品位達到邊界品位。

研究區北部存在1處碳酸鹽巖型鈾礦點(32點、都蘭縣可可阿里),賦存于早中三疊世鬧倉堅溝組,含礦巖性為碳酸巖,鈾品位達到邊界品位。

4 成礦潛力分析

砂巖型鈾礦成礦與鈾源、巖性巖相、構造演化、地下水的關系緊密,地球化學特征及鈾礦化信息是富集鈾礦的間接或直接指示[15-17]。阿拉克湖地區北部布爾汗布達山、南部扎日加村一帶的富鈾巖體在干旱、半干旱的氣候條件下,易溶的U+6溶于富氧的地表水中,沿新近紀五道梁組及第四紀地層中的斷裂、裂隙、松散膠結層運移至盆地前緣的辮狀河相等區域,在地球化學環境發生變化、氧化環境向還原環境過渡時,在適宜的地段還原成U+4。最終在多種成礦作用的疊加下在褶皺兩翼緩傾斜坡帶等適宜的地段富集成鈾礦床[18-19]。因此該區砂巖型鈾礦成礦前景整體較好,尤其在辮狀河相及其與淺湖相過渡地帶是砂巖型鈾礦最有利區域。但由于喜山期以來新構造作用的強烈改造,斷裂構造發育,找礦難度較大。

5 結論

綜合對阿拉克湖地區砂巖型鈾礦的地質背景、成礦條件以及鈾異常特征等方面的研究,得出以下幾點結論:

(1)阿拉克湖地區北部布爾汗布達山、南部扎日加村發育大規模的中酸性巖體為鈾礦成礦提供了豐富的成礦物質來源。古近紀時期主要處于干旱炎熱的古氣候環境,辮狀河沉積體系發育,巖性組合也呈相對穩定的“泥—砂—泥”結構。整體相對穩定的構造演化造就雅西措組產狀較為平緩,也造就了“補—徑—排”水動力體系發育完善?？傮w特征表明:研究區古近系具備了砂巖型鈾礦成礦的物質條件和環境條件。

(2)阿拉克湖地區南部雅西措發育地段,尤其在辮狀河相及其與淺湖相過渡地帶是古近紀雅西措組砂巖型鈾礦重點找礦地段。

(3)阿拉克湖地區古近系雅西措組砂巖型鈾礦成礦潛力較好,但由于喜山期以來新構造作用的強烈改造,斷裂構造發育,找礦難度較大。