伊犁盆地“庫捷爾太式”砂巖型鈾礦成礦地質特征

（成都理工大學地球科學院，四川成都 610059）

伊犁盆地位于我國西北邊境，是新疆境內三大盆地之一，與其它中新生代陸相盆地一樣為多能源共存盆地，擁有豐富的煤炭、天然氣等能源礦產，同時也產出豐富的鈾礦資源，是我國可地浸砂巖型鈾礦勘探找礦與鈾資源開采的重要盆地之一。自伊犁盆地鈾礦資源勘探以來，發現了大批砂巖型鈾礦床、礦點及異常點，其中，處于伊犁盆地南緣中西段的捷爾太式鈾礦床（包括烏庫爾其礦床、扎基斯坦礦床）是我國比較典型的層間氧化帶砂巖型鈾礦床，具有明顯且特有的層間氧化特征。

1 地質背景

伊犁盆地位于哈薩克斯坦板塊東段南部的伊犁微地塊之上,是屬于天山造山帶中的塔里木盆地板塊與哈薩克斯坦板塊相擠壓而形成的大型中新生帶山間斷陷—拗陷復合型盆地[1]，平面上呈西寬東窄的楔狀與南北天山兩大晚古生縫合帶接壤[2-3]。其鈾成礦區主要位于盆地南緣，自東向西分布著達拉地、蒙其古爾、扎吉斯坦、烏庫爾其、庫捷爾太、洪海溝等鈾礦床及眾多礦（化）點，是我國最早投入生產的砂巖型鈾礦基地，也是我國目前最重要且最大的砂巖型鈾礦勘探開發基地，見圖1[3]。

2 鈾成礦地質特征

2.1 層間氧化帶特征

圖1 伊犁盆地南緣礦床分布及地質簡圖

圖2 伊犁盆地南緣中-西段砂巖型鈾礦體平面分布圖

表1 庫捷爾太式砂巖型鈾礦床層間氧化帶各分帶地球化學特征表

庫捷爾太鈾礦床層間氧化帶具有多層位分布特點，分布在水西溝群8個旋回地層的層間砂體中，除Ⅵ旋回外因連通性較差，且砂體粒度細、透水性差而不發育外，在其它7個旋回砂體中都發育著大小規模不等的層間氧化帶，其中Ⅰ-Ⅱ、Ⅴ（Ⅴ1、Ⅴ21、Ⅴ22）、Ⅶ旋回地層的層間氧化帶發育規模相對其它旋回的氧化帶較大，也是工業鈾礦的主要產出地層,見圖2。各層間氧化帶分帶性特征明顯從氧化帶-還原帶依次可劃分出強氧化帶、弱氧化帶、氧化還原過渡帶和原生帶，各分帶的地球化學特征有明顯的區分，見表1。

2.2 鈾礦化特征

研究區3個砂巖型鈾礦床均分布在水西溝群各煤層之間，尤以5～8煤層間的砂體(Ⅴ旋回)規模大，砂體厚度大，延伸穩定，空間上呈板狀產出，砂體頂底板都有泥巖、泥質粉砂巖組成的穩定隔水層。礦體常呈板狀和卷狀復合礦體形態產出于各穩定砂體中，與美國典型的卷狀砂巖型鈾礦體相比，礦體形態主要表現為板狀礦體特征，見圖3。含礦巖性主要為灰、深灰及黑灰色的粗砂巖、含礫粗砂-中砂巖和細粒砂巖。鈾的礦物形態主要以鈾石、瀝青鈾礦以及微屑狀鈦鐵礦、含鈾鈦鐵礦等，多呈超顯微或微粒狀，分散于礦石膠結物中或蝕變的火山巖屑中[4]。此外，還可見植物碎屑等有機物質、粘土礦物等與鈾有著密切的關系[1]。

3 控礦因素

（1）伊犁盆地屬滲入型承壓盆地，而非滲出型盆地，因而地下水的補給-逕流-排泄系統發育完善，除上部第四系潛水層外，其余7個含礦含水層均為承壓含水層。含水層上游補給區(南緣察布查爾山區及前緣山地)直接與第四系的砂礫層接觸，接受第四系孔隙潛水補給。

（2）伊犁盆地南、北緣均屬于對沖擠壓形成的斜坡帶,但是南緣斜坡帶相對于北坡較緩，導致成礦條件優于北緣斜坡帶。

（3）伊犁盆地地層巖性組合主要以泥-砂-泥結構為主，砂體具有較高的構造能力，晶間孔、粒間孔及溶孔普遍發育，孔隙度大，易于形成彌散性裂隙系統[3]，而泥巖滲透性均較差，起了阻擋礦液運移的屏障作用。

（4）含礦巖石富含有機質、硫化物（黃鐵礦）等對成礦有利的還原劑。礦區有粒狀、橢球狀、條帶狀等形態各異的炭質碎屑物。

4 成礦機制及成礦模式

庫捷爾太式砂巖型鈾礦有著多期多階段成礦機制，主要為：

（1）沉積成巖期鈾預富集，庫捷爾太式砂巖型鈾礦在地層沉積成巖時候就帶入大量的鈾，在后期成礦階段也相當于鈾源存在，也就是鈾的預富集作用，其重要性不容忽視。鈾礦化主要以板狀、薄層狀產出。沉積成巖期鈾的預富集在宏觀上受沉積及古地理特征控制，如三角洲、辮狀河及淺湖沼澤沉積體系是最有利于成礦的沉積環境。其成礦機制主要是還原劑對鈾的吸附作用。由于含礦主巖水西溝群屬暗色碎屑沉積建造，其形成時的潮濕多雨古氣候極有利于形成有機質及硫化物，在長期的地質歷史演化過程中，通過有機質及硫化物的分解作用，產生大量的H2S、CH4、H2等強還原劑，使得在長期遷移狀態下的六價鈾還原沉淀成四價鈾，從而形成成巖階段鈾的預富集[5]。

（2）層間氧化作用的成礦機制：后生層間氧化作用階段是庫捷爾太鈾礦床的主要成礦階段，即工業鈾礦化形成的主控因素。后生富集鈾礦化特征是品位高于成巖期鈾礦化。礦體形態除板狀外，在層間氧化帶前鋒線礦體形態呈卷狀(單卷為主，也有雙卷)。成礦年齡有三個階段19Ma、5Ma、1Ma，明顯地晚于中、下侏羅統水西溝群地層年齡?，F代水系(庫捷爾太溝、洪海溝)兩側鈾的偏高場，證明了后生成礦作用仍在繼續，成礦具長期性。

5 討論

前人研究指出，鈾成礦作用離不開鈾源、搬運、遷移、沉積、沉淀及最終保礦這樣一個成礦作用的全過程，庫捷爾太式砂巖型鈾礦也一樣，鈾的沉淀富集首先需要具備一個地球化學條件突變的界面，相當于一個“障”，隨著含氧含鈾地下水的不斷沿著層間砂體運移，預富集的鈾不斷被氧化遷移，鈾在地下水中由不飽和到飽和，并主要以碳酸鈾酰離子形式存在，同時自由氧不斷消耗，變為無氧環境，上下泥巖或煤層地層及地層中預存的有機質和黃鐵礦等提供大量還原物質，將鈾酰離子還原沉淀成礦，這時，兩側巖性變化界面就相當于物理化學條件突變界面，層間砂體巖性突變出也如此，實際中常見礦體在巖性突變的兩側或層間成礦。值得提出的是礦床形成時的景觀地球化學因素(即礦床形成時的氣候、地形因素)極有利于后生鈾礦化的富集，在新生代及當代干旱半干旱氣候及荒漠的地形條件下，植被不發育，腐殖質層薄，有利于大氣中氧的滲入，促使深部層間氧化帶發育[5]。

6 結論

（1）研究區砂巖型鈾礦體形態主要表現為板狀鈾礦體和復合態卷狀，與典型的層間氧化帶砂巖型鈾礦卷狀礦體有著很大區別。

（2）補-徑-排系統發育完善、盆地周邊及蝕源區酸性、中酸性火山巖或花崗巖類巖石發育、構造斜坡帶緩坡地形、泥-砂-泥地層結構及還原物質發育的層間砂體是鈾成礦主要的控礦因素。

（3）庫捷爾太式砂巖型鈾礦有著多期多階段成礦機制，包括沉積成巖期鈾預富集、層間氧化作用的成礦階段。