滿洲里-額爾古納地區鈾成礦地質環境與境外鄰區對比研究

李曉光 ， 薛春紀， 衛三元

（1. 中國地質大學（北京）， 北京 100083； 2. 核工業北京地質研究院， 北京 100029）

滿洲里-額爾古納地區位于中國、 蒙古國和俄羅斯三國交界處， 處于世界級大型、 超大型火山巖型鈾礦集中區， 該區域發現有多處大型、 超大型鈾礦床， 如： 俄羅斯斯特列利措夫鈾礦田、 蒙古喬巴山北部的多爾諾特鈾礦田。 滿洲里-額爾古納地區與以上兩個境外火山巖型鈾礦田相鄰， 大地構造環境類似，成礦地質條件優越， 是我國超大型火山巖型鈾礦床極具遠景 的 地 區［1-5］。 從20 世紀90 年代以來核工業地質系統在滿洲里-額爾古納地區開展了多輪找礦工作， 也發現了一批鈾礦點和礦化點， 但整體的找礦效果不佳， 未實現鈾礦找礦的突破。

雖然研究區和境外鄰區大型、 超大型火山巖型鈾礦同處于中蒙古-額爾古納地塊上，鈾成礦環境具有一定的可比性， 但研究區位于中蒙古-額爾古納地塊的東南邊緣， 地質環境有一定差異。 本文在前人對本區鈾成礦條件研究［6-16］的基礎上， 從火山巖蓋層、 基底、構造、 鈾礦化4 個方面， 對滿洲里-額爾古納地區與境外鄰區斯特列利措夫鈾礦田、 多爾諾特鈾礦田在鈾成礦地質環境開展對比研究，總結相似性和差異性， 對分析研究區鈾成礦規律、 鈾礦找礦潛力具有重要意義。

1 區域地質概況

滿洲里-額爾古納地區位于華北板塊和西伯利亞板塊之間的興蒙造山帶東段， 構造單元上屬于中蒙古-額爾古納地塊（圖1）。

圖1 研究區地質簡圖（a）和大地構造位置（b）Fig. 1 Geological maps （a） and geotectonic location （b） of the study area

額爾古納地塊的前中生界基底由古老的變質巖和花崗巖組成， 該地塊經歷了多個微陸塊之間的拼合， 中生代又經歷了蒙古-鄂霍茨克環和太平洋構造體系的疊加與改造。 研究區內中生代花崗巖漿侵入和火山作用強烈，斷裂構造發育， 以NE 向和NW 向斷裂為主，其次是SN 向 斷 裂［17-18］。 由于新的構造巖漿活動， 滿洲里-額爾古納地區廣泛分布中晚侏羅世富鈾中酸性火山巖和花崗巖， 由老至新依次為南平組、 塔木蘭溝組、 上庫力組和伊列克得組（圖1a）， 巖性主要有玄武巖、 安山玄武巖、 安山巖、 酸性凝灰巖、 粗安巖和流紋巖等［19-20］。 晚中生代構造運動以 斷塊升降為主， 伴生有玄武巖漿活動， 區域上形成一系列掀斜斷陷盆地［21］。

滿洲里-額爾古納地區與俄羅斯斯特列利措夫、 蒙古多爾諾特鈾礦田處于同鈾成礦帶上， 具有相似的構造演化歷史和鈾成礦地質背景。 根據前蘇聯在毗鄰地區的找礦經驗，滿洲里地區具有火山巖型熱液鈾礦成礦條件。鑒于此， 為推動滿洲里-額爾古納地區的鈾礦地質地質勘查工作， 本文從火山盆地蓋層、基底特征、 構造特征和鈾礦化特征4 個方面對滿洲里-額爾古納地區與境外鄰區開展對比研究。

2 火山盆地蓋層

2.1 地層巖性和成巖時代

斯特列利措夫盆地早期近額爾古納組由安山-玄武巖夾粗面英安巖組成， 成巖年齡為165～156 Ma； 晚期圖爾金組由粗面玄武巖和流紋巖組成， 成巖年齡為（155±1）Ma［22-23］。多爾諾特盆地火山巖蓋層包括上侏羅統及下白堊統［24］， 其中上侏羅統為玄武巖-石英斑巖-安山玄武巖-粗面英安巖組合； 下白堊統主要由多層的流紋巖、 凝灰巖和安山玄武巖組成。 火山巖的同位素年齡為170～110 Ma［25］。

滿洲里-額爾古納地區與境外鄰區地層巖性和成巖時代對比見表1。 根據銣鍶同位素測年結果和前人［26-34］的年代學資料可知， 滿洲里-額爾古納地區中生代火山巖形成于166～114 Ma。 其中塔木蘭溝組玄武巖（166～163 Ma）、上庫力組粗面 巖-流 紋 巖（158～152 Ma）［34］與斯特列利措夫盆地的近額爾古納組和多爾諾特盆地相近時代的上侏羅統粗面英安巖巖性、成巖年齡相一致； 伊列克得組橄欖玄武巖、玄武安山巖（128～114 Ma）與斯特列利措夫盆地圖爾金組最后一期玄武巖以及多爾諾特盆地下白堊統安山玄武巖相 對 應［22，35］。 滿洲里-額爾古納地區與俄羅斯斯特列利措夫-多爾諾特火山活動時代大致一致， 從晚侏羅世到早白堊世具有相似的火山巖漿作用過程， 境內的火山活動時間更長一些（圖2）。

表1 滿洲里-額爾古納地區及鄰區中生代火山巖地層對比Table 1 Correlation of Mesozoic volcanic strata between Manzhouli-Erguna and the adjacent areas

圖2 滿洲里-額爾古納與斯特列利措夫中生代火山巖年齡頻率圖Fig. 2 Sample number and Age of Mesozoic volcanic rocks in Manzhouli-Erguna and Streltsovsky

2.2 地球化學特征

滿洲里-額爾古納地區和境外產鈾斯特列利措夫盆地、 多爾諾特盆地中生代火山巖具有相似的地球化學特征。 滿洲里-額爾古納地區塔木蘭溝組中基性火山巖與斯特列利措夫火山盆地近額爾古納組玄武巖、 多爾諾特火山盆地下部亞巖組安山玄武巖均為高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列（圖3a）； 滿洲里-額爾古納地區上庫力組中酸性火山巖與斯特列利措夫火山盆地圖爾金組的流紋巖、 多爾諾特火山盆地上部亞組流紋巖均為高鉀鈣堿性系列（圖3b）。

圖3 研究區與境外鄰區早期旋回（a）-晚期旋回（b）火山巖SiO2-K2O 圖解（底圖據Middlemost， 1985）Fig. 3 SiO2-K2O diagrams ofrocksin the early （a） and late （b） volcaniccyclein the study and the adjacent area

圖4 研究區酸性火山巖和斯特列利措夫流紋巖稀土元素配分模式圖（a）及微量元素蛛網圖（b）（球粒隕石標準值引自Boynton， 1984； 原始地幔標準值引自SunandMcDonough， 1989）Fig. 4 Chondrite- normalized REE pattern （a） and primitive mantle-normalized spidergram （b） of volcanicrocks in the study and Rhyorite in Streltsovsky

研究區上庫力組英安巖和流紋巖與斯特列利措夫圖爾金組流紋巖在稀土元素球粒隕石標準化配分圖中都表現出相同的變化趨勢（圖4a）， 稀土元素配分模式為輕稀土富集緩右傾型， 重稀土分布相對較為平坦， 銪負異常顯著； 微量元素原始地幔標準化蛛網圖上分布特征相似（圖4b）， 大離子親石元素（LILE）K、 Rb、 U、 Th 等相對富集， 高場強元素（HFSE）P、 Ti 強烈虧損， Nb、 Ta 相對虧損。 境內外鄰區火山巖具有相似的元素化學含量特征。

2.3 火山活動

斯特列利措夫和多爾諾特鈾礦田產鈾盆地面積相對較小， 火山巖蓋層厚度適中， 具有多旋回、 多韻律、 層序薄、 分異好、 巖性全、 巖性差異大 的 特 征［36］， 熔巖所占比例大于陸相沉積巖， 噴發的產物以火山熔巖為主、火山碎屑巖次之。 滿洲里-額爾古納地區火山活動有多個旋回， 火山巖厚度、 火山活動規模較境外鄰區更大。 火山活動間歇時間長，火山碎屑巖多于熔巖， 流紋巖所占比例相對較低［37］。 滿洲里-額爾古納地區下白堊統僅有基性火山活動， 而同時期鄰區則存在雙峰式火山巖。 滿洲里-額爾古納地區火山活動過于劇烈， 對鈾成礦不是一個有利因素［38］。

3 基底特征

斯特列利措夫礦床位于烏魯柳恩古耶夫地塊上， 在中太古代—早元古代經歷過鎂鐵質和超鎂鐵質巖漿活動， 所形成的沉積巖和基性火山巖在元古宙—古生代經歷了新元古代（930～770 Ma）、 早 古 生 代（580～410 Ma）、晚古生代海西期（260～230 Ma） 3 次交代花崗巖化作用［22，39］。 多爾諾特火山機構基底包含各種成分和各時代的產物［40-41］， 經歷了早古生代和中生代花崗巖化作用。 斯特列利措夫及多爾諾特鈾礦產出在額爾古納地塊的中部， 出露的基底地層層序多、 年代老， 基底花崗巖演化期次多， 有利于鈾的富集。

滿洲里-額爾古納地區屬于額爾古納地塊東南邊緣， 地表僅見晚元古代變質巖零星分布， 且多以捕虜體形式發育在前中生代花崗巖隆起中； 尚未發現較老的侵入巖， 僅見海西晚期花崗閃長巖、 印支期和燕山期花崗巖（380 Ma、 300 Ma、 260～240 Ma）出露， 缺少加里東期花崗巖［42］。 與境外鄰區相比， 境內研究區基底花崗巖時代偏新［43-45］， 花崗巖演化期次數少。

境內外基底埋深差異較大。 斯特列利措夫和多爾諾特鈾礦田的礦床和礦體產在基底隆起的地方， 產鈾火山盆地成礦后期剝蝕適中， 蓋層與基底不整合界面（礦體較集中部位）埋深小于1 000 m， 盆地前寒武紀基底變質巖、 花崗巖基底隆起程度高。 滿洲里-額爾古納地區則處在古陸塊邊緣， 盆地基底隆升及剝蝕程度較弱， 導致該界面埋深2 000 m 左右［46］， 增加了找礦的難度。

4 構造特征

4.1 相似的斷裂分布

滿洲里-額爾古納地區斷裂系統與斯特列利措夫、 多爾諾特地區具有類似的分布特征。 NE向的構造是境內外主要的構造形跡方向， 該方向的構造控制著整個地區的構造格局， 次一級的NE 向斷裂和NW 向斷裂廣泛分布， NW 向的斷裂形成時代上稍晚， 多切割NE 向斷裂，NE 向斷裂與NW 向斷裂的交匯部位多控制著具體礦床的產出位置， 這樣形成了NE 向斷裂控制礦帶， NW 向斷裂控制礦點產出位置的特征。

4.2 不同的斷裂發育程度

研究區與境外鄰區相比， 斷裂發育程度不同。 斯特列利措夫和多爾諾特鈾礦田破火山口內各種方向斷裂極為發育， 致使基底和蓋層巖石極度破碎， 具備了良好的滲透性和貫通性， 使得礦田范圍內發生多期的礦化和蝕變作用。 方錫珩（2012）指出， 火山巖盆地被切割的越破碎， 對鈾成礦越有利［1］。 滿洲里-額爾古納地區具有深大斷裂構成的網絡構造系統， 但是中生代火山-沉積建造中的線性構造裂隙、 斷裂發育較弱， 而且盆地面積一般較大， 蓋層厚， 基底埋深也大， 斷裂構造影響范圍明顯弱于境外鄰區。

4.3 火山機構

斯特列利措夫和多爾諾特產鈾火山盆地處在基地隆起帶上， 火山機構明顯， 邊界清楚， 規模適中， 且以塌陷為主。 滿洲里-額爾古納地區火山盆地則處于相對坳陷區， 火山機構不明顯， 盆地之間、 火山機構之間界線不清， 且火山盆地以斷陷為主， 火山口類型多為火山錐， 破火山口較少， 不利于含礦汽水熱液反復改造和鈾富集成礦。

5 鈾礦化特征

滿洲里-額爾古納地區火山-沉積蓋層雜巖破碎帶中發育有較強烈熱液蝕變作用的鈾異常， 有些異常鈾含量較高， 達萬分之五以上， 但整體上鈾礦化異常品位低， 厚度薄，規模小， 且多為點狀礦化異常， 鈾的富集作用相對較弱， 鈾活化、 遷移、 聚集作用不強。從滿洲里地區4002 鈾礦化點賦鈾巖石鏡下分析結果來看， 蝕變帶外側為碳酸鹽化， 內側（中心部位）為蛋白石、 硅化［47］， 鈾礦化主要與早期碳酸鹽化和晚期硅化、 高嶺石化有關。與境外鄰區相比， 滿洲里-額爾古納地區熱液蝕變程度相對較弱（表2）。

從鈾礦化類型來看， 斯特列利措夫鈾礦田內只有U-Mo 型礦化， 多爾諾特礦田內除了U-Mo 礦化外尚有Ag-Pb-Zn 礦化； 滿洲里-額爾古納地區的鈾礦化與Cu （Mo）、 Ag-Pb-Zn、 螢石礦床區域上相鄰， 但各自獨立成礦，在礦田或礦床范圍內未見伴生或共生關系。

6 結論

滿洲里-額爾古納地區火山巖蓋層、 基底巖石、 構造和鈾礦化特征與鄰區俄羅斯斯特列利措夫和蒙古多爾諾特具有明顯的相似性和差異性， 主要表現在：

1） 晚中生代都有大規模陸相火山作用，火山巖地層層序、 成巖時代和巖石地球化學特征總體上一致； 火山活動方式上差別相對較大， 境外火山旋回多， 而且巖性變化快，厚度薄， 滿洲里-額爾古納地區火山巖厚度巨大， 不利于鈾礦成礦賦存；

2） 境外基底發生元古宙、 加里東、 海西期等多次花崗巖化作用， 有利于鈾礦的富集；研究區基底年齡較輕， 缺少多期次花崗巖化作用；

表2 滿洲里-額爾古納地區與境外鄰區鈾成礦環境對比表Table 2 Comparasion of uranium metallogenic setting in Manzhouli-Erguna and its adjacent areas

3） 都有深大斷裂構成的網絡構造系統；滿洲里-額爾古納地區線性構造裂隙影響相對境外鄰區較弱；

4） 滿洲里-額爾古納地區與境外鄰區相比鈾異常礦化規模小， 熱液活動較弱。