鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质条件和关键控矿要素分析.pdf

2023 年 7 月 地 球 学 报 Jul.2023 第 44 卷 第 4 期:689-706 Acta Geoscientica Sinica Vol.44 No.4:689-706 本文由国家自然科学基金委重点支持项目(编号:92162212)和中国地质调查局地质调查项目(编号:DD20230045 和 DD20221678-05)联合资助。收稿日期:2022-11-12;改回日期:2022-12-24;网络首发日期:2023-01-02。责任编辑:闫立娟。第一作者简介:俞礽安,男,1980 年生。硕士,教授级高级工程师,硕士生导师。从事铀矿勘查与研究。E-mail:。鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质条件和 关键控矿要素分析 俞礽安1,2,3),金若时2,3),李 彤2,3),杨彤旭2,3),朱 强2,3),唐永香4)1)中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037;2)中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170;3)中国地质调查局铀矿地质重点实验室,天津 300170;4)天津地热勘查开发设计院,天津 300250 摘 要:鄂尔多斯盆地是我国北方重要的产铀盆地之一,具有优越的成矿地质条件和找矿前景。本文通过总结该盆地的砂岩型铀矿调查研究成果,系统梳理铀矿成矿地质条件,探讨关键控矿要素和找矿潜力。结果表明,鄂尔多斯盆地外部蚀源区铀源丰富,北部造山带地质体的 Th/U 比值和 U 铀迁移量相对最大,对盆内的铀源贡献率最高;盆缘斜坡带发育的微隆起带构造控制了铀矿床的空间定位,断裂构造对盆地西缘和西南缘地区的铀成矿发挥了控制和改造作用;古气候、沉积环境决定了由盆地东南部向西北部地区,含铀层位由直罗组下段下亚段逐渐演变成直罗组下段上亚段,表现了明显的迁移规律性;直罗组下段的煤线和碳质泥岩发育特征制约了铀矿层的空间分布;铀矿体主要发育在辫状河主河道边部和辫状河三角洲分流河道,优先富集于有机质丰富、非均质性强、岩性多变的部位。在此基础上,建立了 6 个关键控矿要素和相关找矿判别指标,针对盆内 5 个铀矿(矿化)集中区分析了砂岩型铀矿的找矿潜力,提出了下一步找矿方向。关键词:砂岩型铀矿;铀源条件;控矿构造;关键控矿要素;鄂尔多斯盆地 中图分类号:P571 文献标志码:A doi:10.3975/cagsb.2022.122902 Analysis of Metallogenic Condition and Key Ore-controlling Factor of Sandstone-hosted Uranium Deposits in the Ordos Basin YU Reng-an1,2,3),JIN Ruo-shi2,3),LI Tong2,3),YANG Tong-xu2,3),ZHU Qiang2,3),TANG Yong-xiang4)1)Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037;2)Tianjin Center,China Geological Survey,Tianjin 300170;3)Key Laboratory of Uranium Geology,China Geological Survey,Tianjin 300170;4)Tianjin Geothermal Exploration Institute,Tianjin 300250 Abstract:The Ordos Basin is an important uranium-bearing basin in the north of China.It has superior metallogenic geological conditions and prospecting potential.Based on the summary of investigation and research results of sandstone-type uranium deposits in the basin,we systematically analyzed the geological conditions of uranium mineralization.Moreover,herein we discuss the key ore control factors and prospecting potential.The results showed that the outer source area of the Ordos Basin is rich in uranium,and the high thorium/uranium ratio and uranium migration of the northern orogenic belt geological body indicated that it provides the greatest contribution rate to the uranium source in the basin.The micro uplift structure developed in the slope zone of the margin controls of the basin,the spatial positioning of the uranium deposits,and the fault structure control and reform uranium mineralization in the western and southwestern margins of the basin.The paleoclimate and sedimentary environment indicated that,from the southeast to the northwest region of the basin,the uranium-bearing horizon gradually evolved from a lower sub member of the lower Zhiluo Formation to an upper sub member of the lower Zhiluo Formation,showing evident migration regularity.The development characteristics 690 地 球 学 报 第四十四卷 of the coal line and carbonaceous mudstone in the lower part of the Zhiluo Formation restricted the spatial distribution of the uranium deposits.Uranium ore bodies primarily developed at the edge of the braided river main channel and the braided river delta distributary channel,with preferential enrichment in areas rich in organic matter and with strong heterogeneity and variable lithology.On this basis,six key ore control factors and related prospecting discrimination indices were established.The prospecting potential of sandstone-type uranium deposits was analyzed for five uranium ore(mineralization)concentration areas in the basin,and the next prospecting orientation was proposed.Key words:sandstone-type uranium deposit;uranium source conditions;ore controlling structure;key ore controlling factors;Ordos Basin 鄂尔多斯盆地是我国重要的煤炭、油气和铀矿等多能源共存盆地之一(Jiao et al.,2016;刘池洋等,2016)进入 21 世纪以来,核地质系统、原国土资源部中央地质勘查基金管理中心和中国地质调查局等不同行业部门在该盆地取得了一系列重要铀矿找矿成果(张金带等,2010,2015;Jin et al.,2018;金若时,2019;李子颖等,2021),提交了皂火壕砂岩型铀矿、纳岭沟铀矿、大营等多个大型、特大型铀矿床以及塔然高勒、宁东、黄陵、泾川等多个新发现矿产地,为鄂尔多斯盆地成矿理论研究和铀资源基地的建设提供了重要基础。无论是国内还是国外,砂岩型铀矿成矿地质条件的研究主要都是从沉积环境、成矿流体、控矿构造以及还原介质等几个方面出发。前人已针对鄂尔多斯盆地典型铀矿床的成矿地质条件和成矿规律开展了大量研究,建立了不同矿床特有的成矿模型,但主要是针对某个矿床或某个矿带开展相关的研究,如盆地东北部铀矿床地质特征和成矿地质条件方面(杨建新和陈安平,2008;王飞飞,2013;孙莉,2016;Jiao et al.,2016;Zhang et al.,2018)、盆地南部铀矿床成矿条件和找矿预测方面(鲁宝龙,2013;胡俊华和郭科锋,2017)、西北部铀矿床层间氧化特征方面(龚斌利等,2008;郭宏伟和戴明建,2012;高贺伟,2018)、西南缘铀矿床成矿地质条件方面(张字龙等,2018;Miao et al.,2020),对整个盆地尺度的铀矿成矿地质条件缺少相关系统的总结对比研究。随着煤铀兼探、油铀兼探工作的快速推进,大量的煤田、油田勘查资料被广泛应用于铀矿找矿和成矿理论研究,为成矿地质条件研究从以单个矿床为单元向以盆地为单元进行综合分析研究提供了重要资料支撑。本文以鄂尔多斯盆地 2012 年以来的铀矿调查成果和以往煤田、油田勘查成果资料为基础,结合前人的铀矿勘查成果和理论认识,从整个盆地的视角,对盆地内不同铀矿集区的控矿地质条件和它们的差异性进行梳理分析,总结鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿的形成环境和铀矿体形成的主控因素,进而探讨铀矿成矿潜力和找矿方向,以期对后续的找矿部署和理论研究有所裨益。1 地质背景地质背景 鄂尔多斯盆地是一个由中、古生界组成轴向近南北的大型向斜式沉积盆地,南北长约 640 km,东西宽约 400 km(Zhang et al.,2019)。向斜轴部偏西,东西翼极不对称,东翼为缓倾单斜,西翼由几个南北向延伸的断裂褶皱带组成。根据其内部结构、构造特征可分为六个次级构造单元,分别为伊盟隆起、渭北隆起、西缘逆冲带、天环坳陷、晋西挠褶带 和 陕 北 斜 坡(Li and Li,2011;Akhtar et al.,2017)(图 1)。其中,伊盟隆起位于盆地北缘,内部缺失了下古生界地层,两端由边缘断层和大青山前新生代河套断陷盆地连接,新生代河套盆地断陷下沉,将阴山与伊盟隆起分开,形成现今伊盟隆起的构造面貌;渭北隆起位于盆地南缘,隆起南部则以断块向汾渭断陷盆地呈阶梯状降落,其发育的地层具有两端古老、中间年轻的特征(Yue et al.,2020);西缘逆冲构造带为一南北向展布的狭长地区,以冲断褶皱作用为主,成排成带分布,表现为一系列的西倾冲断层;天环坳陷为一个东翼缓西翼陡的不对称性向斜,在古生代为西倾斜坡,