第３２卷　２　０１　６拄　第６期　１１月　地　质　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｖｏｌ＿３２　ＮＯ．６　ＮＯＶ．　２０１６　

ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０６５８．２０１６．０６．００４　

沙枣泉铀矿床潜水改造与铀成矿的关系　

何大鹏，王刚，姬海军，何佳军　

（核工业２０３研究所，陕西咸阳　７１２０００）　

［摘要］潜水改造作用的研究表明，沙枣泉铀矿床的成矿作用与之密切相关。垂向上，潜水的淋　滤改造，直接控制着围岩蚀变的发育深度、地球化学分带性和铀矿体的埋深；平面上，潜水的流向和　面状改造，控制了铀矿体的产出位置及矿体的形态特征。由此认为，在该矿床东段有更好的找矿和规　模扩大前景。　［关键词］潜水改造；淋滤；潜水面；沙枣泉铀矿床　［文章编号］１０００—０６５８（２０１６）０６—０３５０—０７　［中图分类号］Ｐ６１２　［文献标志码］Ａ　

沙枣泉铀矿床位于巴丹吉林盆地西南缘　

的沙枣泉断陷。近年来，核工业２０３研究所对　

该矿床开展了较为系统的勘查工作，控制了　

中等规模的铀资源储量，初步认为矿床成因　归属于“沉积叠加后生改造”类型ｌ＿１］，后生　

改造以潜水改造作用为主。因此，笔者试图　

通过进一步探究潜水改造与铀成矿的关系，　

为该矿床的规模扩大及外围找矿提供更多　

依据。　

ｌ　地质概况　

沙枣泉断陷位于华北板块阿拉善地块巴丹　

吉林盆地的西南部。盆地蚀源区北、西部主要　

出露古生界变质岩、中基性中酸性火山岩，少　

量元古界长城系大理岩、片岩等，局部有加里　

东期、海西期花岗岩；南部主要由海西期、加　

里东期花岗岩类及前震旦系、震旦系变质岩系　

等组成＿１　］。蚀源区的铀源条件较好，岩石一　

般铀含量可达（２．ｏ７～６．０６）×１０。　矿区发育下白垩统新民堡群第１岩组　

（Ｋ　．ｚ　）和第２岩组（Ｋ　ｚ　），第１岩组为　

一套巨厚层的扇根一扇中相棕红色夹灰色砂质　

砾岩、含砾粗砂岩；第２岩组为棕红色砂质砾　

岩、泥质粗一中细砂岩，夹灰色薄层砂岩及厚　

层棕红色泥岩、粉砂岩，为一套辫状河一三角　

洲一曲流河一湖相沉积，含有较多的炭屑、炭化　

植物根茎及少量贝壳类化石，为铀矿的赋　

矿层　引。　

区内发育近东西向断裂Ｆ　、Ｆ　，将盆地　

切分为３个次级构造单元（图１）。北部与南　

部为相对抬升块，中部为相对凹陷带，发育　

第２岩组上段（Ｋ　ｚ　：。）目的层。北东一北北　

东向断裂Ｆ。、Ｆ　、Ｆ　将盆地由西向东切割成　

４个断块。其中，Ｆ。断裂以西为抬升块，第２　

岩组上段遭受剥蚀；Ｆ。～Ｆ　断裂之间抬升适　

中，目的层保留较为完整，铀矿化发育；Ｆｊ　

断裂以东则为相对沉降块，目的层保留完整，　

但埋深较大，不利于后期改造及铀成矿。总　

［收稿日期］２０１６—０３—２２　［改回日期］２０１６—０４—２９　［作者简介］何大鹏（１９８ｏ），男，工程师，从事铀矿地质勘查工作，水文地质与工程地质专业。Ｅ　ｍａｉ

ｌ：５３２８９３６８８＠ｑｑ．ｃｏｍ　第６期　何大鹏，等：沙枣泉铀矿床潜水改造与铀成矿的关系　・３５１・　

口一　：　

图１　囫，囫　圆ｓ　

内蒙古沙枣泉地区基底构造简罔　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｂａｓｅｍａｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　Ｓｈａｚａｏｑｕａｎ　ａｒｅａ　ｌ　中新生界分布　；２蚀源区；３基底凹陷区；４一基底等商线，ｎ１：５一平移正断层；６一正断层。　

体『而言，Ｆ，与Ｆ　为控盆构造，Ｆ。、Ｆ，、Ｆ　

为控矿构造，矿化主要产于Ｆ　与Ｆ　构造的夹　

持部位一　。　

２矿区地下水分布特征　

沙枣泉铀矿床位于狭长的盆地中部，矿　

区地下水除了直接受大气降水的渗入补充之　

外，部分还来源于南北两侧基岩裂隙水的侧　

向补给。地下水由南北两侧向盆地中心汇聚，　

而后南西向东径流，水力坡度在２　～５‰左　

右，潜水等水位线为１３５０～１　３９０　ｍ，由西向　

东逐渐变大，但径流速度渐缓，最终以泉水　

或蒸发为主的方式进行排泄　一。　

３潜水改造及铀矿床蚀变特征　

３．１淋滤改造及蚀变　

沙枣泉铀矿床的矿体产于扇前缘一浅湖　

相、局部河流相粉砂质泥岩、砂岩中，砂体　

发育相对较差。目的层下白垩统新民堡群第２　

岩组上段岩石受到潜水的垂向淋滤改造作用　

明显。具有以下特征：　１）钻孔岩心显示，上部暗棕红色粉砂质　

泥岩中发育产状直立、近直立的石膏细脉、　

网脉及薄层，石膏产状与裂隙产状一致，厚　

度一般在１～５　ｍｍ（图２）。这说明矿区内潜　

水以此类构造裂隙为通道，呈线状垂向向下　

淋滤，对赋矿岩石进行改造　］。据８４个钻孔　

资料统计，赋矿层潜水改造平均深度２３．５　ｍ，　

平均厚度２２．６　ｍ，一般约１０～３０　ｍ。　

图２　ＺＫＳ７９—０钻孔暗棕红色粉砂质泥岩中　发育直立、近直立状的石膏细脉　Ｆｉｇ．２　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｎｅａｒｌｙ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｆｉｎｅ　ｖｅｉｎｓ　ｏｆ　ｇｙｐｓｕｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｄａｒｋ　ｂｒｏｗｎ　ｓｉｌｔｙ　

ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｉｎ　ＺＫＳ７９—０　铀矿地质　第３２卷　

２）由上而下，岩性为棕红色粉砂质泥岩　

一过渡薄层夹红色、浅黄色砂岩一灰色砂岩，　

显示出改造环境的垂向分带性，即由氧化一氧　

化一还原过渡一还原环境。随着环境介质氧化程　

度的减弱，岩石中的铀含量也逐渐升高，最终　

在过渡层或灰色还原层中形成铀的富集（图　

３）。岩石化学分析表明，棕红色粉砂质泥岩中　

的Ｆｅ。　／Ｆｅ　值为３．１１～８．４６，灰色砂岩为　

１．５５４３．０４（灰色还原层岩石中还含有大量的　

有机质及炭屑），而过渡层红色岩石的Ｆｅ。　／　

Ｆｅ　。。平均值可达２５．０６（后者应归属强氧化环　境）Ｅ２３。这说明潜水在向下淋滤过程中，水岩作　

用进行得比较充分，氧化并带走了棕红色粉砂　

质泥岩中的大量铁质，进而在过渡层中发生沉　

淀，形成高价态铁质矿物的富集并吸附铀。　

３）潜水改造总体在一定的水平深度上分　

布，潜水水位与铀矿体的埋深走势基本相同。　

铀矿体埋深一般在１２．９５～４１．２５　ｍ，从西向　

东埋深逐渐减小；而潜水的改造深度一般为　

９．６０～４７．８０　ｍ。在１４－～１８线，局部铀矿体　

埋深达４４．３Ｏ～６９．５０　ｍ，潜水氧化深度为　

４３．５Ｏ～６６．２Ｏ　ｍ，已过渡为层间氧化（图４）。　

囹　圈：圈　口　曰ｓ田　固　田ｓ　

网３　沙枣泉铀矿床０号勘探线剖面潜水氧化示意图　Ｆｉｇ．３　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｈｒｅａｔｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｔ＂Ｌｉｎｅ　０　ｉｎ　Ｓｈａｚａｏｑｕａｎ　ｕｒａｎｉｕｍ　ｄｅｐｏｓｉｔ　１　裂隙发育的厚Ｐｄ泥岩；２泥质粉砂岩；３细砂岩及铀矿（化）体；４一潜水水位线；　５石膏；６红色氧化带；７一潜水氧化前锋线；８－灰色还原带。　

图４沙枣泉铀矿床矿层顶板埋深与潜水改造深度曲线对比图　Ｆｉｇ．４　Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｅ—ｈｏｓｔ　ｌａｙｅｒ　ｒｏｏｆ　ａｎｄ　ｐｈｒｅａｔｉｃ　ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｚｏｎｅ　ｉｎ　Ｓｈａｚａｏｑｕａｎ　ｕｒａｎｉｕｍ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ｌ潜水改造深度；２矿层顶板埋深；３水位埋深；４－－－线性（水位埋深）。

　第６期　何大鹏，等：沙枣泉铀矿床潜水改造与铀成矿的关系　・３５３・　

３．２潜水面状改造特征　

平面上，铀矿化呈条带状、面状分布，　

潜水改造具有以下特征：　

１）由于盆地比较狭小，矿化带与两侧蚀　

源区的距离仅为３～５　ｋｍ，因此应属于近源成　

矿，与古河道成矿模式有类似的特征［　。潜　

水面的变动主要受两种因素的影响，一是所　

处地区的气候干旱，地下水主要靠大气降水　

补给，在成矿的漫长时期中，古气候的变化　

直接控制着潜水面的整体变迁，而潜水面又　

制约着矿层顶板的埋深（表１）。近矿层上部　

的粉砂质泥岩中发育了大量垂向分布的石膏　

细脉，亦是潜水面变动改造的结果；二是由　

于水动力条件的改变，导致地下水的侧向径　

流梯度不同，直接影响到潜水面的变化，进　

而对原岩构成改造。从矿体的埋深来看，矿　

层大部分处于潜水水位变动的范围内，潜水　

面的变化也应是成矿作用发生的原因之一，　

只是还有待于进一步研究。　２）潜水面的整体变动，对岩石构成了选　

择性的改造ｌ＿ｇ］。对于红层来说，其改造作用　

主要是水岩交代，这种作用越强烈越好，沙　

枣泉矿床上部泥岩裂隙及石膏的发育程度证　

明了这一点。另外，在红层与灰色层交界面　

上，这种作用的表现尤为突出。李万华等　

（２０１０）认为，岩性界面即是地球化学界面的　

转变，也是成矿的主要原因之一＿２］。从平面　

上看，矿带西段受构造和局部隆起影响，灰　

色层抬升相对较高，矿化沿局部隆起（线状　

背斜）两侧分布；东段隆起的构造窗，矿化　

则成“环”、“穹”状分布（图５）。　

３）潜水面的改造呈面状发育，改造规模　

与水流向、水力坡度有关，从地下水的流向上　

看，矿化皆分布在水流交汇处，越往东表现越　

明显；西段水力坡度相对较大，分布呈条带状，　

矿体则成线状；东段水力坡度小，矿化呈面状　

发育，埋深也保持在同一水平层位上（图５）。　

总体上，矿化埋深与潜水位埋深相吻合。　

表１　沙枣泉铀矿床潜水面与矿层顶板埋深关系表　

Ｔａｂｌｅ　１　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｏｒｅ－ｈｏｓｔ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｔａｂｌｅ　

钻孔编号　潜水改造深度／ｍ　矿层顶板埋深／ｍ　水位深度／ｍ　潜水位变动范围／ｍ　

ＺＫ４—１１、ＺＫ２—１、ＺＫ１—５、ＺＫ５—３　１５．４０～２７．２Ｏ　２８．３５～１２．９５　２１～２Ｏ　１１～３１　

ＺＫ１２—５、ＺＫ１２—７、ＺＫ１０—３　１４．Ｏ０～２５．００　１５．９５～２６．０５　

ＺＫ１８—１３、ＺＫ１６—９、ＺＫ１４—１　６６．２Ｏ～４３．５０　６９．５～４４．３　２６～２１　１６～３６　

ＺＫ２４　３、ＺＫ２２　１、ＺＫ２Ｏ一５　３３．４０～１３．００　４４．０５～１３．１　

ＺＫ３４—７、ＺＫ３０—０、ＺＫ２６—０　９．６０～３２．ＯＯ　２０．６５～３７．４５　２８～２６　１８～３８　

ＺＫ３６—１　１４．２Ｏ　１４．５５　３Ｏ～Ｚ８　ＺＯ～４Ｏ　

ＺＫ４０—２、ＺＫ３８—２　４７．８０～３６．ＯＯ　３４．１５～２３．５５　３５～３０　２５～４５　

ＺＫ４４—２、ＺＫ４２—２　４０．８０～３４．２０　４１．２５～３５．０５　３８～３５　２８～４８　

４潜水改造与铀成矿的时间关系　沙枣泉铀矿床的成矿年龄分别为１１３　Ｍａ　

和２１．４　ＭａＥ　。早期成矿发生在早白垩世晚　

期，属同生沉积预富集成矿阶段；晚期成矿时　

间为晚渐新世，属后生改造成矿阶段——大量　含铀及钙、铁、锰等矿质的地下潜水在向下淋　

滤的过程中，在灰色还原层或过渡层中沉积下　

来，形成了铀矿（化）层。其中，沿裂隙有明　

显的石膏脉体灌人（图６ａ），在过渡层（赤铁　

矿化层）中形成明显的褪色弧线（图６ｂ），证　

明成矿与潜水的淋滤改造作用直接相关。