钱家店铀矿床沉积特征及其与铀成矿的关系

王世亮，昝国军，陈泽亚，杨松林，雷安贵

(1.中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010;2.中国石油大学，北京 102249)

1 地质概况

钱家店铀矿床位于松辽盆地西南部的钱家店地区。钱家店地区位于内蒙古通辽市境内，是辽河外围的1个次级负向构造单元，呈NNE向带状展布，面积约为1280 km2。

辽河外围地区早白垩世为多个独立的断陷盆地，主要为碎屑岩沉积[1]，为油气勘探的目的层位;晚白垩世，该地区与松辽盆地其他凹陷连成一体，形成一个统一的盆地，发育上白垩统泉头组(K2q)、青山口组(K2qn)、姚家组(K2y)、嫩江组(K2n)、四方台组(K2s)和明水组(K2m)坳陷型河流—湖相沉积，为铀矿勘探的目的层位;白垩系地层之上是第三系和第四系松散碎屑堆积物。

2 姚家组沉积特征

2.1 岩性组合特征

钱家店地区主要含矿层位为姚家组，地层厚度约为190 m，岩性主要由细砂岩、中砂岩、含泥砾砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩组成。该区姚家组纵向上由多个沉积韵律组成，单个韵律为下粗上细的正粒序，底部为含泥砾砂岩，向上过渡为中砂岩、细砂岩，顶部为粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩，二元结构不明显。砂岩厚度较大，一般为10～30 m，顶部暗色泥岩厚度较薄，一般为1～3 m，且见明显冲刷;横向上砂岩较为连续，泥岩连续性差，具有三角洲平原辫状河道的沉积特点[2]。

2.2 沉积构造

姚家组沉积构造较为发育，河道沉积底部主要发育块状层理及冲刷面，上部主要发育槽状交错层理、板状交错层理、滑塌层理、平行层理及沙纹交错层理，反映出动荡的牵引流的沉积特点;越岸沉积主要发育水平层理，说明沉积时水体相对较稳定。

2.3 沉积物粒度分析

砂岩主要粒级集中在0.125～0.500 mm区间，粒度概率累积曲线呈2段式，由跳跃总体和悬浮总体组成。其中，跳跃总体占主体，岩性以细砂岩和中砂岩为主，占80% ～90%;悬浮总体为10%～20%，岩性为泥质粉砂岩和泥岩。其截点为0.063～0.088 mm，多数标准偏差为1.00～2.00，说明分选较差;多数偏度大于0.3，为正偏态;多数峰度为1.56～3.00。说明沉积物形成于水流不太稳定、水流强度中等的辫状河三角洲平原相沉积环境。

2.4 岩石学特征

钱家店地区姚家组岩石中的主要碎屑组分由石英、长石和岩屑组成，局部含有少量炭屑和生物碎屑。石英含量小于20%，碎屑成分中酸性火山岩岩屑含量为20% ～35%，长石含量为20% ～30%，炭屑、黑云母含量为1% ～2%，砂岩类型主要为岩屑长石砂岩，其成分成熟度较低。砂岩分选性较好，磨圆度为次棱—次圆状，结构成熟度较高。填隙物中杂基为黏土矿物，多呈团块状、条带状或包壳状分布于粉砂岩中，胶结物主要为碳酸盐岩、硅质、自生黏土及黄铁矿等。由此反映出沉积时水动力不强、沉积物搬运距离较长、距离物源区较远的特点。

2.5 岩石化学特征

姚家组砂岩化学成分(平均含量)见表1。按佩蒂庄岩石化学分类图解(图1)，姚家组砂体绝大多数属长石砂岩[3]。

砂岩SiO2与Al2O3的含量比值为4.89，比值较低，明显低于佩蒂庄岩石化学分类图中长石砂岩的平均值(8.16)，说明砂岩成分成熟度较低。岩石成分中石英含量较高，长石风化程度较深，分选、磨圆均较好，其沉积环境总体属于距物源区有一定距离的动荡沉积环境[4]。

以上分析表明，该区姚家组具有三角洲平原辫状河道及越岸湖泊、沼泽的沉积特点，说明钱家店地区姚家组属于规模较大的辫状河三角洲沉积，钱家店铀矿床位于辫状河三角洲平原部位。

表1 姚家组及姚上段、姚下段含矿砂体岩石化学成分对比

图1 钱家店地区姚家组砂岩分类图解(据夏毓亮，1998)

3 姚家组沉积特征与铀成矿的关系

对于层间氧化带成因的砂岩型铀矿，由于铀矿化赋存于沉积砂体中，砂体为铀成矿提供了储集空间，所以其成矿不但受层间氧化带制约，同时也受沉积砂体控制，即特定沉积环境下形成的沉积相控制了铀矿床的形成[5－10]。因此，研究姚家组的沉积环境、含矿砂体的沉积特征及其对成矿的控制作用，对于查明钱家店铀矿床形成的控制因素和有利成矿区预测，都具有十分重要的意义，同时可有效指导整个辽河外围地区的下一步勘探。

通过分析该区沉积相，姚家组为辫状河三角洲沉积，铀矿化主要分布于三角洲平原部位，受三角洲平原辫状河道及越岸湖、沼控制。平面上辫状河道规模较大，连通性及成层性较好，有利于含铀含氧水的沿层流动。而越岸湖、沼沉积形成于水下沉积环境，以暗色泥岩为主，有机质及硫化物含量较高，于辫状河道砂体边部形成氧化还原过渡带，有利于层间氧化水中铀的还原、沉淀富集。通过对比发现，钱家店铀矿床规模较大的矿体主要位于单层砂岩厚度逐渐变薄，暗色泥岩厚度变大、层数变多的部位，即由均质向非均质过渡的部位。这种变化主要受控于沉积相在平面上的展布，因此矿体发育位置与沉积相展布密切相关。辫状河道砂体物性较好，均质性较强，水体流速较快，主要为氧化带，越岸湖、沼沉积暗色泥岩发育，非均质性较强，水体流速减小且含有较多的还原物质，为还原带，辫状河道与越岸沉积的过渡部位容易形成氧化还原过渡带，铀在其中富集成矿。因此，沉积相在平面上的展布控制了铀矿床的分布。

剖面上，铀矿化的发育与岩性岩相特征也存在较为明显的关系。钱家店地区姚家组纵向上可划分为6个主要旋回，每个旋回厚度为10～30 m，自下而上岩性为含泥砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩，组成1个向上逐渐变细的较为完整的正粒序，铀矿体主要位于底部冲刷面上部的砂岩中。这是由于旋回底部含有较多的泥砾，物性变差，非均质性增强，水体流动速度相对变缓，而且旋回底部与暗色泥岩接触，泥岩中含有较多的炭屑及黄铁矿等还原物质，有利于铀的还原沉淀、富集;旋回中部主要由物性较好的砂体组成，砂体较厚，均质性较好，水体在其中流动较快，还原物质较少，铀不易被还原物质吸附、还原成矿。

图2 普通样及矿石物性

从普通岩样和含矿岩样的物性分析(图2)可知，普通样品的孔隙度分布范围比较大，从小于5%到大于35%的范围内都有，而含矿样的孔隙度分布相对比较集中，大多分布在20% ～30%，以25% ～30%最为集中，说明物性对铀成矿具有一定的影响。这种影响是通过岩石粒度及其泥质含量来体现的。岩石粒度适中，含有一定的泥质，流体流动相对较缓，铀元素容易被泥质、炭屑、硫化物等还原剂还原成矿。因此，剖面上岩性、岩相、物性条件的变化对铀矿的富集起到控制作用，铀矿更容易在具有一定砂体厚度的辫状河道底部富集。

此外，钱家店铀矿床矿体规模与砂体规模密切相关，砂体规模越大，铀矿化异常越多，矿体规模越大。因为砂体是铀矿富集的载体，其规模越大，连通性及成层性越好，越利于含铀含氧水流动、沉淀、富集;反之，砂体规模小，连通性及成层性差，不利于水的沿层流动，没有充足的含铀水流经，富集程度变差。该区已发现的规模较大铀矿体大多位于厚度20～30 m的砂体中，10 m左右的砂体中见到小规模的铀矿体，而厚度小于5 m的砂体中，只见到了矿化异常，未发现工业铀矿体。

4 结论

(1)钱家店地区姚家组主要发育辫状河三角洲沉积，钱家店铀矿床位于辫状河三角洲平原部位。

(2)钱家店铀矿床明显受沉积相的控制，平面上位于辫状河道与越岸沉积的过渡处，剖面上位于辫状河道的底部。

(3)辫状河三角洲平原越岸沉积洼地的沉积物中普遍富含有机质、植物炭屑及硫化物等，为铀成矿提供较好的还原剂。

(4)钱家店铀矿床矿体规模与砂体规模密切相关，砂体规模越大，铀矿化异常越多，矿体规模越大。

[1]夏毓亮，林锦荣，李子颖，等.松辽盆地钱家店凹陷砂岩型铀预测评价和成矿规律研究[J].中国核科技报告，2003，3(3):105 －117.

[2]殷敬红，等.内蒙古东部开鲁盆地钱家店凹陷铀矿成藏沉积因素分析[J].古地理学报，2000，2(4):76 －83.

[3]陈晓林，向伟东，李田港，等.松辽盆地QJD铀矿床层间氧化带的展布特征及其与沉积相、铀成矿的关系[J]. 世界核地质科学，2006，23(3):137－144.

[4]罗毅，马汉峰，夏毓亮，等.松辽盆地钱家店铀矿床成矿作用特征及成矿模式[J].铀矿地质，2007，23(4):194－200.

[5]田时丰.开鲁盆地油井资料复查及铀成矿远景评价[J]. 特种油气藏，2006，13(5):48－51.

[6]张明瑜.钱家店凹陷油气田伴生铀矿床自然伽马能谱测井修正系数研究[J].特种油气藏，2005，12(3):25－28.

[7]赵希刚，田发旺，李继安.可地浸砂岩型铀矿储量计算中的物探参数研究[J].铀矿地质，2002，18(3):180－187.

[8]邱元德，等.伽马能谱测量在侵入体岩石谱系单位填图中的应用[J].中国区域地质，1998，46(3):94－98.

[9]刘国庆，等.自然伽马测井曲线高分辨率处理方法[J].测井技术，2002，26(3):20 －23.

[10]张金带.矿产储量与铀矿储量计算中几个问题的探讨[J].铀矿地质，2000，39(3):44－52.