砂岩型铀矿矿化类型及分布规律

中国砂岩型铀矿容矿层位、矿化类型和矿化年龄的区域分布规律陈祖伊陈戴生古抗衡王亚婧汇报人：陈祖伊汇报提纲引言西、中、东构造域已知砂岩型铀矿床的主要区别砂岩型铀矿床容矿层位的变化规律及其原因矿化类型（成矿作用）上的变化规律及其原因成矿（矿化）年龄上的变化规律及其机制中国砂岩型铀矿两大成矿体系结语1.引言砂岩型铀资源在世界铀资源和世界铀生产中所占的份额（重要性）正越来越大，越来越重要。按铀矿床工业类型划分的铀资源（×103tU）各种类型铀矿床世界铀生产总量中所占份额（2000—2025）砂岩型铀资源对世界铀生产的贡献越来越大砂岩型铀矿地浸和井下露采法生产所占份额（2000—2025）（%）(1):世界核协会2010年7月报道地浸采铀占世界砂岩铀生产的份额已达到36%。当今十大铀资源国：可靠资源+推断资源（×103tU）上述10个国家中哈、尼、美几乎全是砂岩铀资源，俄、中砂岩铀资源亦占相当大的比例哈萨克斯坦、加拿大、澳大利亚近年来的铀生产量（tU）及其占世界总产量的份额（%）来自不整合面型铀矿的铀生产量和所占份额逐渐下降和来自砂岩型铀矿的铀产量和所占份额快速上升的趋势。2.中国西、中、东构造域已知砂岩型铀矿床的主要区别对比中国西、中、东构造与已经发现的砂岩型铀矿床的一些地质特征和参数发现它们有着明显的区别中国西、中、东部砂岩型铀矿的规模、成因、容矿层位和矿化年龄3.砂岩型铀矿床容矿层位的变化规律及其原因（1）从西构造域到中构造域再到东构造域容矿层位不断抬升（2）从中国西构造域向西进入哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦砂岩型铀矿省，容矿层位也有抬升的趋势（3）以中国西构造域为中心向东和向西容矿层位都有向上抬升的趋势（4）容矿层位变化的原因（1）从西构造域到中构造域再到东构造域容矿层位不断抬升（2）从中国西构造域向东进入哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦砂岩型铀矿省，容矿层位也有抬升的趋势哈乌的砂岩型铀矿床集中在K2以上的层位，古近系—新近系还有矿，其中一些还是大矿（3）以中国西构造域为中心向东和向西容矿层位都有向上抬升的趋势变化规律是：哈乌的上白垩统（主要）和古（新）近系（中国西构造域）中下侏罗统（主要）和下白垩统（次要）中国中构造域中侏罗统、上白垩统（主要）、下白垩统（次要）并重中国东构造域上白垩统。（4）容矿层位变化的原因①容矿层位的特定建造类型：J1-2sh属于黑色地球化学类型岩石建造（据马克西莫娃М.Ф.1993）特征：暗灰至灰黑色碎屑岩Corg0.5%~1.0%Fe2+Fe3+②建造发育的特定温带潮湿气候区Ⅰ1—北部温带潮湿气候区；Ⅰ2—北部温带半干旱—潮湿气候区；Ⅱ1—冈底斯热带潮湿气候区；Ⅱ2—西南热带—亚热带干旱气候区；Ⅱ3—东南热带—亚热带潮湿气候区；③向西，在哈乌砂岩铀矿区J1-2常缺失容矿的上白垩统常常直接不整合地覆于古生代变质基底和花岗岩之上.（哈：土伦阶K2t1,K2t2；乌：K2sm,K1al）楚·萨雷苏—锡尔河产铀盆地侏罗纪—第四纪构造地层格架（据陈祖伊，周维勋等，2002，修改）*表示产铀矿化，符号多表示重要容矿层。④下、上白垩统的容矿建造属灰色地球化学岩石类型岩石呈灰色Corg=0.05%~0.5%Fe2+Fe3+亦受特定的古气候区（暖温带干湿气候过渡区）的控制，包括J2z、K1bs、K1b、K1l、K1x和哈乌的K2—E的容矿层位。中国早白垩世古气候分区略图Ⅰ—东北暖温带潮湿气候区；Ⅱ—西北—华北暖温带干湿过渡区；Ⅲ—南疆—华南亚热带干旱气候区；Ⅳ—西藏热带潮湿气候区；4.矿化类型和成矿作用上的变化规律及其原因从中国以西的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦砂岩铀矿省到中国西部、中部、东部主要成矿作用从层间氧化成矿作用逐渐转变为多种成矿作用（古层间氧化、沉积成岩、潜水氧化）共存，再到完全由沉积成岩成矿作用为主导。出现这一现象的原因：中新生代构造活化形式不同（1）中亚和中国西部：①复活造山（岩浆活化不明显）；②复活山体与沉积盆地的耦合；③盆地经历“次造山”构造变动；与复活山体边缘（地下水补给区）的差异升降幅度300~1500m（一般500~2000m）生成长期稳定的地下水动力（补-径-排）体系。（2）东部：①岩浆构造活化：大型岩浆构造活化隆起带与深坳陷盆地带的交替②下辽河—黄骅—济阳深坳陷带的古近系厚度达2600~4134m。比次造山盆地整个盖层的厚度都大得多。楚·萨雷苏整个中新生界400~2000m深坳陷会使潜在目的层被深埋而得不到后生氧化改造（3）深坳陷带盆地中最有产铀远景的是其中坳陷最浅段1—嫩江组底面等深线；2—嫩江组沉积边界；3—姚家组沉积范围；5.成矿（矿化）年龄上的变化规律（1）西构造域：（Ⅰ）113Ma（碱泉）111.6±8Ma（塔木素）106Ma（红沟窑）105Ma（大红山）对应于K1沉积成岩年龄（Ⅱ）Ⅱ-138Ma25Ma48Ma28Ma对应于始新世E22~E23(个别E21)对应于E2—E3向的不整合面（盆地坳陷转变为前陆性质时的一个时段里）伊犁盆地中、新生代构造地层格架据陈祖伊，周维勋等，2002Ⅱ-2：12±4Ma19Ma7.5±1Ma2Ma1Ma根据这一思路，层间氧化砂岩型铀矿有2次（19~12Ma和7.5~1Ma）构造活动和地下水层间氧化补-径-排体系相对稳定发育的“成矿期”。对应于N11~N12时段对应于N13~Q1的时段（2）紧邻中国东构造域的哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦哈萨克斯坦20~5Ma(据阿乌巴基洛夫2010.8)乌兹别克斯坦10Ma(据科尔萨可夫2005)（Ⅰ）3组年龄与主岩成岩年龄接近的数据1）177±16Ma180Ma160Ma2）107.4±9.4Ma111.4±7.2Ma116.5±2.3Ma124.5±3.3Ma3）85Ma产于二连盆地K2e(二连组)中的努和廷矿床产于J2z中的孙家梁、沙沙圪台等铀矿床产于K1ch（苍溪组）中的花台寺等铀矿床产于K1l（六盘山群）中的国家湾铀矿床（3）中构造域（Ⅱ）107±4Ma93~121Ma120Ma80Ma对应于K1~K2，产于J2z（直罗组）中的孙家梁、沙沙圪台等古层间氧化成因的铀矿床。（Ⅲ）59.2±0.3Ma52±2Ma（Ⅳ）6.8Ma6.2Ma对应于E12—E21；产于鄂尔多斯盆地西部的磁窑堡铀矿床。对应于N13；产于鄂尔多斯盆地的惠安堡铀矿床。归纳中构造域矿化年龄：1）中侏罗世、早白垩世和晚白垩世的沉积成岩成矿年龄；2）早白垩世至晚白垩世的古层间氧化成矿年龄；3）古新世早中期和中新世晚期的层间氧化成矿年龄；4）东构造域①96±14Ma：产于上白垩统中的钱家店铀矿床（K2y），和山市矿床（K2）②80Ma、60Ma：产于K2—E的汪家冲铀矿床成矿年龄与主岩成岩基本一致反映钱家店铀矿床的沉积成岩成矿作用和山市铀矿床的（紧随主岩成岩之后的）潜水氧化成矿作用。③53±3Ma、40±3Ma和32±3Ma是钱家店沉积-成岩铀矿化经受层间氧化成矿作用叠加的年龄成矿年龄归纳1）中国西部的层间氧化成矿作用早于哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦的层间氧化作用在于印度板块向欧亚大陆推挤的方向和时间不同。E31(35Ma)及以前印度板块向NNE方向运动，直接指向中国西部（青藏高原和塔里木板块及其以北的西部产铀盆地）。N11转向NW，推挤主应力指向中亚诸微板块。图:特提斯东部古-新近纪阶段古构造重建1—板块边界；2—俯冲带；3—板块运动方向；4—主要平移方向；5—火山弧；6—褶皱区；2）东构造域的成矿作用（层间渗入）时间受控于太平洋板块向亚洲大陆的俯冲。据Okamura(2001)在40~36Ma（E22~E23）间太平洋板块由原来的NNW方向转变为NWW方向（针对亚洲大陆）俯冲，且运动速度加快到9cm/a。此时间段恰好对应于松辽盆地始新统的缺失。松辽盆地盖层地层简表（据李胜祥等，2002）（3)中构造域EW分野东部：J2、K1、K2的沉积成岩矿化年龄（J2z:鄂尔多斯东北部;K1：四川；K2：二连）K1—K2古层间氧化西部：E12—E21,N12—N13层间氧化（印度板块向NW推挤的远距离效应）6.中国砂岩型铀矿床两大成矿体系“在一定地质时空领域中控制矿床形成、变化和保存的全部地质要素、成矿作用过程以及所形成矿床的矿床系列和矿化异常所构成的整体。”——《地球科学大辞典》2005“某一较大空间范围内各个地质历史时期各种成矿作用所形成的矿床及其与成矿作用密切相关的地质要素所共同构成的整体。”——陈毓川等，2006“沉积和承压盆地，各种水文地质体以及以活跃的渗入、渗出或不均匀（复杂）地下水水动力动态为特征的上述水文地质构造的总和所形成的时间上相近、成因上相似的成矿客体。”—基斯里亚科夫Я.М.和肖托奇金В.Н.2000所谓“成矿体系”应包括：1）同一场区域地质构造作用力所造就的时间上相近、成因上类似的各类矿床；2）容存这些矿床的地质体（盆地、容矿层位）。3）把上述两种连接在一起的成矿作用和控矿因素。西天山新生代砂岩型铀成矿体系天山铀矿省大地构造位置及砂岩型铀矿床分布示意图中新生代盆地：1）锡尔河；2）楚萨雷苏；3）费尔干纳；4）伊犁；5）塔里木；6）准噶尔；7）塔城；8）布尔津；9）昭苏；10）；11)博斯腾；12）库米什；13）吐哈；14）巴里坤；15）三圹湖；16）敦煌；17）柴达木；18）北山盆地群；19）巴丹吉林—巴音戈壁；20）雅布赖；21）潮水；22）碱泉；23）共和；24）六盘山；25）兰州；26）鄂尔多斯；27）卡拉库姆；28）塔吉克；湖泊：1）咸海；2）巴尔喀什湖：3）伊塞克湖；4）青海湖；天山山脉分支：Ⅰ—婆罗科努山分支；Ⅱ—哈尔克山分支；Ⅲ—吉尔吉斯山—大卡拉套山分支；Ⅳ—阿赖山中央克兹尔库姆隆起分支；每2个分支山脉之间夹1个砂岩铀成矿省（亚省）Ⅲ以上的天山山间盆地群与Ⅳ上的背景极为相似从伊犁（昭苏）—焉耆—博斯腾—库米什—吐哈（巴里坤）—北山盆地群—巴音戈壁西天山的产铀盆地常有产油气盆地带在外围围绕，它们是印度板块向欧亚大陆碰撞带前方的（被动板块上）的山前挠曲盆地。由西向东:频里海—卡拉库姆（塔吉克）—塔里木—敦煌—柴达木—走廊诸盆地Mz—Qz总厚度（m)60007000~1500058006500~140004300~13000山前挠曲盆地发育示意图（据陈发景，1995，修改）Ⅰ—被动大陆边缘阶段；Ⅱ—早期扇前挠曲盆地阶段；Ⅲ—中期扇前挠曲盆地阶段；Ⅳ—晚期扇前挠曲盆地阶段；1—海相沉积岩；2—碳酸盐岩；3—海陆交互相沉积岩；4—陆相磨拉石及碎屑岩沉积；5—陆源碎屑岩及蒸发岩；6—砾岩；7—褶皱变质岩；8—结晶基岩；为了对比列出内侧“产铀盆地”的中新生界厚度自西向东：楚·萨雷苏（K2~Q）：400~1000m——吐哈（5300m）——北山、银额（5700m）锡尔河（J1~Q）:880~2200m——伊犁3300m哈前独联体强调：1）容矿层之下有一过渡型沉积层（D3—P）海相亚地台沉积。2）容矿层本身（K2—E2）是次地台性质沉积次造山运动沉积的最大特征:大范围、长时间内堆积厚度不大的沉积。25万Km2的沉积盆地现保有的中新生代盖层厚度仅为400~2000m.3）容矿层之上是次造山活化构造层（E—N）E3—N2：120m(楚·萨雷苏)~600m（锡尔河）而费尔干纳造山带盆地的同期沉积达到1000~2000m。西太平洋中新生代砂岩型铀矿成矿体系1）花岗岩型、火山岩型铀矿床广泛发育，砂岩型铀矿零星分布。2）三条新华夏体系一级沉降带①鄂霍茨克海—日本海—黄海—东海—南海；②松辽—渤海—华北—华中—北部湾；③海拉尔—二连—鄂尔多斯—四川；第二条沉降带都是深坳陷产油气盆地松辽渤海湾华北华中（江汉K2~E）8200~11000Mz~Qz(m)8500~110007000~120009000Mz~Qz(m)1500033002200Mz~Qz(m)20007500新华夏系第三沉降带——中国东部的主要产铀盆地北部湾（珠江口）海拉尔二连鄂尔多斯四川成矿系列：“某一成矿单元内，在成因上有稳定的多种矿床组合”2个成矿体系由大体上相同