李曉翠，賈立城，張成偉，劉武生

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

寧安盆地砂巖型鈾成礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

李曉翠，賈立城，張成偉，劉武生

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

通過分析山市典型礦床成礦特征和成礦條件，厘定了該礦床的成礦要素，建立了成礦模式，結(jié)合區(qū)域成礦規(guī)律研究，認(rèn)為寧安盆地砂巖型鈾成礦主要受鈾源、巖性-巖相、氧化帶、水文地質(zhì)、鈾礦化信息等要素控制；采用固體礦產(chǎn)礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)技術(shù)，基于GIS平臺(tái)，將以上要素信息轉(zhuǎn)換成有效的GIS的圖層（點(diǎn)、線、面）變量，應(yīng)用MRAS軟件，采用特征分析法進(jìn)行遠(yuǎn)景區(qū)的圈定，最終優(yōu)選出Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)1片、Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)2片，認(rèn)為山市外圍地段、嶺后—復(fù)興地段和前楊—岔路地段是鈾礦找礦的有利地區(qū)。

寧安盆地；砂巖型鈾礦；預(yù)測(cè)要素；成礦預(yù)測(cè)

寧安盆地位于黑龍江省牡丹江市境內(nèi)，形態(tài)呈不規(guī)則狀，面積3 300 km2，現(xiàn)今呈改造型殘留盆地［1-2］。該盆地鈾礦地質(zhì)工作始于20世紀(jì)60年代初，由于當(dāng)時(shí)找礦理論和認(rèn)識(shí)水平所限，找礦勘探工作多集中于點(diǎn)上，認(rèn)為發(fā)現(xiàn)的礦點(diǎn)規(guī)模小，品位低，難選冶，所以未進(jìn)一步投入工作量［2］。近年來，隨著砂巖型鈾礦成礦理論的不斷完善，鈾礦地質(zhì)工作者在該區(qū)進(jìn)行了新一輪的工作，肯定了古河谷型鈾礦的找礦前景。筆者按照鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)技術(shù)要求［3］，采用“礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)方法”［4］，基于GIS平臺(tái)，提取鈾成礦預(yù)測(cè)要素，運(yùn)用特征分析法，圈定了鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)，以期對(duì)該地區(qū)的進(jìn)一步勘查開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

寧安盆地是在前寒武結(jié)晶地塊——老爺嶺地塊的佳木斯隆起帶和張廣才嶺—太平嶺邊緣隆起帶上發(fā)育起來的小型山間或山前盆地［2，5-6］。盆地基底構(gòu)成較為簡(jiǎn)單，主要由燕山期、印支期、海西期、元古宙花崗巖類以及元古宙深變質(zhì)巖系和古生代淺變質(zhì)巖系構(gòu)成，總體上基底的西部以花崗巖類為主，東部則以變質(zhì)巖類為主［2］；盆地蓋層主要由白堊系、古近系、新近系和第四系構(gòu)成［2］，三疊系和侏羅系在工作區(qū)基本缺失。蓋層主體為白堊系，在盆內(nèi)大面積出露，地層發(fā)育齊全，不整合于基底之上，由下到上進(jìn)一步劃分為寧遠(yuǎn)村組（K1n）、建興組（K1j）、猴石溝組（K1-2h）和海浪組（K2h），其中海浪組主體分布在盆地西部的海浪坳陷，區(qū)域上海浪組可分為上下兩段，其中下段為盆地主要找礦目標(biāo)層（圖1）。

圖1 寧安盆地地質(zhì)圖Fig.1Geology map of Ning’an basin

2 典型礦床成礦特征

寧安盆地具有工業(yè)意義的鈾礦化類型為古河谷型鈾礦化，其中研究程度高、最具代表性的為山市鈾礦床。該礦床發(fā)育于寧安盆地海浪坳陷西北部，屬于張廣才嶺邊緣隆起帶，是老爺嶺地塊西部邊緣陸緣增生擴(kuò)展帶。

山市礦床形成于直接覆于富鈾花崗巖基底之上古河道內(nèi)，為古河道潛水氧化帶型鈾礦床，通過對(duì)前人研究工作的綜合分析［2，5，7-11］，山市礦床主要受鈾源、構(gòu)造、含礦層位、沉積建造、沉積相等要素控制（表1）。

山市礦床的成礦過程主要經(jīng)歷了鈾預(yù)富集-成礦-礦后改造3個(gè)階段（圖2）：

表1 寧安盆地山市古河道型鈾礦成礦要素Table 1Metallogenic elements of paleo-valley type uranium deposit of Shanshi，Ning’an basin

圖2 山市礦床成礦模式［8］Fig.2Metallogenetic model of Shanshi deposit［8］

1）預(yù)富集階段

山市礦床古河谷形成前，富鈾的花崗巖基底歷經(jīng)了長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)平原化階段，形成了廣泛分布的花崗巖風(fēng)化殼。風(fēng)化殼在形成時(shí)釋放了大量的活性鈾，其中一部分被地下水帶走；另一部分富集在風(fēng)化殼內(nèi)部［5］，這種富集甚至可達(dá)工業(yè)品級(jí)。而古河谷形成時(shí)沉積物源主要為花崗巖及其風(fēng)化殼，因此河谷充填物在沉積時(shí)就伴隨著鈾的預(yù)富集作用，此時(shí)鈾主要是以吸附形式存在于黏土礦物或有機(jī)質(zhì)碎片、殘?bào)w中（圖2A）。

2）成礦階段

從殘留的褐色、褐黃色古潛水氧化分析，這可能是一期重要的成礦期。在盆地邊緣蝕源區(qū)由于長(zhǎng)期淋濾作用，花崗巖（可能風(fēng)化殼還部分存在）中的鈾轉(zhuǎn)入地下水，以［UO2（CO3）2］2-或［UO2（CO3）3］4-形式搬運(yùn)進(jìn)入盆地，同時(shí)含氧含鈾水進(jìn)一步淋濾上部地層中吸附形式存在的鈾；此時(shí)水介質(zhì)呈堿性，因此氧化帶顏色較深，呈褐色、褐黃色，隨潛水氧化作用的進(jìn)行，在前鋒線附近形成了地球化學(xué)障，六價(jià)鈾被還原成四價(jià)卸載沉淀（圖2B）。

3）礦后改造階段

次生鈾酰礦物的大量出現(xiàn)，是由于后期地殼抬升，造成先期形成的礦體出露地表或近地表，在常溫、常壓的地表氧化條件下形成的，可以理解為是鈾礦床或鈾礦體的地表氧化帶產(chǎn)物。次生鈾酰礦物的分布與礦體埋深、地下水作用強(qiáng)度、水介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（pH、Eh及化學(xué)成分）等有關(guān)［5］（圖2C）。

3 預(yù)測(cè)要素

通過典型礦床研究及區(qū)域成礦規(guī)律研究表明，寧安盆地含礦目的層主要為上白堊統(tǒng)海浪組下段（K2h1），其預(yù)測(cè)要素特征主要表現(xiàn)在鈾源、沉積相、沉積建造、氧化帶、水中鈾異常、鈾礦化信息、航磁異常、鈾釷比等8個(gè)方面。

3.1 鈾源

盆地西部、北部蝕源區(qū)及盆地內(nèi)部基底隆起區(qū)廣泛出露的印支-燕山期花崗巖體，風(fēng)化強(qiáng)烈，形成大面積的花崗巖風(fēng)化殼，鈾含量高，容易浸出，是后期鈾成礦的主要鈾源［2］。此外，含礦層下伏基底即為富鈾花崗巖［9］，對(duì)成礦更為有利。

3.2 沉積相

含礦層上白堊統(tǒng)海浪組下段（K2h1）主要分布于盆地西北部，發(fā)育沖積扇-河流-三角洲-湖泊沉積體系。其中，河流相發(fā)育最為廣泛，沖積扇相次之，而三角洲、湖泊相發(fā)育規(guī)模較有限。研究認(rèn)為山市礦床定位河道亞相中，因此，海浪組下段沖積扇相和河流相砂體對(duì)尋找山市式鈾礦化十分有利。

3.3 沉積建造

山市式鈾礦化與河道亞相的灰-雜色碎屑巖建造關(guān)系密切，鈾礦化主要賦存于灰色、灰白色砂礫巖、砂巖中，其次是粉砂巖、泥巖。河道亞相灰色建造規(guī)模大，富含有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等還原劑［2］，膠結(jié)疏松，透水性好，對(duì)氧化帶的發(fā)育較為有利。

海浪組下段厚50～300 m，沉積中心位于敖東—海浪—岔路以南地區(qū)，厚度大于300 m。含礦層厚100～300 m之間時(shí)對(duì)成礦最有利。

海浪組下段底板標(biāo)高一般在-50～300 m之間，沉降中心位于盆地西部，與沉積中心吻合較好。含礦層底板標(biāo)高在50～300 m之間時(shí)最有利于鈾礦化的發(fā)育。

3.4 氧化帶

目的層海浪組下段中共發(fā)育3種氧化帶類型：現(xiàn)代潛水氧化、古潛水氧化和潛水-層間氧化?，F(xiàn)代潛水氧化分布范圍最廣，在山市礦床、嶺后—復(fù)興地段、前楊—岔路地段都有分布。古潛水氧化多被現(xiàn)代潛水氧化覆蓋，呈殘留體狀。潛水-層間氧化主發(fā)育于嶺后—復(fù)興、前楊—岔路地段等隔水層穩(wěn)定地區(qū)。這3種氧化作用交互進(jìn)行，相互疊加，共同控制了鈾礦化的定位。

3.5 水中鈾異常

據(jù)前人資料［9］，寧安盆地蓋層地下水中具有明顯的鈾異常，這些地下水鈾異常區(qū)主要發(fā)育于已知鈾礦（化）點(diǎn)、異常點(diǎn)附近，或其地下水徑流的下游地區(qū)，對(duì)鈾礦化有一定的指示作用。

3.6 鈾礦化信息

鈾礦化信息是證明在一定地質(zhì)環(huán)境中放射性元素含量增高的標(biāo)志，作為可能有鈾的工業(yè)富集的直接指示［12］，包括鈾礦床、鈾礦點(diǎn)、鈾礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)等直接礦化顯示，還包括各種指示深部可能有鈾礦化的物化探和水文、放射性水文異常等間接顯示，這些直接或間接顯示越強(qiáng)越多越有利。

寧安盆地鈾礦化較豐富，盆地內(nèi)共發(fā)現(xiàn)包括山市礦床在內(nèi)的15處礦床礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)，礦化主產(chǎn)于海浪組下段中。

3.7 航磁異常

寧安盆地由高磁向低磁過渡部位（航磁垂向一階導(dǎo)數(shù)異常值-0．022～0．09 nT的區(qū)域），即航磁異常等值線梯度帶及不同特征磁異常分界線往往反映隆起區(qū)與凹陷過渡的構(gòu)造斜坡部位，對(duì)氧化帶有控制作用，因此在一定程度上對(duì)礦化具有一定的指示作用（圖3）。

3.8 鈾釷比

圖3 寧安盆地航磁異常Fig.3Aeromagnetic anomaly in Ning’an basin

與已知鈾礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)對(duì)比分析，該盆地鈾礦化位于鈾釷比值的高場(chǎng)區(qū)，鈾礦化區(qū)域釷元素背景值很低，與鈾成礦密切相關(guān)的指示元素和組合元素主要為鈾釷比值，鈾釷比值為1．865～2．067的區(qū)域?qū)︹櫟V化有一定指示作用（圖4）。

4 成礦預(yù)測(cè)

4.1 預(yù)測(cè)變量構(gòu)置

本次預(yù)測(cè)采用礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)技術(shù)［4］，基于GIS平臺(tái)，應(yīng)用MRAS軟件，采用特征分析法進(jìn)行靶區(qū)的圈定，這就要求將預(yù)測(cè)要素信息轉(zhuǎn)換成有效的GIS的圖層（點(diǎn)、線、面）變量。根據(jù)總結(jié)的預(yù)測(cè)要素，結(jié)合實(shí)際情況構(gòu)置了預(yù)測(cè)變量（表2）。

圖4 寧安盆地化探鈾釷比值異常Fig.4U/Th anomaly in chemical exploration of Ning’an basin

4.2 預(yù)測(cè)區(qū)圈定

將表2構(gòu)置的地質(zhì)、物化探8個(gè)預(yù)測(cè)變量依次代入MRAS軟件的特征分析法模塊，利用平方和法計(jì)算各個(gè)變量的權(quán)重，從表2可以看出，鈾礦化信息、含礦層厚、底板標(biāo)高、沉積相和氧化帶展布等變量所占權(quán)重較大，這與地質(zhì)事實(shí)相符，進(jìn)一步說明構(gòu)置的變量可信、可行。

運(yùn)用最小預(yù)測(cè)區(qū)的圈定原則［13］，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)成礦條件，最終圈定、優(yōu)選成礦預(yù)測(cè)區(qū)8片（圖5），其中，A類預(yù)測(cè)區(qū)1片，B類預(yù)測(cè)區(qū)2片，C類預(yù)測(cè)區(qū)5片。

5 遠(yuǎn)景區(qū)評(píng)述及找礦方向

依據(jù)圈定、優(yōu)選的預(yù)測(cè)區(qū)以及進(jìn)一步擴(kuò)大鈾礦勘查工作程度與找礦方向，將寧安盆地的成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分為3片（圖5），其中Ⅰ級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)1片、Ⅱ級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)2片。

5.1 山市Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)

該遠(yuǎn)景區(qū)位于山市礦床外圍地區(qū)，具有以下成礦有利條件：1）距離盆地邊緣近，蝕源區(qū)大面積出露富鈾巖體，且含礦層下伏基底即為富鈾巖體，鈾源豐富；2）含礦層為辮狀河相。主河道為NW-SE向，規(guī)模大，并有多條次河道匯入，主次河道交匯部位及河道邊部是有利成礦部位；3）含礦建造為灰、灰白色砂礫巖、砂巖夾粉砂巖、泥巖，富含還原介質(zhì)；4）古河谷緩坡一側(cè)發(fā)育緩傾斜坡帶，埋深淺，

有利于潛水氧化帶發(fā)育；5）存在水中鈾含量高異常區(qū)。

表2 山市地區(qū)古河谷型鈾礦預(yù)測(cè)變量構(gòu)置Table 2Prediction variable configuration table of paleo-valley type uranium deposit in Shanshi area

圖5 寧安盆地海浪組下段山市式古河谷型鈾礦預(yù)測(cè)成果Fig.5Predicted result of paleo-valley type uranium deposit in the Lower Member of Hailang Formation in Shanshi of Ning’an basin

5.2 嶺后—復(fù)興Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)

該地段找礦類型為基底古河道型，有利成礦條件主要有：1）基底、蝕源區(qū)為印支-燕山期富鈾花崗巖，北東部為下白堊統(tǒng)寧遠(yuǎn)村組中、酸性火山-火山碎屑巖系，鈾源豐富；2）構(gòu)造穩(wěn)定，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以整體抬升為主，含礦層整體為由北西向南東緩傾的斜坡狀?；茁裆顪\，一般為50～80 m，最大埋深100 m；3）發(fā)育古河道，控制長(zhǎng)度8 km，單河道寬1～2 km，河道交匯處寬可達(dá)5～8 km，切入基底深度10～50 m［2］；4）海浪組下段灰色建造層直接出露地表，一般厚50～100 m。巖性組合為厚層狀深灰、灰、灰白色砂礫巖、砂巖夾薄層粉砂巖、泥巖。砂（礫）巖膠結(jié)松散，透水性好，分選差、成熟度低，富含還原劑；5）具相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)系統(tǒng)，補(bǔ)-徑-排體系完善［2］；6）潛水氧化作用廣泛發(fā)育，包括古潛水氧化和現(xiàn)代潛水氧化，氧化深度10～35 m；7）有較好的鈾礦化顯示，在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)2個(gè)礦化孔和3個(gè)異常孔，但勘探網(wǎng)度較大，控制程度低，還有繼續(xù)投入工作量的必要。

5.3 前楊—岔路Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)

該遠(yuǎn)景區(qū)位于海浪坳陷北東部，找礦類型為建造間古河谷型，主要具有以下有利成礦條件：1）該區(qū)北東部為燕山期富鈾花崗巖隆起，含礦層下伏基底主要為花崗巖類，局部為元古宙變質(zhì)巖系，鈾源較為豐富；2）含礦層海浪組下段為辮狀河相沉積［2］；3）含礦建造為雜色建造，由厚層狀砂礫巖、粗砂巖夾薄層細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖構(gòu)成，厚度200 m左右。砂巖膠結(jié)松散，透水性好，分選差、成熟度低；4）補(bǔ)-徑-排體系完善，從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)水化學(xué)類型、礦化度、Eh值及溶解氧等也有一定規(guī)律的變化，顯示含水層中有氧化還原環(huán)境的存在，對(duì)鈾成礦有利；5）發(fā)育古潛水氧化和古潛水-層間氧化，氧化帶的發(fā)育方向總體是自北東向南西；6）目前在該地段共發(fā)現(xiàn)礦化孔3個(gè)，礦化受氧化帶前鋒、巖性巖相、還原劑等因素控制。

6 結(jié)論

1）通過對(duì)寧安盆地山市鈾礦床的解剖，該礦床鈾礦化主要受鈾源、含礦層位、沉積建造、沉積相、后生蝕變等要素控制，從而厘定了該礦床的成礦要素。

2）通過區(qū)域成礦條件分析，結(jié)合典型礦床建模、航磁、化探信息，構(gòu)置了沉積相、含礦層厚100～300 m、底板標(biāo)高50～300 m、氧化帶前鋒線、水中鈾含量異常、鈾礦化信息、航磁異常區(qū)、鈾釷比等8個(gè)預(yù)測(cè)變量。

3）利用8個(gè)預(yù)測(cè)變量，基于GIS平臺(tái)，采用礦床模型綜合信息預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)寧安盆地古河谷型鈾礦進(jìn)行了預(yù)測(cè)，最終圈定Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)1片、Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)2片，并對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)的成礦條件進(jìn)行了評(píng)述。

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Metallogenic prediction and potential evaluation of sandstone type uranium deposit in Ning’an basin

LI Xiaocui，JIA Licheng，ZHANG Chengwei，LIU Wusheng

（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

Through the analysis on metallogenic characteristics and conditions of Shanshi typical uranium deposit，the key factors were identified and the metallogenic model was set up．Combined with the research achievements of regional metallogenic regularity，it was believed that controlling factors are uranium source，lithology-lithofacies，oxidation zone，hydrogeology as well as uranium mineralization information，the prognosis technology of the solid mineral resources model are adopted to evaluate the source with comprehensive geological information．On the basis of GIS platform，the above information of prognosis factors are transformed to the effective variables（point，line，surface）GIS layer．By applying MRAS software，and characteristics analysis method，the target areas were delineated．Finally，one rank-Ⅰperspective area，two rank-Ⅱperspective areas had been selected．It is considered that surrounding areas of Shanshi，Linghou-Fuxing and Qianyang-Chalu sections are favorable areas for uranium prospecting．

Ning’an basin；sandstone type uranium deposit；prognosis elements；metallogenic prediction

P612；P619．14

A

1672-0636（2016）03-0133-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2016.03.002

全國鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)成果集成（項(xiàng)目編號(hào)：12120114051701）

2014-09-03；

2015-06-11

李曉翠（1982—），女，河北衡水人，高級(jí)工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)研究與評(píng)價(jià)工作。E-mail：cnnclxc9818@163．com