李子穎，秦明寬，蔡煜琦，方錫珩，郭慶銀，易超，夏毓亮，孫曄，張字龍，賈立城

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.中國鈾業(yè)有限公司，北京 100013）

鄂爾多斯盆地為我國大型油氣、煤炭和鈾多種能源礦產(chǎn)產(chǎn)出盆地。經(jīng)數(shù)十年尤其是新世紀以來鈾成礦理論創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)、成礦預(yù)測和找礦突破［1-7］，在盆地內(nèi)已探明超大型礦床1個（大營礦床）、特大型鈾礦床2個（皂火壕、納嶺溝礦床）、大型鈾礦床2個（巴音青格力、雙龍礦床）、中型礦床3個（國家灣、金家渠、罕臺廟礦床）、小型礦床2個（店頭、磁窯堡礦床）以及發(fā)現(xiàn)一大批鈾異常點（帶）。文章從全盆尺度論述了砂巖型鈾礦的時空分布特征和成礦機理，總結(jié)鈾成礦規(guī)律，并對鈾資源量進行了預(yù)測評價，不僅對鄂爾多斯盆地找礦實際具有重要的指導作用，同時對中國北方砂巖型鈾礦理論創(chuàng)新和找礦突破具有良好的借鑒意義。

1 盆地地質(zhì)構(gòu)造基本特征

鄂爾多斯盆地地處多種構(gòu)造體系的復合疊加或過渡部位，是中新生代在華北陸塊西緣多旋回發(fā)育的大型疊合盆地［6］，共經(jīng)歷9個階段的構(gòu)造演化過程。其中，華北古陸固結(jié)形成（Ar1-2）—華北古陸擴大增生（Ar3-Pt）二階段形成了鄂爾多斯盆地的結(jié)晶基底，該結(jié)晶基底具成熟度高、鈾含量較豐富等特征；華北大型陸表海（Z-O2）—區(qū)域整體隆升剝蝕（O3-C1）—華北濱淺海盆地（C2-P1）—大華北內(nèi)陸盆地（T1-2）4 階段形成了鄂爾多斯盆地的蓋層基底，該套基底造就了鄂爾多斯盆地發(fā)育大型緩傾斜坡帶的構(gòu)造特征；大鄂爾多斯陸內(nèi)盆地（T3-J2）階段是砂巖鈾礦主要含礦層發(fā)育期，造就了鄂爾多斯盆地良好的含礦層位；鄂爾多斯陸相沉積盆地（J3-K2）—盆地抬升、盆緣斷陷、盆地解體（E-Q）二階段在干旱古氣候的匹配下控制了盆地砂巖型鈾礦的形成及其油氣滲出還原作用、熱改造的發(fā)生，是主要的成礦、保礦、改造或毀礦階段。

鄂爾多斯盆地已知鈾礦化、異常的分布具有多層位（表1）、多類型和多盆段發(fā)育的地質(zhì)特征（圖1）。鈾成礦類型主要有疊合復成因型、層間氧化帶型和沉積成巖型等。

鄂爾多斯盆地同時也產(chǎn)有豐富的石油、天然氣和煤礦產(chǎn)。石油主要分布在盆地的南部，天然氣主要分布在盆地的北部，煤則主要分布在盆地的周邊［7-8］（圖1）。石油儲層主要是三疊系和侏羅系，煤主要產(chǎn)在石炭系、二疊系和侏羅系，鈾主要產(chǎn)在中侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)（表1）。

2 砂巖型鈾礦時空分布特征

圖1 鄂爾多斯盆地能源礦產(chǎn)分布簡圖Fig.1 Distribution of energy resources like oil，gas and uranium in Ordos Basin

鄂爾多斯盆地鈾礦化在空間上主要圍繞盆地邊緣分布，且主要集中在東北伊盟隆起區(qū)，已發(fā)展成為十萬噸計的砂巖型鈾礦帶。

區(qū)域上，鄂爾多斯盆地可劃分出6 大鈾礦化、異常相對集中區(qū)，即東北部東勝-大營-杭錦旗鈾礦化集中區(qū)，西北部毛蓋圖-紅井鈾礦化區(qū)、西緣磁窯堡-惠安堡鈾礦化區(qū)，南緣的國家灣-涇川鈾礦化區(qū)、金鎖-彬縣鈾礦化區(qū)和白水-黃龍鈾礦化區(qū)。

1）東勝-大營-杭錦旗鈾礦化集中區(qū)：分布于鄂爾多斯盆地東北部（圖1），呈北西-南東向展布，礦帶長100 多千米，已探明孫家梁、沙沙圪臺、皂火壕、納嶺溝、大營、巴音青格力等大型、特大型、超大型砂巖鈾礦床，并有礦點數(shù)十個和大量異常點分布，主要產(chǎn)出層位為中侏羅統(tǒng)直羅組、部分為延安組。

2）磁窯堡-惠安堡鈾礦化區(qū)：砂巖型鈾礦化位于鄂爾多斯盆地西緣，寧夏東部與陜西交界處（圖1），呈近南北向展布，有磁窯堡中小型鈾礦床，地表還產(chǎn)有鈾礦化點和代表性異常點20 多個，主要產(chǎn)出層位為中侏羅統(tǒng)直羅組和延安組［9-10］。

3）國家灣-涇川鈾礦化區(qū)：主要分布于盆地的西南緣（圖1），呈北西-南東向展布，已探明國家灣中小型鈾礦床，十余個鈾礦化點。礦化層位為下白堊統(tǒng)六盤山群的馬東山組和李洼峽組［11］。

4）金鎖-彬縣鈾礦化區(qū)：主要分布在盆地的東南緣（圖1），呈北東-南西向展布，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)鈾礦點5 處，礦化點16 處及大量異常點帶。鈾礦化層位主要是中侏羅統(tǒng)直羅組，其次為延安組。礦化主要產(chǎn)于直羅組下部七里鎮(zhèn)砂巖中。

5）白水-黃龍鈾礦化區(qū)：呈北西西-南東東向展布（圖1），已探明雙龍大型礦床，發(fā)現(xiàn)鈾礦點1 個、礦化點5 個和眾多異常點帶。礦化主要賦存于中侏羅統(tǒng)直羅組中，部分產(chǎn)于下三疊統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組及中三疊統(tǒng)紙坊組砂巖中。

6）毛蓋圖-紅井鈾礦化區(qū)：位于盆地西北部，伊克昭盟隆起帶西部及西緣沖斷構(gòu)造帶、天環(huán)坳陷帶的北端。主要含礦層位為華池-環(huán)河組，已發(fā)現(xiàn)有兩個鈾礦點和多個油田中的鈾異常孔。

綜上所述，鄂爾多斯盆地鈾礦化分布廣泛，環(huán)繞盆地產(chǎn)出，礦化層位多，從下三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)、中侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)均有鈾礦或鈾礦化顯示，且鈾礦化在各層位中的分布不均勻，主要產(chǎn)于中侏羅統(tǒng)直羅組，其次為下白堊統(tǒng)志丹群。

根據(jù)對主要鈾礦床、礦點的同位素年代學研究數(shù)據(jù)，鄂爾多斯盆地鈾成礦時代具有十分明顯的多期多階段性，也反映出構(gòu)造演化和改造的復雜性。從全盆尺度看，已獲取的鈾礦化時代主要有［12-15］：1）185～175 Ma，屬中侏羅世；2）124～119 Ma，屬早白堊世中晚期；3）84～74 Ma，屬晚白堊世中晚期；4）51 Ma，屬古近紀古新世；5）20 Ma，屬新近紀中新世早期；6）8 Ma，屬新近紀中新世晚期。

3 盆地主要砂巖型鈾礦成礦特征和成礦模式

3.1 盆地東北部砂巖型鈾礦成礦特征和成礦模式

鄂爾多斯盆地東北部鈾礦帶呈北西-南東方向延伸達100 多千米，主要包括孫家梁、沙沙圪臺、皂火壕、納嶺溝、大營和巴音青格力等鈾礦床。該鈾礦化帶的一個顯著特征是鈾礦化受中侏羅統(tǒng)直羅組下段原生灰色砂巖與后生蝕變的灰綠色砂巖之間的過渡帶控制［1，3］。與一般層間氧化帶砂巖型鈾礦不同，其顯著特點是灰綠色砂巖的成因是古氧化作用后經(jīng)油氣二次還原作用形成，而灰綠色砂巖之綠色主要是由覆蓋于砂巖顆粒表面的針葉狀綠泥石引起［1］。鑒別鈾成礦目標層灰綠色砂巖的成因、識別古氧化帶對指導該類砂巖型鈾礦的找礦發(fā)揮了重要的作用［1-3，16-17］。

該鈾礦帶東部礦體主要產(chǎn)于直羅組下亞段辮狀河砂體中、西部礦體在上下亞段均有發(fā)育，礦化層中常含有鈣質(zhì)層或鈣質(zhì)砂巖。主礦體形態(tài)在平面上呈不規(guī)則狀，在剖面上大致可以分為上下兩部分：下部主礦體形態(tài)以板狀為主，近似呈水平狀連續(xù)產(chǎn)出，局部呈卷狀，產(chǎn)狀與賦礦砂體的上下地層產(chǎn)狀稍有差別，主要賦存于中下部砂體中，礦體向尾部延伸逐漸變薄變長，與上下地層產(chǎn)狀基本一致；上部礦體靠近賦礦砂體的頂部產(chǎn)出，形態(tài)以透鏡狀為主，礦體不連續(xù)，與下部礦體相比厚度明顯變薄，延伸性也差。礦體由東至西、由北往南埋深越來越大，孫家梁地段礦體頂界埋深在67～183 m，底界埋深在74～185 m；大營地段直羅組下亞段礦體頂界埋深在593～736 m，底界埋深在600～741 m。

研究表明，該礦帶含礦砂體較厚，但礦砂比（礦體厚度與賦礦砂體厚度的比值，即礦砂比）小，且具由東南向西北變小趨勢。在孫家梁地段，礦砂比變化范圍為0.05～0.50，平均值為0.18；在沙沙圪臺地段，礦砂比變化范圍為0.06～0.39，平均為0.13；在皂火壕地段，礦砂比變化范圍為0.05～0.11，平均為0.08；納嶺溝地段礦砂比變化范圍為0.01～0.17，平均值為0.06；大營地段下亞段礦砂比變化范圍為0.02～0.18，平均值為0.07。

鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦含礦主巖巖性主要為巖屑長石石英砂巖，砂巖碎屑成分比較雜，以石英為主，并含有許多長石和巖屑，云母也較多（5%～8%），還含有一些重砂礦物，如石榴石、鋯石等［18］。巖石顏色有一定垂向變化和分布特征，中下部以灰色和淺灰色為主，上部或近地表多呈灰綠色，地表由于氧化作用較強，導致砂體呈現(xiàn)淺黃色、黃褐色。巖石結(jié)構(gòu)較疏松，成巖程度較低。沉積韻律為正序列，沉積構(gòu)造多見交錯層理，可見云母碎片定向排列呈現(xiàn)的微層理，在沉積粒序底部，局部含較多泥礫。砂巖碎屑顆粒多呈現(xiàn)次棱角狀和次圓狀，粗細碎屑顆?；祀s，砂巖整體磨圓度和分選性均較差，巖石巖性主要為含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖，其中中砂巖是主要含礦巖性。砂巖中雜基含量一般＜10%，碳酸鹽含量＜0.5%，以接觸膠結(jié)為主，孔隙式膠結(jié)為輔。部分砂巖碳酸鹽化強烈，碳酸鹽含量可達10%～20%或更高，呈基底式膠結(jié)［19］。

鄂爾多斯盆地東北部鈾礦床礦物成分與一般的砂巖型礦床的鈾礦物不同，以鈾石為主［19］，瀝青鈾礦含量較少。掃描電鏡下觀察鈾石形態(tài)主要呈短柱狀和晶簇狀，瀝青鈾礦主要呈膠狀。與鈾礦物伴生的礦物主要有鉀長石、黏土礦物、黃鐵礦、金紅石、方解石、鈦鐵礦［20-21］。表2 是孫家梁地段的富鈾礦石鈾配分研究的結(jié)果：鈾石在礦石中所占的份額約為13.781%；鈾的存在形式以吸咐態(tài)為主，主要賦存于雜基中，或氧化較強的鈦鐵礦中，該部分鈾含量占礦石中鈾總量的70%以上。據(jù)掃描電鏡分析，蒙脫石含鈾可達1.67%～4.57%，綠泥石含鈾可達1.73%～2.61%［1，19］。此外，據(jù)電子探針分析，部分鈾賦存于炭化植物碎屑中，其鈾含量可高達10.13%～12.42%［19］。在有黃鐵礦充填于有機質(zhì)細脈或條帶的裂隙中，可見鈾石發(fā)育于黃鐵礦邊緣，而無黃鐵礦充填的有機質(zhì)細脈或條帶，其鈾礦物也不發(fā)育。鈾礦化的主要伴生元素為S、Se、M、V 和Re。

表2 ZKA7-0 孔富礦石鈾含量配分表［19］Table 2 Uranium partial distribution in different minerals of the uranium ore from drillhole ZKA7-0

東勝地區(qū)直羅組砂巖的蝕變類型較多，大體上可分為黏土化、碳酸鹽化和金屬礦化（包括鈾礦化）3 類［22］。黏土蝕變包括水云母化、高嶺石化、綠泥石化和蒙皂石化。碳酸鹽化大體可分為4 期，第1 期為泥晶方解石的生成，方解石晶粒直徑僅為幾微米，這期方解石形成于成巖期；第2 期碳酸鹽為亮晶方解石，方解石晶粒較粗，直徑為0.5～2 mm或更大，這期碳酸鹽化分布面積大，以礦化地段表現(xiàn)最強，是本區(qū)最強烈的一期碳酸鹽化；第3 期碳酸鹽化在顯微鏡下的特征，與第2 期碳酸鹽化極為相似，它形成于油氣還原作用之后，方解石強烈交代灰綠色砂巖的雜基和砂粒碎屑；第4 期碳酸鹽化是區(qū)內(nèi)最晚期的碳酸鹽化，呈方解石細脈或微脈產(chǎn)出，其分布范圍和強度都遠不及上述3 期。金屬礦化主要包括黃鐵礦化、白鐵礦化、硒鉛礦、硒鐵礦和硒鈷鎳鐵礦化等。

鄂爾多斯盆地東北部砂巖型鈾礦形成具有非常復雜的成礦過程，經(jīng)歷了構(gòu)造—改造的多期次“動-靜”偶合、潛水氧化與層間氧化成礦作用的疊加、油氣-熱流體的復合改造等地質(zhì)成礦作用［3，23-24］，提出了東勝砂巖型鈾礦的“疊合成礦模式”（圖2），即成礦鈾源、流體和作用均具有多元疊合特征［3］。成礦作用主要包括以下階段：

A 預(yù)富集階段（約170 Ma）

中侏羅世直羅期為溫暖濕潤的古氣候條件，辮狀河砂體中沉積的還原性介質(zhì)有利于鈾的預(yù)富集，是鈾成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中灰色砂體中原始鈾含量為（6.94～105.01）×10-6，平均值為24.64×10-6，形成富鈾地層［25］，為后期氧化還原成礦作用奠定了基礎(chǔ)。

B 古潛水氧化作用階段（約160～135 Ma）

圖2 鄂爾多斯北部“疊合成礦模式”圖［3］Fig.2 Metallogenic superposition model of sandstone-type uranium deposit in north Ordos Basin

古潛水氧化作用是鈾成礦的次要成礦作用，也是鈾成礦的初始成礦作用，主要發(fā)生在中侏羅世晚期至晚侏羅世。該時期在燕山運動的主導下，盆地整體抬升并局部發(fā)生掀斜運動，古氣候由溫暖濕潤轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊?半干旱，地表和地下含鈾含氧水沿著直羅組沉積地層發(fā)生垂直下滲的潛水氧化作用，在氧化還原界面初步形成了鈾礦化和富集體。

C 古層間氧化作用階段（約125～56 Ma）

古層間氧化作用是鈾成礦的主成礦作用，主要發(fā)生在早白堊世早期至古新世。該時期繼續(xù)在燕山運動作用下，盆地進一步發(fā)生抬升，掀斜運動使盆地北部蝕源區(qū)及直羅組長期暴露地表，遭受長期的風化剝蝕，古氣候為干旱-半干旱特征，含鈾含氧水沿直羅組砂體順層運移，在運移過程中將其中預(yù)富集或初始富集的鈾不斷淋濾浸出，鈾隨著含氧水不斷向前運移和富集，在氧化還原界面形成“古層間氧化帶砂巖型鈾礦床”［3，24，26-27］。

D 油氣還原加熱改造作用

研究區(qū)油氣的還原作用是多期次的。成礦富集帶較多油氣包體的存在表明在成礦作用時期，油氣參與了成礦作用；在成礦作用后期直到現(xiàn)在，由于構(gòu)造活動和抬升減壓等作用伴隨多期次的油氣還原作用［3，28］，其中最重要的就是對含礦層的二次還原作用，導致古氧化帶砂巖變?yōu)榛揖G色砂巖，二次還原作用對早期形成的古鈾礦具有保礦作用。在上述各種作用形成的鈾礦床之后，大約在20～8 Ma時期發(fā)生了較強烈的熱改造作用，形成了鈾石、硒化物、硫化物和一些高溫礦物，以及P、Se、Si、Ti、REE 等元素的疊加富集，使該鈾礦床具有自己獨特的特征［3，24，26-27］。

3.2 盆地西部寧東地區(qū)砂巖型鈾礦化特征和成礦模式

目前，在寧東地區(qū)發(fā)現(xiàn)的鈾礦化主要發(fā)育在侏羅系直羅組和延安組中，屬于典型的層間氧化帶型砂巖鈾礦，鈾礦化受氧化還原帶控制，以卷狀為主，層狀和透鏡狀礦體較少。卷狀礦體主要見于西緣褶斷帶蘇家井-大水坑預(yù)測遠景區(qū)內(nèi)［2，10］，在直羅組下段和上段內(nèi)均有發(fā)育。卷狀礦體翼往往不對稱，鈾礦化的埋深在300～550 m。此外，在背斜的軸部，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于延安組之中的鈾礦化，埋深一般小于250 m，最大420 m，為尖滅再現(xiàn)的透鏡狀礦體。

直羅組鈾礦化的規(guī)模較大，鈾礦體厚0.20～22.30 m，品位為0.010 5%～0.132 8%；延安組鈾礦體規(guī)模相對較小，厚度0.1～3.80 m，品位為0.011 8%～0.059 6%［10］。

直羅組和延安組的貧礦石中鈾主要以吸附態(tài)存在，主要被有機質(zhì)、黏土礦物等吸附；富礦石中可見鈾礦物，主要為瀝青鈾礦，其次為鈾石。礦石中U4＋的含量平均為39%，U6＋的含量與ΣU 的含量具有很好的正相關(guān)性。礦石中U6＋含量高，表明巖石中大部分的鈾為吸附態(tài)，有利于鈾的浸出開采。

寧東鈾礦化發(fā)育于強烈構(gòu)造活動區(qū)，屬于先強烈構(gòu)造變形后滲入氧化成礦的獨特類型，控礦要素包括構(gòu)造變形強度和抬升剝蝕程度、目標層巖性-巖相、層間氧化帶及鈾源條件等，屬于構(gòu)造活動砂巖帶成礦模式（圖3），從而突破了國際上認為構(gòu)造活動帶不能形成砂巖鈾礦的傳統(tǒng)認識。

圖3 盆地西北緣寧東地區(qū)褶斷帶鈾成礦模式圖［10］Fig.3 Metallogenic model of fault-folding belt for sandstone-type uranium deposit in the northwestern Ordos Basin

1）目標層形成階段：侏羅紀目標層砂體主要為中-粗粒長石石英砂巖，富含炭屑、黃鐵礦等還原介質(zhì)，初始鈾含量較高，砂體連通性較好，空間展布穩(wěn)定。

2）構(gòu)造變形階段：直羅組沉積之后，燕山運動（150～137 Ma）使盆地西緣發(fā)生強烈的構(gòu)造變形，發(fā)育西陡東緩的背斜構(gòu)造及逆沖斷裂帶，形成鄂爾多斯盆地西緣沖斷帶，受盆地剛性基底控制，變形強度由盆緣向盆內(nèi)逐漸減弱至消失；成礦區(qū)位于盆山耦合過渡部位，構(gòu)造作用中等偏強，以發(fā)育一系列緊閉褶皺為特色。96 Ma 時期，全區(qū)抬升，背斜的核部長期暴露地表遭受剝蝕，含礦層被剝露地表形成“天窗”構(gòu)造，為成礦準備了構(gòu)造條件。

3）改造成礦階段：新生代，目標層遭受地下水的滲入改造，發(fā)生層間氧化作用并成礦，鈾成礦年齡為59～52 Ma、21.9 Ma 和6.8～6.2 Ma，具有多期成礦的特征［10］；期間氣候干旱，有利于層間氧化帶的發(fā)育和成礦。

3.3 盆地西南緣國家灣砂巖型鈾礦化特征和成礦模式

該類型鈾礦化主要分布于盆地西南緣下白堊統(tǒng)羅漢洞組（六盤山群下部）和涇川組（六盤山群上部）內(nèi)，包括國家灣礦床和武村鋪、牛坡寺等鈾礦點。

鈾礦化主要產(chǎn)在河流相、河湖相厚度不等的砂體中，含礦主巖為灰色、灰綠色長石石英砂巖，含有較多星散狀有機質(zhì)和黃鐵礦，局部有機質(zhì)和黃鐵礦組成灰色條帶，砂巖呈疏松-松散狀，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，具較好的滲透性；鈾礦化產(chǎn)于層間氧化帶前鋒線部位，礦體形態(tài)呈卷狀和板狀，其中卷頭礦體一般厚而富，而產(chǎn)于上、下翼的板狀礦體相對較??；礦體長一般為100～200 m，最長400 m，厚不超過2 m［29］；礦化埋深由于后期構(gòu)造抬升的作用，最淺僅數(shù)十米，最深不超過400 m。鈾的存在形式以鈾礦物為主，主要為瀝青鈾礦，呈微細粒狀賦存于鐵的氧化物及黏土膠結(jié)物中，地表及氧化帶中可見銅鈾云母、鉀釩鈾礦、硅鈣鈾礦、水硫鈾礦、水鎂鈾礦等次生鈾礦物；少部分呈吸附態(tài)散布于黏土或黏土夾層間有機質(zhì)中。伴生元素為Mo、V、Se、Co、Ni。

國家灣地區(qū)鈾礦化主要分布于盆地西南緣，屬于“典型層間氧化帶型”鈾礦化，與店頭式鈾礦化形成過程截然不同的是，盆地西南緣構(gòu)造斜坡帶自晚白堊世以來，長期一直處于持續(xù)抬升剝蝕狀態(tài)，地下水動力系統(tǒng)未發(fā)生根本性變化，補-徑-排格局基本上趨于一致，因而持續(xù)的地下水補給使層間氧化帶逐步向盆內(nèi)推進，即使層間氧化帶局部可能受到了油氣作用的干擾，但總體上層間氧化帶的發(fā)育較為簡單，氧化帶分帶十分明顯，礦化主要呈卷狀。其成礦模式見圖4，成礦過程可分為3 個階段。

1）沉積成巖預(yù)富集階段（K1晚期—K2早期）：早白堊世沉積時期，主要來自盆地西南部元古宙、古生代富鈾地層和關(guān)山富鈾花崗的巖石碎屑，形成了以長石石英砂巖為代表的碎屑巖，為鈾成礦奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在隨后的成巖期，砂巖層內(nèi)發(fā)生脫水、固結(jié)、重結(jié)晶，同時鈾元素發(fā)生再分配作用，即富鈾碎屑中的鈾元素被活化帶出后，被含礦層中的有機質(zhì)、炭化植物碎屑等吸附，促成鈾的富集作用，再加上油氣的不斷滲入，使目標層還原容量進一步加強，為鈾成礦創(chuàng)造條件。

2）層間氧化成礦階段（K2）：晚白堊世，燕山運動作用下，礦區(qū)持續(xù)隆升，盆緣目標層掀斜剝蝕出露地表，富鈾的含氧含鈾水滲入目標層馬家山組，層間氧化并形成本區(qū)的主要鈾礦體。

3）疊加改造階段（E—Q）：晚白堊世未期，伴隨著構(gòu)造運動的進一步加強，礦區(qū)地層經(jīng)受了強烈變形，形成本區(qū)以李家河向斜為代表的褶皺構(gòu)造，古近紀以來，因隆升剝蝕，形成如圖4 所示的構(gòu)造天窗，形成了固關(guān)和李家河向斜北東翼鈾礦點，國家灣礦床經(jīng)受了疊加改造。需要說明的是，此時因受銀川斷陷的阻隔，鈾源條件大不如前，使得該時期形成的礦體不管是規(guī)模還是品位均有明顯的降低。

圖4 盆地西南緣國家灣地區(qū)鈾成礦模式圖［2］Fig.4 Guojiawan metallogenic model of sandstone-type uranium deposit in the sorthwestern Ordos Basin

3.4 盆地東南緣店頭砂巖型鈾礦化特征和成礦模式

主要分布于盆地東南緣店頭-彬縣盆段的中侏羅統(tǒng)直羅組下段辮狀河道砂體內(nèi)，包括店頭礦床及焦坪、廟灣和炭店等一系列鈾礦點。

鈾礦化主要產(chǎn)在直羅組下段灰白色、淺灰色、灰綠色中粗、中細長石砂巖或長石石英砂巖內(nèi)［30］，自北向南含礦主巖成巖度逐漸降低，滲透性逐漸變好；鈾礦化主要呈層狀、似層狀或透鏡狀，與地層產(chǎn)狀基本一致；鈾礦體規(guī)模不大，一般長數(shù)百米，寬數(shù)十米至一、二百米，厚數(shù)十厘米，礦體埋藏不深，一般不超過300 m，僅梁、脊部位埋深達350～450 m。礦化連續(xù)性較差，品位變化較大。

鈾礦石內(nèi)鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈾石，呈細小顆粒狀或微細條帶狀分布于有機質(zhì)、黃鐵礦和泥質(zhì)膠結(jié)物中，少量以吸附狀態(tài)存在。伴生元素為V、Se、Mo。

店頭地區(qū)鈾礦化屬于“非典型層間氧化帶型”鈾礦化，產(chǎn)于中侏羅統(tǒng)直羅組下段辮狀河道砂體內(nèi)。早白堊世盆地下坳、埋藏不僅終止了早期層間滲入氧化作用（晚侏羅世），而且也引發(fā)了下伏三疊系和侏羅系生烴層有機質(zhì)的成熟，隨后油氣滲入到目的層先前層間氧化帶，導致氧化帶內(nèi)氧化砂體的還原容量又有所增加，使之重新具備了一定的聚鈾能力。該類型鈾礦化的形成主要經(jīng)歷了潛水氧化、層間氧化改造和油氣還原疊加等過程，這種成因模式多半是鄂爾多斯盆地所固有的特征，明顯不同于中亞地區(qū)典型層間氧化帶砂巖型鈾礦。依據(jù)本區(qū)鈾成礦類型和成礦規(guī)律，建立了如圖5 所示的成礦模式，經(jīng)歷了4 個主要成礦階段［2，11］。

圖5 盆地東南緣店頭地區(qū)鈾成礦模式圖（據(jù)李子穎等，2007［2］修改）Fig.5 Diantou metallogenic model of sandstone-type uranium deposit in the sortheastern Ordos Basin

1）中侏羅世—早白堊世早期沉積成巖預(yù)富集階段：直羅組沉積之后，經(jīng)歷了晚侏羅世抬升剝蝕，盆地再次下沉接受早白堊世沉積。此階段，直羅組以埋深成巖為主，成巖壓實作用使層間水排出，特別是灰色泥巖、粉砂巖中大量富氧含鈾水擠壓排出，向直羅組富含還原介質(zhì)灰色砂層中滲透，鈾及其伴生元素被有機質(zhì)等還原吸附發(fā)生富集至形成板狀鈾礦化體。此外，晚侏羅世沉積間斷期間，直羅組隆升剝蝕，局部地段有可能發(fā)育古潛水氧化成礦作用。

2）早白堊世晚期—晚白堊世氧化成礦階段：早白堊世晚期志丹群沉積之后，由于渭北隆起帶快速隆升，區(qū)內(nèi)發(fā)生地層掀斜，含氧含鈾地下水自盆地東南緣剝露區(qū)滲入，沿直羅組辮狀河砂帶向北西方向遷移氧化，在氧化帶前鋒線附近成礦，其成礦年齡為110～98 Ma［14，31］。該時期鄂爾多斯盆地基本結(jié)束了中生代大坳陷盆地的演化，盆地格局發(fā)生重大變化，全盆進入隆升剝蝕階段，基本缺失了晚白堊世沉積，水文地質(zhì)演化進行滲入演化階段，為區(qū)域?qū)娱g氧化帶發(fā)育的最佳時機。在盆地南部渭北隆起帶北側(cè)斜坡區(qū)直羅組砂巖中形成層間氧化或潛水-層間氧化及鈾礦化。灰綠色油氣褪色蝕變中殘留的紫紅-褐黃色氧化斑塊即為此次氧化成礦作用的有力佐證。

3）晚白堊世末—漸新世油氣滲入作用階段：晚白堊世末盆地達到生、排烴高峰，部分油、氣及煤成氣沿斷裂或不整合面等通道上升后沿直羅組砂層遷移、逸散。同時，深部溶解有H2、H2S、NH3、CH4等還原性氣體和烴類組分的低溫熱液流體沿貫通斷裂上升進入含礦砂層。強烈的油氣還原作用使早期發(fā)育的層間氧化帶被還原，一方面為輕烴直接參與地球化學作用形成灰綠色褪色蝕變，并伴生疊加鈾礦化；另一方面重烴滲漏在斷裂、裂隙及滲透性相對較好的部位形成不均勻分布的油斑、油浸砂、瀝青質(zhì)。

始新世中期—漸新世晚期，鄂爾多斯地區(qū)處于拉張背景，盆地周邊斷陷相繼雛成，削弱了盆地本部與周緣山區(qū)的地下水水動力聯(lián)系，層間氧化帶發(fā)育減緩，相反深部油氣流體滲出活動明顯增強，還原性流體滲出過程中與滲入的含氧含鈾水遭遇并相互作用，在流體交鋒面形成板狀或不規(guī)則的鈾礦化。產(chǎn)出4 價鈾礦物如：鈾石，反映出一種低溫強還原的成礦環(huán)境，并對早期形成的鈾礦體進行改造、疊加富集。全巖U-Pb 同位素測試表明，本區(qū)另一成礦年齡為（41.8±9.3）Ma 和（51.0±5.8）Ma。此過程還伴生黃鐵礦-黃銅礦-方鉛礦-閃鋅礦（店頭鈾礦床）低溫熱液蝕變礦物組合以及硒鉛礦（一種非H2S 可能是碳氫化合物造成的強還原環(huán)境的產(chǎn)物）［14］。

4）中新世—今抬升剝蝕改造階段：中新世晚期（8 Ma）以來，盆地西部六盤山地區(qū)強烈抬升，盆地東隆西坳的構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變?yōu)槲髀|坳［32］。同時，盆地周邊斷陷活動的進一步加強，河套斷陷、汾渭地塹和六盤山-賀蘭山斷陷基本定型，盆地補-徑-排體系被破壞，由滲入型轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、剝蝕滲出型盆地，油氣滲出成礦、保礦作用占主導，早期形成的部分鈾礦化由于過度抬升剝蝕而改造甚至破壞。保留在潛水面以上的礦化被表生改造發(fā)育次生鈾礦物，鈾鐳平衡偏鐳。

4 盆地鈾成礦前景分析

對鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦成礦潛力分盆段、分類型、分層位進行了預(yù)測和評價。其中，鄂爾多斯盆地東北部地區(qū)找礦類型為疊合復成因型，找礦層位主要為直羅組、延安組和下白堊統(tǒng)；盆地西緣地區(qū)找礦類型為構(gòu)造活動帶層間氧化帶型，找礦層位為直羅組和延安組；盆地東南部店頭-麟游地段找礦類型為層間氧化帶型和與油氣還原有關(guān)的類型鈾礦，找礦層位為直羅組；盆地西南部地區(qū)找礦類型為國家灣式砂巖鈾礦，找礦層位為下白堊統(tǒng)六盤山群李洼峽-馬東山組或志丹群羅漢洞組；盆地西北部地區(qū)找礦類型為毛蓋圖式潛水-層間氧化帶型，找礦層位為志丹群華池-環(huán)河組。

礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測技術(shù)是在典型礦床建模和成礦規(guī)律研究總結(jié)的基礎(chǔ)上，充分利用地、物、化、遙資料和礦化信息進行綜合預(yù)測評價的技術(shù)方法［33-34］?；贕IS 平臺的礦產(chǎn)資源預(yù)測與評價系統(tǒng)，通過對鄂爾多斯盆地不同地區(qū)典型鈾礦床研究，分別從鈾源、構(gòu)造、含礦層位、沉積建造、沉積相、后生蝕變等幾方面，厘定關(guān)鍵地質(zhì)預(yù)測要素及預(yù)測評價準則，結(jié)合物探、化探及遙感等探測技術(shù)方法對深部成礦環(huán)境及鈾礦體的指示線索，綜合構(gòu)建不同地區(qū)不同類型砂巖型鈾礦預(yù)測模型。基于此模型，運用修正體積法，通過數(shù)據(jù)的處理與信息提取、預(yù)測要素組合的數(shù)字化及定量化、預(yù)測單元的劃分、預(yù)測變量的構(gòu)置及優(yōu)化、成礦有利度的計算等步驟圈定成礦遠景區(qū)或靶區(qū)，對資源量進行估算，最終實現(xiàn)對鈾成礦潛力的定量評價。鄂爾多斯盆地預(yù)測的鈾資源潛力總量達到50多萬噸，找礦前景巨大。

5 結(jié)論

1）鄂爾多斯盆地地處多種構(gòu)造體系的復合疊加或過渡部位，其發(fā)展演化經(jīng)歷了9 個階段，其中大鄂爾多斯陸內(nèi)盆地（T3-J2）階段是砂巖鈾礦主要含礦層發(fā)育期，形成了盆地良好的含礦層位；鄂爾多斯陸相沉積盆地（J3-K2）—盆地抬升、盆緣斷陷、盆地解體（E-Q）二階段控制了盆地砂巖型鈾礦的形成；該盆地復雜的地質(zhì)構(gòu)造演化使鈾礦形成具復雜的成因機制。

2）盆地鈾礦化空間上主要分布于6 大鈾礦化集中區(qū)，受沉積構(gòu)造影響，具有鈾礦化層位多、礦化在各層位中的分布不均勻的特點，鈾礦化主要產(chǎn)于中侏羅統(tǒng)直羅組，其次為下白堊統(tǒng)志丹群。

3）通過研究盆地東北部、西部、西南緣和東南緣砂巖型鈾成礦特征，構(gòu)建了4 個地區(qū)鈾成礦模式，采用礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測技術(shù)，預(yù)測盆地鈾資源潛力總量達到50多萬噸，對進一步指導盆地鈾礦找礦具有重要意義。