吐哈盆地砂岩型铀矿含矿砂体沉积体系
本文从盆地砂岩型铀矿含矿砂体沉积体系的特征出发，探讨盆地砂岩型铀矿成矿与沉积体系的关系，旨在从另一个侧面探索铀矿化及其分布特征，为进一步研究盆地砂岩型铀矿成矿机理和铀资源勘探开发提供参考。
一、区域地质背景
吐哈盆地是我国继伊犁盆地之后又一个重要的可地浸砂岩型铀矿勘查基地。这些矿产资源的产出与侏罗纪含煤碎屑岩的形成密切相关。
吐哈盆地、准噶尔盆地、三塘湖盆地和中亚地区富含地浸砂岩型铀矿的楚萨热苏-锡尔河盆地均位于哈萨克大陆板块内，处于哈萨克大陆板块、西伯利亚大陆板块和卡拉库姆-塔里木大陆板块的交汇处(图2-7-21)。盆地北侧为北天山缝合带-博格达-哈尔里克构造带，南侧为觉罗塔格构造带。因此，整个盆地被不同时代和性质的构造活动带所包围。
由于盆地主要受近东西向的南、北构造带的约束，其内部构造单元首先表现出南北分带的特征，即沿南北方向可分为北部坳陷带、艾丁湖斜坡带和南湖隆起区。同时，由于基底构造格局和构造位置的制约，盆地也呈现出东西差异，分为东部的哈密坳陷、中部的敦隆起和西部的吐鲁番坳陷(图2-7-22)。目前已发现的砂岩型铀矿主要分布在艾丁湖斜坡带，含矿地层主要为中侏罗统西山窑组含煤碎屑岩系。
吐哈盆地基底包括前寒武纪结晶基底和海西期浅变质褶皱基底。褶皱基底为泥盆系、石炭纪和下二叠统海相基性和中酸性火山碎屑岩和陆源碎屑岩。上二叠统-三叠系的分布界限。从早侏罗世开始，沉积区逐渐扩大并向四周超覆，直至中侏罗世末期，形成了盆地内主要的含煤碎屑岩系、油气和铀矿藏。晚侏罗世至第三纪为挤压应力作用下形成的退积型沉积，其中第三纪为广泛分布的冲积、河流沉积。
2.吐哈盆地侏罗系沉积相类型及沉积体系特征概述
整个侏罗纪时期，吐哈盆地经历了三个沉积阶段:第一阶段为八道湾期至西山窑中期，第二阶段为西山窑晚期至三间房晚期，第三阶段为七克台期至卡拉扎末期。包括三期湖泊入侵和三期沼泽发育。在沉积相序列中，有两个主要的沉积旋回，第一个旋回以南部物源为主，第二个旋回是南北物源并存。
图2-7-21吐哈盆地构造位置示意图
1-盆地；2-板块边界；3-国界；4-地名
①吐哈盆地；②三塘湖盆地；③准噶尔盆地；④伊犁盆地；⑤楚萨雷苏盆地
图2-7-22吐哈盆地构造单元划分示意图
(据桑树勋等人2001)
1-伊拉湖构造带；2-大墩构造带；3-盛青构造带；4-魏木西构造带；5-肯德克构造带；6—煤窑沟构造带；7-火焰山构造带；8-胜北构造带；9—丘陵构造带；10—温吉桑构造带；11-善乐构造带；12-七克台构造带；13-小草湖构造带；14-宏泰构造带；15—十三房构造带；16-四道沟构造带；17-五宝构造带；18-火石镇构造带
前人对吐哈盆地侏罗系沉积相类型和体系做了大量工作。吴涛等人(1997)将晚二叠世至侏罗纪的沉积物大致分为两大沉积体系:水上沉积体系和水下沉积体系。沉积作用以湖泊、河流和沼泽为主，沉积相类型主要为三角洲、河流、湖泊、扇三角洲和冲积扇。张鹏飞等(1997)(参考文献中未引用)根据岩相特征，在盆地早、中侏罗世含煤岩系中识别出29种岩相类型、5个沉积体系、18个沉积相和各种沉积类型。根据野外调查和前人研究成果，吐哈盆地侏罗纪古地理演化和沉积体系发育情况见表2-7-5。其中，西山窑期是可地浸砂岩型铀矿形成的主要时期。
表2-7-5吐哈盆地侏罗纪古地理演化及沉积体系
八道湾组沉积时期，边缘断裂活动强烈，地形高差大。盆地周围以冲积扇和河流相沉积为主，沉积物普遍较粗。从张鹏飞等人编制的该时期岩相古地理图(1997)(图2-7-23)可知。这一时期的地层等厚图(图2-7-24)和砂岩、砾岩等厚图(图2-7-25)与岩相古地理图的总体趋势基本一致，反映出当时的物源主要来自南方，但在西部艾维尔沟存在明显的西部物源和自西向东的三角洲体系。
西山窑沉积时期是盆地边缘构造活动相对平静，地形坡度相对平缓的时期。总体上，盆地内沉积物比八道湾组薄，沉积范围更广。但也是盆地沉积活跃、沉积复杂的时期。主要表现为西山窑组总厚度变化较大，从200m到1300 m以上不等；物源既是南觉罗塔格剥蚀区，也是北博格达剥蚀区。地层等高线与砂岩、砾岩等高线之间有明显的交角(图2-7-26、图2-7-27)，而不是八道湾时期的趋势相似。表明八道湾期盆地的物源方向在长轴方向上主要来自盆地的西端，在短轴方向上主要来自盆地的南侧；西山窑期，粗碎屑沉积物主要来自盆地短轴方向的南侧(图2-7-28)，其次是北侧。东部哈密坳陷沉积物主要来自南湖隆起，而十三间房和三道岭地区，乐墩隆起北部是共同的主要物源。
图2-7-23早侏罗世八道湾阶岩相古地理
(根据张鹏飞等人，1997)
1-辫状河-上三角洲平原；2-曲流河-上三角洲平原；3-下三角洲平原；4-水下三角洲；5-浅湖；6—物源方向；7—岩相边界；8-盆地内隆起
图2-7-24吐哈盆地下侏罗统八道湾组(J1b)等距图
1—等厚线/米；2—盆地内隆起
图2-7-25吐哈盆地下侏罗统八道湾组(J1b)砂岩和砾岩等厚图
1—等厚线/米；2—盆地内隆起
图2-7-26中侏罗统西山窑组等厚图
(根据张鹏飞等人，1997，修订)
1—等厚线/米；2—盆地内隆起
图2-7-27中侏罗统西山窑组砂岩和砾岩等厚图
(根据张鹏飞等人，1997，修订)
1—等厚线/米；2—盆地内隆起
图2-7-23 ~图2-7-25中的分析结论与表2-7-5中总结的吐哈盆地侏罗纪古地理演化和沉积体系一致，表明吐哈盆地这一时期的古地理演化不仅对沉积格局有重要影响，而且对砂岩型含铀矿砂体的形成也有重要意义。
图2-7-28中侏罗世西山窑期(J2x)岩相古地理
1-三角洲平原；2-水下三角洲；3-浅湖；4—物源方向；5—岩相边界；6-盆地内隆起
3.吐哈盆地十红滩铀成矿区侏罗纪沉积体系
十红滩铀成矿区侏罗系水西沟群(J1-2sh)包括八道湾组(J1b)、三工河组(J1s)和西山窑组(J2x)。主要地层特征见表2-7-6。其中八道湾组(J1b)为一套滨浅湖沉积的中细粒砂岩、泥岩，上部发育相对稳定的煤层群。它有一个从浅水湖泊到泥炭沼泽的沉积序列。三工河组(J1s)以湖相和三角洲沉积为特征，厚度为3.0 ~ 61.0m，相对较薄，平均厚度仅为21m。主要由灰-灰黑色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩和砂砾岩组成。
表2-7-6十红滩地区侏罗系水西沟组(J1-2sh)主要岩性特征
西山窑组(J2x)是辫状水系沉积的产物。其中，西山窑组下部为砾砂质辫状河沉积。中部为三角洲沉积；上部为砂砾质辫状河沉积，以砂质辫状河为主。因此，可以说十红滩铀矿化区“西山窑组”整体上表现为辫状三角洲沉积。主要由灰色砂岩、砂砾岩、粉砂岩、灰绿色和灰黑色泥岩、炭质泥岩和煤组成。砂体中可见大量植物碎屑，未氧化的砂体中常见黄铁矿。从整个盆地来看，根据这一时期岩相古地理演化的特征，十红滩铀矿化区西山窑组也是中侏罗世湖侵时期艾丁湖斜坡带由南向北形成的大型辫状三角洲沉积单元。或局部夹在湖相沉积主体中的一套辫状三角洲沉积。这是由南部觉罗塔格山侵蚀源区的辫状河进入湖滨形成的。其沉积砂体粒度粗，泥质含量低，渗透性好，有利于后生砂岩型铀矿的形成。十红滩铀成矿区的铀矿化就发育在这个沉积单元中。
图2-7-29显示了美国怀俄明州文德河盆地南部的旗山铀矿区。在岐山铀矿区范围内，受冲积扇控制的长石砂岩剖面近北北东向，呈平行舌状分布，地层总体走向为NEE向。氧化水蚀变主要发育在由长石砂岩段组成的舌状砂体中，其推进方向也与冲积扇轴线方向一致。这些特征与吐哈盆地十红滩铀矿化区非常相似，前者的找矿实践对吐哈盆地进一步扩大找矿具有重要的借鉴意义。
图2-7-29文德河盆地旗山铀矿区文德河组沉积模式及花岗岩山区向北推进的蚀变前缘分布。
1—中新世沉积物；2-始新统文德组；3-中生代和新生代；4-前寒武纪花岗岩；5-文德河组砾岩和河道砂；6—文德河组覆盖等高线(英尺)；7—蚀变晕的总前缘；8-铀矿床；9—铀矿床
四。结论
吐哈盆地侏罗系含煤碎屑岩系是典型的内陆盆地沉积。总体而言，盆地内的沉积主要受盆地基底构造格局和盆地边缘控盆构造的制约。其沉积体系包括辫状河体系、曲流河体系、辫状河三角洲体系、曲流河三角洲体系和湖泊体系。盆地内发现的铀矿化主要发育在中侏罗统西山窑组的辫状河三角洲沉积体系中，为进一步研究砂岩型铀矿的成矿机制和规律奠定了基础，也为分析可地浸砂岩型铀矿的空间分布提供了理论依据。
此外，根据沉积体系与砂岩型铀矿分布的关系，盆地西南缘的十红滩铀矿化区可与美国怀俄明州文德河盆地的砂岩型铀矿进行对比，对陆相沉积盆地铀资源的勘探和部署具有参考价值。
参考
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(关孙、林姿妤、李朝阳)