李保侠
（核工业二〇三研究所，陕西 咸阳 712000）
[摘要]典型层间氧化带砂岩型铀矿产出于次造山带构造背景且具有缓倾斜坡带的中新生代盆地。惠安堡地区大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带马家滩断褶带。地浸砂岩型铀矿的一般评价准则认为断褶带不利于后生铀成矿作用，但近几年的找矿探索证明断褶带后生铀成矿既有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点，也有自己的特殊性。鄂尔多斯盆地西缘推覆构造带中的反冲带多见东倾的反冲断层，最东部反冲断层的上、下盘是铀矿化集中的地方。正是这些反冲断层使找矿目的层上升，接近地表与含氧含铀地下水发生水力联系，地下水得以对目的层进行更深入、更彻底的改造，形成层间氧化和铀矿化。
[关键词]鄂尔多斯盆地西缘；逆冲断褶带式；层间氧化带砂岩型铀矿
1 发现和勘查过程
惠安堡铀矿床位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县惠安堡镇东北30km，行政隶属盐池县冯记沟乡。矿区附近有太－中－银、包－兰、宝－中铁路及211、307国道及太中银、青银高速公路。省县级盐兴公路、大马公路及村镇公路穿越矿区，交通方便。
矿床为2005年核工业二〇三研究所在实施《鄂尔多斯盆地西南缘1∶25万砂岩型铀资源区域评价》项目过程中所发现。2005～2011年先后开展了2年综合区调、3年1∶25万区域评价和2年铀矿预查，共投入钻探工作量73639m、钻孔174个，其中矿区60274m、钻孔137个。矿床达地浸砂岩型铀矿中型规模。矿区外围矿产有石油和煤炭，是宁东能源化工基地的重要组成部分。
2 矿床基本特征
鄂尔多斯盆地基底为前震旦纪和古生代变质岩系和花岗岩；盆地盖层为三叠系、侏罗系、下白垩统志丹群（六盘山群）、古—新近系和第四系。中下侏罗统为一套湖沼相、河流相为主的含煤碎屑岩建造，厚度数百米，是煤炭和砂岩型铀矿赋矿层位，白垩系志丹群亦为砂、泥岩型铀矿的赋矿层位。
鄂尔多斯盆地次级构造单元西缘褶断带是一条南北向展布的长约600km的巨型构造带，具有非常明显的分段性。依据构造属性从北到南依次划分为桌子山段、横山堡段、马家滩段、沙井子段和六盘山段。
马家滩段北起牛首山断裂，南至海原－甜水堡断裂，长约110km，由规模较大、南北走向的青铜峡－固原断裂、韦州－安国断裂、青龙山－平凉断裂、惠安堡－沙井子断裂和马儿庄断裂等5条主干逆冲断裂分隔开的罗山、韦州、石沟驿、烟墩山等4个冲断席组成，具有典型的逆冲推覆构造特征，断面均向西倾斜，向东逆冲。4个冲断席再向东分别为前缘带（推覆前缘带＋反冲带）和前缘外带（盆地本部）[1～3]。
天环向斜轴线大致在布伦庙—姬塬—泾川一线，古生代表现为西倾斜坡，晚三叠世才开始出现拗陷，沉积中心在灵武—石沟驿—平凉一带。侏罗纪、早白垩世拗陷断续发展，沉降中心逐渐向西向北偏移，天环向斜东翼平缓、西翼陡峭。
惠安堡矿床位于鄂尔多斯盆地西缘褶断带马家滩段马家滩断褶带和天环坳陷过渡部位，由金家渠和冯记沟两个地段组成。
2.1 地层
矿区地层主要有中—下侏罗统延安组（J1-2y），中侏罗统直罗组（J2z）、安定组（J2a），下白垩统志丹群（K1zh）、古近系（E）和第四系（Q）。
中—下侏罗统延安组为一套陆相碎屑岩含煤建造，砂岩中发育碳屑及黄铁矿。下段为浅灰、灰色、浅黄色砂岩夹深灰、灰黑色粉砂岩、炭质泥岩和多层煤；中段为深灰色粉砂岩、泥岩与煤互层；上段为浅灰、灰色、褐黄色砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层。上、下段为辫状河沉积组合，中段为浅湖三角洲相沉积组合。延安组为惠安堡铀矿床含矿层位之一。
中侏罗统直罗组分上、下两个岩性段，与下伏延安组呈假整合接触，多围绕几个背斜核部在延安组外侧不对称展布。直罗组下段为辫状河沉积，岩性为灰色、浅灰色、黄色、浅黄色中粗砂岩，多为厚层状、块状，局部见板状层理，含碳化植物碎屑及黄铁矿，地层泥—砂—泥结构发育完善。上段为一套曲流河沉积，岩性为灰色、灰绿色、杂红色泥岩、粉砂岩夹细砂岩，岩石分选好，磨圆中等，厚度不稳定，渗透性较差。中侏罗统直罗组为惠安堡铀矿床主要含矿层。
中侏罗统安定组以杂色（棕红、褐灰、褐紫、灰绿、黄褐色）泥岩、粉砂岩、细砂岩为主，夹中、粗长石砂岩，局部含砾，厚0～370m。与下伏直罗组整合接触。为一套干旱气候条件下的三角洲、河流及滨湖相红色建造。
古近系岩性以紫红色黏土、粉砂及砂砾石构成，局部有泥灰岩及石膏，厚度一般40m左右。
2.2 构造
马家滩断褶带西起老盐池和烟墩山断层，东至马柳断层，由烟墩山冲断席和前缘带组成，南北长近110km，呈北宽（30km）、南窄（5km）的楔形体。受构造运动影响，地层褶曲比较发育，以核部走向北北西的复向斜、复背斜为主，自西向东有烟墩山向斜、沈家庄－杨庄背斜、叶庄子－小沙湾子向斜、积家井－甜水堡背斜、海子湖－贺家窑向斜、周家沟－于家梁背斜、尖儿庄背斜、长梁山－马家滩向斜、鸳鸯湖－冯记沟背斜（表1）[1～3]。
表1 马家滩断褶带惠安堡地区褶皱一览表
冯记沟背斜总长60km。北段呈北北西向延伸，马家滩以南转为近南北向，褶皱的枢纽形成了两个穹窿构造，一个位于石槽村以北，另一个位于马家滩以北4km处，由延长群、延安组及直罗组组成核部地层，两翼地层为延安组、直罗组和安定组[1～3]。
尖儿庄背斜长22km，轴向呈北北西向延伸，轴面微向西倾，西翼倾角15°～250，东翼倾角5°～25°，南端略翘起，西翼受杜窑沟断层切割，东翼受李新庄断层和金家渠断层的影响而不完整，断距达数百米，由延长群、延安组构成核部，两翼依次为延安组、直罗组和安定组[1～3]。
区内断裂构造发育，多为逆断层，少量为横断层。断层走向以北西、北北西为主，倾向南西、北东几近各半，倾角50°～70°。
李新庄断层可能是区域上的马儿庄（摆宴井）断裂，它和马柳断层之间构成前缘带。
金家渠断层（F3）走向近南北，倾向东，倾角50°～60°，长约15km，中间被古城台、马儿庄横断层切割。从南到北倾角变大，断距逐渐变小变大又变中，21号剖面断距最小达210m，向北A8号剖面断距最大达2000m，再向北4号剖面断距达760m。
马柳断层是西缘褶断带和天环坳陷（前缘外带）的分界断裂，它在区域上称车道－阿色浪断裂。
2.3 矿带特征
2.3.1 矿带空间分布、规模、形态
金家渠地段围绕尖儿庄背斜和金家渠断层分布有Ⅰ号铀矿带、Ⅱ号铀矿带和Ⅲ号铀矿带。Ⅰ号矿带断续长5.4km、走向近南北。Ⅱ号矿带断续长10km，走向北东－南西。Ⅲ号矿带断续长2.4km，走向北西—东南—南北[1,2] 。
冯记沟背斜东翼直罗组下段矿带长1.0km，走向近南北；背斜西翼矿带长0.3km，走向北东－南西。背斜东翼直罗组上段4个长0.4km的铀矿带走向近南北[1,2]。
目前发现的铀矿化（体）以板状矿体为主，次为卷状，卷状主要发育在直罗组中，板状、透镜状矿体在各含矿层中均有发育（图1，图2）[1,2]。
图1 惠安堡矿床金家渠地段13号勘探线地质剖面图
1—第四系；2—直罗组上段；3—直罗组下段；4—延安组；5—砂岩；6—泥岩；7—地质界线；8—钻孔及其编号；9—氧化带前锋线；10—伽马曲线；11—铀矿体；12—铀矿化
图2 惠安堡矿床冯记沟地段133号勘探线地质剖面图
1—第四系；2—直罗组上段；3一直罗组下段；4—延安组；5—砂岩；6—泥岩；7—地质界线；8—钻孔及其编号；9—氧化带前锋线；10—伽马曲线；11—铀矿体；12—铀矿化
2.3.2 矿体品位、厚度及埋深
矿体厚度变化范围1.00～6.20m，平均为3.66m，变异系数为0.50，属于中等程度变化。平米铀量变化范围1.01～3.49kg/m2，平均1.84kg/m2，变异系数为0.45。总体来看，平米铀量变化不大、较稳定。品位变化范围0.0120～0.0385%，平均0.0230%，变异系数0.36，品位变化稳定，属品位较低矿石[1]。
矿体埋深300～400m，个别超过500m（ZKF133-5）[1] 。
2.4 矿石特征
2.4.1 铀矿化类型
铀矿化类型按含矿主岩可分为砂岩型和煤岩型；依据成因可分为层间氧化带型和潜水氧化带两种类型。铀矿化主要产于中下侏罗统直罗组和延安组，受发育于该层位的层间氧化带控制，铀矿化赋存于层间氧化带前锋线及其两翼，铀矿化类型主要为层间氧化带砂岩型，部分铀矿化受潜水氧化带控制。
2.4.2 矿石类型、结构构造
矿石类型可分为砂岩型和煤岩型两种。
砂岩型矿石是惠安堡矿床主要的铀矿石类型，含矿岩性主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，粒度从粗砂岩至细砂岩均有。依据砂岩型矿石的地球化学性质（或颜色）可分为灰色砂岩型矿石和黄色、红色砂岩型矿石两种类型。
煤岩型矿石主要产于延安组煤系地层之中，铀矿化一般分布在顶板为砂岩的煤层中，属潜水氧化带型铀矿化，煤质主要为褐煤。
矿石结构构造可分为疏松、较疏松砂岩、钙质砂岩和非钙质致密砂岩矿石。
2.4.3 矿石矿物成分
矿床赋矿岩石主要为砂岩，以长石砂岩为主，少量岩屑长石砂岩。碎屑以石英、长石和岩屑为主，其次为黑云母、白云母、绿泥石，少量碳屑和重矿物。少量自生矿物（黄铁矿和黏土矿物）。
2.4.4 矿石化学成分及伴生矿产
矿石主要为灰色砂岩矿石，极少量泥岩矿石。直罗组下段疏松—较疏松砂岩型铀矿石中，硅铝质组分（SiO2+Al2O3）为80.56%～90.40%，呈高硅酸型铀矿石，其他成分所占份额较少。少量钙质砂岩铀矿石，其中硅铝质组分（SiO2+ Al2O3）为61.36%～65.99%，碱质组分（CaO +M gO）为11.82%～12.96%，烧失量达成13.4%，矿物组成为碳酸盐类矿物，呈胶结物形式存在，同时含少量黄铁矿。
直罗组上段伴生元素归类分析和伴生素分类统计结果表明，除Se外，V、Mo、Re、Sc、Ga、Ge均未达到综合利用指标（表2）。
表2 惠安堡地区直罗组下段后生蚀变带伴生元素特征 （wB/10-6）
2.4.5 铀赋存状态及铀、镭平衡情况
（1）铀的存在形式
通过放射性α径迹照相可知铀赋存形式主要以吸附状为主，有少量铀矿物。
铀主要由Fe-Ti氧化物和黄铁矿吸附，少量云母、黏土质等吸附。Fe-Ti氧化物多为含铀的白钛石化碎屑。铀矿物主要为沥青铀矿、铀石。
（2）铀、镭平衡情况
对矿区85块直罗组矿石样品进行了铀－镭平衡分析，绝大多数偏铀，占70.6%，平衡占20.0%，偏镭占9.4%。统计发现，铀－镭平衡系数与铀的品位具有负相关性，铀的品位越高，铀－镭平衡系数越低，表明品位较高矿石正在遭受地下水的改造发生富集。单个样品铀－镭平衡系数（Kp）变化较大（0.30～1.73）。
2.4.6 后生蚀变
后生蚀变以赤铁矿化、褐铁矿化氧化蚀变为主，表现为层间氧化带和潜水氧化带。局部后生还原蚀变表现为黄铁矿化和油、气还原作用。
断褶带型砂岩型铀矿后生蚀变层间氧化带分带性不是非常明显，但仍然可以粗略地分为氧化带、过渡带（矿石带）、铀晕带和原生带4个带。不同分带在岩石的颜色、自生矿物组合、有机质含量和伴生元素等方面具有一些差异[,45]。
2.4.7 成矿年龄
10个矿石样矿物同位素年龄测定成矿年龄均属于新生代。北部磁窑堡地区U-208 Pb表观年龄为59.2Ma、21.9Ma，属于古近纪古新世和新近纪中新世早期；南部惠安堡地区U-208Pb表观年龄为6.2Ma、6.8Ma，属于新近纪中新世晚期。
3 主要成果和创新点
3.1 进一步明确了金家渠、冯记沟地段背斜形态、地层产状及断裂构造特征
金家渠断层（F3）的识别和研究使我们对金家渠地段构造、地层和层间氧化带等展布格局有了新的认识。F3不单是一条断层，而是束状断裂组合。由于F3反冲和平移作用使得尖儿庄背斜东翼部分地段延安组、直罗组叠置出现，后期含铀含氧地下水沿着尖儿庄背斜轴部及东翼侧向运移在直罗组下段、延安组形成3套氧化带和铀矿化。
3.2 进一步明确了金家渠、冯记沟地段层间氧化带、铀矿带展布特征
惠安堡地区围绕较大背斜的轴部及东、西两翼，直罗组上、下段发育大规模层间氧化现象，延安组发育规模适中的层间氧化现象。氧化砂岩大多为浅黄色、淡黄色、褐黄色，局部为浅红色，以褐铁矿化为主，次为赤铁矿化。金家渠地段尖儿庄背斜东翼F3上盘直罗组下段Ⅰ号层间氧化带长5.4km，走向近南北，向东发育；F3下盘直罗组下段Ⅱ号层间氧化带长10km，走向北东－南西，向东发育；延安组Ⅲ号层间氧化带长2.4km，走向北西—东南—南北，向东发育；尖儿庄背斜南端西翼氧化带长1.4km，向西发育。冯记沟地段冯记沟背斜东翼直罗组下段氧化带长5km，走向近南北，向东发育；直罗组上段氧化带长1.4km，走向近南北，向东发育；背斜西翼直罗组下段氧化带长3km，走向近南北，向西发育。
金家渠地段Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号层间氧化带分别控制了Ⅰ号铀矿带、Ⅱ号铀矿带和Ⅲ号铀矿带。冯记沟地段背斜东、西翼直罗组上、下段铀矿带同样受层间氧化带控制。
3.3 总结了断褶带砂岩型铀成矿特点、控矿因素和成矿模式
断褶带后生铀成矿既有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点，如主要受层间氧化带控制、前锋成矿、氧化带存在宏观、微观及微量元素分带性等，但也有自己的特殊性，如构造起主要作用、双向氧化和成矿等。断褶带砂岩型铀成矿具有砂体厚度较大，地下水近源、短途、双向径流、形成多个复杂局部水动力系统，沿背斜东、西两翼发育的层间氧化作用具有期次多、双向发育、层数多、氧化深度大、倾向延伸较短、纵横方向厚度变化较大、连续性较差、水解蚀变作用弱等特点；铀矿化具有期次多、品位较低、厚度较小、矿化分散、层数较多、深度较大、翼部成矿较强、前锋成矿较弱、矿化纵横连续较差、矿后改造较强等特征。
复背斜是控制层间氧化带和铀矿化的主要和直接因素，断裂作用对铀成矿有促进作用；铀矿化明显受背斜东、西两翼双向发育的层间氧化带控制。复背斜和断裂构造背景下多个相对独立的地下水动力系统对铀成矿有重要控制作用。
另外铀矿化与炭质及黄铁矿等还原物质关系密切，油气还原、热液改造参与了铀成矿。
惠安堡地区铀矿化特征及空间分布特点表明，该区铀矿化是独具特色的、受断褶带构造背景控制的局部性层间氧化带砂岩型铀矿。形成经历了早中侏罗世沉积预富集阶段→晚侏罗世西缘褶断带构造格局形成与潜水氧化铀矿化富集阶段→晚白垩世—渐新世层间氧化主成矿阶段→成矿停止→中新世层间氧化次成矿阶段→上新世局部油气、热液改造等6个阶段成矿演化过程。
3.4 为在构造活动区寻找砂岩型铀矿提供了一个范例
典型层间氧化带砂岩型铀矿产出于次造山带构造背景且具有缓倾斜坡带的中新生代盆地。惠安堡地区大地构造背景处于鄂尔多斯盆地西缘褶断带马家滩断褶带。经典的水成铀矿理论和评价准则认为断褶带不利于后生铀成矿作用。几年来，我们以“构造活动区寻找相对和缓构造部位”为指导，不断丰富砂岩铀矿成矿理论，落实了地浸砂岩型中型规模铀矿床，探索证明断褶带后生铀成矿既有典型层间氧化带砂岩型铀矿的一些特点，也有自己的特殊性。
惠安堡地区沉积和构造发展演化显示，该区虽处于西缘褶断带构造活动区，经历了多期次构造运动和改造，形成复背斜和复向斜，构造格局相对复杂，致使本区缺少区域性的构造斜坡带。但是，从构造演化和构造作用方式上分析，该区南北向展布的褶断带构造格局主要形成于第Ⅲ幕燕山运动（J3）阶段，而之后的第Ⅳ、Ⅴ幕燕山运动、喜马拉雅运动在区内均以差异抬升运动为主，再未发生强烈的构造水平挤压变形，处于构造相对和缓的稳定期。含矿层侏罗系的展布主要受控于宽缓褶皱和断裂构造，存在相对稳定单斜构造区。同时，第Ⅳ、Ⅴ幕燕山运动以来的多次抬升、剥蚀作用使侏罗系在背斜核部出露于地表，为大气降水、含氧含铀地下水向含矿层（砂体）内下渗、淋滤改造提供了有利的条件，含铀含氧水顺着含水层发生双侧向氧化作用，形成层间氧化带。
逆冲推覆构造带的前缘带是铀成矿有利区，前缘带发育一系列东倾的叠瓦状反冲断层，最东部反冲断层的上、下盘附近是铀矿化集中的地方。前缘带后期多以差异抬升运动为主，多处于相对稳定的垂直抬升、下降状态，前缘带更是处于强变形后的松弛状态，地下水得以对目的层进行更深入、更彻底的改造。正是这些叠瓦状分布于逆冲推覆体前缘带的最东部的反冲断层（F1、F3）使目的层逆冲上升，接近地表与地下水发生水力联系，形成层间氧化和铀矿化。
3.5 扩大了找矿区域和层位
早期认为铀成矿作用仅发生在背斜东翼直罗组下段。几年来，我们在背斜西翼及直罗组上段和延安组找到了工业矿带。
4 开发利用状况
该矿床目前尚未进行矿床开采的工艺试验及专门的工业利用可行性评价。从该矿床目前所查明的地质信息来看，矿床总体上品位偏低、埋深较大、厚度较薄，开发利用前景一般。
参考文献
[1]核工业二〇三研究所．鄂尔多斯盆地西南缘断褶带铀矿控矿因素及找矿方向研究[R]. 2010.
[2]中山大学．鄂尔多斯盆地西部中、新生代构造演化及其与砂岩型铀矿化关系[R].2007.
[3]郭庆银．鄂尔多斯盆地西缘中新生代构造演化与铀成矿作用[J]．铀矿地质，2010,26（3）:137-143.
[4]李保侠．鄂尔多斯盆地西缘惠安堡地区铀成矿特点[J]．铀矿地质，2010,26（4）:201-207．
[5]黄净白．试论我国古层间氧化带砂岩型铀矿床成矿特点、成矿模式及找矿前景[J]．铀矿地质，2007,23（1）:7-16.
我国铀矿勘查的重大进展和突破进-—入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例
[作者简介]李保侠，男，1962年生，研究员级高级工程师，1983年毕业于桂林冶金地质学院，长期从事铀矿地质勘查和科研工作，主持、参加的项目荣获多项国家、部、局级奖励，公开发表论文、译文多篇。