华南信江盆地砂岩型铀成矿控矿因素

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.017

摘要/Abstract

摘要：

华南盆地群中的砂岩铀矿,是我国砂岩型铀矿的组成部分。北方砂岩型铀矿的成因研究取得了重要进展,而华南砂岩型铀矿的成因探索,多停留在矿床研究的描述阶段,这无疑是砂岩铀矿成因研究的薄弱环节。江西信江盆地发现肖家砂岩型铀矿床和多个砂岩型铀矿化点,是华南产铀红盆的代表性盆地。本文以信江盆地为例,通过资料二次开发、野外调查、镜下观察、微量元素分析,对信江盆地砂岩铀矿化的成矿特征和控矿因素进行研究。研究表明,信江盆地砂岩铀矿化主要产于上白垩统茅店组、周田组、河口组、塘边组红层所夹的“灰色层”中,含矿岩层的颜色呈灰色、灰白色、灰绿色、青灰色,岩性有砾岩、砂质砾岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩等,矿化对层位和岩性的选择性不明显;空间上,砂岩铀矿化主要位于信江盆地中西端,围绕盆地深部下白垩统冷水坞组烃源岩上方或近外围分布,矿化强度与岩石中的有机质含量有关。分析认为,砂岩铀矿化受多种因素控制:(1)盆地坳陷区的烃源岩控制成矿物质来源;(2)红色层所夹的“灰色层”控制铀矿化的范围;(3)背斜构造轴部控制铀矿体的集中产出;(4)断层构造在新构造期的活动控制矿床的定位。成矿过程简要归纳为,盆地深部烃源岩中的铀等元素,因断层活动而活化,沿断层迁移到浅部背斜轴部附近的岩层或张性裂隙(破碎带)中的深部还原性成矿流体,当进入到浅部较氧化的环境时,铀酰有机络合物解离,铀等元素因自身还原剂作用而沉淀下来。

关键词: 砂岩铀矿, 灰色层, 新构造活动, 信江盆地

Abstract:

Sandstone uranium deposits in the basins of South China are integral to China’s sandstone-type uranium deposits. Significant progress has been made in genetic research on sandstone-type uranium deposits in North China, while research on sandstone-type uranium deposits in South China remains predominantly descriptive, representing a critical gap in uranium genesis studies. The Xinjiang Basin in Jiangxi is a representative uranium-rich basin in South China, where Xiaojia sandstone-type and multiple sandstone-type uranium mineralization have been discovered. This study takes Xinjiang Basin as an example to investigate the ore-forming characteristics and controlling factors of sandstone-type uranium deposits in South China. It aims to perform comparative studies on ore-forming mechanisms and provide a theoretical basis for understanding sandstone-type uranium mineralization in China through literature review, field surveys, microscopic observations, and trace element analysis. The results indicate that uranium mineralization in the Xinjiang Basin primarily occurs in the grey layers sandwiched between the red layers of the Upper Cretaceous Maodian, Zhoutian, Hekou, and Tang-bian Formations. The ore-bearing rocks include grey, grey-white, grey-green, bluish-grey conglomerates, sandstone conglomerates, sandstones, silty sandstones, and silty mudstones. The selectivity of mineralization based on stratigraphic and lithological characteristics is not significant. Spatially, sandstone uranium mineralization is primarily located at the central and western ends of the Xinjiang Basin, near the deep-seated source rock of the Lower Cretaceous Lengshuiwu Formation or its periphery. The intensity of mineralization correlates with the organic matter content in the rocks. It is concluded that sandstone uranium mineralization is controlled by multiple factors: (1) Rocks in basin depression areas control the sources of ore-forming materials; (2) Grey layers sandwiched between red layers determine the extent of uranium mineralization; (3) Anticline structures’ axes concentrate uranium body formation; (4) Neotectonic fault structure activity governs mineral deposit localization. The mineralization involves the activation of uranium and other elements in deep source rocks due to fault activity, migrating along fault channel to rock layers or tensile fractures (fracture belts) near shallow anticline axes. When uranium-bearing deep reducing fluids enter shallow, more oxidized environments, uranyl organic complexes dissociate. Elements such as uranium precipitate due to these reducing agents, forming uranium mineralization or deposits.

Key words: sandstone-type uranium deposit, gray layer, neotectonics activity, Xinjiang Basin

中图分类号:

张万良, 李余亮. 华南信江盆地砂岩型铀成矿控矿因素[J]. 现代地质, 2024, 38(04): 1109-1120.

ZHANG Wanliang, LI Yuliang. Ore-controlling Factors of the Sandstone-type Uranium Mineralization in the Xinjiang Basin of South China[J]. Geoscience, 2024, 38(04): 1109-1120.

图/表 12

图1 华南大地构造简图(a)和信江盆地白垩系分布图(b) 1. 上白垩统龟峰群红层;2.上白垩统赣州群红层;3.下白垩统沉积碎屑岩及火山岩;4.下白垩统火山岩及沉积碎屑岩;5.前白垩纪基底及岩浆岩;6.断层;7.砂岩型铀矿床、矿化点;8.构造观察点

Fig.1 Tectonic map of South China(a) and Cretaceous distribution map of Xinjiang basin(b)

表1 信江盆地白垩纪地层简表

Table 1 Cretaceous strata in Xinjiang Basin

地层时代		岩石地层及代号		厚度(m)	岩性组合
白垩纪	晚白垩世	龟峰群(K₂Gf)	莲荷组(K₂lh)	2600^①	砖红色砂岩、砂质砾岩
			塘边组(K₂t)	462^①	紫红色粉砂岩、泥岩
			河口组(K₂h)	3687^①	紫红色砾岩、砂岩
		赣州群(K₂G)	周田组(K₂z)	650^①	紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩,局部含石膏
		赣州群(K₂G)	茅店组(K₂m)	1200^①	紫红色砾岩、砂质砾岩,局部夹玄武岩
	早白垩世	火把山群(K₁H)	冷水坞组(K₁l)	>1545^①	杂色砂页岩
		火把山群(K₁H)	石溪组(K₁s)	>1166^①	紫红色泥岩、火山碎屑岩
		武夷群(K₁W)	鹅湖岭组(K₁e)	656~1192^②	熔结凝灰岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、砂岩、粉砂岩
		武夷群(K₁W)	打鼓顶组(K₁d)	486^②	安山岩、流纹岩、熔结凝灰岩、砂质砾岩、粉砂岩

表2 信江盆地砂岩铀矿床、铀矿化点信息

Table 2 Summary of sandstone uranium mineralization information in Xinjiang Basin

序号	矿床、矿化点	所在乡镇村	含矿地层	含矿岩性	最高铀含量(%)	矿化情况
1	肖家矿床	弋阳县旭光乡肖家村	K₂h	浅灰、灰白、灰绿色砂质砾岩、含砾砂岩	0.414	黄铁矿化、红化、硅化、水云母化、绿泥石化、高岭土化、迪开石化
2	盛源矿化点	贵溪市流口镇盛源黄家村	K₂z	灰色、灰绿色砂岩、粉砂岩	0.105	有机质越多,矿化越富
3	南源矿化点	贵溪市塘湾镇长兴村南源周家村	K₂m	灰白色、灰绿色砂岩、砂质砾岩	0.589	红化、萤石化、黄铁矿化、闪锌矿化、碳酸盐化和钙铀云母
4	中湖矿化点	贵溪市金沙乡中湖自然村北东侧	K₂t	灰白色砂质砾岩	0.1^*	局部见次生铀矿物(钙铀云母)
5	董家店矿化点	余干县董家乡董家店村	K₂h	灰色、灰白色、灰绿色砂质砾岩及泥岩	0.852	见大量地沥青和次生铀矿物,与岩石中的有机质和泥质夹层关系密切

图2 信江盆地砂岩铀矿床、铀矿化点地质略图 (a)肖家铀矿床地质略图;(b)盛源铀矿化点地质略图;(c)南源铀矿化点地质略图;(d)中湖铀矿化点地质略图;1.第四系;2.上白垩统塘边组紫红色细砂岩;3.上白垩统塘边组灰白色砂质砾岩;4.上白垩统塘边组紫红色砂岩;5.上白垩统河口组紫红色砂质砾岩、砂岩;6.上白垩统河口组浅灰色、灰白色、灰绿色、局部浅红色砂质砾岩、含砾砂岩;7.上白垩统河口组紫红色砾岩、砂质砾岩;8.上白垩统周田组紫红色砂质砾岩、杂色中粗粒长石石英砂岩、紫红色粉砂岩、含钙质结核砂岩;9.上白垩统周田组灰色、青灰色中粗粒长石石英砂岩夹数层泥质粉砂岩;10.上白垩统周田组紫红色粉砂岩、细砂岩;11.上白垩统茅店组灰白色、灰绿色砂岩、砂质砾岩;12.上白垩统茅店组紫红色粗砂岩;13.中元古界铁沙街岩片千枚岩、板岩、细碧角斑岩;14.平行不整合;15.背斜轴;16.断层;17.岩层产状;18.铀矿化带及编号

Fig.2 Geological sketch of sandstone uranium deposit and uranium mineralization points in the Xinjiang basin

图3 信江盆地烃源岩等厚线及砂岩铀矿分布图(据文献[25]) 1. 下白垩统冷水坞组烃源岩等厚线(m);2.信江盆地范围;3.砂岩铀矿床、矿化点

Fig.3 Distribution of source rock isopach and sandstone uranium deposits in Xinjiang basin(according to reference [25])

表3 肖家砂岩铀矿床铀及伴生元素含量(10-6)

Table 3 Content of U and its associated elements in Xiaojia sandstone uranium deposit(10-6)

样号	岩性	Th	U	Re	Mo	Se	V	Ba
XJ-01	紫灰色含砾砂岩	13.1	15.6	0.0009	1.010	0.0794	41.5	474.0
XJ-02	紫灰色砂质砾岩	14.1	14.9	0.0011	1.110	0.2950	37.9	688.0
XJ-03	褐灰色含砾砂岩	15.3	142.0	0.0016	1.410	6.1700	593.0	359.0
XJ-04	浅灰绿色砂岩	15.4	33.4	0.0012	0.983	1.3900	186.0	396.0
XJ-05	紫灰色含砾砂岩	16.0	21.2	0.0009	1.190	0.6700	106.0	363.0
XJ-06	灰绿色砂岩	12.8	237.0	0.0018	5.900	0.5590	120.0	72.0
XJ-07	灰绿色粗砂岩	14.0	32.6	0.0012	29.600	0.0594	58.0	58.7
XJ-08	灰绿色含砾砂岩	11.5	59.2	0.0027	4.280	12.7000	199.0	266.0
XJ-09	灰绿色含砾砂岩	12.7	192.0	0.0020	8.900	0.9770	173.0	153.0
XJ-10	灰绿色砾岩	13.8	24.5	0.0015	2.150	0.1380	239.0	2972.0
XJ-11	灰紫色砾岩	17.9	40.7	0.0022	0.843	0.2160	266.0	1487.0
XJ-12	绿色砾岩	12.5	252.0	0.0016	2.170	0.5360	156.0	129.0
XJ-13	灰黄色砂质砾岩	13.3	218.0	0.0031	1.120	35.9000	184.0	1050.0
XJ-14	灰黄色砂质砾岩	10.2	150.0	0.0119	3.030	20.6000	268.0	1140.0
XJ-15	浅灰绿色砂岩	12.1	165.0	0.0027	66.400	5.8900	360.0	1390.0
Turekian和Wedepohl (1961)砂岩平均值			0.45	-	0.2	0.05	20	10

图4 信江盆地贵溪凹陷YY-52地震地质解释剖面(据文献[34]补充修改,剖面位置见图1)

Fig.4 Geological interpretation of YY-52 seismic profile of Guixi depression in Xinjiang basin (according to reference [34],seeing Fig.1(b) for location))

图5 信江盆地圭峰地区地面伽马异常点、异常带、井中水异常分布图 1. 上白垩统河口组紫红色砂质砾岩、砂岩;2.上白垩统河口组浅红色、灰绿色砂质砾岩、砂岩;3.上白垩统河口组紫红色砾岩、砂质砾岩;4.中元古界铁沙街岩片千枚岩夹大理岩、细碧角斑岩;5.燕山期花岗岩;6.不整合;7.地层产状;8.断层;9.地面伽马异常点、异常带和水异常点

Fig.5 Distribution map of surface gamma anomaly points, anomaly zones, and well water anomalies in Guifeng area of the Xinjiang basin

图6 灰色层砂岩中的有机质(a)及有机质中的矿物(b) c.有机质;Zo.黝帘石;Ccp.黄铜矿;Py.黄铁矿;样品取自盛源矿化点,样号6-1

Fig.6 Organic matters in gray sandstones (a) and minerals in organic matters

图7 灰色层在平面(a)和剖面(b)上的分布形态 (a) 摄于南源地区;(b) 摄于盛源地区

Fig.7 Distribution of gray layer on plane (a) and section (b)

图8 肖家地区陈家寮背斜图切剖面(位置见图2(a)) 1. 上白垩统河口组上段紫红色砂质砾岩、砂岩;2.上白垩统河口组中段浅红色、灰色砂质砾岩、砂岩;3.上白垩统河口组下段紫红色砾岩、砂质砾岩;4.断层及编号;5.灰色层;6.铀矿化;7.砂质砾岩、砂岩;8.砾岩、砂质砾岩

Fig.8 Cut section of Chenjialiao anticline in Xiaojia area (seeing Fig.2(a) for location)

图9 信江盆地主要断层素描图 (a)信江盆地南缘断层;(b)神塘刘家北西向断层;(c)60矿区北东向断层;1.第四系残积或坡积物;2.紫红色砂质砾岩;3.粉砂岩;4.泥质砂岩;5.凝灰质砂岩;6.千枚岩;7.凝灰质板岩;8.硅质板岩;9.碎裂岩+角砾岩+断层泥;10.褐铁矿化;11.断层带界面

Fig.9 Sketch of main faults in Xinjiang Basin

参考文献 39

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