三湖坳陷南斜坡第四系航放异常发现及找矿意义

王培建; 朱琳; 徐顺; 孟祥宝; 贾化山

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2504950

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (15) :6269-6279 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2504950

天文学、地球科学

三湖坳陷南斜坡第四系航放异常发现及找矿意义

王培建 ¹^,²^,³ ,
朱琳 ¹^,²^,³ ,
徐顺 ¹^,²^,³ ,
孟祥宝 ¹^,²^,³ ,
贾化山 ¹^,²^,³

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Discovery and Prospecting Significance of Airborne Uranium Anomalies in Quaternary Strata of the Southern Slope in Sanhu Depression

WANG Pei-jian ¹^,²^,³ ,
ZHU Lin ¹^,²^,³ ,
XU Shun ¹^,²^,³ ,
MENG Xiang-bao ¹^,²^,³ ,
JIA Hua-shan ¹^,²^,³

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摘要

三湖坳陷作为柴达木盆地东部重要的新生代沉积坳陷,发育了中国最完整的巨厚第四系河湖相碎屑岩沉积。为了进一步探索该区航放铀异常成因及第四系铀矿找矿潜力,通过2023—2024年在三湖坳陷开展的1∶50 000高精度航放测量工作,开展了数据处理及异常筛选,首次在坳陷南斜坡斧头山地区发现第四系航放铀异常,对异常开展地质剖面测量、地面伽马能谱、土壤氡测量及化探取样分析研究工作,查明了异常规模及成因。研究表明:斧头山地区航放铀异常带位于褶皱核部及南翼,长约7 km,航放铀含量在9~15.8 μg/g,地面伽马能谱铀含量最高为241.9 μg/g,异常区土壤氡浓度呈多个高值点(最高达386 kBq/m³),异常产于狮子沟组与七个泉组不整合面上部七个泉组厚层状黄色氧化粗砂岩,局部发育褐铁矿化,U/Th 一般为15~22,呈铀强烈富集作用。综合研究认为异常由砂岩型铀矿化引起,铀的富集主要受控于扇三角洲砂体与低缓断背斜构造的耦合,是深部还原性流体运移聚集增强欠缺有机质的第四系砂体的还原能力,促使铀的沉淀富集,三湖坳陷具有寻找大规模第四系砂岩型铀矿的巨大潜力。本次发现对青藏高原东北缘高盐干旱盆地厚层第四系沉积寻找砂岩型铀矿具有重要指导意义。

Abstract

As a significant Cenozoic sedimentary depression in the Eastern Qaidam Basin, the Sanhu Depression hosts China’s most complete and exceptionally thick Quaternary fluvial-lacustrine clastic sedimentary sequence. To further investigate the genesis of aerial radiometric uranium anomalies and assess the uranium prospecting potential within the Quaternary strata of this region, based on the 1∶50 000 high-precision airborne radioactive survey carried out in the Sanhu Depression during 2023—2024, data processing and anomaly screening was performed. For the first time, Quaternary airborne uranium anomalies were discovered in the Fotoushan Area of the southern slope of the depression. Geological profile surveys, ground gamma-ray spectrometry, soil radon measurement, and geochemical sampling analysis were conducted on the anomalies to clarify their scale and genesis. The results show that the airborne uranium anomaly belt in the Futoushan area is located in the core and southern wing of the fold, with a length of approximately 7 km. The airborne uranium content ranges from 9 to 15.8 μg/g, and the maximum uranium content measured by ground gamma-ray spectrometry is 241.9 μg/g. The soil radon concentration in the anomaly area shows multiple high-value points (up to 386 kBq/m³). The anomalies occur in the thick-layered yellow oxidized coarse sandstones of the Qigequan Formation above the unconformity between the Shizigou Formation and Qigequan Formation, with local limonitization development. The U/Th ratio is generally 15~22, indicating strong uranium enrichment. Comprehensive studies suggest that the anomalies are caused by sandstone-type uranium mineralization. Uranium enrichment is mainly controlled by the coupling relationship between fan-delta sand bodies and low-relief fault-fold structures. The migration and accumulation of deep reducing fluids enhance the reduction capacity of Quaternary sand bodies, promoting uranium precipitation and enrichment. The Sanhu Depression has great potential for searching for large-scale Quaternary sandstone-type uranium deposits. This discovery holds significant guiding importance for the exploration of sandstone-type uranium deposits within thick Quaternary sediments in high-salinity arid basins in the northeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau.

Graphical abstract

关键词

三湖坳陷 / 第四系 / 砂岩 / 航放铀异常

Key words

Sanhu Depression / Quaternary / sandstone / airborne uranium anomaly

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王培建, 朱琳, 徐顺, 孟祥宝, 贾化山. 三湖坳陷南斜坡第四系航放异常发现及找矿意义[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(15): 6269-6279 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2504950

WANG Pei-jian, ZHU Lin, XU Shun, MENG Xiang-bao, JIA Hua-shan. Discovery and Prospecting Significance of Airborne Uranium Anomalies in Quaternary Strata of the Southern Slope in Sanhu Depression[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(15): 6269-6279 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2504950

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中国砂岩型铀矿主要成矿期为古生代至新近纪,尚无第四系砂岩铀矿床的相关报道^[1-5]。三湖坳陷作为青藏高原东北缘柴达木盆地重要的新生代沉积坳陷,其形成演化受控于阿尔金断裂带的左旋走滑和昆仑山构造带的隆升作用,该区自新近纪以来经历了多期构造活动,发育了中国最完整的巨厚第四系河湖相碎屑岩沉积,最大累积厚度逾3 000 m,以往研究主要集中于油气及钾盐资源勘探,铀矿勘查工作长期处于空白状态^[6-8]。三湖坳陷展现出多元化的成矿效应,浅部第四系富含生物成因天然气,中浅部盐层蕴藏规模可观的钾、锂等战略性矿产,上述矿产资源的形成与区内强动力作用关系密切^[9-11]。这种多矿种垂向叠置的成藏模式,反映了深部流体活动与表生环境的协同成矿作用,也为区内铀元素的富集成矿奠定基础,为理解高原盆地能源系统提供了典型范例。最新航放资料显示区内存在强烈的铀活化迁移作用,具备形成大规模砂岩型铀矿的地质基础。现依托2023—2024年开展的1∶50 000高精度航放测量工作,开展数据处理及异常筛选,首次在三湖坳陷南斜坡斧头山地区发现第四系航放铀异常,对异常开展地质剖面测量、地面伽马能谱、土壤氡测量及化探取样分析研究工作,查明异常规模及成因。该区铀的富集主要受控于扇三角洲砂体与低缓断褶构造的耦合,干旱高盐的第四系沉积本身欠缺有机质等还原物质,这种双重耦合机制是深部还原性流体运移聚集增强第四系砂体还原能力,是促使铀的沉淀富集重要因素。航放资料显示区内第四系沉积铀源十分优越,叠加区域强构造及水动力系统,也是区内第四系砂岩在较短时间内铀能富集的重要因素。三湖坳陷铀源、构造、水文地质、地层、蚀变等条件十分有利,三湖坳陷南斜坡及北斜坡具有寻找大规模第四系砂岩型铀矿的巨大潜力。

1 区域地质概况

三湖坳陷位于柴达木盆地中东部,涉及三湖中央凹陷、三湖南斜坡和三湖北斜坡次级构造单元,如图1所示。柴达木盆地位于青藏高原东北缘,是新生代以来受阿尔金断裂(左旋走滑)和昆仑山北缘断裂(逆冲推覆)共同控制的典型压扭性盆地^[12-13]。经历了古近纪(65~23 Ma)印度-欧亚板块碰撞导致盆地初始拉张而形成断陷湖盆、新近纪(23~2.6 Ma)区域挤压增强至昆仑山隆升使坳陷中心向西迁移、第四纪(2.6 Ma至今)阿尔金断裂走滑加剧至三湖地区快速沉降而形成中国最厚的第四系沉积三个构造演化阶段^[14]。三湖坳陷沉积了巨厚的第四纪陆相碎屑岩建造(沉积厚度大于3 000 m)^[15-16]。自下而上包括中下更新统七个泉组(Qpq^1-2)、上更新统(Qp³)、全新统(Qh)。其中中下更新统七个泉组以土黄色砂岩、浅灰色泥岩与砾岩互层为主,厚约778 m,是新发现航放铀异常层位;边缘到中心,其岩性由粗变细,颜色由黄到灰黑,厚度变大的特点;三湖中央凹陷区以巨厚暗色泥质岩为主,是本区主要气源岩。上更新统以冲洪积相和洪积相砂砾岩为主,盆地中心为砂质黏土层。全新统以化学沉积、湖积为特色,主要岩性为砂岩、砾石层、粉砂、黏土层和盐。三湖坳陷第四系由于是干旱条件下的快速沉积(0.8~1.0 mm/年),地层砂体疏松且本身有机质含量低(欠缺还原能力),传统认为不具备形成砂岩型铀矿的能力。航放资料显示三湖坳陷南斜坡及北斜坡存在多处带状航放铀异常,区域上受斜坡上的局部低缓断褶构造控制,本次新发现的坳陷南斜坡七个泉组砂岩中航放铀异常(钻探验证达工业铀矿化),表明第四系存在砂岩型铀成矿作用,指示三湖坳陷区巨厚第四系沉积层具有找铀潜力。

2 第四系砂岩中航放铀异常

三湖坳陷航放测量包括两个阶段:以格尔木为界,坳陷东部地区为1997年完成的1∶100 000/1∶200 000航空物探油气地质调查,坳陷西部地区为2024年完成1∶50 000高精度航空物探调查。对三湖坳陷区航放数据处理,求取航放铀含量,并进行异常筛选。结果显示三湖坳陷区航放铀含量总体表现为背景场上叠加大面积块状航放铀高场或带状航放铀异常为主,背景场一般为3~3.5 μg/g,叠加高场一般为5~7 μg/g,叠加异常幅值较高,一般为9~20 μg/g。叠加航放异常以带状分布为主,在坳陷南斜坡斧头山地区、坳陷北斜坡(埃姆尼克山南部)均有密集分布。第四系呈大片的高场叠加异常,显示区域铀源十分丰富。

2024年1∶50 000高精度航放测量在三湖坳陷南斜坡西部斧头山地区新发现密集分布航放铀异常带,通过实地异常查证表明,异常主要产于砂岩或钙(膏)结岩,其中斧头山褶皱密集分布的航放铀异常由砂岩富铀引起,区域第四系具有铀成矿潜力。此外,三湖坳陷北斜坡航放异常(1997年航测发现),实地检查显示异常由深部水沿泉眼上涌地表富集镭引起^[17],其成因认识尚存在争议,未开展进一步铀矿勘查工作,但研究成果表明区域存在大规模砂岩型铀成矿作用(镭主要来源于铀的衰变),北斜坡第四系或新近系均具有铀成矿潜力。

2.1 斧头山地区航放异常特征

斧头山地区航放铀含量总体表现为高背景上叠加弧状航放铀异常,背景场约4 μg/g,异常主要位于斧头山北西西向褶皱的东部倾覆端,如图2所示。航放铀异常包括 HFU-149、HFU-150、HFU-163、HFU-164、HFU-165、HFU-166 等,航放铀含量一般在7~10.6 μg/g,最大达15.8 μg/g,褶皱南翼异常带呈近东西向长轴状展布,长约6 km,宽约1 km,异常呈明显单峰状,峰背比一般在2.5~4。表明区域第四系不仅具有较高的铀背景,且铀具有明显的局部富集特点。

2.2 斧头山地区异常查证认识

斧头山背斜南北翼均叠加有带状航放铀异常,主要位于背斜转折端,向东倾覆地段。南翼航放铀异常呈带状展布,位于背斜核部及翼部,异常集中产于下更新统七个泉组(Qp₁q)与狮子沟组(N₂s)不整合面上部七个泉组4层砂岩层中,如图3所示。区域浅部存在薄层状钙结岩(约5 cm),为第四纪随着西部隆升,盐湖中心向三湖地区迁移,形成古盐湖薄层状蒸发岩;向下以潮湿黄色氧化疏松粗砂岩为主,单层厚度1~5 m,砂岩层间夹多层约15 cm厚的薄层状钙质泥岩(图4、图5)。异常区水动力较弱,水平层理发育,砂岩磨圆度适中,缺乏炭质及有机质,局部见褐铁矿化蚀变。

斧头山地段带状航放铀异常的地质成因类似,以HFU-163为重点异常进行分析,该异常地面伽马能谱铀含量及总量具有明显异常,钾含量及钍含量为背景场。地面伽马能谱铀含量背景值一般在4.0~10.0 μg/g,铀含量最高为241.9 μg/g,异常反应明显,大于30 μg/g的异常圈闭规模约为200 m×50 m;异常呈近东西向,与七个泉组砂岩层展布一致。异常区钾含量及钍含量为背景值,钾含量一般为1.2%~1.4%,钍含量一般为8~9.5 μg/g,在异常南缘存在明显增高显示(图6)。

HFU-163航放铀异常地质物探综合测量剖面可以看出,异常主要产于风化出露的七个泉组黄色中砂岩中(间隔薄层状灰白色钙质泥岩),地层产状平缓(约5°斜坡),砂岩露头处具有明显的铀异常及土壤氡异常,且在砂体倾覆端存在强土壤氡异常,表明倾覆端具有找铀潜力(图7)。核工业二○三研究所钻探验证该航放铀异常见工业铀矿化,品位达0.018%。异常地段取样分析黄色氧化砂岩铀含量一般为80~110 μg/g,钍含量一般为5~7 μg/g,U/Th一般为15~22,显示存在铀的强烈活化迁移富集。取样分析铀含量低于地面伽马能谱铀含量(241.9 μg/g),表明含矿地层隆升剥蚀,形成构造天窗,受地表水渗入影响,铀进一步向盆内运移。区域上盆内发育多条北西向低幅背斜带,由南向北水动力系统强劲,且第四系砂体规模大,两者耦合有利于形成氧化还原障而促使铀富集。

在斧头山南部异常区开展了面积性土壤氡浓度测量,总体表现为背景场上叠加多处尖峰状异常特征,异常值一般在150~250 kBq/m³,局部高达386 kBq/m³(图8)。从平面上看,异常区存在4片土壤氡异常浓集中心,包括HFU-149、HFU-163、HFU-164及HFU-163东南部约550 m处,异常浓集中心一般三四条测线有反应,尤以HFU-164异常区土壤氡异常分布面积最广,大于10 kBq/m³的异常圈闭规模约为700 m×300 m。多片土壤氡异常浓集中心表明斧头山褶皱东南部倾没端深部存在寻找砂岩型铀矿的潜力。

2.3 异常成因分析

斧头山褶皱区航放异常集中分布,也存在多片土壤氡异常浓集中心,该异常聚集区位于三湖坳陷南斜坡斧头山褶皱核部及南翼,异常产于厚层状辫状河相黄色砂体中(砂体缺乏有机质)。分析认为第四纪以来,阿尔金断裂走滑加剧至三湖地区快速沉降,在三湖坳陷形成一套厚层灰色-灰黄色冲湖积层(缺乏有机质,还原能力欠缺),干旱条件下的强蒸发作用及富含黏土质及钙质等弱胶结的吸附作用,使得第四系七个泉组砂体初步富铀;随着昆仑山的进一步挤压,三湖坳陷区南部形成有利层间氧化带的斜坡构造,区域富铀含氧水由昆仑山向坳陷中心运移;持续挤压在坳陷斜坡区形成多条北西向雁行排列的宽缓褶皱构造(伴随深大断裂),深部油气沿断裂向上运移,在局部背斜构造部位富集形成氧化还原障,增强第四系七个泉组砂体还原能力,促使铀的沉淀富集;伴随阿尔金山的持续隆升,三湖坳陷区西部隆升风化剥蚀,在坳陷西部形成构造天窗,铀进一步向东北部坳陷中心运移,铀矿遭受破坏(地表薄层状钙结岩具有一定保护作用),形成斧头山褶皱带砂岩型航放铀异常。

对收集的区域重力进行斜导数求取,主要反映区域盖层局部构造特征,显示三湖坳陷区存在多条北西向展布的低缓背斜构造带,这些构造带对区内的航放铀异常具有明显的控制作用,如斧头山褶皱铀异常、三湖坳陷北斜坡航放铀异常带等(图9)。空间上这些构造部位是深部还原性流体与浅部流体作用的有利构造部位,有利于形成氧化还原障,促使铀的富集沉淀。虽然第四纪以来的成矿时间非常短,但铀源十分丰富且低成岩度,大量的富铀含氧水由盆缘向坳陷中心运移,七个泉组有利沉积相带发育,多因素的综合控制下具备形成大规模砂岩型铀矿的地质条件,指示三湖坳陷区巨厚第四系沉积层具有找铀潜力。

3 第四系砂岩铀成矿条件分析

从铀成矿条件分析,三湖坳陷南斜坡的航放铀异常发现具有重要的勘探意义。该区第四系砂岩具备砂岩型铀矿成矿的三大关键要素:一是砂体发育于辫状河三角洲前缘及分流河道环境,岩性以疏松胶结的砂岩为主,利于含氧含铀水的渗透和层间氧化带发育;二是区域构造活动形成的断裂褶皱系统可能沟通深部还原性流体(如生物气),与铀的还原沉淀密切相关;三是坳陷周缘潜在的富铀蚀源区为铀成矿提供了物质基础。值得注意的是,柴达木盆地三湖坳陷已证实存在丰富的生物气资源,而生物气还原环境对铀的富集具有促进作用。因此,南斜坡铀异常的发现不仅拓展了柴达木盆地铀矿勘查的新层位,也为研究第四系砂岩型铀矿成矿规律提供了重要案例。

三湖坳陷南斜坡七个泉组厚层黄色粗砂岩中见工业铀矿(航放异常验证),表明第四系砂岩铀成矿作用烈度强(成矿时间短);存在大规模的带状航放铀异常分布,说明区域铀成矿作用范围广。三湖坳陷铀源十分丰富,区域斜坡构造稳定,水动力条件有利,发育扇三角洲及扇三角洲前缘相沉积,七个泉组以黄色氧化砂岩发育,具有寻找大规模砂岩型铀矿的巨大潜力。

3.1 铀源条件优越

三湖坳陷铀源主要来自南部昆仑山和北部祁连山的富铀岩系,包括浅变质岩、中酸性火山岩及侵入岩,其铀含量为7~19 μg/g,U/Th为2~4,显示出较高的铀迁出潜力^[18-20]。盆内沉积盖层中,侏罗系、古近系—第四系铀含量普遍较高(3.7~4.5 μg/g),局部砂岩铀含量可达100~2 000 μg/g。航放测量统计结果也显示柴达木盆地航放铀平均含量达3.3 μg/g,是中国鄂尔多斯、二连等重点找铀盆地平均铀含量的两倍,表明柴达木盆地优越的铀源条件。新构造运动使得盆地坳陷中心向三湖地区转移,西部古-新近系富铀流体进一步向三湖坳陷迁移。强烈的断裂活动,为古近系—侏罗系富铀地层与第四系砂岩之间的铀迁移提供了通道,使深部铀源能够持续向浅部成矿空间供给。三湖坳陷西部地区广泛分布的航放高场及第四系铀异常,进一步印证了铀的强烈活化迁移与富集作用,表明在有利构造和砂体发育部位易形成还原障,可促使铀大规模卸载成矿。

3.2 构造条件有利

第四纪以来的阿尔金断裂走滑,加剧至三湖地区快速沉降而形成中国最厚的第四系沉积。在三湖坳陷南部昆仑山前形成向盆内的平缓斜坡,在北部由埃姆尼克山向盆内形成斜坡构造。斜坡带地层呈单斜状产出,产状平缓,构造相对稳,因受昆仑山的挤压使得局部发育断裂及褶皱带。核工业二○三研究所在柴西断褶带发现的古—新近系砂岩型铀矿化,研究表明与深部来源还原性流体关系密切,是形成于干旱半干旱条件的陆相碎屑岩建造增强还原能力使铀卸载的主要因素。该区1∶50 000高精度航放铀异常同已知铀矿化(体),均表现出受区域断褶构造控制的特点,如七个泉铀矿化产于七个泉背斜核部,跃进铀矿产地产于阿拉尔构造带上(图10)。三湖坳陷第四系陆相碎屑岩建造,形成于干旱高盐环境,地层本身的植物碎屑等有机质缺乏,砂体普遍欠缺还原能力,但凹陷中心巨厚的泥岩沉积,提供了大量的低有机质烃源岩,在斜坡构造的局部低缓背斜等构造有利于形成局部强还原环境,促进铀的卸载富集。例如,第四纪生物气藏(台南气田及涩北气田等)受局部背斜构造控制,那北背斜核部狮子沟组见工业铀矿(狮子沟组),本次验证斧头山背斜航放异常见七个泉组工业铀矿等。

通过重力位场分离及边界增强等处理,显示三湖坳陷区局部低缓背斜构造十分发育(图11),三湖坳陷南斜坡发育那北、斧头山,三湖坳陷北斜坡发育五道梁等低缓背斜,这些部位存在深大断裂,是浅部流体与深部流体作用的有利构造部位,也叠加带状航放铀异常,是寻找三湖坳陷砂岩型铀矿的有利构造。

3.3 地层有利相带发育

新生代以来受印度-欧亚板块碰撞远程效应影响,三湖坳陷持续沉降形成封闭型湖盆。三湖坳陷巨厚的第四系沉积,由南部昆仑山及北部埃姆尼克山向盆内台吉乃尔湖、达布逊湖、霍布逊湖一带,发育冲积扇、扇三角洲平原、扇三角洲前缘、滨湖、浅湖、半深湖、扇三角洲、滩坝相,七个泉砂体厚度大且疏松,发育多层渗透性良好的砂岩、砂砾岩,与泥岩、盐类互层,构成良好的“砂-泥”结构,发育大规模的黄色氧化砂岩,具有砂岩型铀成矿有利地层条件,叠加低缓背斜构造核部是深部还原流体与浅部富铀含氧流体共同耦合部位,是坳陷寻找铀矿的有利部位。

3.4 水文地质条件有利

三湖坳陷具有良好的补径排系统,蚀源区昆仑山大气降水及冰雪融水不断为盆地进行水源补给。区内第四系砂体疏松、渗透性好,形成良好的径流通道,地下水通过径流区向盆地内断裂带排泄。具备渗入型盆地的基本水动力特征^[21-22]。

地表排泄区主要为地表河流及湖泊,河流包括:那棱格勒河、台吉乃尔河、乌图美仁河、格尔木西河、格尔木东河,湖泊自西向东为:西台吉乃尔湖、西达布逊湖、察尔汗盐湖。排泄区受控于北西向断裂构造,说明北西向断裂活动性强,具有水平阻水、垂向排水特点。水化学资料也证明水动力环境有水平与垂直分带性。

地下水的补给区主要分布于盆地南缘或地层的局部出露地段。盆缘砂体较厚,以砾岩、含砾砂岩、中细砂岩为主,靠近盆内的、埋藏较浅的地层出露地段主要补给上部层位承压水,下部地层条件受限制,直接补给条件受限制,多为冲积扇、辫状河、辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘相,上下含水层的独立性好,越流补给的可能性较小。盆地沉积过程中,且发育大规模的黄色氧化砂体,岩段露头条件较好,是寻找砂岩型铀矿的理想部位。

3.5 后生改造发育

第四系形成于干旱环境,且区内第四系生物气丰富,断陷挤压反转形成圈闭,部分油气通过地层或断陷构造在地层中形成了层间还原障,有利于层间氧化砂岩型铀矿化形成。通过调查发现层间氧化带及油气还原障在七个泉组有一定程度的发育,说明该区具有良好的后生改造条件。三湖坳陷盆源一带发育大规模的黄色演化蚀变,相盆内三湖地区,砂体逐渐变为暗色。局部黄色或灰色砂岩铀具有明显富集现象。

4 铀矿找矿潜力探讨

4.1 第四系砂岩铀异常富集机制探讨

在构造和气候的双重作用驱动下,昆仑山及北部的祁连山富铀花岗岩、变质岩经过剥蚀淋滤,铀元素随大气降水、雪水等向盆内迁移,在古-第四系岩层中首次富集,新近纪区域挤压增强至昆仑山隆升使坳陷中心向西迁移至三湖地区,古-新近系富铀含氧水进一步向第四系地层迁移。昆仑山的挤压使得三湖坳陷形成系列北西向展布的低缓背斜带,第四系生物气生成后由南部昆仑山向东北随层间水向北涩北背斜构造地区迁移,三湖坳陷局部背斜构造部位,使得生物气相对富集,增强第四系砂体还原能力,地层水中铀元素卸载富集,形成砂岩中铀矿化。

4.2 第四系砂岩找铀潜力分析

最新的1∶50 000高精度航放资料显示,柴达木盆地航放铀平均含量达3.3 μg/g,是中国鄂尔多斯、二连等重点找铀盆地平均铀含量的2倍,表明柴达木盆地具有优越的铀源条件。三湖坳陷分布多片航放铀高场及多处带状航放异常,且这些异常表现出受局部低缓背斜构造控制的特点,总体反映盆内第四纪以来,铀的活化迁移十分强烈,背斜构造部位是深部地层水中生物气析出及铀还原卸载富集的有利构造。区内沉积了巨厚的第四系沉积,有利相带发育,砂岩厚度大,压实程度低、成岩性差,孔隙度和渗透性条件优越,为铀运移提供了高效通道。且作为自流盆地,昆仑山及祁连山至三湖中心补径排体系发育,水动力条件优越(参与了第四系生物气藏的形成)。此外,第四系生物气的大量生成及运移可大幅增加砂体的还原能力,在有利构造部位(区域斜坡区的局部低缓背斜构造)有利于铀的卸载富集。

三湖坳陷南斜坡斧头山地区七个泉组厚层黄色粗砂岩中见工业铀矿(航放异常验证),表明第四系砂岩铀成矿作用烈度强(成矿时代3~1 Ma);存在大规模的带状航放铀异常分布,说明区域铀成矿作用范围广。三湖坳陷铀源十分丰富,区域斜坡构造稳定,水动力条件有利,发育扇三角洲及扇三角洲前缘相沉积,七个泉组以黄色氧化砂岩发育,且砂岩储层与钙质泥岩隔层互层结构稳定,具备形成“多层位、大规模”砂岩型铀矿的地质条件。

三湖坳陷展现出多元化的成矿效应,浅部第四系富含生物成因天然气,中部盐层蕴藏规模可观的钾、锂等战略性矿产,上述矿产资源的形成与区内强烈水动力作用关系密切,存在强烈的铀活化迁移作用,该坳陷具有寻找砂岩型铀矿的巨大潜力。三湖坳陷沉积了中国最厚的第四系沉积体系,首次在其南斜坡第四系七个泉组见工业铀矿,这对青藏高原东北缘高盐干旱盆地大厚度第四系寻找砂岩型铀矿具有重要指导意义。特别是坳陷斜坡构造区叠加的带状低缓背斜构造部位(如斧头山及埃姆尼克山南部低缓构造带),在构造及沉积双重耦合机制控制下,是进一步寻找第四系砂岩型铀矿的有利地段及空间。

5 结论

(1)首次在柴达木盆地三湖坳陷斧头山地区发现并查证了重要的第四系航放铀异常带。该异常带沿褶皱核部及南翼展布约7 km,航放铀含量最高达15.8 μg/g,地面伽马能谱铀含量峰值达241.9 μg/g,土壤氡浓度高值点达386 kBq/m³,且U/Th比值一般为15~22,异常赋存于七个泉组厚层氧化粗砂岩中,局部见褐铁矿化。综合研究证实其为砂岩型铀矿化引起。

(2)认为铀的富集主要受控于扇三角洲砂体与低缓断褶构造的耦合。深部还原性流体沿构造通道运移并聚集,显著增强了第四系砂体的还原能力,从而有效促使铀元素在有利部位发生沉淀和富集。这一机制表明三湖坳陷具备形成大规模第四系砂岩型铀矿的良好地质条件,特别是坳陷斜坡构造区叠加的带状低缓背斜构造部位,如斧头山及埃姆尼克山南部低缓构造带。

(3)该发现具有突破性意义,不仅证实了三湖坳陷巨大的第四系砂岩型铀矿找矿潜力,更为青藏高原东北缘高盐干旱盆地巨厚第四系中寻找砂岩型铀矿提供了重要实践范例。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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