松辽盆地砂岩层铀成矿地质条件初步探讨

田兆成

吉林省核工业地质工程局，吉林 长春130062

松辽盆地为一中新生代内陆沉积盆地，总面积约260 000 km2，盆地边缘发现有铀矿化异常的集中地段，有着较好的成矿地质条件。

1 松辽盆地地质背景

松辽盆地位于中朝准地台与天山兴安槽褶皱区街接线的北侧，是地槽褶皱区的组成部分，具体隶属吉黑褶皱系范围，称松辽坳陷（见图1）。

松辽盆地地层，按盆地结构可以划分为基底和盖层两部分。

基底地层由石炭二叠系的砂板岩、板岩、石灰岩、火山岩和片麻岩以及中酸性侵入岩等组成。在盆地南部双辽、金宝屯一带、其基底地层则是前震旦古老变质岩系。主要岩石类型有花岗岩、片麻岩、片岩、砂板岩、石灰岩等, 其分布在松辽盆地的中部及以南地区, 以片麻岩-片岩为主。其西部以砂板岩-碳酸盐为主,是兴安地槽的延伸部分; 其东部是片岩-砂板岩-石灰岩分布区, 与吉黑地槽区相过渡。花岗岩是松辽盆地基底岩石的重要组成部分, 可分为三个期次, 有加里东期, 海西期和燕山期。在松辽盆地的中部有一片很大面积的片麻岩-片岩分布区。

盖屋由中新生代地层组成，其中侏罗系为一套断陷型火山岩夹煤系地层，白垩系为一套内陆碎屑岩夹油页岩地层，第三系为碎屑岩局部夹褐煤沉积。其中：白垩系上统四方台组为铀异常层位；白垩系下统嫩江组第三段、青山口组和姚家组为铀异常增高层位；到白垩系下统泉头组为矿化层位；白垩系下统登楼库组为铀异常层位。侏罗系上统沙河子组为矿化层位。

它是在侏罗纪断陷沉积盆地的基础上，由于地壳的长期大面积坳陷快速沉降堆积的一套以砂泥岩为主的碎屑岩。并在盆地某些地段的一定层位中发育有油页岩、石油和天然气，是大庆、扶余等油田的良好生油层和储集层，同时在盆地边缘发现了一些铀矿化和铀异常层位，为今后在该地区开展放射性找矿工作，打下良好基础。

图1 大地构造分区略图Fig.1 Geotectonic zoning sketchmap

白垩系是组成松辽盆地盖层的主要层位，其厚度在5 000m以上，松辽盆地的岩浆活动，主要出现在燕山早期和喜山晚期，燕山早期岩浆活动表现为断陷型火山盆地以及侵入于其中的燕山期花岗岩。喜山期岩浆活动表现为中基性火山喷发，集中分布在黑龙江省五大连池，吉林省南部双辽等火山群以及盆地东部大屯一带。

松辽盆地的构造，在基底和盖层中表现形式有所不同。盖层构造，褶皱、断裂均较发育，特别是褶皱构造多以短轴背向斜为主，地层呈舒缓坡状，倾角一般不超过度10°，断裂以高角度断层为主，在基底地层中以断裂构造为主，规模较大，例如郯卢断裂在东北的延伸部分，分布在松辽盆地东部，嫩江大断裂潜伏在松辽盆地西北部盖层之下，它们对松辽盆地的发展起控制作用。

2 铀矿形成条件分析

铀矿形成来自两方面：蚀源区和盖层。

蚀源区铀源的好坏，取决于蚀源区岩石的含铀量浸出率和浸出量，一般含铀量高浸出率大则铀源条件好，反之则不好。松辽盆地周围岩石总的来看有两个类型：一个是南部地台范围古老变质岩系出露地区，二是中北部地槽褶皱带中上部古生代沉积岩分布地区，前者属中朝准地台东段范围，已发现有富矿，属宏观富铀地区，后者分布在盆地西、北、东边缘地区，由沉积岩、火山岩和花岗岩组成，铀含量一般(3～5)×10-6，总的含铀含量不高，但其中不乏含铀量较高的地质体，例如盆地东北缘中生代火山岩含铀量(7.15～13.66)×10-6, 燕山期花岗岩(8～10.65) ×10-6,华力西期的向阳山岩体8.7×10-6。盆地西缘二叠系的宝石组8.7 ×10-6，索伦组7.1×10-6,大石寨组7.4 ×10-6；巴尔哲岩体15.6×10-6，,大石寨岩体22.3 ×10-6，等等都说明有铀含量高的地质层体存在。于浸出率多在40%～20%，最高60%，因此总的来看，松辽盆地蚀源区铀源条件以南缘和东北缘为最好，西缘次之，东缘最差。

盖层铀源条件分析中，一般都把盖层中夹有凝灰岩等中酸性火山岩的夹层作为有利条件看待。在松辽盆地盖屋中，特别是白垩纪地层中有火山岩夹层，其分布面积可达数百平方公里。一般分布在地表以下150～300m范围内，有三个层位，其岩性有凝灰岩，凝灰质粉砂岩、细砂岩等，单层厚度最大可达90m，一般在数十公分至1m。

表1 松辽盆地盖层含铀统计表Table 1 Uranium-bearing statistics of Songliao Basin covering strata

对松辽盆地盖层见到含量的研究，目前有三个方面的资料，第一类是通过地表露头的取样或测量得到的数据，（见表1），表明盆地东部泉头组铀含量平均为1.53×10-6，青山口组2.07×10-6，姚家组,3.14 ×10-6，嫩江组5.52 ×10-6。

第二类是岩芯微量铀分析数据，姚家组质量分数最高在(3.13～4.75)×10-6，泉头组次之在(2.84～3.76) ×10-6，其余青山口和嫩江组略低，分别是(1.18～2.80) ×10-6.和(0.8～3.62) ×10-6（见表2）。

第三类是法国斯伦贝谢测井公司的伽玛能谱测并数据表明，登娄库组，泉头组铀含量3×10-6，姚二、三段和嫩一段铀含量低只有0.5×10-6，而青山口组有高有低。在古704孔为3×10-6，但到南3—2一检36孔只有0.5×10-6，说明铀质量分数变化是很大的（见表3）。

通过上面三组数据可以看出：第一松辽盆地各组段铀含量略有差异，深部资料表明泉头组、姚家组铀含量高，青山口组铀含量低，嫩江组有高有低，但能谱数据姚家组铀质量分数只有0.5×10-6，而钍铀比值却高达16（见表3）这说明原来铀质量分数并不低。第二松辽盆地同一组段岩石，分布在不同地区，铀含量可以大起大落，例如，盆地东部泉头铀含量1.53×10-6，但到盆地东北缘庆安就可以达到9.7×10-6，这从找矿角度上看是有利的。第三，关于松辽盆地盖层提供铀源的可能性问题，目前要做出准确答案为时尚早，但有一点是值得重视的,就是在不同层位不同地段都曾出现过铀含量很低。但钍铀比值却很高的现象，例如表3嫩一段，青二三段，姚二三段铀质量分数0.5×10-6，钽钍铀比却高达16、20、16。同样情况也出现在表2中，这就说明这些地层在后期改造过程中，有铀的丢失现象，有丢就有得，丢就贫化，得就富集，这就是铀的再分配。因此松辽盆地盖层提供铀源的条件和现象是存在的。

松辽盆地南部双辽以南地区，在盖层中有将近600m长的矿化体，有数十个钻孔见到矿化异常，在其南缘地区也存在为数较多的铀异常点、带、以及秀水河子盆地中的水中铀异常等等构马了松辽盆地南部的异常富集区。

表2 白垩系地层钻孔含铀丰度统计表Table 2 Drilling uranium-bearing abundance statistics of in Cretaceous strata

3 矿化异常与岩相古地理的关系

松辽盆地矿化异常与岩相关系密切，从表4看到盆地146个资料较全的矿化异常统计数据看在泉头组，姚家组，四方台组和登娄库组的河流相地层中总共发现有多个矿化异常，约占异常总数42.5%而其余组段的河流相地层中尚未发现矿化异常，从层位上看，泉头组发现的矿化异常数量较多，而且都分布在河流相地层中，总的看泉头组河流相地层应当是找矿重点。

表3 大庆地区白垩系地层钻孔含铀丰度统计表Table 3 Drilling uranium-bearing abundance statistics of Cretaceous strata in Daqing area

表4 松辽盆地矿化异常数与岩相和岩层组段关系简表Table 4 The relation ofmineralization anomaly number and lithofacies, stratum Group (section)

矿化异常与复合砂体也有一定的关系，复合砂体反映，古河流沉积体系，在松辽盆地各组段地层中均有复合砂体存在，铀矿化异常有很大一部分就落在这些复合砂体上，通过对松辽盆地某个段矿化异常的统计结果看，（表5）有94段落入复合砂体中，占总数的54%。其中落入保康复合砂体的矿化异常数量最多，可达60段，约占砂体异常数的63.8%，其次为英台—白城复合砂体，约占14.9%。从层位看、泉头组和姚家组落入复合砂体中异常数量最多。泉头组51个，占54.3%，姚家组16个，占17%。松辽盆地中两个好点，都在复合砂体影响范围之内。

矿化异常与砂页岩比的关系对于砂岩型铀矿化异常来说是个很重要的参数。总的趋势是砂岩大于泥岩，砂泥岩互层有利。松辽盆地中的两个好点,某矿化点砂泥岩比为8∶3，砂岩占40%。其余异常虽然赋存于砂泥岩互层地层中，但砂岩所占比重一般较小只有10%～20%。总之，松辽盆地砂页岩比有利地段面积不大，主要分布在盆地边缘，复合砂体发育地段。

矿化异常与岩石颜色关系也很密切，总的看红色、灰色要搭配成一定的比例关系、颜色太单一是不利的。松辽盆地地层颜色的比例关系有一定的规律，河流相和滨湖相地层以红色为主，红、灰互层，为其主要特征。浅湖相似灰色为主夹少量红色。深湖相地层以黑、灰黑为主，没有红色地层出现。因此、在松辽盆地找地侵砂岩型铀矿，以河流相最为有利，目前松辽盆地发现的两个好的氧化相，岩石所占比重分别是40%、40%～60%。

矿化异常与侵蚀面有联系。松辽盆地目前发现的较好的矿化异常，主要分布在泉头组和四方台组，这两个组的底部都具有大型侵蚀面，从这一点看松辽盆地找矿重点对象应当是登娄库组、泉头组和四方台组。

表5 松辽盆地各组含铀异常数统计表Table 5 Uranium-bearing anomaly number statistics of each Group in Songliao Basin

4 结论

（1）松辽盆地边缘地区，河流相地层分布广泛，复合砂体发育、后期改造作用明显，具有铀矿化现象显示。可作为今后地侵砂岩型铀矿找矿和研究工作重点。其中盆地南部双辽地区和盆地东北缘庆安地区为重点找矿地区。

（2）松辽盆地白垩系7个组中，泉头组和登娄库组为重点矿化异常层位，其次四方台组和姚家组也应给予适当重视。

（3）白垩系各组段地层中，分布在盆地边缘的河流相地层找寻铀矿重点对象。

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