0 引言

柴达木盆地作为中国四大盆地之一，虽然区内开展的铀矿找矿工作较少，但取得了较好的找矿成果，在区内发现十余处铀矿（化）点，矿化主要位于侏罗系地层中。随着近年来中国核工业地质局在区内开展的铀矿“新区、新类型、新层系”的三新找矿工作，在盆地的西北缘古近系—新近系中发现了较好的找矿线索（陈擎等，2020；张胜龙等；2023），显示出极大的找矿潜力。随着在研究区内针对古近系—新近系开展的铀资源调查评价工作，区内建立了“层间氧化渗入—油气还原渗出”铀成矿体系 （陈擎等，2020），同时对砂岩型铀矿化目标层地球物理特征（时志浩等，2022）、油气与铀矿化关系（刘阳等，2020）、构造特征（王继斌等，2022）、沉积演化 （易定红等，2022）、油气特征（赵思思等，2022）、遥感应用（李根军等，2017）和钾盐研究等方面（朱允铸等；1989；袁文虎等，2022）开展了相关研究工作，但对区内的铀矿化特征整体研究还很薄弱；本文通过资料综合研究、野外地质调查、岩矿鉴定等工作，对近年来新发现的英东铀矿点（东经 91°7'50.10″，北纬 38°5'3.58″）的铀矿物种类及产出特征进行了初步的研究，旨在为区内下一步铀矿找矿提供一些借鉴。

1 区域地质背景

柴达木盆地位于阿尔金断裂、柴北缘断裂、东昆北断裂之间，属于塔里木—中朝板块，是由中朝地块分裂出来的微型古陆，夹持在秦祁昆古生代地槽褶皱带之间。在塔里木—中朝板块的北侧为西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块，南侧为羌塘—华南板块、冈底斯板块和印度板块。柴达木盆地构造演化与上述板块间复杂的拉张裂解、俯冲消减和碰撞闭合作用密切相关（图1a）。

盆地内主要发育NW和NE向的基底深大断裂，其控制了盆地的构造分区性和分带性，表现在盆地在构造上具有东西分区与南北分带的特征。将盆地划为柴北缘坳陷、柴西坳陷和三湖坳陷 3 个一级构造单元（陈擎等，2020，图1b）。

研究区位于盆地西北缘的柴西坳陷，区内出露地层主要为新生界，周缘主要出露中生界；区内的古近纪—新近纪地层是主要的找矿目的层，目前已发现的铀矿化均赋存在新近系各层组中（图1c）。古近系—新近系在研究区内发育较齐全，由古新统—始新统路乐河组、渐新统下干柴沟组、中新统上干柴沟组、下油砂山组、上新统上油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组构成，主要为一套陆相碎屑岩建造。

2 地质特征

本文研究的英东铀矿点，位于柴西坳陷中的茫崖次级凹陷中的英东油田西北部。其铀矿化赋存于上新统上油砂山组（N₂y）中，其为一套辫状河三角洲前缘相沉积体系，微相上属于水下分流河道、水下分流河道间湾及河口坝。层序上表现为下粗上细的正粒序，岩性主要为一套棕红色—深灰色泥岩和灰色—浅灰白色含砾粗砂岩、粗砂岩、细砂岩互层。

2.1 砂体特征

英东铀矿点找矿目的层上新统上油砂山组 （N₂y）中砂体较为发育，其中在铀工业矿孔ZK1中见有 14 层砂体，厚度 6.50~34.65 m，含矿岩性为浅灰 （白）色细粒、中粒长石石英砂岩，孔内还见有较厚的粗砂岩，为一套水下分流河道砂体（图2）。

2.2 岩石学特征

浅灰色长石石英砂岩，中、细粒砂状结构，主要由砂质碎屑颗粒、填隙物组成，其中碎屑颗粒约占 72%；碎屑物主要为石英、长石、岩屑及少量的褐铁矿、绿泥石、黄铁矿、黑云母、绿帘石等（图3a、d），其多呈次棱角状—次圆状，粒度主要集中分布于0.1~0.5 mm，少数颗粒大于 0.5 mm；岩石分选较差，整体较松散，成熟度低，碎屑颗粒之间多呈点接触关系，为颗粒支撑类型；填隙物主要为黏土矿物和少量碳酸盐胶结物（图3b、e），胶结类型为孔隙式胶结，其中黏土矿物主要为高岭石、伊利石和绿泥石等，且其中混染少量褐铁矿。

1—第四系；2—第四系七个泉组；3—上新统狮子沟组；4—上新统上油砂山组；5—中新统下油砂山组；6—中新统上干柴沟组；7—渐新统下干柴沟组；8—侏罗系；9—石炭系；10—泥盆系；11—志留系奥陶系并层；12—达肯大坂群；13—花岗岩；14—背斜；15—逆断层；16—走滑断层； 17—缝合带；18—消减带；19—盆地范围；20—油田范围；21—砂岩型铀矿点；22—铀工业矿孔；23—研究区范围

岩石中的石英多为单晶石英，次为多晶石英，部分石英波状消光明显；长石主要为正长石、斜长石、条纹长石和少量微斜长石等，长石表面高岭土化发育，部分已完全高岭土化（图3c、f）；岩屑主要为泥质岩、硅质岩和变砂岩岩屑等，且大部分岩屑黏土化蚀变发育，与碎屑颗粒难以区分；岩石中还见有少量褐铁矿、黑云母和绿泥石等，其中绿泥石主要由黑云母蚀变形成，部分为原生沉积成岩成因，同时可见少量绿帘石。

对上油砂山组碎屑颗粒进行分类统计计算（表1），并在 Q-F-L 三元判别图解（图4）中对样品进行了投影，样品全部落于砂岩分类图的 FQ区（长石石英砂岩），表明该层砂体成分成熟度相对较低。

2.3 地球化学及后生蚀变特征

2.3.1 地球化学特征

对目的层上油砂山组砂岩进行取样分析，采集围岩样品 12 件、异常样品 8 件和矿石样品 20 件，岩性主要为（浅）灰色细砂岩。样品地球化学分析在核工业二〇三研究所分析测试中心完成，U 采用核工业北京地质研究院制造的 MUA 型激光荧光仪测定，Th使用日本岛津制造的UV-2600型紫外可见光分光光度计测试，CO₂、FeO 和有机碳采用容量法测定，Fe₂O₃使用日本岛津制造的 ICPS-7510型电感耦合等离子体发射光谱仪测试，S 使用日本岛津制造的 ICPS-7510 型电感耦合等离子体发射光谱仪，各项分析符合要求，分析结果见表2。

注：Q—石英；F—长石；L—岩屑。

1—泥岩；2—泥质粉砂岩；3—粉砂岩；4—细砂岩；5—中砂岩；6—粗砂岩；7—含砾粗砂岩；8—照片位置及编号；9—铀矿化体；10—铀矿体

a—灰色细砂岩（225 m处）；b—灰色粗砂岩（ZK1中473 m处）；c—灰白色细砂岩（564 m处）；d—灰色细砂岩整体结构及矿物组成，见有少量绿泥石原生矿物（-）；e—灰色粗砂岩整体结构及矿物组成，黏土矿物和少量碳酸盐胶结为主（+）；f—c扫描电镜下高岭土化特征

Q—石英砂岩；LQ—岩屑石英砂岩；FQ—长石石英砂岩；F—长石砂岩；QF—石英长石砂岩；LF—岩屑长石砂岩；L—岩屑砂岩；FL—长石岩屑砂岩；QL—石英岩屑砂岩

围岩、异常和矿石样中，Th 元素含量分别为 （9.65~14.84）×10^-6、（8.69~12.55）×10^-6、（6.94~11.35）×10^-6，平均分别为 11.69×10^-6、10.34×10^-6、 8.78×10^-6，随着 U 含量，Th 含量有所下降；CO₂含量分别在（4.43~9.58）×10^-6、（4.65~11.60）×10^-6、 （6. 09~13.40）×10^-6，平均分别为 6.95×10^-6、7.17× 10^-6、9.92×10^-6，CO₂含量有所增加；orgC含量分别为 （0. 02~0.22） ×10^-6、（0. 08~0.29） ×10^-6、（0. 06~0.81）×10^-6 ，平均分别为 0.13×10^-6 、0.19×10^-6 、 0.33×10^-6，orgC 含量有所增加；∑ S 含量分别为 （0. 022~0. 082）×10^-6、（0. 028~0.133）×10^-6、（0. 043~0.301）×10^-6，平均分别为 0. 04×10^-6 、0. 09×10^-6、 0.13×10^-6，∑S含量有所增加；FeO/Fe₂O₃平均分别为 0.79、0.55、0.24，FeO/Fe₂O₃比值降低。从地化数据特征上来看，结合典型原生地球化学类型特征，区内上油砂山组砂体原生岩石类型为灰色—黑色原生地球化学类型，是形成砂岩型铀矿的有利地球化学环境，且目的层砂体中自身铀含量较高，是区内主要找矿目的层。

2.3.2 后生蚀变特征

英东地区目的层上油砂山组中主要发育两种后生蚀变类型：后生氧化和后生还原。其中后生氧化在宏观上表现为岩石呈棕红色、褐黄色、浅黄色 （图5a、b）。岩石中发育较强的褐铁矿化，镜下主要表现为云母发生氧化呈棕褐色，同时在填隙物中发育大量粒状、粉末状褐铁矿化薄膜（图5d~f）。矿物颗粒表面遭受一定程度的后期氧化，局部遭受强烈溶蚀，颗粒边缘呈锯齿状。在油气还原灰绿色砂岩中也可见有残留的褐黄色氧化砂岩团块，表明目的层砂岩早期为氧化，后期遭受油气还原（图5g~i）；后期还原主要表现为灰绿色蚀变作用，岩石中见有大量的油斑和沥青质的分布（图5c），在显微镜下可观察到伊利石和高岭石。

3 铀矿化特征

英东铀矿点中铀矿化主要赋存于上新统上油砂山组辫状河三角洲前缘相水下分流河道砂体中，铀矿体呈板状，铀矿化埋深 220～570 m，厚度 0.1~6.1m，品位 0. 0103%~0. 0124%，赋矿岩性为灰色— 灰白色细砂岩、粗砂岩，主要蚀变为褐铁矿化、高岭土化、伊利石化、绿泥石化等。矿化受“层间氧化渗入+油气还原渗出”界面控制，属于氧化还原过渡环境。

在铀矿床勘查中，镭和铀之间的平衡状态对放射性测量结果有重要影响（王保群，1997；李继安和李建明，2013）。区内新近纪地层中铀矿化形式时间相对较短，存在铀、镭不平衡的现象。英东铀矿点中铀矿石的铀镭平衡系数主要介于 0.29～0.93，平衡系数均小于 1，表明英东铀矿点中存在“偏铀” 的现象。

4 铀存在形式

4.1 分析方法及测试结果

此次研究采集的 4 件矿石样品，采集于钻孔ZK1中。其中扫描电镜和电子探针测试在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室完成，扫描电镜使用仪器为德国产的 Zeiss Gemini Sigma300 VP SEM，测试条件：分辨率 1. 0 nm（15kV）和 1.6 nm （1kV），加速电压为 20 V～30 kV，放大倍数为 10～1000000 倍；矿物的元素含量定量分析选择仪器为日本电子 JXA—8230 型电子探针，测试条件：加速电压为 0～30 kV，二次电子分辨率 6 nm，束流稳定性≤±0. 05%/h，各种分析仪器精度符合要求。

a—褐黄色氧化砂岩（350 m处）；b—浅黄色氧化砂岩（470 m处）；c—灰色油气还原砂岩（260 m处），见有油斑；d—填隙物中见有褐铁矿分布，氧化蚀变发育；e—黑云母绿泥石化；f-褐铁矿化蚀变；g—砂岩空隙中发育有机物；h—砂岩粒间发育有机物和黄铁矿；i—发育钛铁矿，矿物被溶蚀

4.2 铀矿物特征

英东铀矿点中铀存在形式主要为铀矿物和吸附态铀，其中铀矿物主要为铀石和钒钾铀矿，铀矿物多以石英、长石、角闪石、钛铁矿、黄铁矿、有机质及黏土矿物为核心，附着在矿物边部和裂隙中。

铀石：英东铀矿点的铀石多分布于石英、长石、黏土矿物及角闪石周边，颗粒较小，10～20 µm，呈短柱状、粒状，具有非均质、裂纹少的特性。从背散射图像中可以看出，铀石的产出有4种，即围绕长石和石英矿物颗粒分布（图6b）、产在长石颗粒溶蚀空洞中、分布石英颗粒裂隙和黑云母解理面（图6a）、在填隙物中围绕黏土矿物分布。

钒钾铀矿：分布于有机质、石英、云母、角闪石及黏土矿物周边，主要为松散的微晶集合体和浸染状集合体，形态呈晶族状和放射状。从背散射图像中可以看出，钒钾铀矿产出有3种，即围绕在石英和长石及角闪石颗粒边部分布（图6c、d）、分布在云母和角闪石解理面中、在填隙物中围绕有机质分布。

a—铀石（亮色部分）分布于黑云母解理中；b—铀石（亮色部分）分布在石英颗粒边部；c—钒钾铀矿围绕黑云母、石英颗粒边部分布；d—钒钾铀矿围绕石英颗粒边部分布、在填隙物中围绕黏土矿物分布

4.3 化学成分

铀石：铀石中 UO₂含量为 15.99%～58.16%（均值为43.58%）；ThO₂含量为0. 02%～8.51%（均值为 1.80%）；SiO₂ 含量为 9.31%～42.11%（均值为 19.46%）；P₂O₅ 含量为 2.17%～8.44%（均值为 5.95%）；CaO 含量为 1.66%～8. 06%（ 均值为 5.24%）；FeO 含量为 0.21%～10.64%（均值为 2.14%）；MgO 含量为 0. 07%～5.43%（均值为 1.80%）；Al₂O₃ 含量为 0.46%～15.66%（均值为 5. 08%）；TiO₂ 含量为 9.31%～42.11%（均值为 19.46%）；MnO 含量为 0. 04%～0.21%（均值为 0. 09%）；Yb₂O₃ 含量为 0. 01%～0.74%（均值为 0.22%）；Na₂O 含量为 0. 05%～3.42%（均值为 0.88%）；Y₂O₃ 含量为 0. 07%～3.86%（均值为 0.83%）；总量 84. 09%～94.26%（均值为 86. 03%） （表3），这是由于铀石中含水分含量高，导致电子探针测试铀石成分总量偏低。且受后期地下水氧化作用影响下，铀石被部分氧化形成了少量磷钙类次生铀矿物，故与典型铀石成分有所差异。但总体来看英东地区铀石中 UO₂含量偏低、SiO₂含量偏高， UO₂/SiO₂达到1∶2.24，远低于正常值，此现象与鄂尔多斯北部铀矿床中的铀石一致（王贵等，2017；朱强等，2021）。

钒钾铀矿：从表4 中可以看出区内钒钾铀矿 UO₃ 含量为 54.91%～62.44%（均值为 57.95%）； V₂O₅ 含量为 14.52%～22.79%（均值为 17.91%）； SiO₂含量为1.43%～3.16%（均值为2.19%）；CaO含量为 0.54%～1.77%（均值为 1.11%）；FeO 含量为 0.25%～1.39%（均值为 0.79%）；MgO 含量为 0.56%～1.60%（均值为 1. 05%）；Al₂O₃ 含量为 1.54%～3.62%（均值为2.26%）；TiO₂含量为0.45%～1.20%（均值为 0.73%）；Cr₂O₃ 含量为 0.67%～1.24%（均值为0.92%）；K₂O含量为2.98%～6.68% （均值为5.12%）；Na₂O含量为1.14%～1.83%（均值为 1.39%）；总量 84.73%～94.14%（ 均值为 91.41%）。英东地区钒钾铀矿中 K₂O 含量偏低， CaO、Al₂O₃、Cr₂O₃、Na₂O等偏高。

4.4 铀的价态

铀矿石中铀的价态能反映砂岩型铀矿化的物理化学环境，岩石中四价铀含量越高，说明介质还原作用越强，越有利于铀的成矿富集（张明瑜等， 2005；杨松林，2020）。通过对英东铀矿点钻孔中20 个铀矿化岩石样品中U⁴⁺ 和U⁶⁺ 含量的对比（表5），可以初步反映区内铀富集的特征，矿化岩石U⁴⁺ 含量为 0. 0064%～0. 037%，占总含量 43.16%～80.37%， U⁶⁺ 含量为 0. 0067%～0. 0353%，占总含量 19.60%～56.84%。总体上，U⁴⁺ 的平均含量占总含量 53. 07%，U⁶⁺ 平均含量占总含量 46.91%，表明铀矿物主要以 U⁴⁺ 和 U⁶⁺ 共同存在，这与铀矿物主要为铀石和钒钾铀矿为主是吻合的。U⁶⁺ /U⁴⁺ 比值为0.24～1.32，平均值为 0.91，说明英东铀矿点中 U⁴⁺ 含量稍微偏高，其成矿环境偏还原。

5 铀矿物成因探讨

5.1 铀石的成因

铀石常形成于弱碱性、强还原性介质中，氧化还原电位 Eh 值一般为 0～-500 mV（闵茂中等， 1999；钟佳霖等，2022）。上新世早期开始，柴达木盆地进入喜马拉雅晚期构造演化阶段，青藏高原的抬升进一步加剧，盆地进入挤压反转阶段，盆地内开始形成大量褶皱和断裂，柴西地区逐渐抬升隆起，盆地西部南缘的阿拉尔物源迅速增多，向东推进至英东地区，致使英东地区下上油砂山组发育一套辫状河三角洲前缘—滨浅湖相沉积地层（王继斌等，2022）。“新构造运动”时期，盆地进入全面走滑挤压反转阶段，英东地区中、浅层构造开始形成，导致西侧目的层被抬升剥蚀，含铀含氧水进入目的层中，使得目的层砂体中呈酸性及弱酸性的地球化学环境，铀在氧化-还原过渡带中被还原沉淀，并吸附在矿物颗粒表面，此阶段形成的铀矿物主要为沥青铀矿；在上新统狮子沟组—更新统七个泉组沉积期英东地区生/排烃达到高峰（王丹等，2015），油气等还原性流体沿浅层断裂进入潜水-层间氧化带内，使原有的水动力系统被打破，氧化作用出现明显减弱，使得原本被氧化的黄色砂岩还原褪色成灰色、灰白色及灰绿色。油气沿断裂运移H₂S、CH₄、NH₃等气体，使含矿目的层中砂体的地球化学环境由碱性环境转变为中性—弱碱性。赋矿砂体被油气二次还原，使早期阶段形成的沥青铀矿转变为铀石。综合分析认为英东铀矿点中的铀石是沥青铀矿经过后期油气还原蚀变作用形成的。

5.2 钒钾铀矿成因

钒钾铀矿物主要产于沉积铀矿床和后生淋积铀矿床中的氧化带，尤其常见于砂岩型铀矿床氧化带（张明瑜等，2005），目前报道的钒钾铀矿多见于钙结岩型铀矿床，在砂岩型铀矿床中报道较少。钒钾铀矿属于铀酰钒酸盐，通常都是沥青铀矿、铀石等原生铀矿物的氧化产物，其赋存部位一般距离原生铀矿物都不远，形成介质为中性—弱碱性。柴达木盆地西部上油砂山组砂岩中 V含量高达 273.24× 10^-6，英东铀矿点中的钒钾铀矿物与上新统上油砂山组中高 V 含量有关，容易形成铀酰钒酸盐沉淀在含矿主岩的裂隙面、胶结物及有机质周围；由于目的层上新统上油砂山组形成时间较晚（14.9~8.2 Ma，潘家伟等，2015），铀成矿时间较晚，铀后期氧化作用可能至今没有结束，早期形成的铀石矿物被现代水氧化形成钒钾铀矿，这也是英东铀矿点铀石和钒钾铀矿共存的一种可能。

6 结论

（1）英东地区铀矿化赋存层位为上新统上油砂山组，赋矿砂体为辫状河三角洲前缘相水下分流河道砂体，砂体厚度 6.50～34.65 m，以灰白色、灰色细—粗粒长石石英砂岩为主；原生岩石类型为灰色 —黑色原生地球化学类型，后生氧化和油气还原强烈。铀矿化受“层间氧化渗入+油气还原渗出”界面控制，处于氧化还原过渡带中，矿石中铀镭平衡偏铀。今后在区内古近系—新近系地层中寻找砂岩型铀矿，可加强样品采集和化学分析工作。

（2）英东地区铀矿物主要为铀石和钒钾铀矿，铀矿物多以石英、长石、角闪石、钛铁矿、黄铁矿、有机质及黏土矿物为核心，附着在矿物边部和裂隙中。铀矿物中 U⁶⁺ /U⁴⁺ 比值为 0.91，U⁴⁺ 含量稍微偏高，其成矿环境偏还原。

（3）英东地区的铀石是沥青铀矿经过后期油气还原蚀变作用形成的，钒钾铀矿是由早期形成的铀石被现代水氧化形成的，其成矿作用持续至今。

参考文献