中国北方盆地大规模铀成矿作用:地层篇

“红黑”耦合沉积建造是中国北方中—新生代盆地(简称北方盆地)砂岩型铀矿的重要控矿要素之一,在勘查实践中得到了广泛证实和应用,指导发现找矿靶区和矿产地300余处,在成矿理论方面取得重要进展。本文系统总结了北方产铀盆地的60万余米铀矿岩芯钻探成果,通过典型矿床赋矿层沉积学、地球化学等对比研究,系统分析了北方盆地侏罗系、白垩系、新近系等赋矿层形成的沉积环境、物质组成等,进一步明确了制约成矿流体运移、铀矿物沉淀的赋矿层条件。结果显示:①北方盆地自侏罗纪以来,发育了Ⅰ中侏罗世—晚侏罗世早期(Bathonian-Oxfordian)、Ⅱ早白垩世早期(Valanginian)、Ⅲ早白垩世晚期(Aptian)、Ⅳ晚白垩世早期(Cenomanian)、Ⅴ晚白垩世晚期—早古近纪(Campanian-Thanetian)、Ⅵ早新近纪(Aquitanian-Burdigalian)和Ⅶ晚新近纪(ZancleanPiacenzian)7期红层,与下伏富还原性组分的黑色层构成了典型的对偶沉积建造,为北方盆地大规模成矿奠定了赋矿层基础。②地球化学指标显示:红层中Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于0.29~1.47(n=78),黑层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于0.57~53.96(n=223),赋矿层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于1.00~26.45(n=52)。赋矿层、黑层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值一般大于1,以发育黄铁矿、炭屑、油斑为特征,为相对较还原的环境。红层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值一般小于1,以发育钙质结核为特征,为相对较强氧化的环境。③总有机碳含量显示红层为0~0.16%(n=107),含矿层为0.01%~2.65%(n=137),黑层为0.01%~2.66%(n=339),含矿层总有机碳含量略低于黑层,与铀矿的富集沉淀有密切关系。④砂岩型铀矿体呈“板状”或“楔状”产出于黑层顶部的灰色、灰绿色砂岩和细砂岩,甚至泥岩,红层为含氧含铀流体的运移通道,黑层为含氧含铀流体的富集沉淀的化学屏障。因此,北方盆地红层和黑层对偶沉积、旋回充填是大规模铀成矿必要的地层条件,这些认识打破常规思维,“红黑”旋回叠加导致了北方盆地多层成矿的现象,矿体一般呈板状就位于红层和黑层的过渡带,这对深入理解砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿机理等工作和勘查工作部署具有重要实践意义。