东北地区中—新生代盆地群形成演化的动力学背景

东北地区的中—新生代盆地之下并非都是变质结晶基底,松辽和二连等盆地大部分叠加在未变质的晚古生代残余沉积盆地之上。嫩江—开鲁断裂和嘉荫—牡丹江断裂是两条深达岩石圈尺度的断裂构造,将东北地区分为额尔古纳—兴安、松嫩和佳木斯三大基底构造单元和与之相对应的西部、中部和东部三大中—新生代盆地群。3个盆地群不但基底和深部岩石圈结构明显不同,而且盆地结构及充填特征也存在明显的差异。东北地区与中生代盆地演化相关的火山活动主要发生在中—晚侏罗世（167~147 Ma）,早白垩世早期（136~126 Ma）和早白垩世晚期（122~109 Ma）。侏罗纪火山岩主要发育在大兴安岭及其以西地区;早白垩世火山岩全区均有分布,且具有由西向东时代渐新变新的演化趋势。从深部构造和区域动力学背景角度,东北地区的侏罗纪和白垩纪—新生代构造演化分别属于两大动力学体系。前者的形成演化与西伯利亚板块和华北板块对东北地区西部产生的南北向挤压作用及后继的伸展作用有关,北北东向展布的中—晚侏罗世火山岩大面积叠加在近东西向展布的漠河前陆盆地和突泉等含煤盆地之上;后者的形成演化明显与西北太平洋构造域大洋板块对东北亚大陆边缘的作用有关。根据同位素年龄和生物地层学证据重新厘定的中—新生代盆地地层对比结果显示,即使是同时代形成的早白垩世盆地由于与大陆边缘的距离不同,其盆地的沉积充填特征和后期构造改造特点也不尽相同。西部以海拉尔盆地为代表的早白垩世盆地主要发育以火山岩为主的断陷沉积,之后长期处于隆升环境;中部以松辽盆地为代表的白垩纪盆地不但发育早白垩世早期的断陷沉积,而且之上基本连续叠加了早白垩世晚期和晚白垩世坳陷沉积;东部盆地群由三江、勃利、鸡西和虎林等众多中、小型盆地构成,它们在早白垩世早期曾是一个统一的近海大陆边缘盆地（大三江盆地）,以发育海陆交互相沉积为特点。由于该区紧邻西北太平洋大陆边缘,受大陆边缘构造转换的影响,统一的大三江盆地在早白垩世末期被强烈的逆冲构造和左行走滑构造所破坏和改造。该区目前分散孤立存在的多个中、小型早白垩世盆地均为早白垩世末期构造改造后的残余盆地。

中—新生代盆地煤铀协同勘查及对策建议

我国铀资源对外依存度高,供应安全不容乐观,加大国内铀资源勘探投入势在必行。目前我国铀资源产量主要来自于北方砂岩型铀矿床,将来可能占比越来越高将由其提供。砂岩型铀矿产出与含煤地层关系密切,煤田勘查发现的放射性信息是砂岩型铀矿找矿的重要线索,鄂尔多斯盆地皂火壕和纳林沟大型砂岩型铀矿床的发现与之关系密切,大营超大型砂岩型铀矿床的发现更是煤铀协同勘查的典型范例。受此启发,中国地质调查局实施了北方砂岩型铀矿调查工程,发现了一系列大型砂岩型铀矿产地和多个经钻探验证的远景区,“铀煤兼探”成效显著。中国地质调查局主要职责为公益性地质调查,由其主导发现的矿产地和远景区勘查精度较低,要使其达到提交储量的级别,就需要企业接盘。我国现行铀矿政策和部门利益冲突限制了社会资本的进入,严重影响了铀矿找矿的进程,为此笔者等建议:(1)在国家层面制定相关配套政策,进一步放开铀矿权,允许非核企业进入铀矿勘查领域,激活市场潜力,重点推进、做深前期“煤铀兼探”获得的成果,加快我国铀资源勘查进程;(2)持续不断地推进“煤铀、油铀”等协同勘查工作,提高多能源综合勘查研究水平,节省勘查资金,制定我国协同勘查的基本原则和勘查规范,使能源型盆地勘查工作有序高效并合理利用。

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。

中国北方古亚洲构造域中沉积型铀矿形成发育的沉积-构造背景综合分析

近20年的勘查实践表明,横贯中国北方的古亚洲洋造山带及其两侧的中—新生代陆相沉积盆地,是我国最重要的沉积型铀矿床形成发育的铀成矿构造域。研究认为,古亚洲洋造山带是重要的富铀地质体,盆-山耦合机制制约下的地表水系搬运沉积作用是形成铀源供给系统的必要前提,泥岩型铀矿表现为单一铀源供给系统,而砂岩型铀矿则表现为双重铀源供给系统并且铀储层砂体本身的"再生铀源"不容忽视。在逆冲-造山间歇期或裂后热沉降时期,相对松弛和稳定的大地构造背景有利于沉积-成矿环境的形成,泥岩型铀矿需要同沉积期的稳定构造背景,而砂岩型铀矿不仅需要同沉积期的稳定构造背景,也需要成矿期具有适当掀斜作用的构造背景,有些矿床对成矿期后的构造环境还非常敏感。调查发现,当成矿期的含矿流场与沉积期的古水流体系基本一致时,铀储层砂体中层间氧化效率最高而且铀搬运通量最大,更加有利于成就大型和超大型矿床。在区域古构造等因素的协同影响下,同沉积期的古气候背景是制约铀储层砂体和成矿期层间氧化带发育方向和规模的极为重要的地质因素。同沉积期古气候不仅制约了铀储层砂体发育的结构和规模,同时更重要地制约了铀储层内部和外部还原介质的类型及其空间分布规律。铀储层砂体的形态和结构制约了层间氧化带发育的方向和轨迹,而铀储层内部和外部的还原介质则控制着古层间氧化带推进的里程及前锋线位置,铀矿化作用则与氧化还原地球化学障有关。基于此,毗邻古亚洲洋造山带的中—新生代沉积盆地都是沉积型铀矿勘查的主要远景区,而针对目标沉积盆地,则需要在深入剖析盆地构造格架以及区域含矿流场补-径-排关系基础上,再依据含铀岩系自身的特征(古气候背景、还原介质类型与分布空间)圈定和评价找矿靶区。