北境漫步 -
王永君 彭云彪 高龙
（核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010）
[摘要]磁窑堡铀矿床的发现经历了综合编图与研究、铀资源调查评价、区域评价、预查和普查等几个工作阶段。矿床的含矿层为中侏罗统直罗组下段，矿体呈南北向展布，长7km，宽100～400 m，形态简单，受层间氧化带控制，构造控矿作用明显，属层间氧化带型砂岩铀矿床。
[关键词]磁窑堡；层间氧化带；砂岩型铀矿床
磁窑堡铀矿床位于宁夏回族自治区灵武市境内，呈南北向展布，控制矿带面积9km2。矿床位于国家高速G20与国道G301的交汇处，交通方便。为沙漠丘陵地貌景观。
1 发现和勘查过程
磁窑堡铀矿床是2002年核工业二〇八大队在开展鄂尔多斯盆地北部磁窑堡地区铀成矿条件研究及编图工作基础上，以其圈定的延安组和直罗组层间氧化带前锋线为依据，以可地浸砂岩型铀矿为主要找矿类型，经历了铀资源调查评价、区域评价、预查和普查等几个工作阶段发现的。
1.1 综合编图与研究
在2002年，鉴于鄂尔多斯盆地北部皂火壕铀矿床的发现，为了进一步扩大鄂尔多斯盆地铀矿找矿成果，盆地西缘的中侏罗统直罗组和中侏罗统延安组又具有埋藏较浅的特点，于是核工业二〇八大队通过系统收集盆地西缘基础地质资料和钻孔资料，承担了中国核工业地质局下达的《鄂尔多斯盆地北部磁窑堡地区铀成矿条件研究及编图》项目[1]，进一步确定了磁窑堡地区找矿目标层为中侏罗统延安组和直罗组，并且分别在延安组下段、中上段砂体和直罗组下岩段砂体内圈定了层间氧化带前锋线，预测了磁窑堡－碎石井直罗组Ⅰ类成矿远景区。
1.2 调查评价
2003～2005年，由中国地质调查局下达、中国核工业地质局组织实施，核工业二〇八大队承担，开展了《鄂尔多斯盆地北部地浸砂岩型铀资源调查评价》项目[2]，按照“总体评价区域铀成矿环境，重点地段钻探查证”的技术思路，主要对磁窑堡地段实施了查证工作，投入钻探工作量2300m，施工钻孔5个，发现3个工业铀矿孔。在磁窑堡—清水营—冯记沟一带直罗组下段进一步圈定了一条规模巨大的层间氧化带，其长度在80km以上，宽度一般为3km，进一步确定了中侏罗统直罗组为盆地西缘磁窑堡地区的主要找矿目的层，划分出了磁窑堡Ⅰ类铀成矿远景区。
1.3 区域评价
2005～2006年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《鄂尔多斯盆地北部银东地区1∶25万铀矿资源区域评价》项目[3] ，提出鄂尔多斯盆地西缘逆冲带具备了形成层间氧化带砂岩型铀矿床的基础地质条件，找矿层位主要为中侏罗统直罗组（J2z），中侏罗统延安组（J2y）和上三叠统延长组（T3y）为次要找矿目的层，并对重点地段进行钻探查证。确立技术路线为“区域展开，适当追索和重点突破”，对清水营、磁窑堡、碎石井、马家滩等地段直罗组层间氧化带前锋线进行控制，兼顾对延安组、延长组层间氧化带的探索。两年共施工钻孔34个，投入钻探工作量11300m，落实了磁窑堡和冯记沟铀矿产地。
1.4 预查
2007～2008年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《鄂尔多斯盆地北部银东地区铀矿预查》项目[4]，遵循“区域展开，适当追索和重点突破”的技术思路，对清水营—马家滩一带直罗组层间氧化带前锋线进行了进一步的控制，兼顾对延安组、延长组层间氧化带的探索。两年共投入钻探工作量15300m，钻孔32个，重点控制磁窑堡地段直罗组层间氧化带前锋线，对有利铀成矿部位进行适当解剖，初步落实了磁窑堡中型砂岩铀矿床。
1.5 普查
2010～2012年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《宁夏灵武市银东地区铀矿普查》项目[5]，投入钻探工作量19000 m，施工钻孔39个，大致查明了矿体的形态、产状、空间展布等特征，进一步落实了磁窑堡中型砂岩铀矿床，研究、总结了矿床的铀成矿规律、控矿因素，提出了磁窑堡铀矿床主要是短轴背斜控矿，建立了磁窑堡矿床铀成矿模式。
2 矿床的基本特征
2.1 构造特征
磁窑堡铀矿床处于鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带马家滩—甜水堡段的马家滩断褶带内，地质构造复杂（图1）。银东地区受燕山运动的影响，中生界发育有大量的褶曲和断裂构造。断裂、褶曲相伴生，规模较大，构造线总体方向为北北西向[6]。
马柳断裂：是马家滩煤矿区的东部边界断层，为一条一级主干逆断层带，走向北北西，逆断层西倾，倾角50°～70°，断距＞1000m，区内延展15km。该构造位于磁窑堡铀矿床东侧，为磁窑堡铀矿床主要的控矿断裂构造，是成矿流体——含铀含氧地下水的局部排泄通道。
图1 磁窑堡铀矿床构造纲要图
（据《宁夏地质志》，1990）
1—下白垩统；2—上侏罗统；3—中侏罗统；4—上三叠统；5—中三叠统；6—地层平行不整合界线；7—地层角度不整合界线；8—背斜；9—向斜；10—冲断裂及次级断裂；11—磁窑堡铀矿床；12—地名
鸳鸯湖－冯记沟背斜：为矿床的主要控矿褶皱构造，北部呈南北向，往南转为北北西向，长约60km。背斜西翼陡、东翼缓，铀矿化一般位于褶皱构造的东翼（图2）。
磁窑堡铀矿床周边的褶皱构造一般长10～20km，宽者仅5km，大部分向北倾伏。背斜西翼常被断裂破坏而不完整，出露窄，倾角陡；向斜构造反之。褶皱均由中生界组成。向斜轴部多为上侏罗统安定组和下白垩统志丹群，背斜核部则多为中侏罗统直罗组或上三叠统延长组。
图2 磁窑堡铀矿床目标层砂体、层间氧化带及矿体展布平面图
1—中侏罗统直罗组；2—中侏罗统延安组；3—工业铀矿孔；4—矿化孔；5—异常孔；6—无矿孔；7—勘探线及编号；8—背斜；9—推测断层；10—层间氧化带前锋线；11—地层平行不整合线；12—铀矿体；13—直罗组下段辫状河砂体厚度等值线（m）
2.2 地层特征
磁窑堡铀矿床沉积盖层由中、新生界构成，三叠系、侏罗系、白垩系为沉积主体。其中，中侏罗统直罗组可分为下段和上段（J2z2），下段（J2z1），属辫状河沉积（图3，图4），为矿床赋矿层位。
图3 磁窑堡铀矿床直罗组层序划分柱状图
（据郭庆银，2006，有修改）
1—含砾粗砂岩；2—粗砂岩；3—中砂岩；4—细砂岩；5—粉砂岩；6—泥质砂岩；7—炭质泥岩；8—泥岩；9—上升半旋回；10—下降半旋回
图4 磁窑堡铀矿床铀矿体剖面形态示意图
1—中侏罗统直罗组上段；2—中侏罗统直罗组下段上亚段；3—中侏罗统直罗组下段下亚段；4—中侏罗统延安组；5—砂岩；6—泥岩、粉砂岩；7—地层及岩性界线；8—平行不整合界线；9—剖面方位；10—钻孔编号；11—层间氧化带；12—铀矿体
磁窑堡铀矿床直罗组下段岩性以中砂岩、中粗砂岩为主，从下向上构成3～5个不完整的正韵律层。顶积层泥岩、粉砂岩不发育，但在钻井岩心中可以见到。砂体厚度一般在40～60m之间。砂体分布有以下特征：砂体厚度北部薄而往南部逐渐增厚，北部厚度一般为20～40m，南部厚度一般为60～80m。等值线走向大致为东西向，从北向南，砂体薄厚相间。砂体厚度较薄的区域多位于河道的两侧，而砂体厚度大的区域为河道位置。
2.3 水文地质特征
中侏罗统直罗组下段砂体为含矿含水层，其厚度从北向南逐渐增大。矿床西侧背斜核部含矿含水层出露地表，向东含水层顶板埋深逐渐加大，东侧揭露最大含水层顶板埋深532.0m，倾角大约为6°～7°。含矿含水层顶、底板结构稳定，单孔涌水量为182.40m3/d，单位涌水量为0.054L/s·m，含矿含水层渗透系数为0.17m/d。含矿含水层单孔涌水量较大，富水性较好，渗透性较好。
2.4 层间氧化带发育特征
磁窑堡铀矿床直罗组下段辫状河道砂体发育层间氧化带，受矿床西部逆冲带断裂褶皱和东部现代分水岭的影响，层间氧化带展布特征较为复杂，总体由西向东发育，层间氧化作用沿背斜核部向东西两翼、由背斜北端向南端发育，氧化带前锋线总体上呈蛇曲状南北向延伸，且南端呈长钩状突出。背斜东翼层间氧化带发育完全，大致控制氧化带前锋线南北长约15km。层间氧化带沿走向呈不规则蛇曲状且延伸距离长，沿倾向延伸距离短（图2）。磁窑堡铀矿床属于典型层间氧化带控矿，氧化带可划分为完全氧化带、过渡带和还原带，铀矿体在空间上分布于氧化－还原过渡带内。
2.5 矿体特征
磁窑堡铀矿床铀矿体在平面上由南而北不规则延伸（图2）。矿体在矿床北部厚度小，南部厚度较大。矿体在剖面上形态以板状为主，少数为卷状（图4）。铀矿体分布于直罗组下段砂体中，一般分布于40m厚砂体的中部和下部，矿体赋存于黄色砂岩的顶、底部和氧化带前锋线附近。矿体底面标高有向南抬升、向北下降的趋势。矿体埋深北深南浅。主矿体底面标高平均为965.41m，呈北低南高的形态。主矿体埋深平均为406.24m（表1）。
表1 磁窑堡铀矿床主矿体埋深、标高特征
矿体品位变化无明显的规律性，总体表现为层间氧化带前锋线附近品位较高。矿体平米铀量较高的部位往往对应于矿体厚度较大的部位，高平米铀量地段多分布于层间氧化带前锋线附近（表2）。
表2 磁窑堡铀矿床主矿体厚度、品位、平米铀量变化特征
2.6 矿石特征
磁窑堡铀矿床铀矿石以中粒、中粗粒、粗粒砂岩为主。矿石工业类型以特征矿物含量低的含铀碎屑岩矿石为主；矿石矿物成分基本保持了围岩的主要成分；铀矿物以沥青铀矿为主，见少量的铀石及次生铀矿物，铀多呈分散吸附态分布于杂基和胶结物中（图5）。
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
1）在鄂尔多斯盆地西缘逆冲褶皱带上落实了磁窑堡砂岩铀矿床，按可地浸砂岩型铀矿一般工业指标，铀资源量达到了中型规模。
2）大致查明了目标层岩性岩相特征和氧化带发育特征，中侏罗统直罗组下段为磁窑堡铀矿床主要含矿层位，其目标层砂体为辫状河沉积，中粗粒长石砂岩为含矿主岩；控制层间氧化带前锋线南北长约15km，东西宽3km，铀矿带沿走向发育长度约7km，宽100～400m。
图5 含铀矿物和吸附铀矿物
（据方锡珩，2006）
3）大致查明了矿床水文地质特征，直罗组划分出一个含水层，含矿含水层（直罗组下段）以粗碎屑岩为主，渗透性好，涌水量大。
4）大致查明了矿体及矿石特征，矿体呈饼状、月牙状，矿体分布较为分散；矿石以中粒、中粗粒、粗粒砂岩为主；铀矿物以沥青铀矿为主，见少量的铀石及次生铀矿物，铀多呈分散吸附态分布于杂基和胶结物中。
3.2 主要创新点
1）建立了磁窑堡铀矿床的成矿模式。磁窑堡铀矿床成矿模式是多阶段多期次的，主要分为3个阶段（图6）。
图6 磁窑堡铀矿床成矿模式图
（据郭庆银，2010，有修改）
1—下白垩统；2—上侏罗统安定组；3—中侏罗统直罗组；4—中侏罗统延安组；5—三叠系；6—石炭－二叠系；7—下古生界；8—前寒武系（变质岩）；9—海西期富铀花岗岩；10—地表铀运移方向；11—剥蚀淋滤过程中铀运移方向；12—地层边界；13—逆冲断层；14—剥蚀构造形态；15—角度不整合面；16—砂砾岩；17—含炭粗砂岩；18—泥岩；19—煤层；20—铀矿体（卷状、透镜状）
侏罗纪——早期地层预富集与后期地层褶皱与剥蚀阶段：由于剥蚀搬运，将蚀源区银川古隆起的酸性岩浆岩等物质搬运至区内以辫状河流的形式沉积，形成直罗组下段砂岩。此过程发生于中侏罗世初期。燕山运动使银川和六盘山地区强烈隆起，向东逆冲并伴随着褶皱构造的产生，这时银东地区的南北向构造基本定型。之后，由于剥蚀搬运作用将地势夷平，使得局部砂体呈天窗出露，为以后的铀富集创造了条件。
白垩纪——早白垩世的沉积覆盖及晚白垩世的剥蚀氧化阶段：侏罗纪燕山运动的强烈逆冲和褶皱作用，造成白垩系以角度不整合广泛覆盖于下伏地层之上。晚白垩世成为银东地区重要的层间氧化带发育时期。由蚀源区和大气降水补给的含氧含铀水，沿背斜核部的剥露区下渗，在渗流过程中不断溶解围岩中的成矿物质并形成层间氧化带，层间水的渗流除补给条件外，还要具备排泄条件。一般认为南北向的隐伏断裂是局部排泄源，而鄂尔多斯盆地和黄河是不同时期的区域性排泄区。
新生代——主要的铀成矿阶段：在银川断陷和贺兰山隆起带形成之前，为新一期重要的铀成矿作用过程，古新世、始新世和中新世是重要的铀成矿时期，此阶段，前期形成的层间氧化带和矿化进一步发育，并叠加了新的成矿作用。结合铀成矿年龄分析，银东地区铀成矿分为3期：59.2～51Ma,21.9Ma和6.8～6.2Ma，可见磁窑堡铀矿床的铀成矿年龄较新，主要集中于古近纪古新世与始新世期间，其次为中新世的早期及晚期。
2）磁窑堡铀矿床是在逆冲带、挤压带上寻找到的砂岩型铀矿，突破了以往逆冲带、挤压带上难以形成砂岩铀矿的认识。
4 开发利用状况
磁窑堡铀矿床尚未进行地浸开采的技术经济条件评价。
5 结束语
在磁窑堡铀矿床外围，发育直罗组工业铀矿化，延安组也具有有利的铀成矿环境，具有广阔的成矿空间，应加强磁窑堡铀矿床外围的铀矿找矿工作。
磁窑堡地区短轴背斜和导水断裂组合中，断裂构造在铀成矿过程中起什么样的作用、是否为铀成矿地下水排泄通道等问题还需更深入的研究，铀成矿模式还需进一步完善。
参考文献
[1]旷文战，任全，等．鄂尔多斯盆地北部磁窑堡地区铀成矿条件研究及编图[R]．核工业二〇八大队，2002:5-35.
[2]杨建新，康世虎，等．鄂尔多斯盆地北部地浸砂岩型铀资源调查评价[R]．核工业二〇八大队，2005:12-189.
[3]刘忠厚，王永君，等．鄂尔多斯盆地北部银东地区1∶25万铀矿资源区域评价[R]．核工业二〇八大队，2006:11-121.
[4]刘忠厚，王永君，等．鄂尔多斯盆地北部银东地区铀矿预查[R]．核工业二〇八大队，2008:13-111.
[5]王永君，高龙，等．宁夏灵武市银东地区铀矿普查[R]．核工业二〇八大队，2012:12-108.
[6]郭庆银．鄂尔多斯盆地西缘构造演化与砂岩型铀矿成矿作用[D]．中国核工业地质局，2010:13-24,168.
我国铀矿勘查的重大进展和突破进-—入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例
[作者简介]王永君，男，1974年11月生，硕士，高级工程师。1997年参加工作，长期从事铀矿地质勘查工作，任项目负责人。获部级科技进步奖及国防科技进步奖各1项。