内蒙古巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带

杨建新　彭云彪　梁齐端　鲁超　何大兔　黄镪俯

（核工业二〇八大队，内蒙古　包头　014010）

[摘要]巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈砂岩型铀矿带经过了编图研究、调查评价、预查、普查和详查等几个工作阶段，取得了二连盆地砂岩型铀矿找矿的重大突破。铀矿带赋存于下白垩统赛汉组上段古河谷砂体中，已发现巴彦乌拉铀矿床、赛汉高毕铀矿床、巴润和齐哈等矿产地及一系列铀矿（化）点，呈串珠状分布，受潜水氧化带或潜水－层间氧化带控制，属古河谷型砂岩型铀矿床。

[关键词]巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈；潜水氧化带；潜水－层间氧化带；古河谷型；铀矿带

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带位于内蒙古二连盆地中东部，行政上归内蒙古自治区的苏尼特左旗、苏尼特右旗、二连浩特市管辖，交通便利。铀矿带地势平坦，属高原低山丘陵草原地貌景观。

1　发现和勘查过程

20世纪80年代，二连盆地铀矿地质工作主要处于地表就点找矿阶段，核工业二〇八大队根据航空放射性测量、地面放射性水化学测量、土壤放射性地球化学测量等圈定的地表放射性异常的分布特征，通过对异常点（晕）进一步查证工作，发现了501、502铀矿（化）点（1986～1988年）、查干小型铀矿床（1981～1985年）、苏崩中型矿床（1986～1988年）。随着20世纪90年代层间氧化带砂岩型铀矿成为重点找矿类型和努和廷铀矿床（当时确定为层间氧带砂岩型）的发现，核工业二〇八大队对二连盆地开展了层间氧化带砂岩型综合编图与预测研究，预测了一批砂岩型铀成矿远景区，通过近十年的勘查工作，累计投入近19×10⁴ m钻探工作量，发现了巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带，落实了巴彦乌拉铀矿床和赛汉高毕铀矿床、巴润和齐哈等矿产地及一系铀矿（化）点（图1），实现了二连盆地砂岩型铀矿找矿的重大突破。

1.1　综合编图与研究

20世纪90年代，核工业二〇八大队通对二连盆地层间氧化带砂岩型铀成矿地质、构造物探、水文地质条件等综合编图与预测研究，及电法资料收集整理和重新解释，大致查明了盆地构造格架，地层结构及水文地质特征等铀成矿基础地质条件，并按中亚的“从盆缘到盆中，从氧化带到还原带”的成矿模式，在川井、乌兰察布、腾格尔、马尼特和乌尼特等5个坳陷预测了一系列区域性层间氧化带砂岩型及基底古河谷砂岩型铀成矿远景区。在其中的巴彦乌拉—赛汉高毕—齐哈一带（图1），预测了巴彦乌拉和赛汉高毕Ⅰ类赛汉组成矿远景区^[1]，为钻探查证提供了重要依据。

图1 内蒙古巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带赛汉组下段古河谷分布平面图

1.2　调查评价

2002年，核工业二〇八大队续作中国地质调查局《内蒙古二连盆地腾格尔坳陷铀矿评价》项目，2003年中国核工业地质局下达《内蒙古二连盆地乌兰察布坳陷东部1∶25万有资源区域评价》项目、《内蒙古二连盆地地浸砂岩型铀资源调查评价》项目。在巴彦乌拉—赛汉高毕一带开展了铀资源评价，找矿思路为寻找下白垩统赛汉组古河谷型和层间氧化带型砂岩铀矿，采用大间距、大剖面钻探工作手段，完成钻探工作量11200m。其中，2002年跨过腾格尔坳陷北缘寻找远景区，在巴彦乌拉施工4个钻孔、赛汉高毕施工3个孔，分别确认两地区在埋深50～100m以下存在厚50～200 m的河流相砂体，其上叠加有后生黄色蚀变，并发现了铀矿化。2003年施工了50个钻孔，新发现9个工业铀矿孔，铀矿化形成与氧化带有关，并大致圈定了赛汉组砂体分布范围，预测了赛汉高毕和巴彦乌拉地区两个Ⅰ级找矿靶区^[2]，在二连盆地实现了砂岩型铀矿找矿的重要突破。

1.3　预查

2004～2005年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古二连盆地赛汉高毕—巴彦乌拉地区铀矿预查》项目，开展了赛汉高毕—巴彦乌拉地区铀矿预查，目的是落实可供普查的矿产地，完成钻探工作量34100 m，在下白垩统赛汉组古河谷砂体中新发现25个工业铀矿孔、54个矿化孔，受潜水氧化带或潜水－层间氧化带的控制。在赛汉高毕以南的塔木钦地段，巴彦乌拉东西两侧的巴润、白音塔拉地段控制到了赛汉组古河谷砂体和工业铀矿化，进一步圈定了赛汉组古河谷砂体及氧化带的分布范围，确定赛汉组古河谷砂体及氧化带是该区重要的控矿因素^[3] 。进一步落实了巴彦乌拉B255—B415线、赛汉高毕T31—T96线、S95—S96线可供普查的铀矿产地，展现了万吨级铀资源基地的前景。由此确定了赛汉组古河谷砂岩型铀矿是二连盆地重要的找矿类型。

1.4　普查

2006～2008年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古苏尼特左旗赛汉高毕—巴彦乌拉地区铀矿普查》项目，开展了赛汉高毕—巴彦乌拉地区铀矿普查，目的是落实可地浸砂岩铀矿床，完成钻探工作量31900m，新发现31个工业矿孔。进一步厘定了赋矿层位为下白垩统赛汉组上段河流相砂体，主要沿坳陷中的次级凹陷发育。落实了巴彦乌拉（B415—B255线）中型铀矿床和赛汉高毕小型铀矿床，提交巴润、白音塔拉等找矿靶区及古托勒、塔木钦等远景区。初步建立了“沉积成岩预富集＋后生氧化成矿”的古河谷型铀成矿模式及“构造＋物探＋钻探＋剖面控制”相结合的找矿模式^[4]。

同时，核工业二〇八大队承担了中国地质调查局下达的《内蒙古二连盆地中东部地区地浸砂岩型铀资源调查评价》（2007～2010年）和中国核工业地质局下达的《内蒙古二连盆地马尼特坳陷及周边铀资源区域评价》项目，完成钻探工作量49000m，目的是对矿床外围赛汉组古河谷砂体发育规模及铀成矿环境进行探索。在巴彦乌拉矿床东部那仁宝力格地段控制到赛汉组砂体和2个工业矿孔^[5]，进一下扩大了巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈古河谷砂体和氧化带的展布范围及铀矿化。

1.5　详查

2009～2013年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古苏尼特左旗巴彦乌拉铀矿床（B415—B319线）详查》项目，其中，2009年和2012年对巴彦乌拉铀矿床B415—B319线开展了详查，2013年对其中的B367—B347线按100m×（100～50）m工程间距加密控制，完成钻探工作量27600m。基本查明了巴彦乌拉铀矿床矿体形态、规模及矿石特征，估算122b以上基础储量达中型规模^[6]，为矿山建设提供了资源保障。

同时，2009～2013年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古二连盆地中东部古河谷砂岩型铀资源区域评价》项目，完成钻探工作量约60000 m，目的是进一步圈定赛汉组古河谷砂体发育规模，探索古河谷砂体铀成矿环境，研究古河谷砂体成因类型。进一步控制了赛汉组古河谷砂体展布范围及铀矿化，赛汉组上段古河谷砂体南起齐哈日格图以南，向北、北东经塔木钦、赛汉高毕、古托勒、芒来、巴润、巴彦乌拉、白音塔拉至那仁宝力格地段^[7]，总长度达300km。提交了巴润和齐哈2个铀矿产地^[8]，铀矿化明显受层间氧化带控制。

2　矿床基本特征

2.1　构造特征

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带分布于大兴安岭成矿省二连盆地铀成矿区^[9]，夹持在巴音宝力格隆起及苏尼特隆起之间，产于二连盆地两大构造单元——乌兰察布坳陷和马尼特坳陷，严格受下白垩统赛汉组上段古河谷砂体控制。该古河谷南起乌兰察布坳陷脑木根，经格日勒敖都、呼格吉勒图、准宝力格、古托勒等次级凹陷，到马尼特坳陷西部的塔北凹陷，沿次级凹陷长轴方向发育；河谷内断裂不发育，地层从河谷两侧向中心缓倾斜。其中，巴彦乌拉矿床产于塔北凹陷，赛汉高毕矿床产于准宝力格凹陷，齐哈矿产地产于格日勒敖都凹陷（图2）。

图2 内蒙古巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带构造分区图

（据石油部门）^[10]

1—蚀源区及边界；2—基底断裂及编号；3—控凹断裂；4—大型泥岩铀矿床；5—中型泥岩铀矿床；6—砂岩型铀矿床；7—铀矿产地

2.2　地层特征

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带基底及蚀源区地层主要为新元古代、早—晚古生代海相碎屑岩和中酸性火山岩，以及晚古生代和中生代中酸性侵入岩。盖层由侏罗系、白垩系、古近系和新近系组成。

矿带内揭露地层主要有白垩系下统赛汉组、古近系、新近系。根据沉积特征赛汉组划分为下、上两段，其中，赛汉组上段以河流相沉积为主，构成该区主要控矿层位（图3）。

图3 巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带盖层地层柱状图

垂向上，赛汉组上段由2～5个正韵律层叠加成复合河道砂体，一般由3个小层序组成，其底板为赛汉组下段湖相灰色泥岩、粉砂岩夹煤层，顶板为同组泥岩或古近系洪泛沉积的红色泥岩。砂体以河流相沉积为主，其中，东部的巴彦乌拉矿床含矿砂体岩性为灰色、黄色的砂质砾岩、含砾砂岩、砂岩夹泥岩，单层厚10～30m^[6]；中部的赛汉高毕矿床含矿砂体岩性为灰色、灰绿色、黄色中细砂岩、含砾砂岩和砂质砾岩，单层厚5～20m^[4]；南部的齐哈矿产地含矿砂体岩性为灰色、黄色砂质砾岩、含砾砂岩及红色、褐红色泥岩，单层厚20～50m^[8]。

平面上，古河谷总体呈SW-NE向展布，长约300km，从南西向北东发育（图1）。其中，巴彦乌拉矿床处于古河谷中下游，可识别出河道充填组合、河道边缘组合，具有多物源补给特征（图4），组成的河谷宽6～10km，底板埋深120～180m；赛汉高毕矿床处于河谷中部转弯部位，河谷宽5～20km，底板埋深80～160m；齐哈矿产地处于河谷中上游，河谷宽约5～30km，底板埋深300～670m。

图4 巴彦乌拉铀矿床赛汉组上段岩相岩石地球化学图（附矿体分布）

2.3　水文地质特征

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带含水岩组以碎屑岩类为主，由古近系、新近系和赛汉组上段碎屑岩组成。其中，赛汉组上段砂岩、砂质砾岩构成本区含矿含水层，并在垂向上组成稳定的隔水—含水—隔水的水文地质结构。具体水文地质参数见表1。

表1 巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带水文地质参数一览表

续表

2.4　氧化带特征

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带赋矿层赛汉组上段古河谷砂体发育潜水－层间氧化带，氧化带岩石以黄色砂岩为主，未蚀变岩石呈灰色，并控制着铀矿体的分布。其中，巴彦乌拉矿床氧化带以北侧侧向氧化为主，并叠加从南西向北东顺河谷的氧化作用；表现在西侧氧化带呈厚层状，含矿砂体上部几乎全部遭受氧化，只在靠近底板部位残留灰色砂体；而东侧氧化带呈舌状向南西延伸，并在平面上形成呈北东向展布、长大于7km的潜水－层间氧化带前锋线^[6]（图4，图5）。赛汉高毕矿床主要以南北两侧双向氧化为主，氧化带主要呈厚层状位于砂体上部，下部残留一定厚度的灰色砂体，并在平面上形成一定范围的氧化－还原过渡带^[4]（图6，图7）。齐哈矿产地氧化带主要从南向北顺河谷中心发育，在河谷两侧存在未蚀变的灰色砂体，并在东西两侧圈出一定规模的潜水－层间氧化带前锋线^[8]（图1）。

2.5　矿体特征

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带从东到西主要包括巴彦乌拉铀矿床、赛汉高毕铀矿床、齐哈日格图铀矿产地。

1）巴彦乌拉铀矿床共圈出Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号3层工业铀矿体，其中，Ⅰ号矿体为主矿体，占资源总量的98%以上；矿体呈板状、卷状，产状近水平并向东略倾；平面上呈不规则的长条状沿古河谷长轴线方向展布（图4，图5）；Ⅱ号及Ⅲ号矿体多由单孔控制。

2）赛汉高毕铀矿床共圈出Ⅰ号、Ⅱ号2层工业铀矿体（图6，图7）。其中，Ⅰ号为主矿体，分为10个块段，连续性差，矿体呈层状、透镜状，产状近于水平；分为东西两个矿段。Ⅱ号矿体有3个块段，规模小。

3）齐哈日格图铀矿产地共发现6个砂岩型工业铀矿孔，孔间最近距离约3.2km。铀矿化集中在古河谷两侧（图1），矿体呈板状。

图5 巴彦乌拉铀矿床B319号勘探线剖面图

1—伊尔丁曼哈组；2—赛汉组上段；3—赛汉组下段；4—角度不整合地层界线；5—平行不整合地层界线；6—岩性界线；7—层间氧化带及前锋线；8—灰色砂体；9—泥岩、粉砂岩；10—Ⅰ号铀矿体；11—铀矿化体

图6 赛汉高毕铀矿床赛汉组上段岩相岩石地球化学图（附矿体分布）

1—黄色氧化亚带；2—绿色氧化亚带；3—氧化－还原过渡亚带；4—不同岩石地球化学类型分带线；5—含氧含铀水流动方向；6—断层；7—施工勘探线及编号；8—工业铀矿孔；9—铀矿化孔；10—异常孔；11—无铀矿孔；12—Ⅰ号矿体及编号；13—Ⅱ号矿体及编号

图7 赛汉高毕铀矿床S0号勘探线剖面图

1—古近系及新近系；2—赛汉组上段；3—赛汉组下段；4—地层角度不整合接触界线；5—地层平行不整合接触界线；6—地层整合接触或岩性分界线；7—含矿砂体；8—隔水层或夹层；9—潜水氧化带及界面；10—矿体及编号；11—矿化体

从各矿床矿体参数对比可以看出（表2），巴彦乌拉及赛汉高毕矿床矿体埋深相对较低，而齐哈日格图铀矿产地矿体埋深较大，但矿体品级相对较高，存在明显的砂岩型富矿段。

表2 巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带矿体特征一览表

2.6　矿石特征

1）巴彦乌拉铀矿床：矿石类型主要为砾岩型和砂岩型，分别由砾岩和各种粒级的砂岩混合组成，分选差，颗粒形状以次棱角状为主；颗粒间以杂基支撑为主，胶结方式主要为基底式胶结，胶结物以黄铁矿为主。矿石中碳酸盐含量普遍较低，平均为0.28%。

矿石中铀以吸附态铀为主，次为铀矿物。其中，铀矿物以沥青铀矿为主，次为铀黑及铀石、铀钍石；铀矿物主要呈被膜状分布在胶结物中，其次以独立的铀矿物形式存在于碎屑颗粒物颗粒中^[6]。

2）赛汉高毕铀矿床：矿石类型主要为含泥砂质砾岩和砂岩型；由各种粒级的砂及砂砾组成，分选中等—差，颗粒形状为次棱角—次圆状；胶结物以褐铁矿、黄铁矿为主。矿石中碳酸盐含量较低，平均小于0.33%。

矿石中铀以吸附态铀和铀矿物两种形式存在，铀矿物主要以铀的单矿物形式产出，包括菱钙铀矿、沥青铀矿、铀石、铀的磷酸盐矿物，吸附态铀的吸附剂主要为杂基（黏土矿物），次为有机碳、黄铁矿和褐铁矿等^[4]。

3　主要成果和创新点

3.1　主要成果

1）发现了我国第一个大型古河谷砂岩型铀矿带。已落实巴彦乌拉中型铀矿床1个、赛汉高毕小型铀矿床1个，发现巴润和齐哈铀矿产地2处及铀矿点4个，按地浸砂岩型估算的铀资源量（333以上）规模达大型，且硒、钪、铼等伴生元素达到综合利用；为二连盆地铀矿大基地建设提供了资源保障。

2）基本查明了古河谷成因及空间展布特征。古河谷位于坳陷中部，沿次级凹陷的长轴方向发育，底板为赛汉组下段含煤地层，这与典型基底型古河谷铀成矿明显不同。古河谷具有多物源补给特征，含矿的骨架砂体主要由辫状河沉积体系内河道充填亚相组成，呈单一厚层状，具有稳定泥—砂—泥地层结构；砂体内分3个小层序，其中，铀矿体一般受中、下部小层序控制。

3）基本查明了巴彦乌拉矿床开采的水文地质条件。含矿含水层具有稳定的隔水顶、底板和相对稳定的局部隔层，渗透性好，涌水量较大，地下水位埋深浅，具较强承压性，与上下其他含水层无水力联系；矿床地质构造简单，地层产状平缓，未见其他不良工程地质现象。矿床地浸开采的水文地质、工程地质、环境地质条件简单。

4）基本查明了巴彦乌拉和赛汉高毕铀矿床的矿体特征，二者矿体均以板状为主，其次为透镜状，其中在巴彦乌拉矿床发育卷状矿体，产状近于水平。

5）基本查明了巴彦乌拉和赛汉高毕铀矿床矿石特征，二者矿石类型和铀存在形式相类似，均为砾岩型和砂岩型，碳酸盐含量普遍较低，平均为0.28%；矿石中铀以吸附态铀为主，次为铀矿物，铀矿物以沥青铀矿为主，次为铀黑及铀石、铀钍石^[6]。

3.2　主要创新点

1）首次建立了古河谷型铀成矿模式。二连盆地为夹持于隆起间的“碎盆”群，这既不同于中亚地台上的大型盆地，也不同于美国科罗拉多高原上的山间盆地，因此，跳出“层间氧化带型”及“基底古河谷型”的固有找矿模式，向盆地内寻找“建造间古河谷型”，实践证明在二连盆地寻找古河谷砂岩型铀矿具有更大的找矿空间。该模式的建立丰富了铀成矿理论，拓展了新的找矿领域，为该类型盆地及铀矿床的勘查提供了理论基础。铀成矿作用包括原生沉积预富集、潜水氧化作用、层间氧化作用叠加成矿和油气煤层气还原作用4个阶段^[11]。

原生沉积预富集阶段（图8A）：盆地两侧巴音宝力格隆起和苏尼特隆起发育大量的富铀地质（层）体，铀含量最高可达到n×10^-3，为下白垩统赛汉组沉积提供了丰富的物源和铀源。赛汉组沉积期为温暖潮湿气候，灰色砂岩、砂砾岩中可见大量的炭化植物碎片及黄铁矿，这为铀的原始富集提供了丰富的还原剂。

图8 巴 彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带古河谷型砂岩铀成矿模式

1—灰色泥岩；2—紫红色泥岩；3—红色泥岩；4—灰色砂岩；5—黄色砂岩；6—地层整合界线；7—地层不整合界线；8—氧化带及前锋线；9—断层；10—含氧含铀水渗入方向；11—深部还原气渗入方向；12—矿体；13—新近系；14—古近系；15—赛汉组上段；16—赛汉组下段；17一基底岩石

A—原生沉积预富集阶段；B—潜水氧化作用阶段；C—层间氧化作用叠加成矿阶段；D—油气、煤层气还原作用阶段

潜水氧化作用阶段（图8B）：晚白垩世至古新世（K₂—E₁），由于构造反转，盆地处于长期隆升状态。赛汉组长期暴露地表，伴随在这一地质时期古气候向干旱、半干旱的转变，形成含氧含铀水向盆内运移并沿地表垂直渗入，发生潜水氧化作用，形成铀的富集成矿。U-Pb同位素测定成矿年龄为（63±11 ）Ma。

层间氧化作用叠加成矿阶段（图8C）：始新世（E₂），古地表含氧含铀水沿砂体向盆地中心继续运移，由于赛汉组含矿砂体上部泥岩的隔挡作用，形成层间氧化作用，同时对早期潜水氧化作用形成的部分矿体造成破坏。当遇到含丰富的有机碳、黄铁矿或煤气等还原剂后，则再次叠加富集成矿。U-Pb同位素测定成矿年龄为（44±5）Ma。

油气煤层气还原作用阶段（图8D）：由于矿床两侧断裂构造发育，使深部煤成气沿断层上升至赛汉组的可能性很大，造成了对氧化带进行还原改造作用，部分矿体完全隐伏于还原环境中，起到保矿作用。伴随断裂构造的活动，还原气渗入作用伴随成矿作用的始终，在铀成矿作用过程中同时也增强了砂岩的还原能力。

2）应用层序地层学、沉积学理论，结合收集的地震剖面，对古河谷中所有钻孔资料重新进行了分层对比及成因相分析，精细解剖了古河谷砂体的成因，认为古河谷砂体为多物源（横向和纵向）、多成因相（河流相、三角洲相、冲积相）组成的带状砂体^[12]，铀矿化主要受侧向充填的三角洲砂体的控制，其次为河流相砂体，并不是普遍认为的古河谷砂体为单一的河流相砂体。

3）建立了古河谷型铀矿找矿理论及方法。改变了固有的“从盆缘到盆中，从氧化带到还原带”的找矿思路；采用“构造、水文地质”战略选区＋“电法、浅震”确定砂体＋“钻探验证了解环境＋剖面控制寻找矿体”的技术手段，快速圈出砂体和氧化带，定位潜水－层间氧化带前锋线及铀矿体位置，提高找矿效率。

4　开发利用状况

随着巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带勘查工作的深入开展，相关的开发试验工作也有序进行。2009～2011年，核工业二〇三研究所及核工业北京化工冶金研究院对巴彦乌拉铀矿床相继开展了室内及现场地浸试验，2012～2013年核工业北京化工冶金研究院开展了地浸扩大试验及矿床经济可行性研究，评价巴彦乌拉铀矿床采用酸法原地地浸开采是经济可行的。2014年已基本具备地浸矿山的建设条件。

5　结束语

巴彦乌拉－赛汉高毕－齐哈铀矿带是至今我国发现的最大规模古河谷砂岩型铀矿带，已初步圈出长约300km的带状砂体。目前只对赛汉高毕矿床开展了普查和对巴彦乌拉矿床开展了详查工作，在古河谷内还发现了2个矿产地及一系列铀矿点，且在齐哈日格图矿产地发现了与层间氧化带有关的富矿段，对铀矿带总体控制程度较低。因此，该矿带成矿潜力巨大，经过进一步工作有望新落实3～5个中型以上铀矿床，发展成特大型可地浸砂岩型铀矿带。

目前对赛汉组上段古河谷空间展布及砂体成因特征、氧化带前锋线及矿体定位等研究还不够深入，应在以后工作中加以系统研究。

参考文献

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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]杨建新，男，1966年生，研究员级高级工程师。1987年毕业于华东地质学院普查勘探专业，一直从事铀矿地质勘查工作。2009年起担任核工业二〇八大队地勘一处处长，2012年8月任中核集团地矿事业部重大项目总地质师。先后获国防科学技术一等奖1项，国土资源科学技术一等奖1 项，中国地质调查局找矿二等奖1项，中国核工业集团公司找矿一等奖5 项。