新疆洪海沟铀矿床
应该有这个地方，证据有两个，一是2010年5月12日新闻《天山南北打响抗灾自救保卫战》中有“5月1日以来，伊犁河谷的11条河流在持续高温影响下发生融雪型洪水，察布查尔锡伯自治县红海沟最高洪峰达每秒30立方米左右，”的话语；二是有个旅游景点叫洪那海麻扎还有喇嘛庙，就是在红海沟附近，这里应该比较靠近边界。
根据目前认识，古河道型铀矿(PCSTU)的成因比较复杂，有古潜水氧化成因的、近代潜水氧化成因的，还有古潜水氧化叠加后期层间氧化成因的，或近代潜水和层间氧化共同成因的，甚至层间氧化成矿后加上了后期的热流体的改造作用，如开鲁盆地白兴吐地区和鄂尔多斯盆地西缘瓷窑堡地区，故一个成因类型的归属不易将其都包括在内。
有人认为古河道砂岩型铀矿的成矿作用主要是潜水氧化作用，如蒙古的哈拉特矿床为近代潜水氧化成矿，有的则是古潜水氧化成因的，如俄罗斯外乌拉尔的达尔马托夫矿床，还有的是古潜水叠加层间氧化成因的，如那尔斯矿床。该类矿体形态复杂，剖面呈似层状、似卷状，但卷头方向并不指向古河道的下游，而是指向河道中心，显示出从古河道两侧向中心的侧向氧化特征(陈祖伊，1999)。也有人把层间氧化带型和古河道型当成完全不同的两种类型矿床，认为古河谷砂岩型铀矿系指那些产于古河道沉积物内、以潜水氧化成因为主(或部分叠加层间氧化)的铀矿床，而那些虽产于河流相沉积内但以层间氧化为主要成矿作用的铀矿，归入层间氧化带砂岩型(陈肇博等，2003)。
PCSTU铀矿床成矿作用研究中的核心问题是古河道发育的构造-气候-沉积控制条件、含铀含氧流体与含还原剂砂岩的相互作用以后产生的一系列的蚀变反应。不同的构造条件发育的古河道的大小、类型、有机质的含量以及砂体的内部特征不同。而含铀含氧流体中铀要么来源于盆地蚀源区，要么来自流经岩石的地层或古河道的基底。铀源条件在古河道砂岩型铀矿研究中的认识并不完全一致。美国学者认为源区铀源条件非常重要，众多的铀矿床发育在高含铀的花岗岩基底之上，如怀俄明的GasHills等地区铀矿就发育在格拉尼特花岗岩之上(Frank，1970;Harshman，1970，1972，1974)。有些俄罗斯学者认为，铀源并不是古河道矿床的主要因素，只要含铀含氧的流体不断地流经砂岩并与其相互作用，铀在长时间内不断积累也可以形成可观的矿床。但也有些矿床显示铀源是重要的，如马林诺夫，在产矿古河道西岸基底为侵入泥盆纪的花岗岩类和闪长岩岩体，东岸有泥盆纪火山碎屑岩及泥盆纪后的花岗岩类和正长岩，侵入岩的铀含量达(5～6)×10-6。外贝加尔的维季姆矿床含矿层的主要物质来自巴伊瑟隆起中的花岗岩风化壳(绍尔等，2002)。中国伊犁盆地中酸性火山岩提供了伊犁盆地砂岩型铀矿的丰富铀源(李胜祥等，2006)。但是，夏毓亮等(2003)研究认为，蚀源区花岗岩的铀含量可以不高，只要铀的迁出率＞50%同样可以形成矿床。
铀聚集成矿的基本原理是迁移的U6+要被还原成不迁移的U4+。岩石中能使U6+还原成U4+的物质有炭化植物碎屑、黄铁矿/H2S和烃类(吴柏林等，2006;杨殿忠等，2001;Shikazono et al.，1997;Charles，1996;Nakashima et al.，1984)。美国砂岩型铀矿中几乎所有的矿床都含有炭化陆生植物碎屑，中新生代的含矿层中含有大量的针叶类和苏铁科类植物，古近-新近纪地层中含棕榈类植物碎屑(Daugherty，1941;Breger，1956;Breger and Deul，1959;Pierse et al.，1958)。俄罗斯外乌拉尔的达尔马托夫矿床主要还原剂也是植物碎屑，铀的含量与植物碎屑含量密切相关(肖新建等，2003;绍尔等，2002)。西西伯利亚的马林诺夫矿床的含矿层中富含炭化植物碎屑和铁的硫化物。外贝加尔的维季姆矿床中，有机碳的含量在古河道沉积带中为0.n%，洪泛平原、沼泽和废弃河道为8%，泥炭中含量达23%。
美国学者Galloway et al.(1983)强调了南得克萨斯盆地铀成矿中油气的还原作用，即深部的油气沿着断层上升到浅部渗透性好的砂体中再侧向运移，当遇到含铀含氧流体时，使铀还原而成矿。朱西养等(2003)、樊爱萍等(2006)和彭云彪等(2007)在研究鄂尔多斯盆地东胜地区的砂岩型铀矿时都论证了铀的还原作用与深部油气的上升参与有关。含烃热流体的参与不仅在成矿作用时使得U6+被还原成U4+而成矿，而且在成矿以后油气上升至铀矿床中，保持铀矿床处于还原环境，对矿床的保存有利。
有机质与铀的关系得到许多研究者的重视。首先，腐殖酸能吸附铀。铀在富含有机质的弱酸性介质中，常呈UO22+和UO2(OH)+形式存在，它们容易被有机物质和其他胶体所吸附。Borovec(1979)通过实验证明，铀以UO22+形式迁移的过程中，腐殖酸与铀结合形成含铀的不溶腐殖酸盐。UO22+离子的富集和铀有机络合物的凝聚程度决定了吸附UO22+的数量，在pH=3.4的酸性环境下，吸附铀达到最大值。其次，腐殖酸和富里酸能强烈地络合铀及其他金属，形成铀酰有机络合物，如铀酰腐殖酸盐络合物等。Szalay(1982)的早期研究测定认为，固态的腐殖酸表现出非常强的与铀酰(UO22+离子结合的倾向性。Meunier(1990)证实腐殖酸中碳功能团与铀络合对铀迁移能力的影响。Shanbhag(1981)通过计算证实腐殖酸能与无机酸配位体(如天然水中的弱酸性碳酸盐)竞争而与铀酰络合。Mountney(1992)测得铀酰与腐殖酸络合时富里酸的pH值为4.5。曼斯卡娅用从泥炭中萃取出的腐殖酸和富里酸与UO2SO4相互作用时，在pH=4.5的弱酸性条件下制取了铀酰腐殖酸盐沉淀，在pH=7～7.5时得到铀酰富里酸盐的沉淀物。Robert利用核磁共振技术研究证明，腐殖酸与金属离子结合的主要功能团是羧基COOH-和羟基OH-。第三，别列里曼等实验证明，几乎所有固体的沥青和多种煤均具备了使铀还原和沉淀的条件，能还原铀的物质可以是沉积时带入盆地的植物残骸，也可以是成岩之后带入的沥青等。An-dreas(1972)、Andreyev(1964)及Nakashimaetal.(1984)等用实验证明了铀的还原过程和有机质的氧化作用，反应式如2(RH)+UO22+→2R0+2H++UO2↓，这个还原反应速度取决于有机质性质及反应温度。Meunier(1990)证实，在热处理的过程中，天然的铀有机络合物可能被破坏，铀能够被还原为U4+氧化物。Charles(1996)认为在卷状铀矿床的成因模式中，有机质起到关键性作用。
砂岩型铀矿的成矿作用过程中，流体的作用已经越来越受到重视。吴柏林等(2003)用蚀变特征和包裹体方法研究吐哈盆地砂岩型铀矿时指出，早期酸性氧化古流体对铀成矿极为有利，晚期碱性还原流体形成“钙质层”，对成矿不利。王果等(2000)和樊爱萍等(2006)分别在研究滇西382矿床和鄂尔多斯东胜矿床时发现，铀矿床的形成与热流体有关。382矿床处于地热异常区，铀富集与地热梯度有关(戴杰敏，1994)，同时见热液蚀变(硅化、水云母化)，包裹体测温为120～200℃。樊爱萍等(2006)利用包裹体、SEM、CL等测试手段，分析得出东胜矿床含矿砂岩曾经历了3幕流体作用:第一、二幕为有机热流体事件，形成硅质胶结物，温度为89～124℃;第三幕为无机热流体事件，形成碳酸盐胶结物，温度为163℃。
我们认为，古河道砂岩型铀矿是产于古河道沉积层中的一种外生后生铀矿床，受古河道沉积范围所控制，所以古河道砂岩型铀矿的成因是多种多样的，既有潜水氧化成因，又有层间氧化成因，还可能有后期热流体的改造作用。
罗星刚1 师志龙2 康勇1 邱余波1 王新华1 李家金1
（1．核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011;2．中核集团地矿事业部，北京 100013）
[摘要]洪海沟铀矿床是继库捷尔太、扎吉斯坦、乌库尔其和蒙其古尔铀矿床后核工业二一六大队在伊犁盆地南缘发现的第五个砂岩型铀矿床，是“十二五”期间在伊犁盆地南缘的重要找矿勘查成果。中侏罗统西山窑组上段为主要赋矿层，中侏罗统头屯河组找矿工作取得较大进展，第十二煤层铀资源量达大型。为伊犁盆地南缘下一步找矿工作提供了新的线索。
[关键词]洪海沟铀矿床；中侏罗统；铀矿化特征
洪海沟铀矿床位于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县，距伊宁市60km，区内各乡镇之间均有简易公路相通，各村庄及各牧业点之间均有便道可通行汽车，交通较方便。
1 发现和勘查过程
1.1 探索查证工作
1991～1995年，核工业二一六大队在洪海沟—乌库尔其地段进行了为期5年的普查工作，在洪海沟地区侏罗系发现有较好的层间氧化带线索，为洪海沟铀矿床后期的勘探工作奠定了基础。但考虑到项目总体安排及钻孔施工深度的问题，未能对洪海沟地区进行进一步控制[1]。
1.2 铀矿预查工作
2005～2007年，首先通过整理前人的资料，对其进行重新认识，对已有的钻孔资料进行深入分析研究，调整以Ⅰ—Ⅱ旋回为重点的工作部署为Ⅰ—Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ旋回并重，并对中上三叠统小泉沟群进行适当探索。后期工作重点调整为工作程度低、成矿前景好的Ⅶ旋回，对其他旋回进行补充工作。通过钻探查证，在洪海沟地段Ⅶ旋回初步控制了长约3.2km、宽100～250m的铀矿带，首次在Ⅷ旋回发现了富含有机质的原生灰色砂体、层间氧化带及工业铀矿化，为伊犁盆地南缘扩大找矿远景提供了新的层位。完成钻探工作量32923m，施工钻孔79个，发现工业铀矿孔13个、矿化孔26个，铀资源量达中型规模[2]。
1.3 铀矿普查工作
2008～2012年，为大致查明矿床的地质特征，提交铀资源量，落实可供详查的矿产地，按照“探索、扩大和控制”的原则，对洪海沟地区进行普查工作。大致查明了头屯河组、西山窑组地层层序、岩相、岩性、岩石结构构造；大致查明了含矿砂体结构、埋深、产状、规模与分布。大致查明了赋存于中侏罗统的铀矿体，在伊犁盆地南缘又落实了一个中型矿床，是伊犁盆地找矿的一个重大进展。其中砂岩型资源量可达中型规模，煤岩型资源量可达大型规模[3]。为下一步详查工作奠定了基础，并为伊犁盆地南缘的铀找矿开拓了新的层位。
2 矿床基本特征
2.1 地层特征
矿区内中新生代盖层不整合覆盖于石炭系或二叠系中酸性火山岩、火山碎屑岩之上，中新生代盖层沉积较齐全，自下而上由中上三叠统小泉沟群（T2-3xq）、中下侏罗统水西沟群（J1-2sh）陆相含煤碎屑岩建造、中侏罗统头屯河组（J2t）河流相沉积、新近系（N）和第四系（Q）冲洪积物组成。铀矿化分别赋存于八道湾组（Ⅱ旋回）、西山窑组下段（Ⅴ旋回）、西山窑组上段（Ⅶ1、Ⅶ2旋回）及头屯河组下段（Ⅷ1旋回）4个层位的层间砂体中（图1）。
八道湾组（J1b）：对应于水西沟群Ⅰ—Ⅳ旋回，厚度约124m。下部为灰色、灰白色砾岩；中部以灰色含砾粗砂岩、粗砂岩及少量砂砾岩为主，砂体较厚；上部为灰色、灰白色中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，顶部为第五煤层，煤层厚1.80～3.50m，相对稳定，为区域标志层。铀矿化产于中下部的砂岩中。
西山窑组（J2x）：对应于水西沟群
图1 洪海沟地区中—新生界地层综合柱状图
头屯河组（J2t）：通过对洪海沟地区西山窑组上段砂体厚度、砂体厚度与地层厚度比值、煤层厚度与地层厚度比值的统计，并进行综合分析，认为中侏罗统头屯河组形成时的古地理格局，中部为东西向的曲流河道，河道两侧为河漫滩，河漫滩外侧为洪泛平原。地层厚度一般在80m左右，岩性主要为灰色含砾粗砂岩，以灰色、红色为主的杂色泥岩、粉砂岩，夹不稳定的红色粗砂岩，局部含薄层煤，总体上呈下粗上细的正韵律结构。产出砂岩型和煤岩型工业铀矿化。
2.2 构造特征
洪海沟铀矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带西部构造相对稳定区，属于次级构造单元洪海沟西部凹陷，矿区总体呈倾向北偏西的单斜产出，倾角一般5°～13°。局部发育一些小的挠曲，使岩层倾角在小范围内（100～300m）变陡，倾角变为16°～23° （图2）。
图2 洪海沟铀矿床单斜地层产出剖面示意图
1—第四系；2—新近系；3—中侏罗统头屯河组；4—中侏罗统西山窑组上段；5—中侏罗统西山窑组中段；6—中侏罗统西山窑组下段；7—洪积物；8—泥岩；9—砂岩；10—煤层；11—层间氧化带；12—钻孔；13—砂砾岩
2.3 水文地质特征
2.3.1 地下水补－径－排体系
矿床内第四系、新近系覆盖分布广泛，厚度较大。矿床东侧发育一条南北向冲沟（洪海沟），属常年性地表径流，洪峰期流量最大可达13×104 m3/d。地下水主要接受洪海沟地表水及第四系潜水的入渗补给。矿区北部金泉乡、六十七团发育的一条隐伏断裂是盆地浅层地下水以及侏罗系地下水的主要排泄区。
主要含矿含水层J2x3的补给窗口位于110勘探线以东，其补给窗口的面积约为1.39×106 m2，地下水接受地表水及第四系潜水的入渗补给。134至110勘探线区域范围内，补给窗口以泥岩、粉砂岩、细砂岩等为主，缺失透水砂岩，水动力窗口开启程度较差，地下水几乎得不到补给。134勘探线以西补给窗口虽然发育透水性砂，但只接受第四系潜水的入渗补给，补给量相对较小（图3）。
图3 洪海沟铀矿床西山窑组上段含矿含水层地下水补给、径流示意图
1—普查工作区范围；2—地表水；3—层间氧化带前锋线；4—勘探线及编号；5—煤10顶板等高线；6—地下水流向；7—J2x3 含矿含水层地下水补给窗口；8—J2｜x3 含矿含水层开启程度差的补给区域
受地层倾向及补给源的影响，矿床地下水的流向总体呈北西向，62勘探线以东及142勘探线以西地下水流向近似正北。水力坡度为0.02～0.15，地下水流速0.01～0.17m/d，导水系数5.05～12.02m2/d，地下水水位埋深在52.75～120.94m之间。
2.3.2 水文地球化学特征
从盆地南缘补给区到盆地内部，入渗补给水中的 H CO3参与形成络合离子UO2
图4 洪海沟铀矿床地下水水化学
1一砾岩；2—煤层；3—河流；4—水文孔及编号；5—勘探线及编号；6—普查工作区范围；7—已勘探区；8—HCO3型水；9—HCO3·S04型水；10—SO4·HCO3型水；11—SO4·Cl型水
表1 洪海沟铀矿床水文地球化学参数
2.3.3 地浸开采水文地质条件
矿床补－径－排体系完整，含矿含水层厚度适中，顶底板隔水层较为稳定，各含矿含水层顶底板隔水层的平均厚度为7.56～24.29m。需要指出的是西山窑组上段含水层J2x1和J2x2之间的隔水层在72～102勘探线之间有较大面积的缺失，隔水层缺失地段两个含矿含水层可视为同一含水层（图5）。主含矿含水层西山窑组上段渗透系数为0.31～0.47m/d，导水系数为5.05～12.02m2/d，储水系数为0.17～2.44×10-4。水文地质孔矿体有效厚度比为0.13～0.36，总体上具有较好的地浸矿/砂比值条件。矿床内地下水水位埋深为109.95～120.94m，承压水头高度为365.55～484.65m。含矿含水层地下水矿化度一般在0.19～1.34g/L之间；水温13～17℃。另外，地下水pH 值为一般为7.20～8.88，接近于中性，该条件的地下水具有氧化－还原电位很容易被改变等特点。
图5 洪海沟西山窑组上段含矿含水层隔水层顶板等厚图
1—勘探线及编号；2—钻孔；3—厚度等值线及值（m）;4—埋深高程等值线及值（m）;5—隔水层缺失区域；6—厚度大于16m;7—厚度介于13m和16m之间；8—厚度介于10m和13m之间；9—厚度介于7m和10m之间；10—厚度介于4m和7m之间；11—厚度介于1m和4m之间；12—厚度小于lm
2.4 层间氧化带及铀矿化特征
洪海沟铀矿床发育多层层间氧化带，总体上氧化带呈倒叠瓦状由南向北发育，Ⅴ、Ⅷ旋回层间氧化带呈蛇曲状近东西向展布，Ⅶ旋回层间氧化带呈舌状向北西向延伸。其中Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ旋回层间氧化带发育规模大，已发现了工业铀矿化。各层位矿体受控于相应含矿砂体中层间氧化带分带。在平面上，矿体形态各异，各层矿体随各自氧化带前锋线位置赋存，仅在K20～K28线之间矿体相互叠置，矿体发育于层间氧化带两侧50～300m范围内，富大矿体主要集中于氧化带两侧50m范围内。总体上，4个层位的工业铀矿体中以西山窑组上段上部铀矿体最为稳定连续，铀矿体平面展布面积最大（图6）。矿体宽38～615m，长200～3500m，规模较大。
图6 洪海沟铀矿床铀矿带平面展布形态
1—Ⅷ1旋回层间氧化带前锋线；2—Ⅶ2旋回层间氧化带前锋线；3—Ⅶ1旋回层间氧化带前锋线；4—Ⅴ旋回层间氧化带前锋线；5—Ⅱ旋回层间氧化带前锋线；6—Ⅰ旋回层间氧化带前锋线；7—Ⅷ1旋回铀矿带；8— Ⅶ2旋回铀矿带；9—Ⅶl旋回铀矿带；10—Ⅴ旋回铀矿带；11—Ⅱ旋回铀矿带
层间氧化带地球化学分带的岩石颜色、特征铁矿物、有机物含量、蚀变特征与伊犁盆地南缘其他矿床类似。层间氧化带各亚带之间的地球化学环境呈渐变过渡关系，各亚带岩石常量元素、有机质、铀及其伴生元素显示一定的变化规律（表2）：
1）Fe2O3从氧化带到原生岩石带逐渐降低，FeO 则逐渐升高，呈相互消长关系，Fe2O3/FeO 比值在氧化带中最大，在过渡带中最小，其他常量元素变化不大；有机物和硫化物在氧化带含量最低，在过渡带最高（表3）。
2）铀在氧化带含量最低，平均为8.00×10-6，随氧化程度减弱，铀含量不断增高，铀矿石带含量急剧上升达最高值，超过100×10-6，到原生岩石带铀含量降为16.01×10-6，明显小于氧化带。说明在层间氧化带发育过程中，砂体中的铀元素明显发生了活化迁移并富集成矿。
表2 层间氧化带各地球化学分带中氧化物含量统计
表3 层间氧化带各地球化学分带中U与C有、S全及价态铁含量统计
剖面上，铀矿体形态呈典型的卷状，部分呈板状。矿体在氧化带上下翼均有发育，呈长翼短头的特点，矿体多赋存于砂体厚度急剧减薄、泥质夹层增多、砂岩粒度由粗突然变细等部位（图7），这种砂体变化是由微相环境变化所引起，这些变异部位往往也是原始有机质及黏土含量增高的部位。主矿体西山窑组上段矿带呈港湾状展布，并呈舌状突出向北西方向延伸。矿体倾角大体与地层一致，总体上由南向北缓倾斜，矿体标高由南向北逐渐增大，矿体埋深由南向北逐渐加大（表4）。
洪海沟铀矿床矿体厚度变化总体表现为靠近层间氧化带前锋线附近厚度大，向翼部矿体厚度减小，平均品位及平米铀量一般在层间氧化带前锋线突变部位或层间氧化带前锋线附近变大，翼部矿体相对较小（表5）。高平米铀量矿体主要分布于层间氧化带前锋线附近，与层间氧化带前锋线展布形态及河流相砂体发育方向相吻合。
图7 洪海沟铀矿床K28号勘探线剖面图
1一第四系；2—新近系；3—中侏罗统头屯河组；4—中侏罗统西山窑组上段；5—松散堆积物；6—砂岩；7—泥岩；8—煤层及编号；9—不整合界线；10—钻孔编号、位置及孔深（m）;11—层间氧化带；12—铀矿体
表4 洪海沟铀矿床矿体产出特征统计
表5 洪海沟铀矿床矿体厚度、品位、平米铀量统计
2.5 矿石物质成分及铀存在形式
矿石的自然类型为层间氧化带型长石岩屑砂岩铀矿，矿石在其矿物组成上与围岩并无明显差别，均为硅酸盐矿物集合体。
矿石矿物中石英占矿物总量的37.5%～46.6%，岩屑占19.2%～37.4%，长石占15.2%～28.7%，云母占1.5%～3.5%，黄铁矿占1.2%～2.6%，重矿物占0.8%～0.9%（主要为磁铁矿、钛铁矿、锆石和金红石等），炭屑占3.8%。矿石中出现较多沥青质微脉（2.1%～3.2%），沿砂屑周边和微裂隙充填。
利用显微镜、扫描电镜、电子探针等方法研究了洪海沟铀矿床矿石中铀的存在形式。在所研究的不同矿化层位的7个铀矿石样品中，大部分呈分散吸附状态形式存在于岩石填隙物、矿物表面、微裂隙中；在锆石、磷灰石等副矿物中含极微量类质同象铀；见少量沥青铀矿，可能与选送样品中没有富矿石有关（图8至图11）。
2.6 含铀煤岩型矿体特征
在矿床内第八—十三煤层均不同程度见有煤岩型工业铀矿化，其中第十二煤层顶板工业铀矿化分布面积大、连续性较好，其他煤层矿化较分散，没有形成规模。
铀矿体主要集中于南部的134线及中部的k线一带，向西北延伸至158线。多发育于头屯河组下段砂体底部的煤层或泥岩上部，矿体上部与头屯河组下段粗砂岩、含砾粗砂岩相邻，下部为煤层或泥岩、炭质泥岩。在平面上沿南部的134线、东部7882孔向矿床西北汇聚，呈港湾状展布，具有厚度小、品位高、米百分数大的特点。走向上长4.5km，倾向宽延伸在0.1～2.3km（图12）。发育宽度最大地段为134号勘探线；品位最高的地段在134线南部，最高品位可达0.5720%，米百分数为0.502%。全区矿体平均厚1.02m,平均品位为0.099%，平均米百分数为0.101%，埋深为203.0～654.85m，总体上由南向北埋深加大（表6）。
图8 铀石的U元素X射线像
图9 电子探针背散射像，对应铀吸附富集区为一碳屑
图10 显微状沥青铀矿
图11 粗砂岩中沥青铀矿
表6 洪海沟铀矿床含铀煤岩型矿体厚度、品位、米百分数统计
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
1）大致查明了洪海沟地区地层结构、构造特征。大致查明了层间氧化带和铀矿体的空间分布特征，控制了4条工业铀矿带。大致查明了矿床地球物理特征、矿体铀镭及镭氡平衡破坏规律。共圈定砂岩型铀资源量达中型规模，煤岩型及其相邻泥岩型资源量达大型规模。首次在伊犁盆地南缘发现并控制规模较大的Ⅷ旋回工业铀矿体。
图12 洪海沟铀矿床第十二煤层矿带平面图
1—工业孔；2—矿化孔；3—无矿孔；4—煤岩型铀矿体；5—库捷尔太铀矿床
2）基本查明洪海沟铀矿床中侏罗统河流相及氧化带发育特征，砂体呈近南北向展布，在砂体厚度变化、粒度变化以及砂体前方出现非渗透性岩层部位有利于铀矿体的富集，控制了层间氧化带前锋线的空间位置和铀矿体的产出特征。洪海沟铀矿床砂体厚度在2.00～34.6m之间，其中，厚度在8.00～25.00m之间最有利于成矿，砂体厚度小于8.00m对铀成矿不利。层间氧化带前锋线基本呈近东西向展布，其形态受河流相砂体的展布特征控制，层间氧化带呈蛇曲状、港湾状向北延伸。
3）大致查明了矿床的水文地质构造及各含矿含水层的分布、结构、规模及埋深，通过水文地质孔抽水试验及水化学取样，初步查明了主要含矿含水层的渗透系数为0.31～0.47m/d、承压水头高度为356.55～484.65m等水文地质参数及水文地球化学参数，为地浸条件评价提供了依据。
4）基本查明了矿体特征，矿体稳定、连续性好，各层位矿体受控于相应含矿砂体中层间氧化带分带。剖面上，铀矿体形态呈典型的卷状，部分呈板状，产状平缓。
5）洪海沟铀矿床为典型层间氧化带砂岩型铀矿床，可将成矿作用过程划分为含矿岩系沉积含矿建造阶段、表生后期改造成矿阶段、矿后构造运动叠加再富集阶段。
含矿建造阶段：早—中侏罗世，受燕山运动影响，在温湿气候条件下沉积了一套陆相暗色含煤碎屑岩建造，各含矿旋回均有厚大、稳定、结构疏松的砂体，从而为层间氧化带的形成提供了场所，为含铀含氧水运移提供了通道，为矿床形成提供了容矿空间，同时也为铀成矿提供了物源。
表生后期改造成矿阶段：受晚燕山运动影响，晚侏罗世盆地南缘整体抬升，含矿建造褶皱出露地表，上白垩统—古近系不整合于中下侏罗统之上。进入喜马拉雅期，上侏罗统—古近系受古天山准平原化和整体沉降作用影响，加之气候炎热干燥，形成一套红色—杂色钙质碎屑岩建造。盆地开始萎缩。同时盖层遭受改造作用，发生褶曲、断裂。盆地周边隆起使其与盆地盖层产生落差，使含水层中的水有了泄流的条件，为层间氧化带的发育创造了条件，形成了铀矿的最初富集。
矿后构造运动叠加再富集阶段：喜马拉雅期次造山运动及多期脉动式整体抬升形成了现代层间氧化带的分布格局，控制了矿床的规模。在上新世—全新世，新构造运动进一步发展，盆地抬升，蚀源区与盆地盖层落差明显加大，古生代地层构成的察布查尔山隆起构成了补给区的水文地质体，在盆地中心的东西向隐伏大断裂构成了盆地区域排泄源。此时盆地内形成了完整的补－径－排层间承压水动力系统。从而在盆地南缘形成层间氧化带现代分布格局。随着层间氧化带的发展，在富含有机质的过渡带形成了铀的大量富集。
总体上洪海沟地区后生改造作用（层间氧化作用）与伊犁盆地南缘3期主要的构造活动密切相关，隆升剥蚀之后沉降接受沉积，形成的层间氧化带与地层中砂体厚度密切相关。3期构造活动正好对应于伊犁盆地的主要成矿作用也说明了这一点。
3.2 主要创新点
1）随着伊犁盆地南缘铀矿田勘查和研究程度的提高，有关扎吉斯坦河断裂和洪海沟断裂分别控制两大“成矿集中区”的认识在洪海沟矿床找矿勘查实践中得以应用。洪海沟铀矿床与库捷尔太铀矿床分别位于洪海沟断裂以西和以东，断裂两侧水文地质条件、层间氧化带发育和铀迁移、富集条件有所差别。
2）利用以二维地震为主的物化探方法在查明洪海沟断裂空间分布后，应用于矿床勘查过程中的地下水水动力体系分析和铀矿成矿模式的建立，最终获得找矿勘查的成功。矿床找矿勘查过程中应用“松散砂岩取心钻具”国防授权专利技术，成功解决了500 m以深钻孔采岩心难题。
3）用沉积相的研究成果指导找矿，效果明显。砂岩型铀矿的形成严格地受沉积相带、沉积砂体的控制，成矿普遍具有层控性和相控性，沉积砂体是铀矿容存的场所，是铀赋存的层位（含矿层或容矿层），它的岩性－岩相发育、分布和变化关系到铀成矿作用的发生和发展，从而对铀的富集起着明显的控制作用。洪海沟地区主要含矿层位西山窑组上段地层为河流相沉积，河道砂体展布方向控制铀矿体在平面上的展布方向。含氧含铀的地表水或地下水，从东南方向的构造高点，沿着渗透性良好的河道砂体向下渗流，绕过砂体发育较差的河心泥滩，沿着砂体发育厚大的河道继续向下渗流，在氧化－还原过渡带含氧含铀矿物逐渐沉淀下来，形成沿河道砂体方向展布的铀矿体。砂岩型铀矿的载体、砂体的分布控制了铀矿体的分布，砂体的厚度及稳定性决定了层间氧化带发育的规模及铀矿体的空间分布（图13）。
图13 沉积相与铀成矿关系示意图
1—河道砂体；2—河漫滩；3—河漫沼泽；4—含铀含氧地下水渗流方向；5—M10顶板等高线（m）;6—铀矿体
4 结束语
洪海沟铀矿床为典型的层间氧化带型砂岩型铀矿化，矿化产出层位多。主矿体赋矿层位为西山窑组上段，次为头屯河组下段，并在第十二煤层中也发现了初具规模的铀矿体。洪海沟铀矿床目前为一个中型铀矿床，通过详查阶段的工作，其资源量有增大的可能，争取在详查阶段结束后提交一个大型铀矿床。
在洪海沟铀矿床第十二煤层中有较大的含铀煤型资源量，但地浸工艺只是针对砂岩型铀矿，对含铀煤型铀矿的开采暂时还没有切实可行的方法。
参考文献
[1]王保群，王成，等．新疆伊犁盆地洪海沟—乌库尔齐地区铀矿普查地质报告[R]．核工业二一六大队，1995.
[2]师志龙，王新华，等．新疆察布查尔县扎吉斯坦—洪海沟地段铀矿预查地质报告[R]．核工业二一六大队，2007.
[3]罗星刚，李家金，等．新疆察布查尔县洪海沟地区铀矿普查地质报告[R]．核工业二一六大队．2008～2012.
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]罗星刚，男，1983年出生，工程师。2006年毕业于成都理工大学地球科学学院资源勘查专业，获学士学位。2010年以来任核工业二一六大队项目负责人，一直从事铀矿地质勘查及科研工作。
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