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第一节构造5
第二节地层6
第四章层间氧化带及铀矿化10
第一节层间氧化带10
第二节铀矿化特征12
第三节控矿因素分析14
第五章总结29
第一章绪言
第一节工作目的、任务
本人于2009年6月在新疆乌鲁木齐市核工业216大队一分队担任地质员,参加了由中国核工业地质局下达的“新疆察布查尔县洪海沟地段铀矿预查”工作。
目的:
通过野外岩心编录及对典型铀矿床的学习,掌握层间氧化带的特征及砂岩型铀矿床的基本特征,掌握编录工作的程序和技术特点,对控矿因素做进一步的了解和概略研究,。
任务:
完成野外编录及室内资料整理的工作,对工作区的地层、构造,主含矿层位、含矿砂体及岩性、后生蚀变做进一步的了解、认识。
并将所学知识与野外工作相结合,达到巩固、加强及灵活运用的要求。
第二节工作去交通、自然与经济概况
工作区行政区划属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管辖,地理坐标:
东经xx°
xx′xx″~xx°
xx′xx″,北纬xx°
xx′xx″,面积约xxkm2。
涉及xx万图幅有xx。
预查区距伊宁市60km,区内各乡之间均有简易公路相通,各村镇及各牧业点之间均有便道可通行汽车(图1-1),交通较方便。
工作区位于察布查尔山山前斜坡带及冲积平原上,地势南高北低,南部为丘陵区,海拔高度一般1200m~1500m,北部为冲积平原,地势切割较强烈,海拨高度一般为900m~1200m,地形坡度2.5°
~3°
。
区内地表全部被第四系覆盖。
工作区内地表水系均源于南部山区,由南向北流入盆地后,很快变为第四系潜水。
较大的水系为西部的洪海沟,河谷宽150m~200m,切割深度50m~70m,为常年性河流,平均流量7.85m3/s。
东部的扎吉斯坦河,河谷宽约2km,切割深度达50m~80m,为常年性河流,水质较好,是当地农、牧区饮用水及灌溉用水的主要水源。
区内水系还有库捷尔太河、苏东布拉克河、群布格列溪、乌库尔其河等,流量较小。
图1-1 伊犁盆地交通位置图
工作区为温带大陆性半干旱气候,冬夏季长而春秋季短,但四季分明。
平均气温8.2℃,春季升温快,秋季降温快,气温年较差、日较差较大。
夏季气温22.6℃~33.5℃,最热的七月份平均气温34℃,极端最高气温为40.2℃。
冬季冷而多雪,平均温度-9.4℃,最冷的一月份平均气温为-12.2℃,极端最低气温为-43.2℃。
无霜期为四月下旬至十月上旬,一般150天。
最大冻土层厚度1.2m,最大积雪厚度1m。
四季盛行东风和偏西风,平均风速1.7m/s~2.0m/s,最大风速28m/s。
正常年份降水量为200mm~500mm,蒸发量为1200mm~1900mm,相对湿度50%~70%。
其地貌总体为南北向切割的倾斜平原-丘陵区,地形较简单。
区内以农牧业为主,较大的村镇有琼博拉乡、墩买里村和东部的扎吉斯坦乡。
居民以哈萨克和维吾尔族为主,亦有汉族,主要从事农牧业。
主要矿产为煤,最大的工业区为伊昭煤矿,另在扎吉斯坦沟有红旗煤矿,乌库尔其沟有奶牛场煤矿。
野外适宜工作时间为4月中旬~10月中旬。
第三节以往工作评述
2000~2003年,核工业216大队四分队在乌库尔其地段进行铀矿普查工作,在该地区发现了第Ⅴ、Ⅶ旋回工业铀矿化。
第Ⅶ旋回工业铀矿体的发现,为重新评价伊犁盆地提供了重要依据。
2002~2003年,核工业216大队3分队在扎吉斯坦地段进行中下侏罗统水西沟群第Ⅴ旋回铀矿勘探工作,同时在第Ⅶ旋回中发现了较好的工业铀矿化。
2003~2004年,核工业二一六大队一分队在伊犁盆地南缘中西段Ⅶ旋回进行了铀矿预查,在xx号线发现了工业铀矿化。
2004~2005年,核工业二一六大队四分队在乌库尔其地段进行了铀矿勘探,在Ⅴ、Ⅶ旋回提交了铀矿勘探报告。
第二章区域地质背景
第一节大地构造背景
伊犁盆地在大地构造上归属于天山造山带中的伊犁-中天山微地块,是在此基础上发展起来的一个造山带中相对稳定地块上的山间盆地。
盆地座落在元古界、古生界基底之上,其生成环境处于地壳运动由活动向稳定转变时期,形成和发展受基底构造(断裂和褶皱)形态控制,具明显的继承性。
其南缘发育向南倾的近东西向断裂,盆地北缘发育向北倾的近北西向断裂,这两组控盆断裂规模大、倾角较陡、具挤压逆冲性质,它们控制了盆地的形成和发展,盆地构造运动呈北强南弱、东强西弱的箕状构造特征。
(图2-1)。
图2-1 伊犁盆地构造区划及盆地结构图
1.一级逆冲断层;
2.二级逆冲断层;
3.三级正断层;
4.一级正断层;
5.二级正断层;
6.三级断层;
Ⅰ.伊犁盆地;
Ⅰ1.伊宁-巩乃斯叠合凹陷;
.北缘断坡带;
.北缘同生断陷带;
.霍城断凸区;
.中央洼陷带;
.南部斜坡带和南缘逆冲断陷带;
.雅马渡-白石墩凸起;
.巩乃斯凹陷;
.尼勒克断陷;
.阿吾勒拉断块隆起;
.昭苏断陷;
.察布查尔逆冲推覆山地;
Ⅱ.科古琴山;
Ⅲ.哈尔克-那拉提早古生代陆缘碰撞造山带
伊犁盆地剖面结构的总特点是:
自下而上为三层结构,即由中上元古界变质基底、中下石炭统裂谷火山褶皱变形基底和二叠纪以来的盆地沉积岩系三大构造层组成。
第二节盆地基地和盖层
上古生界和海西期花岗岩构成了盆地的直接基底和主要的物源区。
上古生界是一套海相火山喷发沉积、海相—海陆过渡相碎屑岩沉积组合。
主要岩性为流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩、凝灰岩以及凝灰质角砾岩,火山碎屑岩等。
石炭系(C)
大哈拉军山组(C1d)为浅海—滨海—陆相杂色中酸性火山岩及灰岩组成,夹有石灰岩薄层。
主要分布在察布查尔山,厚度1962m~4800m。
奥阿克沙克组(C1a)为浅海相碳酸盐岩浅海相陆源碎屑岩,碳酸盐岩及凝灰岩。
主要分布在东阿吾拉勒山及察布查尔山。
厚度1493m~3451m。
脑盖吐组(C2n)为滨浅海相中酸性火山碎屑岩夹熔岩,下部为砾岩,凝灰质砾岩,凝灰岩;
中部凝灰岩;
上部为流纹质岩屑,凝灰岩,砂岩。
主要分布在盆地北缘东段,厚度1881m。
奥伊曼布拉克组(C2o)为滨浅海相长石石英粉砂岩,灰岩及少量砾岩,凝灰岩;
滨浅海相酸性火山碎屑岩夹少量碎屑岩。
主要分布在盆地北缘,厚度1009m。
二叠系(P)
乌朗群(P1wl)为巨厚陆相火山岩建造,下部为砂砾岩,凝灰质砂砾岩夹安山岩及薄层凝灰岩,上部为杂色火山岩,安山玢岩,凝灰岩与凝灰质砂砾岩互层。
主要分布在阿吾拉勒山,察布查尔山,厚度200m~4273m。
铁木里克组(P2t)下部为砾岩,砂岩与石灰岩不等厚互层;
上部为深灰色,灰黑色钙质页岩,沥青质页岩,砂质灰岩及泥岩。
主要分布在西阿吾拉勒山,察布查尔山北坡,伊宁县以北,厚度400m~4500m。
另外,还分布有海西期花岗岩体及其它中酸性岩脉、岩枝。
二、盆地盖层
盆地盖层主要有三叠系上仓房沟群、小泉沟群,侏罗系八道湾组、三工河组、西山窑组、齐古组,安集海河组、上第三系中新统、上新统,第四系。
三叠系(T)
上仓房沟群(T1ch)仅见于伊参1井3202.5m~3987.5m段,厚785m,上部为棕色泥岩、灰色粉砂岩夹杂色砂砾岩及灰色细砂岩;
下部以杂色砂砾岩为主,钙泥质胶结,反映了三叠纪盆地萎缩、水域小、快速堆积的特征。
小泉沟群(T2-3xq)在盆地南北缘均有出露,下部为砾岩、砂岩、炭质泥岩,上部为细砂岩与紫红色泥岩为主。
侏罗系(J)
八道湾组(J1b)为陆相含煤碎屑岩建造。
以深灰色、灰黄色含铁砾岩及砂岩、泥岩、煤层组成,盆地南缘以粗粒沉积为主,盆地北缘以细碎沉积为主,含可采煤层。
在伊犁盆地广泛发育,盆地北缘厚度400m~450m,盆地南缘90m~125m。
三工河组(J1s)为陆相含煤碎屑岩建造。
在盆地边缘小范围内发育粗粒沉积、向盆地内迅速过渡为细粒沉积,不含可采煤层。
在伊犁盆地广泛发育,盆地北缘厚度150m~250m,盆地南缘25m~35m。
西山窑组(J2x)为陆相含煤碎屑岩建造。
以砂岩、中粗砂岩、泥岩及煤岩为主,煤层厚而稳定,是伊犁盆地主要的聚煤层位。
在伊犁盆地广泛发育,盆地北缘厚度200m~320m,盆地南缘170m~185m。
头屯河组(J2t)为潮湿向干旱气候过渡条件下的河流、湖泊沉积,以粗砂岩、泥岩为主,下部有炭质泥岩和煤线。
盆地南缘厚度50m~160m,北缘厚度不详。
齐古组(J3q)为一套干旱环境下的河流相粗碎建造,主要是黄色砂砾岩、砂岩。
北缘厚度250m,南缘不发育。
第三系(R)
始-渐新统安集海河组(E2-3a)只在盆地北缘西部阿拉马力一带小范围内发育。
为一套粗碎屑磨拉石建造。
中新统(N1)只在盆地北缘东部有出露,为一套紫红色砂质泥岩夹薄层泥质砂砾岩。
上新统(N2)在北缘和南缘东部均有出露,为一套砖红色泥岩、砂质泥岩夹黄色、土黄色砂砾岩沉积。
第四系(Q)主要是砂土、粘土及砂砾堆积。
第三章矿区地质特征
第一节构造
工作区位于伊犁盆地伊宁凹陷南部斜坡带,总体上呈向北缓倾的单斜构造,由于新构造运动的差异升降作用,在不同地段表现出不同的构造特点。
在南缘斜坡带形成了微隆和微凹相间的构造格局。
南缘的山前逆冲断裂控制着盆地的发展和改造,伴生的断裂构造使盆地南缘进一步改造而形成多个构造单元。
预查区位于盆地南缘中西段相对稳定区,根据构造活动强度可分为乌库尔其微凸、苏东布拉克微凹、库捷尔太微凸和洪海沟西部凹陷(图3-1)。
图3-1 伊犁盆地南缘中生界构造示意图
1.盆地边界;
2.八煤露头;
3.逆断层;
4.压扭性倒转断层;
5.性质不明断层;
6.铀矿床
第二节地层
工作区揭露到地层有中上三叠统小泉沟群、中下侏罗统水西沟群,第三系、第四系。
其中主要目的层为水西沟群,探索层位为头屯河组、小泉沟群。
第三系、第四系与区域上一致,不再赘述。
主要说明小泉沟群和水西沟群的特征。
一、中上三叠统小泉沟群(T2-3xq)
伊犁盆地南缘中-上统小泉沟群为构造活动由强减弱,快速水进条件下形成的冲积扇-浅水湖相沉积。
自下而上可分三段:
下部层位冲积扇粗碎屑沉积为主,底部发育20m~30m的黄色砂砾岩不整合在二叠系之上,在露头上广泛发育黄色氧化砂体。
钻孔中主要有两层厚大的氧化砂体,厚度分别达40m、60m,两层砂体之间有近10m的泥质隔水层。
中部层位主要是一套以灰色为主夹杂色的浅湖相厚大泥岩、炭质泥岩,泥岩中可见炭化植物碎屑、黄铁矿结核,总厚度超过200m。
上部层位为厚46m,其中有36m的砂体,以深灰色、灰色、黄绿色、黄色粗砂岩和细砂岩为主,泥质粉砂岩次之,局部夹薄层菱铁矿。
二、中下侏罗统
盆地南缘含矿岩系水西沟群是一套含煤碎屑沉积,沉积厚度0~510m,平均约300m。
煤层是水西沟群的一大特征,共发育12层煤,从下到上依次用M1、M2、M3直到M12表示,其中M5、M8、和M10最为稳定,可作为区域标志层,以煤层为标志将这套地层划分为八个沉积旋回,依次用Ⅰ、Ⅱ、……、Ⅷ来表示。
根据岩石特征与煤层标志将其划分为四个组,即Ⅰ-Ⅳ旋回为八道湾组(J1b),Ⅴ1-Ⅴ21亚旋回为三工河组(J1s),Ⅴ22-Ⅶ旋回为西山窑组(J2x)。
Ⅷ旋回为头屯河组(J2t)
八道湾组(J1b)
八道湾组位于水西沟群的底部底砾岩至第五煤层之间,为一套冲积扇与沼泽相的暗色含煤粗碎屑建造,含煤少而薄,地层厚度72m~290m不等,是该群粒度最粗的部分。
砾岩、砂砾岩和砂岩是主要组成部分,其中夹薄层粉砂岩、泥岩和煤层,顶部为泥岩和煤层。
其底砾岩是区域标志层,平行不整合或微角度不整合于中上三叠统小泉沟群厚层暗色泥岩之上。
砾岩厚度10m~30m之间,呈楔形体向盆地中心延伸,可绵延数公里。
平面上呈放射状向北展开,而且连通性较好,在盆地南缘基本上连为一体。
显示了一系列冲积扇裙的沉积特征。
八道湾组可分为上下两段:
八道湾组下段(相当于Ⅰ-Ⅱ旋回)在剖面上位于水西沟群八道湾组底部,因分隔Ⅰ旋回和Ⅱ旋回砂体的泥岩层在盆缘普遍缺失,而往盆地中心因出现泥岩层而被分隔为上两层。
在库捷尔泰、苏东布拉克、乌库尔其-蒙其古尔、阿尔玛勒和达拉地地区出现厚度和砾石集中地段,形成扇状体。
其中乌库尔其-蒙其古尔、阿尔玛勒和达拉地为大型冲积扇(图3-5)。
图3-5 八道湾组下段(Ⅰ、Ⅱ旋回)沉积相分带图
八道湾组上段(Ⅲ-Ⅳ旋回)砂体是Ⅰ、Ⅱ旋回的继承和延续,同是冲积扇的产物。
从西到东较为发育,厚度一般在10m~35m之间,在有冲积扇的地方向外扩展延伸,形成一个个朵体,在朵体的中心砂体较厚,可达35米以上,并且砾石含量较高,可达24%,向外砂体减薄,变化规律同Ⅰ、Ⅱ旋回砂体。
这些朵体是冲积扇向北延伸的结果,只在局部出现扇根相的外端,而扇中相较为连续,呈条带状,规模小得多(图3-6)。
图3-6 八道湾上部(Ⅲ、Ⅳ旋回)沉积相分带图
1蚀源区2中新生代地层3达拉地砾岩4相分区线5扇根相6扇中相7扇根或湖相
三工河组(J1s)
三工河组位于八道湾组之上的第五煤层到第六煤层之间(相当于Ⅴ1-Ⅴ21亚旋回),以扇三角洲平原相和前缘碎屑岩建造为主,湖-沼沉积次之。
主要岩性为深灰色、灰色砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层。
多呈下粗上细正韵律产出,地层厚度18m~48m。
发育斜层理、水平层理及波状层理。
砂体主要分布在乌库尔其以东地区,厚度均小于15m,单层厚度不超过6m,以含砾砂岩和砂岩为主,其间夹有泥岩和煤层,砂泥比在0.5~0.8之间;
在乌库尔其以西地区,几乎没在砂体产出,以泥岩为主,夹细砂岩和薄层煤,砂泥比小于0.3。
总体具东厚西薄、东粗西细的特征(3-7)。
图3-7 三工河组沉积相分带图
西山窑组(J2x)
西山窑组位于第六煤层到第十二煤层之间(相当于Ⅴ22-Ⅶ旋回),为一套扇三角平原与前缘的含煤粗碎屑岩建造,主要为灰色砂砾岩、砂岩和粉砂岩夹巨厚层泥岩和煤层,有时见菱铁矿层。
地层厚度137m~240m左右,由盆边向盆内厚度逐渐增大,西山窑组可分三段。
下部(相当于V22)以砂体为主,主要岩性为深灰色、灰色砂砾岩、含砾砂岩、砂岩和泥岩夹煤层。
呈下粗上细正韵律或全韵律产出。
砂泥比适中,一般在0.6~1.5之间,最大不超过2。
这套砂体在盆地西部库捷尔泰地区为一层,有时见两层,一般在20m以下;
向东逐渐相变为多层,但砂体的总厚和单层厚度均减薄,总厚度小于10m;
西山窑组下部为扇三角洲平原分流河道沉积(图3-8)。
图3-8 西山窑组下段沉积相分带图
中段(相当于Ⅴ3-Ⅵ)以泥岩为主,夹有厚层煤和薄层中细砂岩,煤层相对发育,尤其M8,厚度大,一般以16m~56m之间,在整个盆地广泛分布,而且煤质较好。
水平层理和微波状层理。
砂体呈透镜状,主要分布在扎吉斯坦、库捷尔泰地区,砂体厚度较小,不连续,一般不超过15m,而且是多层,在扎吉斯坦地区山前有少量砾石。
为滨浅湖-沼泽相。
上段(相当于Ⅶ)主要为灰色含砾砂岩、砂岩、粉砂岩和泥岩,有时见菱铁矿层,粒度相对较细,含多层煤,以M10最为发育,砾石和炭屑含量较低,砾石直径均在0.5厘米以下,并且含量不多于10%。
基本上呈正韵律。
砂泥比较小,一般在0.6以下,局部较高可达0.9。
为扇三角洲平原分流河道-沼泽相沉积(图3-9)。
图3-9 西山窑组上段沉积相分带图
头屯河组(J2t)
头屯河组相当水西沟群上部Ⅷ旋回,是一套河湖相沉积物,垂向上,其下部为不稳定的厚大粗砂岩,向上逐渐相变为灰色、红色为主的杂色泥岩,局部含薄煤层,夹薄层中细砂岩、粉砂岩。
由于遭受后期的剥蚀。
地层厚度在各地段差别较大,一般在20m~64m之间。
在洪海沟西部Ⅷ旋回发育原生灰色粗砂岩,厚度超过80m,在苏东布拉克一带厚度最大,达到160m,在26981孔见到厚层灰色粗砂岩。
总之,察布查尔山北麓形成的冲积扇群,蚀源区剥蚀程度和古河流的流域和流量的大小决定着冲积扇的规模。
在不同规模的水进、水退作用下,形成冲积扇体系—扇三角洲体系(图3-10)。
图3-10水西沟群沉积特征与沉积相划分综合分析图
第四章层间氧化带及铀矿化
第一节层间氧化带
一、层间氧化带的空间展布特征
工作区中侏罗系八个沉积旋回中均发育层间氧化带,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ旋回中层间氧化带发育规模大,为工作的主要目的层。
由于前人的主攻层位不同,不同地段各旋回层间氧化带的控制程度差异较大,层间氧化带空间展布形态及成矿潜力有待进一步探索和控制。
平面上,各旋回层间氧化带总体上近东西向展布,形态较为复杂,有很多南北向弯曲,而且西山窑组和八道湾组层间氧化带具有南北向镜像分布的特点,表现在当西山窑组层间氧化带向南弯曲时,八道湾组层间氧化带向北弯曲,反之亦然。
结合砂体的厚度和视电阻率平面分布特征分析,其成因与砂体的空间展布及渗透性有关,砂体厚而稳定或渗透性良好时层间氧化带发育宽度大,砂体厚度小或渗透性较差时,层间氧化带发育宽度小。
而正是八道湾组与西山窑组砂体的厚度及渗透性在平面上有一个错位形成了这种南北镜像的现象。
在工作区西部洪海沟地段Ⅰ、Ⅱ旋回层间氧化带前锋线在XX~XX线得到控制,Ⅴ旋回层间氧化带前锋线在XX~XX线得到控制,Ⅶ旋回层间氧化带前锋线在XX~XX和XX~XX线得到控制,Ⅷ旋回层间氧化带仅在86线得到控制(表4-1)。
从已有工程控制情况分析,总体上各旋回层间氧化带在西部埋深大且发育宽度也大,东部埋深浅且发育宽度也小。
Ⅰ、Ⅱ旋回与Ⅴ、Ⅶ层间氧化带的南北镜像的特点也很明显(图4-1),在钻探工程部署时可以充分考虑这个特点来提高钻探工程的有效性。
表4-1 洪海沟地段层间氧化带控制程度一览表
旋回
倾向延伸(km)
氧化带厚度(m)
前锋线埋深(m)
控制情况
Ⅷ
XX~XX
XX
Ⅶ
Ⅴ
XXm~XXm(XX~XX线)
Ⅱ
Ⅰ
层间氧化砂体的氧化程度差异性大,既有强氧化,也有氧化不充分的砂体(照片4-1),而且这种氧化不充分的砂岩并不处于过渡带的位置。
层间氧化带的宽度在不同的剖面变化很大,86号线层间氧化带宽度达XXm,而XX号线只有XXm。
砂体的氧化厚度在不同的剖面也有很大的差异性。
总体上Ⅰ、Ⅱ旋回层间氧化带前锋线形态复杂(图4-2)。
1.推测隐伏断裂;
2.Ⅰ旋回层间氧化带;
3.Ⅱ旋回层间氧化带;
4.Ⅴ旋回层间氧化带;
5.Ⅶ旋回层间氧化带;
6.Ⅷ旋回层间氧化带;
7.库捷尔太矿区;
8.揭露到Ⅰ-Ⅱ旋回钻孔;
9.揭露到Ⅴ旋回钻孔;
10.揭露到Ⅶ旋回钻孔;
11.揭露到Ⅷ旋回钻孔;
12.揭露到T2-3xq钻孔;
13.Ⅱ旋回工业孔;
14.Ⅴ旋回工业孔;
15.Ⅶ旋回工业孔;
16.Ⅷ旋回工业孔;
17.ⅠⅡ旋回矿化孔;
18.Ⅴ旋回矿化
照片4-1 Ⅰ旋回氧化砂岩(A强氧化,ZK8644;
B氧化不充分,ZKXX)
Ⅴ旋回层间氧化带总体控制程度较高,层间氧化带前锋线形态简单,砂体氧化程度高,层间氧化带宽度大。
另外在XX线ZKXX孔揭露到Ⅵ旋回层间氧化带(图4-3)。
但在其它钻孔中并未发现该层间氧化带。
Ⅶ旋回层间氧化带在洪海沟地段控制程度高,层间氧化带呈港湾状向北西方向延伸,在洪海沟西部与砂体的平面展布基本一致,层间氧化带宽度大,氧化程度高,但当砂体厚度迅速变薄时,氧化程度很快变差(照片4-2,图4-4)。
在洪海沟东部砂体氧化程度低,层间氧化带发育较差,分层现象普遍(图4-5)。
由于砂体厚度大,层间氧化带分层,导致矿化分散,很难形成工业铀矿化。
照片4-2 Ⅶ旋回氧化砂岩(A强氧化,ZKXX;
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