吐哈盆地南缘挤压背景下的层间-渗入铀成矿作用

The Turpan-Hami basin, located within the Tian Shan has been undergoing the tectonic compressing since the Mesozoic time. At the southern margin of the basin, an interlayer-seepaging sandstone-type uranium deposit(Shihongtan) was discovered based on the oxydated front theory. However, it is not shed light on the relation of this kind of uranium mineralization with tectonic compression, sedimentary differentiation, and U-O-bearing fluid because of lackage of accurate dating methods. Hence, no second uranium deposit has been found except the Shihongtan. This study chooses the southern margin of the basin as study area and in-situ Secondary Ion Mass Spectrometry as mineralization menthod, and emphasizes that the tectonic processes play a key role in uranium mineralization, sandbody deposition and origin-migration-precipetation-enrichment of U-O-bearing fluid by combination of the field work and modern analytical techniques. Meanwhile, using the indicators remaining in migration sandstone after rock-fluid interaction, we try to reconstruct the chemical features, flow regime, source rock uranium content and primary characteristics of host sandstone before alteration, i.e., the whole uranium mineralization process of tectonism and fluid flow. An conceptional uranium mineralization model is to be estalished under the tectonic compression. This model will be complementary to uranium mineralization theory and useful for exploring next similar uranium deposit in the northwest China as well.

位于天山中间的吐哈盆地自中生代以来经受了较长时间的构造挤压作用。在盆地南缘，据氧化前锋线发育规律，找到了分带性较好的砂岩型铀矿床-十红滩。然而，近年找矿一直未有新发现，原因是铀成矿与构造挤压、沉积分异、含铀含氧流体之间的耦合关系缺乏系统研究，矿化定年缺乏有效手段，故模型难以建立。本研究选择吐哈盆地南缘为对象，利用野外地质调查与原位定年（SIMS）等高精尖技术相结合，以构造演化为主线，精细刻画挤压构造演化时序，沉积分异对赋矿砂体的控制，以及含铀含氧成矿流体的起源、迁移、还原、沉淀、富集成矿对构造挤压作用的响应。重点通过流体-岩石相互作用后在砂岩中留下的各种标记，重塑流体化学性质、流动体制、源区岩石供铀能力、以及流体输导层砂体蚀变前后原貌，再现挤压作用下流体成矿的全过程，建立挤压构造背景下铀成矿理论模型，丰富和发展铀成矿理论体系，为在我国西北地区类似盆地中找寻相似矿床提供科学依据。

吐哈是西北地区重要的砂岩型铀矿盆地，自十红滩、八仙口等西南部发现了两个矿床以来，一直没有重要突破，主要是盆地的构造演化、沉积相、铀源等控制条件没有完全弄明白，本次研究着重研究了上述条件。本次研究通过调查路线20条，观察钻孔60余口，采取铀矿化样品35件，Pb同位素35件，锆石9件，AFT样品10件, 探针分析42点，沉积相图40幅。利用AFT，对吐哈盆地南、北缘构造演化进行了模拟，获得了演化阶段，AFT显示研究区经历了K2~E（90-60 Ma）、E2~E3（40-25 Ma）两期快速隆升剥蚀事件。晚新生代以来，受印度-欧亚板块碰撞影响，天山构造复活，盆地西南缘继续隆升剥蚀，造成E3以来冷却降温，目的层J2x受挤压逆冲影响发生隆升和掀斜，促进了铀的迁移和富集，为成矿研究打下了基础。通过野外露头和钻孔岩心、测井曲线分析，确定了含矿目的层和流体输导层的沉积体系，沉积相和微相特征。研究区铀矿主要目的层J2x2发育辫状三角洲前缘相，由水下分流河道、河口坝与间湾微相组成，铀矿化发育于水下分流河道、河口坝微相中，受微相相接触界面控制，铀矿化与矿体规模及氧化带规模相关。在物源区和铀源区开展了调查，采取花岗岩样品，进行了Pb同位素和元素地球化学分析，判断花岗岩中铀的迁出情况。岩石学、地球化学、碎屑锆石年代学分析表明，目的层西山窑组主要为岩屑砂岩，长石岩屑砂岩为主，均为近源沉积，源区中酸性火山岩、花岗岩等富铀岩石发育，为后期铀成矿提供重要的铀源。 砂岩型铀矿是我国目前铀矿勘查中的主要类型，其形成条件和控矿因素研究对扩大找矿有重要影响。本研究从控制砂岩型铀矿形成的三个主要因素——控制抬升、沉积体系和铀源来研究吐哈盆地的铀成矿作用，不但建立和丰富了铀成矿的理论依据与模型，同时对进一步找矿有具体的指导作用。