盆地及周边区域蕴藏着重要的战略性资源, 如何在这一地区获得矿产资源的重大发现和重大突破是我国地球化学工作者多年的愿望, 且盆地砂岩型铀矿是最有可能在这一地区获得突破的战略性资源之一。深穿透地球化学方法主要通过研究成矿元素或伴生元素从隐伏矿向地表的迁移机理和分散模式, 以及含矿信息在地表的存在形式和富集规律, 利用含矿信息采集、提取与分析、成果解释技术达到寻找隐伏矿的目的。最近几年的研究结果表明, 深穿透地球化学方法初步经过了实战的考验, 开始走向成熟, 并在矿产勘查中发挥作用^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}

十红滩砂岩型铀矿位于吐哈盆地内, 属层间氧化带砂岩型铀矿床。由于觉罗塔格山在中、新生代逐渐抬升, 矿床所处的艾丁湖斜坡带地层以石炭系、二叠系为主。到侏罗纪后期, 地层沉积已基本结束, 盆地南缘缺失侏罗系上统和白垩系, 并被古近系、新近系超覆(图1)。

中— 下侏罗统水西沟群(J_1-2sx)为该区的含矿岩系, 主要岩性为砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及炭质泥岩、煤层等。该含矿岩系倾向近正北, 倾角较小, 岩层平缓。

十红滩矿床铀矿石以灰色、深灰色、灰黑色的砂砾岩和砂岩为主, 含有大量的炭质碎屑, 矿石胶结疏松。岩石类型为长石砂岩, 碎屑矿物主要为石英和长石, 并含有少量的云母、绿泥石、方解石、锆石等。碎屑为中粒或粗粒, 分选性好, 但磨圆度较差。基质以粘土矿物为主。铀在矿石中主要以沥青铀矿单矿物和矿物吸附的形式存在^{[8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]}。

图1

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	图1 新疆十红滩试验区区域地质简要

由于活动态提取目前没有标样用于质量监控, 因此分析过程中只能利用插入重复样的方法对分析质量进行监控。本次工作共采集样品849个, 共插入重复样48个。利用相对误差来评述所采集的样品是否合格, 其中相对误差E_r/%=2× |A₁-A₂|/|A₁+A₂|× 100%, A₁和A₂分别表示某采样点重复采样的样品分析值 , E_r≤ 33.3%视为合格, 且合格率应不低于85%^[16]。

表1是活动态提取后的重复样合格率统计结果, 从表中看出, 只有Ba、Sb的合格率小于85%, 判定元素不合格, 其他元素全部合格。

表1

表1

表1 重复样合格率统计 元素 Al Ba Ca Cu Fe K Mg Mn Sr Zn Hg 合格率/% 97.9 83.3 95.8 97.9 97.9 89.6 97.9 93.8 95.8 93.8 89.6 元素 Ti V Cr Co Ni Y Mo Cd Sn La Se 合格率/% 97.9 95.8 95.8 97.9 95.8 97.9 93.8 89.6 95.8 93.8 85.4 元素 Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er 合格率/% 95.8 93.8 97.9 97.9 97.9 97.9 97.9 97.9 97.9 97.9 元素 Tm Yb Lu W Pb Th U As Sb Bi 合格率/% 97.9 95.8 97.9 95.8 97.9 95.8 87.5 93.8 83.3 89.6

表1 重复样合格率统计

根据活动态提取分析结果, 制作了该区各种元素的区域地球化学图。图件制作选用中国地质调查局发展研究中心研制的GeoExpl软件, 采用指数加权网格化数据绘制等直线图。成图色阶采用累积频率划分等量线间隔, 累积频率分别为0%、0.5%、2.5%、7.5%、15%、25%、40%、60%、75%、85%、92.5%、97.5%、99.5%、100%。

图2是U的地球化学分布图。从图中可以看出, U异常主要呈NW— SE向条带状分布, 分布范围主要与地层、断裂及氧化还原前锋线所在的位置有关。其中, 整个U异常分布范围对应于侏罗系地层(J_1-2sx)的出露范围, 这与该地区侏罗系西山窑组为赋矿地层有直接关系, 地层本身U含量相对较高。测区中南部4、5号异常的分布与断裂和氧化还原前锋线所在的位置有关, 由于断裂的存在, 使其两侧发育了氧化还原前锋线, 造成U在过渡带位置聚集成矿。在已探明砂岩型十红滩铀矿床位置有明显的异常显示, 说明U地球化学异常能较好地反映出地层的铀矿化或异常情况, 是地球化学指示元素。

图3、图4分别是Se、La地球化学分布。Se、La地球化学异常在测区中南部主要呈NW— SE向条带状分布, 分布范围主要与地层、断裂及氧化还原前锋线所在的位置有关。其中, 整个Se异常分布范围对应于侏罗系地层(J_1-2sx)的出露范围, 这与该地区侏罗系西山窑组为赋矿地层有直接关系, 地层本身Se含量相对较高。测区中南部异常的分布则与断裂和氧化还原前锋线所在的位置有关, 由于断裂的存在, 使其两侧发育了氧化还原前锋线, 造成Se在过渡带位置聚集成矿。在测区北部, 由于地层向南倾斜, 地下水渗入, 也发育一定面积的Se异常。在已探明砂岩型十红滩铀矿床位置有明显的异常显示。

本地区U、Se和La地球化学异常总体分布特征相一致, 呈NW— SE向条带状分布, 较好地反映出地层的铀矿化或异常情况, 是地球化学勘查的指示元素。

图2

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	图2 新疆十红滩地区U地球化学分布

图3

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	图3 新疆十红滩地区Se地球化学分布

图4

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	图4 新疆十红滩地区La地球化学分布

地球化学异常图也在GeoExpl软件中进行, 异常下限为平均值+2倍标准差, 并根据具体情况选用3个色阶, 同时对异常进行编号和统计(图5)。

表2是各异常的地球化学参数统计。图5可以看出, 4、5、8号异常位于侏罗系(J_1-2sx)地层上方, 1、2、3、6、7号异常位于第四系地层上方。

4号异常位于已知铀矿体上方, 异常面积与强度均为最大, 区内还发现铀煤矿, 核工业203所还在进行相关钻探工作, 据称在异常区内发现矿化, 正在进行进一步工作。8号异常内发现一铀矿化点, 铀矿质量不太好。

根据本区主要赋矿地层为侏罗系(J_1-2sx)地层, 并结合本区砂岩型铀矿的成矿条件, 可以认为:1、2、3、4、5、8号异常具有成矿的条件, 特别是4、5号异常, 可作为本区寻找隐伏砂岩型铀矿的地球化学靶区。

图5

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	图5 新疆十红滩地区U地球化学异常分布

表2

表2

表2 活动态铀异常地球化学参数统计 参数 异常编号 1 2 3 4 5 6 7 8 面积/km2 6.4 6.9 2.8 26.3 16.6 7.2 15.1 8.4 样品数 6 7 2 26 17 8 13 3 最大值/10-6 1.39 1.41 1.36 5.23 2.26 4.3 3.96 2.26 最小值/10-6 0.34 0.52 0.90 0.08 0.15 0.11 0.15 0.17 平均值/10-6 0.86 0.89 1.16 0.99 0.92 0.89 0.93 0.96 中位数/10-6 0.94 0.94 1.22 0.57 0.74 0.43 0.44 0.71 几何均值/10-6 0.78 0.85 1.14 0.58 0.71 0.48 0.59 0.62 标准差/10-6 0.37 0.29 0.24 1.16 0.63 1.39 1.01 0.95 变异系数 0.43 0.33 0.20 1.17 0.69 1.56 1.09 0.99 面金属量/(km2· 10-6) 5.49 6.17 3.28 26.09 15.16 6.43 13.98 8.10

表2 活动态铀异常地球化学参数统计

1)MML-U提取剂作为U的专用提取剂, 提取效果明显, 同时对稀土元素也具有较好地提取作用。由于活动态提取量很少, 大约只有全量的10%左右, 在分析时可能存在误差, 加上有的元素并不活跃, MML-U提取剂对有些元素没有效果。因此, 必须根据研究对象不同, 研制出相应的活动态提取剂, 才能获得有用的地球化学信息。

2)U、Se、La等可以作为该地区砂岩型铀矿地球化学勘查的指示元素。

3)由于地表地层中的粘土矿物含量较高, 对从深部以多种营力垂向迁移上来的铀具有较强的吸附作用, 形成了铀迁移的地球化学障, 因此地表土壤中的铀含量聚集升高。这一现象可以反映铀含量升高与深部侏罗系砂岩地层中的铀矿体存在空间对应关系, 说明地表细粒级样品能吸附从深部上来的与矿化有关的信息。

4)十红滩矿区铀地球化学异常主要分布在侏罗系西山窑组地层中, 结合本区砂岩型铀矿的成矿条件, 1、2、3、4、5、8号异常具有有利的成矿条件, 特别是4、5号异常, 可作为本区寻找隐伏砂岩型铀矿的地球化学靶区。