三工河期, 伊犁盆地南缘湖盆扩张, 沉积了一套以滨浅湖相为主的细碎屑岩, 局部发育扇三角洲沉积(冯建辉等, 2000; 熊利平, 2005)。在扎吉斯坦— 蒙其古尔地区, 物源主要来自南部察布查尔山(李盛富等, 2004; 李胜祥等, 2006), 并在现今的扎吉斯坦河上游一带入湖。因坡度减缓, 水流携带的泥砂迅速沉积, 在研究区形成以扇三角洲前缘沉积为主的一套粗粒沉积物, 其岩性为含砾砂岩、粗砂岩和中砂岩, 以次棱角状为主, 含大量植物化石和双壳类化石。

通过露头解剖、岩心观察、沉积构造、电性特征和古生物学特征等多种手段, 结合区域沉积背景、垂向沉积序列和沉积相共生组合关系, 在研究区内可识别出水下分流河道、分流间湾、河口砂坝、席状砂和水下决口扇等5类沉积微相。

1)水下分流河道。以灰白色、浅黄色、红色砂质含砾粗砂岩为主, 高岭土化较发育, 砾石呈次圆— 次棱角状, 分选性中等— 差。野外露头中见大中型板状交错层理(图 2-b)和冲刷面(图 2-a; 图3-a), 但因后期流体改造作用较强, 在岩心中层理难以识别。另外, 在细砂岩中可见小型交错层理或平行层理(图3-b)。视电阻率曲线以中— 高幅为主, 呈箱状和圣诞树状, 底部呈突变接触(图 4-a, 4-b)。

图2

Fig.2

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	图2 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组沉积构造特征 a— 水下分流河道微相, 底部冲刷构造发育, 三工河组上段; b— 水下分流河道微相, 见细砾岩形成的板状交错层理, 三工河组下段; c— 分流间湾微相, 粉砂岩中见小型波状交错层理, 三工河组上段顶部; d— 分流间湾微相, 灰白色粉砂岩中见垂直生物潜穴, 三工河组上段顶部Fig.2 Characteristics of sedimentary structure of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

图3

Fig.3

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	图3 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组岩心沉积特征 a— 灰白色含砾粗砂岩, 有冲刷面, 479.26, m, 三工河组下段, P123孔; b— 灰色细砂岩, 见平行层理, 451.63, m, P2908孔, 三工河组下段; c— 灰白色粉砂质泥岩, 见波状交错层理, 515.03, m, P2715孔, 三工河组上段; d— 灰色泥岩中见双壳类动物化石, 475.01, m, P2303-1孔, 三工河组上段Fig.3 Sedimentary characteristics of cores from the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

图4

Fig.4

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	图4 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组沉积微相与测井响应特征 a— 水下分流河道; b— 叠置分流河道; c— 席状砂与水下决口扇; d— 河口砂坝与水下分流河道; e— 河口砂坝Fig.4 Characteristics of sedimentary microfacies and log response of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

2)分流间湾。由一套暗色、灰黑色泥岩和粉砂岩组成, 夹薄层中、细砂岩, 发育水平层理、波状层理和小型交错层理(图 3-c), 见植物叶片化石和双壳类化石(图 3-d), 视电阻率曲线多呈中低幅齿型(图 4-c)。顶部常发育菱铁矿薄层, 指示为开阔浅水环境。见垂直的生物潜穴(图 2-d)。

3)河口砂坝。主要由中— 细砂岩组成, 沉积粒度自下而上由细变粗。颗粒分选性、磨圆度较好, 单层厚度在1~2, m之间。视电阻率曲线多呈中幅漏斗型(图 4-d, 4-e), 多齿状。由于研究区物源供应充分, 河道水动力较强而波浪作用微弱, 因此河口砂坝不发育。

4)席状砂。以中、细砂岩为主。平面上, 分布在河口砂坝的边缘, 联成片状。视电阻率曲线多为中低幅齿化指型或锯齿状, 厚度较薄(图 4-c)。

5)水下决口扇。平面上位于分流河道的侧翼, 一般呈朵状展布。垂向上一般位于泥岩之间, 多为中、粗砂岩, 底部可见薄层含砾粗砂岩, 视电阻率曲线以箱型为主(图 4-c)。

蒙其古尔矿床三工河组以水下分流河道沉积为主, 河口砂坝和席状砂发育范围比较局限。

2.2.1 单井相分析 研究区三工河组以扇三角洲前缘沉积为主, 该组上、下段分别发育1套水下分流河道沉积, 其中下段砂体粒度和稳定性较上段好。垂向上, 三工河组呈退积序列, 表现为水下分流河道— 河口砂坝— 席状砂沉积(图 5)。河口砂坝倒粒序特征不明显。

图5

Fig.5

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	图5 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区P40孔下侏罗统三工河组沉积微相Fig.5 Sedimentary microfacies of the Lower Jurassic Sangonghe Formation of drilling P40 in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

2.2.2 剖面对比 整体上, 自南向北三工河组砂体厚度逐渐变小, 粒度变细。三工河组下段砂体厚度、粒度稳定, 以水下分流河道微相为主; 越过断层向北, 逐渐演变为以中细砂岩为主的席状砂, 单层砂体变薄, 泥岩夹层增多。三工河组上段砂体厚度较下段薄, 且沉积相相变较快, 水下分流河道范围变窄, 发育水下决口扇和河口砂坝(图 6), 砂体粒度、厚度在横向上变化较大, 砂体稳定性明显较下段差。

图6

Fig.6

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	图6 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区NNW向剖面沉积断面图(剖面位置见图1, ①剖面)Fig.6 Sedimentary section with NNW trend in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang(profile section shown in Fig.1, section ①)

2.2.3 沉积微相平面分布特征 根据单井相分析和连井剖面对比, 并结合前人的研究成果, 分别绘制了三工河组上段、下段沉积微相平面分布图, 其沉积微相分布特征如下:

三工河组下段沉积时期, 物源自南向北供应, 砂体厚度稳定, 在10, m左右, 砂地比多在0.6以上, 并在研究区内形成一条北北东向延伸的条带。沉积微相以扇三角洲前缘水下分流河道为主, 在11#、35#勘探线北端出现河口砂坝和席状砂沉积, 分流河道内部出现透镜状、小范围岛状分布的分流间湾沉积(图 7)。

图7

Fig.7

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	图7 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组下段沉积相平面分布Fig.7 Sedimentary facies distribution of the Lower Member of Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

图8

Fig.8

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	图8 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组上段沉积相平面分布Fig.8 Sedimentary facies distribution of the Upper Member of Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

三工河组上段沉积时期, 物源供应相对较弱但依然充足。主砂体厚度多在10~15, m之间, 但砂体内部出现泥岩夹层, 砂地比值多大于0.5。此时期, 湖水作用较三工河组下段沉积时期强, 扇体整体表现为退积, 砂体规模由大变小(王星星等, 2016), 造成河道较下段更宽, 且多分叉, 呈北— 北北东向展布(图 8)。河道在35#勘探线附近向北出现分叉, 在35#勘探线北端出现河口砂坝沉积, 在11#勘探线北端P1132孔附近出现一定规模的北西向展布的水下决口扇。从L016孔和东侧郎卡地区施工的钻孔来看, 东边存在1条北北东向展布的河道, 推测应该有来自郎卡南部或东部物源的汇入。

通常认为, 有利的成矿砂体厚度多在10~30, m之间(焦养泉等, 2005; 吴仁贵等, 2005), 然而蒙其古尔地区三工河组砂体厚度较薄, 上段、下段砂体厚度分别仅为10~15, m, 但砂体的稳定性和连通性较好、粒度较粗、结构疏松, 使得氧化流体有充分的运移空间。在整个成矿过程中, 稳定的砂体分布为成矿流体的运移提供良好的通道。三工河组下段河道和砂体稳定性较三工河组上段好, 这也正是三工河组下段矿体较上段稳定的主要原因。

研究区层间氧化带前锋线与断裂走向和水下分流河道延伸方向一致, 以蛇曲状呈北东向展布。由于水下分流河道微相砂体厚度稳定、粒度较粗且疏松, 是氧化流体运移的主要通道, 因此其发育的规模是控制铀矿体形态和富集程度的主要因素。

三工河组下段以水下分流河道沉积为主, 沉积微相类型单一, 砂体厚度、粒度稳定性好, 有利于氧化流体的补给和运移, 多形成以卷状为主的铀矿体。而三工河组上段是在下段部分填平补齐的基础上发育的, 分流河道砂体内部泥岩夹层增多, 非均质性增强, 影响氧化流体的补给和运移, 使氧化流体运移的距离变短(图 9), 也导致矿体宽度较窄、品位较低。

图9

Fig.9

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	图9 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区P23线下侏罗统三工河组沉积相与矿体剖面(剖面位置见图1, ②剖面)Fig.9 Profile of sedimentary facies and ore bodies of the Lower Jurassic Sangonghe Formation of line P23 in Mengqigue area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang(profile location shown in Fig.1, section ②)

蒙其古尔地区三工河组砂体虽较连通, 但由于多期河道的迁移叠加, 导致垂向上在砂体内部仍出现多个泥质夹层, 平面上在砂体内部出现河道分叉和小的泥质细粒夹层, 这影响着铀矿的富集与空间定位。

从氧化流体运移、氧化前锋线分布与矿带平面分布来看, 在水下分流河道中心部位, 矿体呈现与次级河道方向一致的前凸, 而在出现分流间湾泥岩的地方, 如P2303-1孔附近(图 10-b), 由于砂体粒度变小和厚度变薄、泥质夹层增多等影响, 降低了氧化流体的运移速度, 使矿体向南部收缩, 矿带在平面上变宽。而在近补给区出现的分流间湾泥岩透镜体, 则不利于流体的顺畅运移, 使矿体变窄, 如35#勘探线南端一带(图 10-a)。

图10

Fig.10

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	图10 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔地区下侏罗统三工河组沉积相、氧化流体与铀矿体空间分布关系 a— 三工河组下段; b— 三工河组上段Fig.10 Relationship among sedimentary facies, oxidation of fluid and ore bodies of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer area of southern margin of Yili Basin, Xinjiang

三工河组上段、下段各发育1套砂体沉积, 之间的泥岩隔板相对稳定, 也构成了后期层间氧化带发育的基础。虽然上段、下段内部河道出现叠置、摇摆, 但上段、下段之间仍相对独立, 因此, 形成上段、下段2套相对独立的氧化带和铀矿体。在P1132孔南东向400, m处, 三工河组上段河道出现决口扇, 强烈的冲刷作用使得河道底部切穿下部泥岩并在此附近沟通了上段、下段之间的砂体。同时, 来自盆地南缘的氧化流体受到F₃断层阻挡的影响, 局部地下水承压性增高(蒋宏等, 2011), 导致三工河组下段含水层承压水头比上段高 2~10, m(康勇等, 2010), 三工河组下段含氧含铀流体透过天窗越流补给三工河组上段, 形成岛状铀矿体(图 10-b,图11), 导致氧化流体尖灭速度放缓, 形成的矿体具单位面积铀含量高的特征。

图11

Fig.11

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	图11 新疆伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床下侏罗统三工河组层间水越流补给示意图Fig.11 Schematic diagram showing interlayer water cross flow of the Lower Jurassic Sangonghe Formation in Mengqiguer uranium deposit of southern margin of Yili Basin, Xinjiang