鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组古地貌及其对铀成矿的影响<sup>*</sup>

贺锋, 张字龙, 刘红旭, 李平, 李亚锋. (2017)鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组古地貌及其对铀成矿的影响^* [J]. 古地理学报, 19(4): 692-702
He Feng, Zhang Zilong, Liu Hongxu, Li Ping, Li Yafeng. (2017)Palaeogeomorphic restoring of the Jurassic Zhiluo Formation and its effect on uranium mineralization in Binxian area,southern Ordos Basin[J]. Journal Of Palaeogeography, 19(4): 692-702. DOI:10.7605/gdlxb.2017.04.054 复制到剪切板

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鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组古地貌及其对铀成矿的影响^*

贺锋^1,², 张字龙^1,², 刘红旭^1,², 李平^1,², 李亚锋³

1 中核集团核工业北京地质研究院,北京 100029

2 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029

3 核工业二〇三研究所,陕西咸阳 712000

第一作者简介贺锋,男,1984年生,博士,工程师,主要从事沉积地质和铀矿地质研究。E-mail: hefeng_84@sohu.com。

通讯作者简介张字龙,男,1978年生,博士研究生,高级工程师,主要从事铀矿地质研究。E-mail: zzl9132@163.com。

收稿日期:2016-09-19

基金:*中核集团“龙腾2020”(编号: LTD1601-3)、中国核工业地质局项目(编号: 201586)、青年科技创新团队项目(编号: 地HQX1601)和国家 973项目(编号: 2015CB453004)联合资助

摘要

以鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组下段为研究对象,采用层拉平法精细恢复彬县地区直罗组下段各个时期的古地貌特征并划分古地貌单元,探讨古地貌特征对有利沉积相带分布的控制,揭示直罗组下段铀储集层的空间演化特征,明确不同时期地下水流的流向,探讨古地貌特征对层间氧化带的控制作用。辫状河道砂体为有利的铀储集层,铀矿(化)体主要赋存于辫状河砂体中,受沉积古地貌控制,主要发育在下切谷中。古地貌控制了地下古水流的流向,从而控制着氧化带的发育和铀成矿。晚侏罗世,彬县地区北部为古隆起区,容易被淋滤氧化,不利于铀矿的预富集;早白垩世—古新世主成矿阶段,直罗组底部古地貌变为“东南高、北西低”特征,含氧含铀水主要来自盆地东南缘,呈扇形沿着直罗组下段辫状河道砂体渗流,形成层间氧化带。古地貌恢复对铀储集层砂体的分布特征和铀成矿规律的研究具有重要的指导意义。

关键词: 鄂尔多斯盆地; 彬县地区; 侏罗系; 古地貌; 有利铀储集层; 成矿模式

中图分类号:P512.2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2017)04-0692-11

Palaeogeomorphic restoring of the Jurassic Zhiluo Formation and its effect on uranium mineralization in Binxian area,southern Ordos Basin

He Feng^1,², Zhang Zilong^1,², Liu Hongxu^1,², Li Ping^1,², Li Yafeng³

1 CNNC Beijing Research Institute of Uranium Geology,Beijing 100029

2 CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology,Beijing 100029,Beijing

3 No.203 Research Institute in Nuclear Industry,Xianyang 712000,Shaanxi

About the first author He Feng,born in 1984,is an engineer of Beijing Research Institute of Uranium Geology,CNNC. He is mainly engaged in sedimentology and uranium geology. E-mail: hefeng_84@sohu.com.

About the corresponding author Zhang Zilong,born in 1978,is a senior engineer of Beijing Research Institute of Uranium Geology,CNNC. He is mainly engaged in uranium geology. E-mail: zzl9132@163.com.

Fund:Co-funded by the CNNC Longteng 2020(No. LTD1601-3),China Nuclear Geology(No.201586),Youth science and technology innovation team project(No. HQX1601)and the National Basic Research Program of China(973 Program)(No.2015CB453004)

Abstract

Taking the Lower Member of Jurassic Zhiluo Formation of Binxian area in southern Ordos Basin as research objects,the palaeogeomorphology of each period by using the method of layer flattening were restored accurately and the palaeogeomorphological units were divided. The evolution characteristics of the space of the uranium reservoir were revealed and the flow direction of groundwater in different periods were defined. The controlling effects by the characteristics of palaeogeomorphology on interlayer oxidation zone were discussed. Braided channel sandbodies are the favorable reservoir sand in which the uranium ore bodies mainly occur,controlled by the palaeogeomorphology and mainly developed in the incised valley. Palaeogeomorphology controls the ancient underground water flow and the development of interlayer oxidation zone and uranium mineralization. On the preconcentration stage of uranium in the Late Jurassic,the uplift in northern Binxian,easy to be leached and oxidized,is not conducible to the enrichment of uranium. At the main metallogenic stage in the Early Cretaceous-Paleocene,the palaeotopography of southeast is higher than that in northwest,which leads water bearing oxygen and uranium to flow the braided river sandbodies in fan-shape northwestward,so the palaeo-interlamination oxidized zone and uranium mineralization were formed. Restoring palaeogeomorphology has an important guide to study the distribution of the uranium sandbodies and regularity of uranium ore formation.

Key words: Ordos Basin; Binxian area; Jurassic; palaeogeomorphology; favorable uranium reservoir; metallogenic pattern

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从地球表面的地貌演化审视地质历史, 认识地貌的变化是怎样记录着地质历史的变迁, 已成为国际沉积学领域的研究热点之一(Meade, 1982; Allen, 2008; Sø mme et al., 2013)。从20世纪70年代开始, 盆地地貌的研究从盆— 山分布、盆内的隆坳格局以及局部的古隆起— 洼陷带等相对宏观的构造古地貌分析, 到沉积古斜坡、构造坡折带、古水道或单一沉积体等相对微观的地貌及形态研究, 取得了一些显著成果(Meade, 1982; 林畅松等, 2000, 2015; Allen, 2008; 孙龙德等, 2010; Sø mme et al., 2013; 张尚锋等, 2013; 鲜本忠等, 2014)。古地貌研究在油气地质中应用的较为广泛, 在含油气盆地中, 古地貌是控制沉积体系与储集层分布的主要因素, 也对油气藏分布规律具有一定的控制作用(郭正权等, 2001; 赖生华和李晓宏, 2007; 庞军刚等, 2013)。通过恢复古地貌单元, 有助于揭示物源与沉积体系的时空配置关系, 也可以确定沉积相分布特征, 揭示有效砂体和优质储集层的控制因素及分布规律, 从而有效地指导油气勘探(吴贤顺和樊太亮, 2002; 吴丽艳等, 2005; 郭正权等, 2008; 毛飞跃等, 2013)。古地貌的研究在铀矿地质的应用相对较少, 焦养泉等(2012, 2015)恢复了鄂尔多斯盆地东北部各个演化阶段古地貌, 用于揭示直罗组铀储集层的空间位置演化历史, 重建了不同时期古地下水系统结构和参数的空间变化面貌, 对古地貌和铀成矿关系进行了深入的研究和探讨。古地貌特征与铀成矿有着密切关系, 进行古地貌恢复、划分古地貌单元、分析古地貌对铀储集层分布的影响, 从而明确有利砂体分布规律; 揭示铀储集层的时空演化, 探讨古地貌与铀成矿的关系, 有助于对铀成矿的规律的研究和总结, 对于整个盆地的侏罗系铀矿勘探工作具有十分重要的意义。

1 区域地质背景

彬县地区构造位置处于鄂尔多斯盆地南部陕北斜坡和渭北隆起的过渡部位, 钻孔自上而下主要揭露第四系、新近系、白垩系环池华河组、洛河组、宜君组、侏罗系直罗组、延安组、富平组等地层(李晓翠等, 2014; 任中贤等, 2014)(图 1)。直罗组在盆地南缘彬县地区普遍发育, 上段主要发育棕红色、紫红色泥岩、砂质泥岩为主, 局部夹砂岩透镜体; 直罗组下段是鄂尔多斯盆地内主要含铀层位之一(张金带, 2004), 其顶部发育灰绿色、黄褐色中粗粒长石石英砂岩, 下部为灰白色、灰绿色中厚层、块状中粗、粗粒长石石英砂岩和砂砾岩, 底部以粗粒和砂砾岩为主。

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	图1 鄂尔多斯盆地南部彬县地区构造位置(据贾立城和刘武生, 2012; 修改)Fig.1 Region geological sketch of Binxian area, southern Ordos Basin (modified from Jia and Liu, 2012)

鄂尔多斯盆地自晚古生代以来进入内陆拗陷沉积盆地构造演化阶段, 三叠纪末的印支运动使盆地整体抬升, 上三叠统延长组顶部遭受到强烈风化和河流侵蚀作用, 形成水系广布、沟壑纵横、隆坳起伏的古地貌特征, 前人研究均认为早侏罗世沉积体系则主要受沉积前古地形地貌影响(郭正权等, 2001; 赵俊兴等, 2001; 王建强等, 2010, 2015)。

2 古地貌恢复

2.1 古地貌恢复方法

利用钻孔资料, 结合沉积相研究的基础, 通过拉平不同时期沉积层或古沉积水平面来恢复直罗组下段古地貌形态。其一般技术路线可概括为: 残留厚度— 剥蚀恢复— 去压实校正— 古水深校正— 印模法等工作。彬县地区直罗组下段与上段平行整合接触, 上段地层普遍发育, 因此下段地层不存在剥蚀, 故不用进行剥蚀恢复。直罗组下段沉积主体是形成于相对浅水的辫状河沉积体系, 水深2~4, m, 故暂不予考虑古水深校正。

因此, 古地貌恢复重点工作是进行去压实校正, 沉积物压实过程受到岩性、超压及成岩作用等因素(岩性主导)的影响, 在正常压实情况下, 孔隙度和深度关系服从指数分布:

$\begin{matrix} Φ = Φ_{0} e^{- CZ} (1) \end{matrix}$

其中, Φ 是深度为Z时的孔隙度; Φ ₀是地表孔隙度; C为压实系数, 地表孔隙度和压实系数主要与岩性相关, 其中砂岩表面孔隙度为49%, 泥岩为63%; 砂岩压实系数为27%, 泥岩压实系数为51%。本次研究就是利用含砂率来计算不同钻孔的地表孔隙度和压实系数。

沉积物孔隙度在受压过程中, 假设沉积物的颗粒体积不变, 只有孔隙度部分(空气和水)发生变化。所以得出公式:

$\begin{matrix} (1 - Φ) (Y_{2} - Y_{1}) = (1 - Φ_{0}) S (2) \end{matrix}$

其中, S为压实校正后的地层厚度; Y₂为层位的底深; Y₁为层位的顶深; Y₂-Y₁为现今厚度。

把公式(1)和(2)进行公式代换得到压实校正公式为:

$\begin{matrix} S = (Y_{2} - Y_{1}) (1 - Φ_{0} e^{- CZ}) / (1 - Φ_{0}) (3) \end{matrix}$

其中, Z取地层层位的中间深度, Z=(Y₂+Y₁)/2, 单位: km。

2.2 沉积古地貌特征

通过对研究区直罗组下段去压实校正, 基本恢复了鄂尔多斯盆地南部的直罗组下段沉积时期的古地貌形态。直罗组下段沉积时期研究区北部、西北部和南部为古隆起区, 形成“ 西北高, 中部及东南低” 的古地貌特征, 包括下切谷、古隆起、斜坡和低凸起这4种主要的古地貌单元(图 2)。

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	图2 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段沉积时期古地貌Fig.2 Sedimentary palaeogeomorphology of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

下切谷: 为地形最低的古地貌单元, 呈长条状位于低洼区; 宽2~4, km, 下切深度50~80, m; 主要为辫状河河道充填沉积, 岩性为中-粗砂岩, 含底砾岩夹大量植物碎屑; 主要发育大型槽状交错层理和斜层理; 砂岩厚度为25~40, m, 向低洼区增厚(图 3)。

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	图3 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段砂体厚度等值线Fig.3 Isoline of thinkness of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

古隆起: 研究区内地形处于最高的地貌单元, 古隆起面积8~40, km²; 直罗组上段部分地区遭受风化剥蚀, 缺失沉积, 而下段沉积厚度相对较薄, 厚度仅为10~30, m, 被下切河道分割成3个独立的高地, 砂岩不发育, 厚度0~10, m。

斜坡: 为古隆起和下切谷的过渡地带, 直罗组下段沉积厚度为30~50, m; 东北部斜坡较陡, 坡降10~15, m/km, 西部斜坡较为宽缓, 坡降3~12, m/km; 受下切河道冲刷切割, 导致斜坡前缘破碎, 砂岩厚度为10~20, m, 砂层向古隆起方向减薄。

低凸起: 为低洼地势相对较高的区域, 地层厚度25~40, m, 面积1.5~5, km²; 与下切河道相邻, 砂岩厚度5~15, m, 向地势较高处减薄。

3 古地貌对有利沉积相带的控制

鄂尔多斯盆地南部彬县地区中侏罗统直罗组主要发育辫状河沉积体系和曲流河沉积体系(田成等, 2007; 张字龙等, 2010; 贾立城和刘武生, 2012)。直罗组上段曲流河道砂体分选好, 但横向延展性差, 所以难以构成大规模的含矿流体系统。直罗组下段辫状河砂体岩石类型以粗砂岩、砂砾岩和砾岩为主; 分选性好、孔隙发育(19.9%~22.5%)、渗透性较好(11.9× 10^-3μ m²~60.8× 10^-3 μ m²)、视密度为2.06~2.12 g/cm³, 且砂层厚度10~30, m, 岩层横向分布范围广, 是最好的铀储集层(图 4)。直罗组沉积古地貌控制了有利铀储集层砂体的分布, 主要发育在古地貌低洼区的下切谷中。矿化孔和异常孔的含砂率一般都大于50%, 砂岩厚度为25~40, m, 基本上位于南北向展布的主辫状河道上(图 3, 图4)。另外, 辫状河道砂体常夹有煤线和大量植物碎屑, 增强砂体的吸附铀能力, 具备丰富的还原物质, 有利于铀元素的还原富集。直罗组下段砂体被上段泛滥平原亚相泥岩隔水层覆盖, 且砂体下面还发育稳定的延安组顶部泥岩隔水层, 这种稳定的泥岩— 砂岩— 泥岩结构稳定, 为后期层间氧化带的发育提供了广泛空间。

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	图4 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组沉积相剖面Fig.4 Sedimentary facies profile of the Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

4 古地貌与铀成矿的关系

晚侏罗世、早白垩世— 古新世、始新世— 中新世阶段是盆地抬升剥蚀和沉积间断期, 是盆地潜水和层间氧化作用的主要发育期, 是砂岩型铀成矿作用的重要时期(李卫红和徐高中, 2006)。前人利用U-Pb同位素测年测得鄂尔多斯盆地铀成矿年龄为149± 16, Ma, 110~98, Ma, 41.8± 9.3, Ma, 51.0± 5.8, Ma, 其中晚侏罗世为铀预富集阶段, 早白垩世— 古新世为主要成矿阶段, 始新世— 中新世为铀叠加富集阶段(陈宏斌等, 2006; 李卫红和徐高中, 2006; 邢秀娟等, 2006, 2008; 漆富成等, 2007)。同样采用层拉平方法, 对直罗组底部几个重要时期古地貌形态进行恢复, 并划分出古隆起、斜坡和低洼区3种地貌单元。古地貌的恢复有助于揭示直罗组下段铀储集层的空间演化特征, 通过逐一再现了不同时期铀储集层的空间位置及形态演化, 明确不同时期地下水流的流向(图 5)。

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	图5 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组底部古地貌特征及古水流流向Fig.5 Palaeogeomorphological features and paleocurrent direction of the Bottom Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

4.1 晚侏罗世铀预富集阶段

晚侏罗世为铀预富集成矿期, 直罗组下段灰色砂岩建造是铀成矿地质体, 其铀含量为2~4 μ g/g, 明显偏高, 沉积砂岩中含有大量的植物碎屑, 对铀具有吸附作用, 形成富铀地层。彬县地区北部为古隆起区, 直罗组底部呈现“ 西北高, 西南及东南低” 古地貌特征, 最大高差约150, m, 最大埋深180, m(图 5-a), 长期处于隆起状态, 缺失安定组和芬芳河组, 使直罗组上段顶部直接暴露地表。抬升作用使地层内压力松弛, 浅部大气降水直接渗入, 直罗组下段含矿层受到一期潜水淋滤氧化改造(同生氧化作用), 形成铀矿的预富集成矿作用。

地下古水流受北部古隆起控制, 由北向南运移, 形成了铀矿的预富集。其中古隆起相对较高, 更容易被淋滤氧化, 不利于沉积预富集阶段铀矿的保存, 一般铀含量较低, 古隆起上的钻孔一般为无矿孔, 也证实了古隆起不利于铀预富集; 在古斜坡和低洼淋滤氧化作用相对较弱, 有利于前期铀矿的保存, 铀含量相对较高。晚侏罗世的铀预富集为后期主成矿阶段奠定了部分物质基础。

4.2 早白垩世— 古新世主成矿阶段

早白垩世— 古新世阶段鄂尔多斯盆地处于抬升剥蚀期, 直罗组底部古地貌变为“ 东南高、北西低” 的特征, 最大高差达600, m, 最大埋深720, m(图 5-b)。造山带与直罗组下段含矿目的层直接相连, 并遭受剥蚀, 是层间氧化作用发育及铀成矿的主要阶段。该时期气候干旱炎热, 盆缘隆起区含氧含铀水在重力的驱使下沿着直罗组下段辫状河道砂体, 由东南古隆起向北西低洼区方向渗滤, 在彬县地区形成南西— 北东向的层间氧化带。根据岩石颜色、矿物成分、化学成分和矿化特征沿渗入水流方向依次识别出强氧化带、弱氧化带、氧化还原过渡带和还原带(图 6)。

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	图6 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段层间氧化带剖面图Fig.6 Interlayer oxidation zone profile of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

强氧化带岩石呈紫红色、黄褐色和黄色等强氧化色, 后生蚀变类型主要为褐铁矿化、水赤铁矿化, 炭化植物碎屑氧化燃烧, 黄铁矿被氧化成水赤铁矿等三价铁矿物(图 7-a)。弱氧化带岩石所遭受的氧化作用相对较弱, 多呈褐黄色、黄色或灰白色, 褐铁矿含量高(图 7-b), 长石黏土化, 黑云母氧化并析出铁矿物等现象也比较常见。氧化还原过渡带岩石以浅灰色粗砂岩为主, 主要蚀变类型为长石黏土化, 镜下可见长石假像高岭石化(图 7-c)。岩石中常保留有大量黄铁矿, 呈晶粒状集合体或星散状分布, 但晶粒表面不新鲜, 有氧化迹象, 在大颗粒或集合体的周围常见褐黄色、黄色的氧化晕圈, 为铁质被氧化扩散所致(图 7-d)。植物碎屑炭化也比较常见。氧化还原过渡带是层间氧化带铀矿体赋存部位, 钻孔ZK2-1位于近氧化还原过渡带附近, 发育了较好铀矿化, 化学分析铀含量79.4~210 μ g/g(图 7-e), 经电子探针进一步分析后, 确认为沥青铀矿和铀石类矿物, 3个测点铀含量均大于80%(表 1), 以颗粒细小而分散的矿物形式或及吸附状态存在(图 7-f)。还原带岩石基本未遭受后生氧化作用, 呈灰、浅灰等颜色, 黄铁矿和碳质碎屑等还原性物质大量存在。

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图7 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段不同古地貌单元砂岩镜下特征
a— 氧化形成的褐铁矿发生出溶, 把后期的白云石染成浅褐色(正交偏光), ZK1-1井; b— 砂岩中含有大量褐铁矿(单偏光), ZK3-1井; c— 钾长石颗粒蚀变为细粒高岭石集合体(正交偏光), ZK2-1井; d— 直罗组下段砂岩中的结核状黄铁矿(正交偏光), ZK2-1井; e— 矿化砂岩中的铀矿物(单偏反光), ZK2-1井; f— 矿化砂岩中的沥青铀矿(电子探针), ZK2-1井Fig.7 Sandstone microscopic characteristics of the Lower Member of Zhiluo Formation in different palaeogeomorphological units in Binxian area, southern Ordos Basin

	Figure Option View Download New Window
	图8 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段不同古地貌单元砂岩Fe₂O₃、FeO、S_全、CO₂等平均含量柱状图Fig.8 Average content histogram of Fe₂O₃、FeO、St、CO₂, etc. of sandstone in different palaeogeomorphological units of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

表1 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段矿化砂岩中铀矿物电子探针分析结果 Table1 Electron probe analysis result of uranium mineral in mineralized sandstone of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

经对目的层各蚀变分带中分析数据比较分析, 可以得出以下结论(表 2): 氧化带中Fe₂O₃含量、Fe₂O₃/FeO值偏高, 并向过渡带和还原带逐渐降低, 反映蚀变带的氧化强度由氧化带至过渡带明显降低; 氧化带FeO在砂岩中含量最低, 平均值1.53%, 这说明原生的直罗组砂岩含有较多的低价铁矿物, 还原容量高; S_全在还原带砂岩中含量较高, 平均值0.92%, 砂岩在后生蚀变过程中绝大部分黄铁矿被氧化, 导致氧化蚀变砂岩的S_全含量较低; CO₂在还原带砂岩中的含量相对较高, 平均值2%, 而在氧化带、过渡带砂岩内则显著降低, 分别为1.37%和1.58%。

表 2 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段古地貌单元中砂岩Fe₂O₃、FeO、S_全、CO₂等分析结果 Table2 Fe₂O₃、FeO、S_t、CO₂, etc. composition of sandstone in different palaeogeomorphological units of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

古地貌控制了地下古水流的流向, 从而控制着层间氧化带的发育。古隆起区高差250, m左右, 坡降40~50, m/km, 坡角3° ~4° , 坡度较陡, 含氧含铀流体流动速度大、供给足, 发育氧化带为主, 砂岩易被氧化, Fe₂O₃含量高, 褐铁矿较发育, 不利于铀矿的保存; 斜坡区落差200, m左右, 坡降15~20, m/km, 坡角1° 左右, 主要发育氧化还原过渡带, 含氧含铀流体流动速度降低、供给不足, Fe₂O₃含量降低, FeO含量高, 氧化程度较低, 利于还原环境的产生和铀矿体的保存; 而洼陷区, 坡角小于1° , 不利于含氧含铀流体供给, 流体很难渗流至该区域, S_全含量高, 主要发育原生带(图 6)。

4.3 始新世— 中新世铀叠加富集阶段

始新世— 中新世阶段盆地南缘渭河断陷已经开始形成, 造山带与直罗组下段含矿目的层的地下水受到限制, 盆地南缘断褶带局部抬升剥蚀, 使得早期形成的铀矿化受到一定的叠加和改造, 变得更加复杂多样化。

5 沉积及成矿模式

在结合前人研究的基础上, 探讨鄂尔多斯盆地南部彬县地区的直罗组砂岩型铀矿的沉积和成矿模式。铀矿(化)体主要赋存于辫状河主河道砂体中, 受直罗组下段沉积时期古地貌控制, 主要分布在下切谷中; 直罗组下段伽马等值线高值区基本也和主辫状河道的分布一致(图 9-a)。古地貌控制了地下古流体的流向, 成矿流场又控制着氧化带的发育和铀成矿。在晚侏罗世铀预富集阶段, 直罗组底部呈现“ 西北高、西南及东南低” 古地貌特征, 古隆起受潜水淋滤氧化改造, 不利于前期铀矿的预富集; 早白垩世— 古新世主成矿阶段, 直罗组底部古地貌变为“ 东南高、北西低” 特征, 地下水由原先的自北西向南东径流改变为自东南向西北方向径流, 成矿流体呈扇形沿着直罗组铀储集层渗流(图 9-b), 古地貌特征控制着层间氧化带的分布特征。彬县地区北部沉积期古水流方向与主成矿期含矿流体运移方向不同导致的成矿差异, 使得该区成矿效率降低, 含矿区域较分散。晚侏罗世铀预富集期的下切河谷和斜坡古地貌, 与早白垩世— 古新世主成矿期的斜坡古地貌叠合区, 是铀成矿的最为有利区域。

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	图9 鄂尔多斯盆地南部彬县地区直罗组下段沉积和成矿示意图Fig.9 Sedimentary and metallogenic sketch map of the Lower Member of Zhiluo Formation in Binxian area, southern Ordos Basin

6 结论

1)采用拉平法精细恢复彬县地区直罗组下段各个时期的古地貌特征, 对直罗组下段沉积时期古地貌划分了下切谷、古隆起、斜坡和低凸起4种古地貌单元; 对直罗组底部各个时期古地貌划分了古隆起、斜坡和低洼区3种古地貌单元, 再现了不同时期铀储集层的空间位置及形态演化。

2)沉积古地貌控制了含矿目的层的有利沉积相带的分布, 辫状河道砂体为有利的铀储集层, 受沉积古地貌控制, 主要发育在下切谷中; 铀矿(化)体主要赋存于辫状河砂体中。

3)古地貌控制了地下古水流的流向, 控制着氧化带的发育和铀矿的富集。晚侏罗世— 早白垩世铀预富集阶段, 彬县地区北部为古隆起区, 容易被淋滤氧化, 不利于铀矿的预富集; 早白垩世— 古新世主成矿阶段, 直罗组底部古地貌变为东南高、北西低特征, 含氧含铀水主要来自盆地南缘, 呈扇形沿着直罗组下段辫状河道砂体, 由东南古隆起处向北西方向渗流, 形成南西— 北东向的层间氧化带。

4)晚侏罗世铀预富集期的下切谷和斜坡古地貌单元, 与早白垩世— 古新世主成矿期的斜坡古地貌单元的叠合区, 是铀成矿的最为有利区域。

5)古地貌特征与铀成矿有着密切关系, 古地貌恢复不仅仅有助于确定有利沉积相特征, 揭示有利储集层分布规律, 还能重建不同时期古水流的空间变化, 有助与对铀成矿的规律的研究。因此古地貌恢复对有利相带的分布特征和铀成矿规律的研究具有重要的指导意义。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献

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1	陈宏斌, 徐高中, 王金平, 李卫红, 赵希刚. 2006. 鄂尔多斯盆地南缘店头铀矿床矿化特征及其与东胜铀矿床对比. 地质学报, 80(5): 724-732, 786. [Chen H B, Xu G Z, Wang J P, Li W H, Zhao X G. 2006. Mineralization characteristics of Diantou Uranium Deposit in the southern margin of Ordos and in comparison with Dongsheng Uranim Deposit. Acta Geologica Sinica, 80(5): 724-732, 786] [文内引用:1]
2	郭正权, 潘令红, 刘显阳, 王景. 2001. 鄂尔多斯盆地侏罗系古地貌油田形成条件与分布规律. 中国石油勘探, 6(4): 20-27. [Guo Z Q, Pan L H, Liu X Y, Wang J. 2001. Formation conditions and distribution rules of Jurassic ancient land form oil field in Ordos Basin. China Petroleum Exploration, 6(4): 20-27] [文内引用:2]
3	郭正权, 张立荣, 楚美娟, 黄锦绣. 2008. 鄂尔多斯盆地南部前侏罗纪古地貌对延安组下部油藏的控制作用. 古地理学报, 10(1): 63-71. [Guo Z Q, Zhang L R, Chu M J, Huang J X. 2008. Pre-Jurassic palaeogeomorphic control on the hydrocarbon accumulation in the Lower Yan'an Formation in southern Ordos Basin. Journal of Palaeogeography(Chinese Edition), 10(1): 63-71] [文内引用:1]
4	贾立城, 刘武生. 2012. 鄂尔多斯盆地东南部直罗组油气流体活动特征与铀成矿作用初探. 世界核地质科学, 29(2): 78-84. [Jia L C, Liu W S. 2012. Preliminary research on oil-gas fluid activity character and uranium mineralization of Zhiluo Formation in southeast of Ordos Basin. World Nuclear Geoscience, 29(2): 78-84] [文内引用:1]
5	焦养泉, 吴立群, 彭云彪, 荣辉, 季东民, 苗爱生, 里宏亮. 2015. 中国北方古亚洲构造域中沉积型铀矿形成发育的沉积构造背景综合分析. 地学前缘, 22(1): 189-205. [Jiao Y Q, Wu L Q, Peng Y B, Rong H, Ji D M, Miao A S, Li H L. 2015. Sedimentary-tectonic setting of the deposition type uranium deposits forming in the Paleo-Asian tectonic domain, North China. Earth Science Frontiers, 22(1): 189-205] [文内引用:1]
6	焦养泉, 吴立群, 荣辉, 彭云彪, 万军伟, 苗爱生. 2012. 铀储集层结构与成矿流场研究: 揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙. 地质科技情报, 31(5): 94-104. [Jiao Y Q, Wu L Q, Rong H, Peng Y B, Wan J W, Miao A S. 2012. Uranium reservoir architecture and ore-forming flow field study: A key of revealing Dongsheng sand stone type uranium deposit mineralization mechanism. Geological Science and Technology Information, 31(5): 94-104] [文内引用:1]
7	赖生华, 李晓宏. 2007. 断陷盆地沉积体系研究新思路: 从古地貌、岩性变化、水体深度到沉积体系. 沉积学报, 25(5): 663-670. [Lai S H, Li X H. 2007. A new approach in studying depositional system with in rift subsidence basin: From paleogeomorphology, lithologic change and water depth to depositional system. Acta Sedimentologica Sinica, 25(5): 663-670] [文内引用:1]
8	李卫红, 徐高中2006. 鄂尔多斯盆地后期改造与砂岩型铀成矿关系. 地球科学与环境学报, 28(3): 19-23. [Li W H, Xu G Z. 2006. Relationship between late-reformation and sand stone-type uranium ore-formation in Ordos Basin. Journal of Earth Sciences and Environment, 28(3): 19-23] [文内引用:2]
9	李晓翠, 刘武生, 贾立城, 张成伟. 2014. 鄂尔多斯盆地南部砂岩型铀矿成矿预测. 铀矿地质, 30(6): 321-327. [Li X C, Liu W S, Jia L C, Zhang C W. 2014. Prognosis of sand stone hosted uranium deposit in southern Ordos Basin. Uranium Geology, 30(6): 321-327] [文内引用:1]
10	林畅松, 潘元林, 肖建新, 孔凡仙, 刘景彦, 郑和荣. 2000. “构造坡折带”: 断陷盆地层序分析和油气预测的重要概念. 地球科学, 25(3): 260-266. [Lin C S, Pan Y L, Xiao J X, Kong F X, Liu J Y, Zheng H R. 2000. Structural slope-break zone: Key concept for stratigraphic sequence analysis and petroleum forecasting in fault subsidence basins. Earth Science, 25(3): 260-266] [文内引用:1]
11	林畅松, 夏庆龙, 施和生, 周心怀. 2015. 地貌演化、源-汇过程与盆地分析. 地学前缘, 22(1): 9-20. [Lin C S, Xia Q L, Shi H S, Zhou X H. 2015. Geomorphological evolution, source to sink system and basin analysis. Earth Science Frontier, 22(1): 9-20] [文内引用:1]
12	毛飞跃, 侯长冰, 苟幸福, 吴泽民. 2013. 鄂尔多斯盆地镇原油田侏罗系古地貌与油成藏关系分析. 岩性油气藏, 25(5): 44-48. [Mao F Y, Hou C B, Gou X F, Wu Z M. 2013. Relation between Jurassic palaeogeomorphology and hydrocarbon accumulation in Zhenyuan Oilfield, Ordos Basin. Litholgic Reservoirs, 25(5): 44-48] [文内引用:1]
13	庞军刚, 杨友运, 李文厚, 李玲, 文莹. 2013. 陆相含油气盆地古地貌恢复研究进展. 西安科技大学学报, 33(4): 424-430. [Pang J G, Yang Y Y, Li W H, Li L, Wen Y. 2013. Study development of palaeogeomorphology reconstructions in continental facies hydrocarbon basin. Journal of Xi'an University of Science and Technology, 33(4): 424-430] [文内引用:1]
14	漆富成, 秦明宽, 刘武生, 肖树青, 王志明, 邹顺根, 黄净白. 2007. 鄂尔多斯盆地直罗组赋铀沉积相与油气蚀变带的时空配置. 铀矿地质, 23(2): 65-70. [Qi F C, Qin M K, Liu W S, Xiao S Q, Wang Z M, Zou S G, Huang J B. 2007. Time space configuration of uranium mineralization, sedimentary facies and oil & gas induced alteration zone in Zhiluo formation, Ordos Basin. Uranium Geology, 23(2): 65-70] [文内引用:1]
15	任中贤, 申平喜, 陈粉玲. 2014. 鄂尔多斯盆地南缘砂岩型铀矿地质特征及成矿条件分析. 世界核地质科学, 31(3): 514-518. [Ren Z X, Shen X P, Chen F L. 2104. Analysis on the geological features and ore-forming conditions at the southern margin of Erdos Basin. World Nuclear Geoscience, 31(3): 514-518] [文内引用:1]
16	孙龙德, 方朝亮, 李峰, 朱如凯, 何东博. 2010. 中国沉积盆地油气勘探开发实践与沉积学研究进展. 石油勘探与开发, 37(4): 385-396. [Sun L D, Fang C L, Li F, Zhu R K, He D B. 2010. Petroleum exploration and development practices of sedimentarty basins in China and research progress of sedimentology. Petroleum Exploration and Development, 37(4): 385-396] [文内引用:1]
17	田成, 贾立城, 李松, 张子敏. 2007. 鄂尔多斯盆地南部含铀砂岩岩石学特征研究. 铀矿地质, 23(2): 71-76. [Tian C, Jia L C, Li S, Zhang Z M. 2007. Study of petrological characteristics of uranium-bearing sand stone in the south of Ordos Basin. Uranium Geology, 23(2): 71-76] [文内引用:1]
18	王建强, 刘池洋, 郭真, 张东东. 2015. 鄂尔多斯盆地中南部晚三叠世延长期区域构造环境转变的沉积响应. 地学前缘, 22(3): 194-204. [Wang J Q, Liu C Y, Guo Z, Zhang D D. 2015. Sedimentary response of regional tectonic transformation in Late Triassic Yanchang period at the central and southern Ordos Basin. Earth Science Frontiers, 22(3): 194-204] [文内引用:1]
19	王建强, 刘池洋, 闫建萍, 赵红格, 高飞, 刘超. 2010. 鄂尔多斯盆地南部渭北隆起发育时限及其演化. 兰州大学学报(自然科学版), 46(4): 22-29. [Wang J Q, Liu C Y, Yan J P, Zhao H G, Gao F, Liu C. 2010. Development time and evolution characteristics of Weibei uplift in the south of Ordos basin. Journal of Lanzhou University(Natural Sciences), 46(4): 22-29] [文内引用:1]
20	吴丽艳, 陈春强, 江春明, 晏佳, 李华, 杨晓东. 2005. 浅谈中国油气勘探中的古地貌恢复技术. 石油天然气学报(江汉石油学院学报), 27(4): 25-26, 52, 5. [Wu L Y, Chen C Q, Jiang C M, Yan J, Li H, Yang X D. 2005. Palaeogeomorphic restoring techniques in China's hydrocarbon exploration. Journal of Oil and Gas Technology, 27(4): 25-26, 52, 5] [文内引用:1]
21	吴贤顺, 樊太亮. 2002. 从古地貌谈层序格架中储集层的发育规律. 地球学报, 23(3): 259-262. [Wu X S, Fan T L. 2002. The relationship between palaeogeomorphology and reservoir prediction in sequence stratigraphic research. Acta Geoscientica Sinica, 23(3): 259-262] [文内引用:1]
22	鲜本忠, 朱筱敏, 岳大力, 郑秀娟. 2014. 沉积学研究热点与进展: 第19届国际沉积学大会综述. 古地理学报, 16(6): 816-826. [Xian B Z, Zhu X M, Yue D L, Zheng X J. 2014. Current hot topics and advances of sedimentology: A summary from 19th International Sedimentological Congress. Journal of Palaeogeography(Chinese Edition), 16(6): 816-826] [文内引用:1]
23	邢秀娟, 柳益群, 樊爱萍. 2006. 鄂尔多斯盆地店头地区砂岩型铀矿成因初步探讨. 中国地质, 33(3): 591-597. [Xing X J, Liu Y Q, Fan A P. 2006. Genesis of sand stone-type uranium deposits: A case study in the Diantou area of the Ordos Basin. Geology in China, 33(3): 591-597] [文内引用:1]
24	邢秀娟, 柳益群, 李卫宏, 龚斌利. 2008. 鄂尔多斯盆地南部店头地区直罗组岩演化与铀成矿. 地球学报, 29(2): 179-188. [Xiu X J, Liu Y Q, Li W H, Gong B L. 2008. Sand stone diagenesis and uranium mineralization of the Zhiluo Formation in the Diantou Area, Southern Ordos Basin. Acta Geoscientica Sinica, 29(2): 179-188] [文内引用:1]
25	张金带. 2004. 中国铀资源潜力概略分析与铀矿地质勘查战略. 铀矿地质, 20(5): 260-265. [Zhang J D. 2004. Summarized analysis on potential of uranium resources in China and strategy for uranium geologic exploration. Uranium Geology, 20(5): 260-265] [文内引用:1]
26	张尚锋, 张昌民, 尹太举, 李向阳, 赵勇. 2013. 中国沉积学研究进展: 第五届全国沉积学大会综述. 石油天然气学报, 35(12): 18-24, 4. [Zhang S F, Zhang C M, Yin T J, Li X Y, Zhao Y. 2013. Current advances of sedimentology in China: A summary from 5th International Sedimentological Congress. Journal of Oil and Gas Technology, 35(12): 18-24, 4] [文内引用:1]
27	张字龙, 韩效忠, 李胜祥, 姚春玲, 赵永安. 2010. 鄂尔多斯盆地东北部中侏罗统直罗组下段沉积相及其对铀成矿的控制作用. 古地理学报, 12(6): 749-758. [Zhang Z L, Han X Z, Li S X, Yao C L, Zhao Y A. 2010. Sedimentary facies of the lower part of Middle Jurassic Zhiluo Formation in northeastern Ordos Basin and its controls on uranium mineralization. Journal of Plaeogeography(Chinese Edition), 12(6): 749-758] [文内引用:1]
28	赵俊兴, 陈洪德, 时志强. 2001. 古地貌恢复技术方法及其研究意义: 以鄂尔多斯盆地侏罗纪沉积前古地貌研究为例. 成都理工学院学报, 28(3): 260-266. [Zhao J X, Chen H D, Shi Z Q. 2001. The way and implications of rebuilding palaeogeomorphology: Taking the research of palaeogeomorphology of the Ordos Basin before Jurassic deposition as example. Journal of Chengdu University of Technology, 28(3): 260-266] [文内引用:1]
29	Allen P A. 2008. From land scapes into geological history. Nature, 451(17): 274-276. [文内引用:2]
30	Meade R H. 1982. Sources, sinks and storage of river sediment in the Atlantic drainage of the United States. The Journal of Geology, 90(3): 235-252. [文内引用:2]
31	Sømme T O, Jackson C A-L, Vaksdal M. 2013. Source-to-sink analysis study of ancient sedimentary systems using a subsurface case study from the Mor-Trondelag area of southern Norway: Part 1-depositional setting and fan evolution. Basin Rsearch, 25(5): 489-511. [文内引用:2]
32	Sømme T O, Jackson C A-L, Vaksdal M. 2013. Source-to-sink analysis study of ancient sedimentary systems using a subsurface case study from the Mor-Trondelag area of southern Norway: Part 2-sediment dispersal and forcing mechanisms. Basin Research, 25(5): 512-531. [文内引用:1]