第一作者简介 施源,女,2000年生,中国石油大学(华东)硕士研究生,研究方向为矿物学、岩石学、矿床学。E-mail: hoosylvia@163.com。
从构造-沉积演化角度分析矿体的形成和发育过程是砂岩型铀矿研究工作的重要内容。作者基于文献调研、野外地质调查和井震解释,对柴达木盆地七个泉背斜狮子沟组与七个泉组构造-沉积演化过程及其与砂岩型铀矿成矿的联系开展研究。研究认为: (1)狮子沟组富泥质砂,呈现退积旋回; 七个泉组富砾,呈现进积旋回,底部与狮子沟组间发育新近系—第四系角度不整合,内部发育规模稍小的第四系内部角度不整合; 狮子沟组—七个泉组发育由泥石流、下切沟道—充填和片流沉积构成的大型冲积扇,其中砂质层中密集发育地震变形构造。(2)新近纪以来最剧烈的构造抬剥事件发生在新近纪—第四纪之交,由此形成了新近系—第四系不整合并奠定了七个泉背斜构造格局。(3)推测七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段主要形成于新近纪—第四纪构造抬剥事件中,该事件催生出含矿构造,并加大了源区铀通量,最终控制了潜在铀矿化段形成发育和空间展布。新近系—第四系不整合则可作为预测潜在铀矿化段空间展布的关键构造控矿标志。同时,冲积扇扇中/扇缘中砂砾岩百分含量介于20%~50%之间的砂(砾)泥互层带可作为关键沉积控矿标志。研究成果可以为青藏高原东北缘盆地分析提供沉积学和地层学证据,对理解柴达木盆地其他背斜砂岩型铀矿形成发育过程具有重要价值。
About the first author SHI Yuan,born in 2000,is a postgraduate in China University of Petroleum(East China). She is engaged in the research of mineralogy,petrology and mineral deposit. E-mail: hoosylvia@163.com.
It is of great significance for understanding the initiation and evolution of sandstone-type uranium deposits from the perspective of tectono-sedimentary evolution. In this study,based on a literature review,fieldwork,logging and seismic data,the tectono-sedimentary evolution of the Shizigou and Qigequan Formations in Qigequan Anticline in the Qaidam Basin and its links to the mineralization of sandstone-type uranium deposits are revealed. Our findings indicate that: (1)The Shizigou Formation is characterized by argillaceous-sandstone-rich stratum associated with retrogradation,while the Qigequan Formation is characterized by conglomerate-rich stratum associated with progradation. The Neogene-Quaternary angular unconformity developed between the Shizigou and Qigequan Formations and the Intra-Quaternary angular unconformity developed inside the Qigequan Formation. Large-scale alluvial fans,composed of debris flow,incised-valley-fill,and sheet flow deposits,were developed in the Shizigou and Qigequan Formations,and the sandy earthquake-induced soft-sediment deformation layers were frequently developed in the Shizigou and Qigequan Formations. (2)The most intensive uplift and denudation events occurred between the Neogene and the Quaternary,resulting in the initiation of the Neogene-Quaternary angular unconformity and the tectonic setting of the Qigequan Anticline. (3)It can be inferred that these potential uranium mineralization columns of the Shizigou Formation in the Qigequan Anticline developed in the uplift and denudation events between the Neogene and the Quaternary. The uplift and denudation events led to the initiation and evolution of the uranium-bearing structure,and increased the uranium flux from the source area and dominated the spatial distribution of the potential uranium mineralization columns ultimately. The Neogene-Quaternary angular unconformity can be used for the spatial distribution predicting of the potential uranium mineralization columns as a key tectonic identification mark. In addition,the thin interbeds of sandstone(including the conglomerate)and mudstone in the middle and distal parts of alluvial fans,with sand(including the conglomerate)percentage ranging from 20% to 50%,can be used for the spatial distribution predicting of the potential uranium mineralization columns as a key sedimentary identification mark. This research provides sedimentary and stratigraphic evidence for the basin analysis of the northeastern Tibetan Plateau and is of great reference value for the exploration of sandstone-type uranium deposits in other anticlines in the Qaidam Basin.
在盆地铀资源综合研究中, 加强盆地分析手段, 如铀源分析(Jaireth et al., 2016; Hall et al., 2017; Dong et al., 2022)、构造地质学(Jin et al., 2016; Qin et al., 2018; Nie et al., 2021; 张闯, 2023)、沉积学与地层学(Wu et al., 2009; Hu et al., 2019)、古气候学(Hall et al., 2017; Jin et al., 2019; Rong et al., 2021; 张闯, 2023)和水文学(Sanford, 1994; Xue et al., 2010)等在砂岩型铀矿勘探中的应用, 对促进盆地铀资源勘探开发、扩大新区域和新层位勘探成果、 缓解铀资源供需极度不平衡局面十分必要(焦养泉等, 2022; 秦明宽等, 2022)。
柴达木盆地西南地区(以下简称柴西南)具备形成大规模砂岩型铀矿的铀源条件和水文条件(韩积斌, 2018; Dong et al., 2022; 董道涛, 2023)。2018年以来, 铀矿勘探者们在柴达木盆地西南地区新近系—第四系钻获一批工业铀矿体(陈擎等, 2020; Abudukeyumu et al., 2022; 王继斌等, 2022; 张超等, 2023; 张胜龙等, 2023), 其中七个泉背斜矿化规模较大(张胜龙等, 2023), 其潜在铀矿化段空间展布与新近系—第四系不整合和砂体展布耦合度较高, 与不整合相关的构造抬剥事件和沉积砂体展布格局是控制潜在铀矿段空间展布、形成和演化的关键要素(董道涛, 2023)。在柴达木盆地内部其他含铀构造, 如冷湖三号构造侏罗系、切克里克(亦称作昆北)构造带古近系和跃进二号构造新近系—第四系, 不整合面的形态对各自砂岩型铀矿的空间展布均起到显著的控制作用, 赋矿地层产状的控制作用均不如不整合显著(Dong et al., 2022; 董道涛, 2023), 可见构造活动对柴达木盆地砂岩型铀矿形成和发育的控制作用具有普遍性, 查明含矿构造的构造-沉积演化过程, 是弄清砂岩型铀矿形成发育过程以及预测矿体空间展布最重要的基础工作(Jin et al., 2016; Qin et al., 2018; 张闯, 2023)。
目前, 柴达木盆地构造和沉积研究的主流观点认为, 阿尔金在14.9 Ma之后由左旋走滑活动为主转为垂向活动为主, 随后构造抬剥不断加剧并在盆内形成一系列不整合(Yue et al., 2004; Pan et al., 2015), 东昆仑的构造抬剥在22~20 Ma后开始加剧并持续至今(Yuan et al., 2006; Wu et al., 2020; Staisch et al., 2020), Liu 等(2017)基于大量构造热史分析认为除祁漫塔格北缘外的柴西南诸背斜大多形成于8 Ma至今(图 1), Zhang 等(2013)在七个泉背斜识别出新近系—第四系不整合(2.95—2.4 Ma)和更新统内部不整合面(0.78—0.71 Ma), 但没讨论2期不整合与七个泉背斜构造演化的关系。沉积学研究方面, 周晓龙(2013)基于七个泉背斜南翼野外地质工作认为该区域在狮子沟组沉积时期经历了自冲积扇至湖泊、再至扇三角洲的演化过程, 物源为阿尔金山。晏文权(2020)等对七个泉背斜北翼开展沉积调查工作, 认为该区域第四系发育源自阿尔金山的三角洲。总体而言, 目前的构造地质学研究成果已勾画出柴西南构造演化的宏观脉络, 但不足以回答“七个泉背斜新近纪以来的地层形变过程”这一具体问题, 与此同时, 有关七个泉背斜的沉积学研究还需加强与区域构造抬剥事件在时空上的响应关系。
![]() | 图 1 柴达木盆地西南地区地质概况(地质图据金之钧和张兵山, 1998)Fig.1 General geological and geographical information of the southwestern Qaidam Basin (the geological map modified from Jin and Zhang, 1998) |
此外, 柴西南地区古近系(路乐河组、下干柴沟组、上干柴沟组、下油砂山组)是重要油气储集层, 有关层位归属和识别标志研究工作较扎实, 但浅层新近系—第四系(上油砂山组、狮子沟组和七个泉组)研究工作较单薄, 部分构造带新近系—第四系地层归属还存在争议, 这给主要赋存于浅层新近系—第四系的铀矿研究工作造成麻烦。就七个泉背斜核部新近系归属而言, 全国1︰200000数字地质图(李晨阳等, 1957)、中国陆域1︰200000分幅建造构造图(左超群等, 2006)和张胜龙等(2023)认为属于上油砂山组, 柴达木盆地地质图(金之钧和张兵山, 1998)、Zhang等(2013)地磁地层学研究成果和Dong等(2022)和董道涛(2023)的油气测井与地震解释数据认为属于狮子沟组。确定含矿地层归属是探索构造-沉积演化过程与铀富集成矿的关系的前提, 有必要开展研究工作落实七个泉背斜地层归属问题。
基于此, 选择七个泉背斜狮子沟组—七个泉组为研究对象, 重点通过野外沉积学和地层学调查分析工作来明确七个泉背斜新近纪以来构造-沉积演化过程和地层归属, 并探索构造-沉积演化过程对浅层潜在铀矿化段形成发育过程的控制作用。研究成果可以为青藏高原东北缘盆地分析提供沉积学和地层学证据, 对理解柴达木盆地内部其他含铀构造中砂岩型铀矿形成发育过程和空间展布具有重要价值。
柴达木盆地位于青藏高原东北缘, 是成形于侏罗纪并发育至今的大型内陆沉积盆地。盆内新生界自下而上依次发育古近系路乐河组、下干柴沟组和上干柴沟组, 新近系下油砂山组、上油砂山组和狮子沟组, 第四系七个泉组(苏妮娜等, 2015)(图 1-c)。柴达木盆地被阿尔金、祁连和东昆仑3个构造带环抱(图1-a), 这些山体中主要出露岩浆岩和变质岩, 原始铀含量很高, 铀源条件极佳, Dong 等(2022)基于阿尔金、东昆仑和祁连地区1711份全岩常微量元素数据分析得出, 祁漫塔格、东昆仑西段、中阿尔金和南阿尔金岩石供铀能力最强, 其原始铀含量平均值高于6.23 g/t, 铀迁出率平均值为21.4%, 铀迁出量平均值为2.34 g/t, 属于一级铀源, 这些区域全部毗邻柴西南。在中新世之后这些山体的抬升剥蚀十分剧烈(Wu et al., 2012), 为盆内供给碎屑物质的同时, 也向盆内迁移了大量铀元素。韩积斌(2018)认为柴西南尕斯库勒流域(图 1-b)现代水系中铀在向下游迁移过程中不断浓缩, 以及上述优质铀源与盆地内部在水文上是连通的; 董道涛(2023)基于韩积斌(2018)结合地震解释进一步证实, 大部分地层水中铀元素都在涌出地表之前留在潜伏地下的阿拉尔构造中, 这表明铀的富集成矿作用在柴西南仍在或正在发生。
七个泉背斜位于柴西南地区(图 1-b), 是柴西南中新世以来形成的大量挤压背斜之一(Wu et al., 2014), 沿其核部冲沟出露新近系狮子沟组和第四系七个泉组(Zhang et al., 2013; 晏文权, 2020), 下伏古近系是重要油气产层(杨平, 2007)。前期研究表明: 七个泉背斜已发现的砂岩型铀矿潜在铀矿化段分布在新近系上油砂山组、狮子沟组和第四系七个泉组, 主要集中在北翼新近系—第四系角度不整合以深150 m范围内狮子沟组(董道涛, 2023); 背斜核部钻孔中潜在铀异常段埋深在150~400 m之间, 离核部较远的钻孔中潜在铀异常段埋深在350~600 m之间, 且埋深随着离核部距离增加而增加(董道涛, 2023); 与油气藏在剖面形态上多与倾斜地层产状一致不同, 潜在铀矿化段埋深与狮子沟组的倾斜产状间没有相关性(董道涛, 2023); 已发现潜在铀矿化段集中在砂砾岩含量介于20%~50%之间的地层中。
选择过七个泉背斜南翼和北翼各1条冲沟开展野外地质调查, 称南翼冲沟为Z沟, 北翼为Y沟, 2条冲沟总计长5220 m。在Z沟自南向北观测Z1至Z26共计26个露头, 去掉与上下重复的Z11后共计25个露头纳入研究工作。在Y沟自北向南观测Y1至Y6共计6个露头, 全部纳入研究工作(图 2)。野外观测中记录露头走向、地层倾向、视倾角、岩性特征、岩层厚度、沉积特征, 室内计算地层真倾角、总结归纳岩性和沉积特征后绘制成图, 最后结合Zhang 等(2013)和晏文权(2020)研究成果, 以及二维地震地层剖面、测井和录井数据, 对七个泉背斜狮子沟组—七个泉组地层和沉积发育特征做出解释, 并总结构造-沉积演化规律。
野外地质调查表明, 七个泉背斜地层自核部向两翼变新, 南翼地层总体向SW倾斜, 倾向约210°, 无显著波动, 北翼地层总体向NE倾斜, 倾向约30°, 无显著波动, 但各自地层倾角呈现显著波动(图 3)。其中, 南翼地层倾角自核部向南呈现三段式变化: 自Z26露头至Z14露头地层倾角主要集中在35°~40°之间, 个别位置(Z15露头和Z16露头)超过45°; 自Z13露头至Z3露头地层倾角集中在20°~30°之间, 个别位置(Z5露头)低于15°; 自Z2至Z1露头地层倾角普遍超过50°, 集中在50°~55°之间(图 3)。北翼地层倾角自核部向北呈现两段式变化: Y6露头中部和下部地层倾角30°, Y6露头顶部至Y1露头地层倾角集中在0°~5°之间, 个别位置(Y3露头)地层倾角超过5°(图 4)。
![]() | 图 3 七个泉背斜Z沟地层结构和沉积旋回特征(Z1至Z26露头位置见图 2)Fig.3 Stratigraphic and sedimentary architecture in trough Z of the Qigequan anticline (the location of outcrops Z1 to Z26 shown in Fig.2) |
![]() | 图 4 七个泉背斜Y沟地层结构和沉积旋回特征(Y1至Y6露头位置见图 2)Fig.4 Stratigraphic and sedimentary architecture in trough Y of the Qigequan anticline (the location of outcrops Y1 to Y6 shown in Fig.2) |
七个泉地区二维地震地层解释(Wu et al., 2014; 杨平, 2007)表明: 七个泉背斜南翼地层倾角较之北翼要陡, 这与野外地质调查结果一致; 南翼地层向南延伸不远即被七个泉断层错断; 北翼地层倾角向北向东逐渐变缓, 七个泉组不断加厚, 狮子沟组埋深不断加大(图 5)。
![]() | 图 5 过七个泉背斜SSW-NNE向A-A’ 地震地层剖面(a)和 NWW-SEE向B-B’ 地震地层剖面(b) A-A’ 剖面据Wu 等(2014), B-B’ 剖面据杨平(2007), 剖面位置见 图 1和图 2Fig.5 Stratigraphic architecture in a SSW-NNE-trending A-A’ (a)and NWW-SEE-trending B-B’ (b)seismic profile of the Qigequan anticline |
在背斜南翼, Z26露头至Z19露头地层岩性由棕黄色泥质砂岩与灰绿色砂岩不等厚互层构成(图 3-g, 3-h), Z18露头至Z14露头由棕黄色、杂色泥质砂岩夹灰绿色砂岩构成(图 3-f), Z13露头底部发育棕红色底砾岩(图 3-e), 砾石层往上至Z9露头由棕黄色泥质砂岩夹灰绿色、杂色砂岩或砾岩构成(图 3-e), Z8露头至Z1露头由棕黄色、灰绿色砂岩、含砾砂岩、砂质砾岩和砾岩构成不等厚互层, 其中Z3露头至Z1露头砾岩层占据主体, Z2露头底部发育底砾岩层(图 3-a, 3-b, 3-c)。总体上, 南翼地层岩性自Z26露头至Z14露头呈现小幅变细的趋势, 表现为泥质砂岩与砂岩不等厚互层转化为泥质砂岩夹砂岩, 以Z13露头底部红色底砾岩为界, 岩性自Z13露头至Z1露头呈现显著变粗的趋势, 表现为泥质砂岩夹砂岩或砾岩过渡为砂岩与砾岩、含砾砂岩和砂质砾岩不等厚互层(图 3)。
在背斜北翼, Y6露头中部和下部地层由棕黄色砂岩夹灰绿色砂岩构成(图 4-e), Y6露头上部发育灰绿色粗砂岩层(图 4-e), Y5露头至Y4露头由棕黄色砂岩夹灰绿色砂岩, 偶夹灰绿色砾岩(图 4-c, 4-d), Y3露头至Y1露头由棕黄色砂岩、含砾砂岩夹灰黑、黑色砾岩和灰白色砂岩构成(图 4-a)。总体上, 北翼地层岩性自Y6露头顶部至Y1露头同样呈现显著变粗的趋势(图 4)。
七个泉背斜狮子沟组—七个泉组发育大型冲积扇, 可细分为泥石流沉积、下切沟道—充填沉积和片流沉积3种沉积单元。
泥石流沉积由砂砾泥混杂堆积物构成, 分选差, 杂基支撑, 砾石大多无定向排列, 多呈块状构造。泥石流沉积底部多与下切沟道—充填沉积和片流沉积呈突变接触, 顶部多被下切沟道剥蚀, 或被片流沉积覆盖(图 3-a, 3-b; 图 4-a)。作者将砾石含量超过50%的泥石流沉积称为砾质泥石流沉积, 一般富中砾和粗砾, 砾质泥石流是冲积扇中能量最高的沉积单元, 多在靠近山口的扇根处迅速卸载。
下切沟道—充填沉积是由山洪或泥石流下切剥蚀前期的堆积物形成沟谷, 再被后期沉积物充填形成的沉积单元, 露头上呈现“顶平下凸”形态, 一般与下伏泥石流沉积、片流沉积呈突变接触, 顶部多被片流沉积或泥石流沉积覆盖。砂质下切沟道—充填沉积发育平行层理、板状交错层理和槽状交错层理, 砾质的下切沟道—充填沉积多呈块状构造(图 3-a; 图 4-a, 4-c, 4-d)。
片流沉积是由山洪或泥石流溢出沟道后, 其流动不再受到沟道限制的条件下, 在宽阔平缓的冲积扇表面形成的薄层砂质或粉砂质沉积单元, 横向连续性好, 多与下切沟道充填沉积相邻, 发育平行层理(图 3-a; 图 4-c)。
垂向上, 下切沟道—充填沉积和片流沉积零散夹于泥石流沉积之间, 单层厚度一般较薄。泥石流沉积构成冲积扇的主体, 单层厚度较大, 其中Z3露头至Z1露头、Y3露头至Y1露头集中发育砾质泥石流沉积(图 3; 图 4)。
此外, 在砂质地层, 尤其在Z18露头至Z14露头地层中, 密集分布着由地震诱发的同沉积变形构造(图 3-d; 图 4-b), 表明该时期七个泉地区地震活动十分频繁。
综上地层产状、岩性和沉积分析发现, Z14露头和Z13露头之间地层倾角和岩性组合发生突变并发育底砾岩层, Z3露头和Z2露头之间地层倾角突变(图 3-e), Y6露头中部和上部之间地层倾角和岩性组合发生突变(图 4-e), 上述位置发育了角度不整合。Zhang等(2013)基于地磁地层学研究发现Z14露头和Z13露头间角度不整合的年龄为2.95—2.4 Ma, 这刚好位于新近纪和第四纪之交, Z3露头和Z2露头间角度不整合的年龄为0.78—0.71 Ma, 为第四纪末期。据此推测:
Z14露头和Z13露头之间、Y6露头中部和上部之间发育新近系—第四系角度不整合, Z3露头和Z2露头之间发育第四系内部角度不整合。未在Y5露头至Y1露头识别出第四系内部角度不整合, 可见新近系—第四系角度不整合的规模和展布范围较之第四系内部角度不整合更大更广。背斜南翼Z26露头至Z14露头发育狮子沟组, Z13露头至Z1发育七个泉组, 狮子沟组和七个泉组界限为新近系—第四系角度不整合; 背斜北翼Y6露头中部和下部为狮子沟组, Y6露头上部至Y1露头为七个泉组; 两翼狮子沟组均未见底; 狮子沟组沉积时期对应新近纪晚期, 七个泉组沉积时期对应第四纪(图 3; 图 4)。
Zhang等(2013)地磁地层年代数据发表在全国 1︰200000数字地质图(李晨阳等, 1957)和中国陆域1︰250000分幅建造构造图(左超群等, 2006)之后, 可见地质图的编纂工作没有借鉴地磁地层年代数据, 基于实地踏勘, 并仔细比对七个泉背斜数十口井完井报告、地震测井地层剖面和柴达木盆地地质图(金之钧和张兵山, 1998),
暂时认为七个泉背斜核部新近系为狮子沟组, 其中关键数据为地磁地层年代学证据, 狮子沟组出露范围如图 2所示。由于资料不足, 七个泉背斜核部新近系归属问题还需要开展更深入的研究工作。
由狮子沟组和七个泉组地震变形构造和角度不整合发育特征, 可以得出七个泉地区新近纪至第四纪的构造演化过程(图 6)。
新近纪晚期, 七个泉地区构造活动逐渐加剧, 表现为地层中地震变形构造出现频率不断增加。新近纪末发生了十分剧烈的构造抬剥事件, 形成七个泉背斜, 其南翼狮子沟组朝SW向高角度倾斜, 北翼狮子沟组NE向高角度倾斜, 两翼地层暴露地表和遭受剥蚀, 形成新近系—第四系角度不整合(狮子沟组—七个泉组角度不整合), 这一过程时间跨度为2.95—2.4 Ma, 持续时间0.55 Ma(Zhang et al., 2013)(图 6-a, 6-b, 6-c)。
进入第四纪后, 七个泉地区再次发生较大规模构造抬剥, 形成第四系内部角度不整合(七个泉组内部角度不整合), 这一过程时间跨度为0.78—0.71 Ma(Zhang et al., 2013)。由第四系内部角度不整合规模和展布范围均不及新近系—第四系角度不整合可推知, 七个泉地区第四纪构造抬剥活动虽然持续发生, 但强度已不及新近纪—第四纪之交(图 6-d)。
自Z26露头至Z14露头岩性逐渐变细以及下切沟道—充填沉积的比重逐渐降低表明, 狮子沟组沉积时期, 七个泉地区处在退积旋回中。其中, Z26露头至Z19沉积阶段, 下切沟道—充填沉积占比较高, 表明泥石流或山洪的下切能力较强, 说明七个泉地区处于冲积扇扇根—扇中位置, Z18露头至Z14露头沉积阶段, 岩性组合变细为泥质砂岩夹砂岩, 表明碎屑物质流出山口后, 已有足够距离供其中粗碎屑成分充分卸载, 下切沟道—充填沉积占比骤降, 说明泥石流或山洪的下切作用已大幅削弱, 即七个泉地区已处在冲积扇扇中—扇缘的位置(图 3; 图 4; 图 7-a)。由于七个泉地区尚未隆起, 推测该时期冲积扇为SSE向展布(图 7-a), 物源为阿尔金山区(晏文权, 2020)。
进入第四纪七个泉组沉积时期, 地层中含砾砂岩、砂质砾岩和砾岩层占比逐渐增加直至占据主导, 同时片流沉积和下切沟道—充填沉积占比逐渐降低, 砾质泥石流的比重逐渐增加并占据主导, 说明七个泉地区已处在从冲积扇扇中—扇缘向扇根—扇中演化的进积旋回中(图 3; 图 4; 图 7-b)。由于七个泉地区已经隆起为背斜, 推测该时期冲积扇为SSW向展布(图 7-b), 物源为阿尔金山区(晏文权, 2020)。
新近纪晚期, 七个泉地区在构造较活跃、地震频发的背景下接受沉积, 形成狮子沟组, 呈现退积特征, 沉积类型由冲积扇扇根—扇中向上演化为扇中—扇缘(图 6-a; 图 7-a), 物源为阿尔金山区(晏文权, 2020)。
新近纪—第四纪之交, 即2.95—2.4 Ma期间, 七个泉地区发生了新近纪晚期至今最剧烈的构造抬剥事件, 形成七个泉背斜, 狮子沟组被高角度掀斜和剥蚀, 出现沉积间断, 构成新近系—第四系角度不整合(图 6-b, 6-c)。
进入第四纪后, 七个泉地区再次接受沉积, 形成七个泉组。前期剧烈的构造抬剥使七个泉地区离物源区更近, 地层中砾质组分逐渐增加, 呈现出自扇中—扇缘向扇根—扇中演化的进积相序, 物源为阿尔金山区(晏文权, 2020)。这一时期七个泉地区仍然发生构造抬剥, 其中0.78—0.71 Ma的构造抬剥形成第四系内部角度不整合, 但规模已不及新近系—第四系角度不整合。这一构造-沉积格局继承性演化至今(图 6-d; 图 7-b)。
基于对七个泉背斜构造-沉积演化过程分析, 可以推测七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段形成和发育过程如下(图 8):
![]() | 图 8 基于构造-沉积演化分析的七个泉背斜砂岩型铀矿形成和发育过程模型示意图Fig.8 Schematic diagram of initiation and evolution of sandstone-type uranium deposits in the Qigequan anticline which based on tectonic and sedimentary analysis |
阶段1(S1)即新近纪晚期, 源自阿尔金山区的碎屑物质(晏文权, 2020)在七个泉地区发生沉积, 发育由退积型冲积扇构成的狮子沟组, 构成赋矿地层(图 8-a)。
阶段2(S2)即新近纪—第四纪之交(2.95—2.4 Ma), 七个泉地区发生了新近纪晚期以来最剧烈的构造抬剥事件(图 8-b), 形成七个泉背斜, 其核部狮子沟组被高角度掀斜和剥蚀; 大规模的构造抬剥也让优质铀源区阿尔金山的风化加速, 这使大量含氧含铀水进入狮子沟组, 并在地下合适深度被还原, 形成潜在铀矿化段——砂岩型铀矿(图 8-c)。董道涛等(2023)提及集中发育潜在铀矿化段的砂砾岩百分含量介于20%~50%间的地层, 正是由下切沟道—充填沉积与片流沉积构成的砂泥互层, 可见狮子沟组扇中/扇缘的砂泥互层带是铀发生沉淀作用的主要部位(图 7-a)。此外, 柴西南地区其他含铀构造研究工作表明, 促进铀沉淀的还原剂为深层古近系经断裂向浅层逸散的油气(Abudukeyumu et al., 2022; 张胜龙等, 2023)。
阶段3(S3)即进入第四纪后, 源自阿尔金山区的碎屑物质(晏文权, 2020)再次在七个泉地区发生沉积, 发育由进积型冲积扇构成的七个泉组。该时期七个泉地区虽然发生强度不高的构造抬剥, 但并没有破坏砂岩型铀矿形成以来的地层结构, 使得前期矿体得以保留至今(图 8-d)。
总之, 新近纪—第四纪之交的构造抬剥事件在盆内催生了含矿构造——七个泉背斜, 形成了局部地层水补—径—排系统, 与此同时, 构造抬剥事件还促进了盆外铀源区的风化剥蚀速度, 加大了铀向盆内迁移的通量。这使得新近纪—第四纪之交的构造抬剥事件成为柴西南七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段形成和发育的最关键地质作用, 新近系—第四系不整合的空间展布则成为预测潜在铀矿化段空间展布的关键构造控矿标志。同时, 冲积扇扇中/扇缘部位砂砾岩百分含量介于20%~50%之间的砂泥互层带的空间展布规律, 是预测潜在铀矿化段空间展布的关键沉积控矿标志。
1)柴达木盆地七个泉背斜狮子沟组自下往上由泥质砂岩与砂岩不等厚互层转化为泥质砂岩夹砂岩, 七个泉组底部发育红色底砾岩层, 往上由泥质砂岩夹砂岩或砾岩过渡为砂岩与砾岩、含砾砂岩和砂质砾岩不等厚互层, 狮子沟组和七个泉组总体倾向稳定, 但倾角呈现显著波动, 狮子沟组和七个泉组之间发育新近系—第四系角度不整合, 七个泉组内部发育规模较小的第四系内部角度不整合。
2)柴达木盆地七个泉背斜狮子沟组—七个泉组发育由泥石流、下切沟道—充填和片流沉积构成的大型冲积扇, 其中砂质地层密集发育地震变形构造, 狮子沟组呈现自冲积扇扇根—扇中向扇中—扇缘演化的退积旋回, 七个泉组呈现自冲积扇扇中—扇缘向扇根—扇中演化的进积旋回。
3)地层学和沉积学证据表明, 七个泉地区新近纪以来最剧烈的构造抬剥事件发生在新近纪—第四纪之交, 这次构造抬剥事件形成了新近系—第四系不整合并奠定了七个泉背斜构造格局, 第四纪之后虽再次发生抬剥事件, 但强度已不及前者。
4)推测七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段主要形成于新近纪—第四纪构造抬剥事件中。新近纪—第四纪之交的构造抬剥事件成为柴西南七个泉背斜狮子沟组砂岩型铀矿潜在铀矿化段形成和发育的最关键地质作用, 该事件在盆内催生出含矿构造, 同时通过加速铀源区风化而加大铀通量, 最终控制了潜在铀矿化段形成发育过程和空间展布, 因此新近系—第四系不整合可作为预测潜在铀矿化段空间展布的关键构造控矿标志。同时, 冲积扇扇中/扇缘部位砂砾岩百分含量介于20%~50%之间砂泥互层带的空间展布规律, 是预测潜在铀矿化段空间展布的关键沉积控矿标志。
(责任编辑 郑秀娟; 英文审校 龚承林)
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