二连盆地中东部含铀古河谷构造建造及典型矿床成矿模式研究

刘波,杨建新,彭云彪,康世虎,乔鹏,鲁超,张锋.2017.二连盆地中东部含铀古河谷构造建造及典型矿床成矿模式研究[J].矿床地质,36(1):126~142
LIU Bo,YANG JianXin,PENG YunBiao,KANG ShiHu,QIAO Peng,LU Chao,ZHANG Feng.2017.Study of structure and formation in uranium-bearing paleo-valley and typical metallogenic models in eastern part of Erlian Basin[J].Mineral Deposits36(1):126~142

DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.01.008

刘波^1,2，杨建新²，彭云彪²，康世虎²，乔鹏²，鲁超²，张锋 2

（1 吉林大学地球科学学院，吉林长春130000； 2 核工业二○八大队，内蒙古包头 014010）

第一作者简介刘波，男， 1984年生，硕士研究生，工程师。 Email: 304110991@qq .com

收稿日期2015-12-01

本文为中国地质调查局地质调查项目整装勘查区基础地质研究（编号： 12120114076601）、内蒙古二连盆地中西部铀矿资源远景调查（编号： DD2016013607）和中国核工业地质局二连盆地铀矿调查与勘查项目(编号： 201702)联合资助成果

摘要:二连盆地为中国北方重要的聚煤沉积盆地，同时也发育赛汉组古河谷，古河谷在盆地内呈北东向带状展布，河谷内发育巴彦乌拉、赛汉高毕及哈达图等多个铀矿床。铀矿床具有“同河谷多矿床、同河谷多类型"的特点。作者通过对含铀古河谷构造- 建造的研究，将赛汉组古河谷与铀成矿有关的构造演化划分为6个阶段。沉积前断陷期构造形成了古河谷建造沉积的带状谷地；断坳转换期湖相沉积的灰色泥岩，为铀成矿间接提供了还原物质；坳陷期沼泽化沉积，为铀成矿提供了直接还原介质；赛汉组上段热-重力沉降期河流、辫状河三角洲沉积，形成主要的铀储层。挤压隆升剥蚀期，受构造掀斜抬升，影响了成矿作用的类型及规模；成矿后期的热沉降期，导致新一轮的沉积充填，起到保矿的作用。通过对赛汉组沉积体系、砂分散体系等特征的研究，发现下白垩统赛汉组下段沿短轴方向主要发育冲积扇-扇三角洲 -湖沼沉积体系，长轴方向发育辫状河三角洲-湖沼沉积体系。赛汉组上段主要发育河流沉积体系，砂体较发育，沿古河谷呈朵状、带状分布，矿床主要产于赛汉组上段古河谷砂体内。建立了赛汉组古河谷内典型矿床的矿床成矿模式，将赛汉组古河谷的矿床成矿模式划分为巴彦乌拉潜水-层间氧化式、赛汉高毕潜水氧化式及哈达图层间氧化式。

关键词: 地质学；赛汉组古河谷；构造-建造；成矿模式；铀矿床；二连盆地中东部

文章编号： 0258_7106 (2017) 01_0126_17 中图分类号： P619.14 文献标志码：A

Study of structure and formation in uranium-bearing paleo_valley and typical
metallogenic models in eastern part of Erlian Basin

LIU Bo^1,2, YANG JianXin², PENG YunBiao², KANG ShiHu², QIAO Peng², LU Chao² and ZHANG Feng²

（1 School of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130000, Jilin, China; 2 No. 208 Geological Party,

2015-12-01

Abstract:Erlian Basin is an important coal accumulating basin in North China and also has well developed Saihan paleo-valley. The paleo-valley is in NE-striking bande d e xtension. Quite a few mineral deposits, such as Bayawula, saihangaobi and Hadatu uranium ore deposits are developed in the paleo-valley. The uranium deposits a r e characterized by multiple deposits in the same paleo-valley and multi-types in the same paleo-valley. Based on a study of the structure and the formation of t he Saihan paleo-valley, the authors divided the tectonic evolution of the Saiha n paleo-valley into 6 stages. The faulted depression stage formed the banded val l ey for deposition. The gray mudstones of lacustrine sediments in the fault-sag t ransition stage provided indirectly a reduction material for uranium mineralizat ion. The swamp sediments in the depression stage provided directly a reduction m aterial for uranium mineralization, whereas the river and braid delta deposits o f the thermal subsidence formed the major uranium reservoirs. During the stage o f uplift and erosion, the tectonic uplift influenced the type and scale of the m ineralization. The thermal subsidence of the late mineralization resulted in a n ew round of sedimentary deposition, thus playing a protection role. A study of t he uranium depositional system and sand distribution system shows that the lower member of Saihan formation mainly has developed alluvial fan-fan delta lacustr i ne depositional system in the short axis direction and braided fluvial delta -l a custrine depositional system in the long axis direction, whereas the upper membe r of Saihan formation has mainly developed fluvial depositional system, with san d body developed along the paleo-valley in flower shape and banded distributio n . The uranium ore deposits were mainly formed in Saihan paleo-valley. The autho r s established the metallogenic model of the typical ore deposits in the Saihan p aleo-valley and classified the metallogenic model into Bayanwula phreatic-inte rl ayer oxidation type, Saihan Gaobi phreatic oxidation type and Hadatu interlayer oxidation type.

Key words: geology, Saihan paleo-valley, structure and formation, metal logenic model, uranium ore deposit, eastern part of the Erlian Basin

近年来，二连盆地沉积岩型铀矿勘查取得了突破性进展，陆续在乌兰察布坳陷发现了查干小型、苏崩中型、努和廷特大型等泥岩型铀矿床（张金带等，2010；中国地质调查局，2012；焦养泉等，2015）。2000年，核工业二○八大队在乌兰察布坳陷东部的赛汉高毕地区发现了赛汉高毕中型铀矿床，在马尼特坳陷西部发现了巴彦乌拉大型铀矿床（张金带等，2010；20 13；李洪军等，2012；申科峰等，2014；焦养泉等，2015；刘波等，2015）。同时，圈出了一条长约350 km的古河谷，从此“古河谷型模式找矿"在二连盆地拉开了序幕（核工业二○ 八大队，2015a; 2015b）。二连盆地古河谷内铀矿床类型表现为“带状展布"“类型多样"“同河谷多矿床、同河谷多类型"的特点。以往的研究偏重于单矿床（张金带等，2010），对整个含铀古河谷的研究较薄弱。含铀古河谷为一复杂的开放成矿系统，通过沉积物路径系统沟通了含铀地质体与铀储层之间的的联系，铀源条件较好，储层规模巨大，具有较好的找矿前景。本文通过赛汉组古河谷构造-建造的研究，划分了赛汉组古河谷与铀成矿作用有关的构造演化阶段，建立了古河谷内典型矿床的成矿模式，为古河谷复杂系统的研究及找矿预测提供基础，并为国内外其他地区寻找该类型矿床提供借鉴。

1盆地地质特征

1.1盆地基底及构造单元

二连盆地位于内蒙古的中北部，大地构造位置处于亚洲板块与西伯利亚板块缝合线部位，是在内蒙古-大兴安岭褶皱基底上，燕山期拉张构造应力场作用下发育起来的大型中、新生代断陷-坳陷型叠合沉积盆地（马杏垣等，1983；刘和甫等，2000；漆家福等，2015；聂逢君等，2015a）。二连盆地是由多个小型“盆地"组成的盆地群，基底构造复杂，呈多凸多凹的构造形态，共划分为“五坳一隆"6个构造单元，分别为北部的川井坳陷、乌兰察布坳陷、马尼特坳陷和南部的腾格尔坳陷、乌尼特坳陷及中部的苏尼特隆起。盆地东界为大兴安岭隆起，北界为巴音宝力格隆起，南界为温都尔庙隆起，西界为宝音图隆起。
赛汉期古河谷位于二连盆地中东部，古河谷发育于乔尔古—齐哈日格图—赛汉高毕—巴彦乌拉—那仁宝力格一带，夹持于巴音宝力格隆起及苏尼特隆起之间。二级构造单元横跨乌兰察布坳陷和马尼特坳陷，整体沿乌兰察布坳陷内的脑木根凹陷、齐哈日格图凹陷、古托勒凹陷和马尼特坳陷内的塔北凹陷等中央凹陷地带发育（图1）。

1.2盆地盖层及目的层

盆地内盖层共划分为3个充填序列，其中下部沉积充填为侏罗纪含煤粗碎屑岩建造和火山岩建造，主要为冲积扇、湖泊和局部的沼泽沉积。中部沉积充填为早白垩世早中期红色粗碎屑岩建造和黑色含油细碎屑岩建造，主要为扇三角洲、浅湖、半深湖-深湖沉积。上部沉积层从早白垩世晚期至今形成，主要发育赛汉组、二连组及新生代沉积。盆地内铀矿找矿目的层主要为下白垩统赛汉组和上白垩统二连组，古近系、新近系为次产铀层位。下白垩统赛汉组上段为赛汉组古河谷内砂岩型铀矿主要的赋矿建造，二连组为盆地内沉积成岩型铀矿的赋矿建造（图2）。

图 1二连盆地中东部赛汉组古河谷基底构造特征（据核工业二○八大队，2015b修改）
     1—蚀源区及边界； 2—基底断裂； 3—凹陷边界线； 4—砂岩型铀矿床； 5—赛汉组古河谷； 6—国界线
     Fig. 1Structural features of the uranium-bearing paleo_valleys in the easte rn part of the Erlian basin
    （modified after No. 208 Geological Party of Nuclea r Industry, 2015）
     1—Erosion source area and boundary; 2—Basement fault; 3—Sag boundary; 4—Sa ndstone type uranium deposit;
    5—Palaeo-valley of Saihan Formation； 6—Nati onal boundaries

1.3基底及蚀源区铀源条件

基底及蚀源区由新元古代、古生代和中生代侵入岩组成。新元古界岩性主要为大理岩、石英片岩、板岩等。下古生界主要为中等-浅变质的海相碎屑岩、碳酸盐岩夹中基性火山岩。上古生界主要为浅变质的浅海相、海陆相交互的碎屑岩、碳酸盐岩及海相火山岩，局部为陆相火山岩。盆地内侵入岩呈北东向展布，侵入岩在盆地周边呈岩基或岩株产出，岩性以花岗岩为主，次为闪长岩，少量基性岩体（核工业二○八大队，2014）。聂逢君等（2010；2015a）对二连盆地花岗岩体的统计，发现研究区存在较多的海西期、印支期、燕山期的花岗岩体，花岗岩中的铀通常以四价独立的铀矿物、类质同象、吸附等形式存在于富铀岩石中，在大气降水的不断分化、淋虑作用下，四价铀（U⁴⁺）氧化为六价铀（U⁶⁺），U6 +又与含氧水结合成铀酰离子UO²⁺，从而铀从岩石中迁出。二连盆地赛汉组古河谷南北隆起上发育富铀的石炭纪花岗岩（Cγ）、花岗闪长岩（Cγδ）、闪长岩（Cδ），二叠纪花岗岩（Pγ）、花岗闪长岩（Pγδ），三叠纪花岗岩（Tγ）和侏罗纪花岗岩（Jγ），岩体的w(U)为4.00×10^-6～8.03×10^-6，w(Th)为1.50 ×10^-6～21.80×10^-6，U/Th比值为2.50～4.68（核工业二○八大队，2015 a; 2015b）。由于古河谷沉积充填期准平原化强烈，有利于铀的浸出，为目的层砂体富铀和后生成矿提供了丰富的铀源。

2目的层古河谷构造-建造特征

二连盆地中东部赛汉组古河谷发育于早白垩世赛汉期（鲁超等，2013；刘武生等，2013）。古河谷长约350 km，宽5～20 km，古河谷基底埋深200～430 m，古河谷形成受古地形地貌控制。赛汉组古河谷内赛汉组上段沉积充填的带状砂体，控制了古河谷内矿床的产出。古河谷内已发现的铀矿床主要有巴彦乌拉大型、赛汉高毕中型、巴润小型、哈达图矿床及多个矿点，找矿潜力巨大（图3）。

图 2二连盆地中东部盆地沉积盖层地层柱状图
     1—砂砾石； 2—砾岩； 3—砂砾岩； 4—粗砂岩； 5—细砂岩； 6—含砾粗砂岩； 7—含砾中砂岩； 8—含砾泥岩； 9—泥岩； 10—页岩；
    11—煤层
     Fig. 2Stratigraphic columnar section of sedimentary cover in the eastern part of the Erlian basin
     1—Sandy gravel； 2—Conglomerate； 3—Sandy conglomerate； 4—Gritstone； 5—F ine sandstone； 6—Gravel-bearing sandstone；
    7—Gravel-bearing sandstone； 8—Gravel mudstone； 9—Mudstone； 10—Shale； 11—Coal seam

2.1目的层古河谷构造特征

二连盆地砂岩型铀矿主要赋存于下白垩统赛汉组古河谷砂体中。前人将古河谷发育盆地的构造演化划分为3个阶段，分别为断陷期、断坳转换期、坳陷期（核工业二○八大队，2014），聂逢君等（2015a）将盆地构造演化划分为早期同裂谷期、裂谷高峰期，晚期同裂谷期和裂谷后期。鲁超等（2013）认为，盆地内含铀目的层赛汉组为断坳转换的背景下形成。本次根据地震剖面、沉积充填序列、沉积体系等资料分析研究，将赛汉组古河谷发育盆地的构造演化划分为以下6个阶段（表1）。
（1）赛汉组沉积前断陷期（阿尔善—腾格尔期），断裂主要发育于阿尔善组及腾格尔组中，以拉张走滑断裂为主，构成了走向NE的基底断块系统（肖安成等，2001），控制了凹陷的边界，形成了一系列的单断箕状凹陷、双断型凹陷（图4、图5）。从图4可看出，赛汉组古河谷在哈达图北，古河谷中央遭受剥蚀，厚度减薄，有利于形成剥蚀天窗。受后期构造反转影响，断裂局部切穿赛汉组。凹陷内主要发育冲（洪）积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系，为区域上重要的含油、含煤层位（王帅等，2015），该期形成了古河谷建造沉积的带状谷地。

图 3二连盆地赛汉组古河谷含铀岩体分布与赛汉组上段沉积体系示意图（据核工业二○八大队，2015b修改）
     1—侏罗纪花岗岩； 2—三叠纪花岗岩； 3—二叠纪花岗岩、花岗闪长岩； 4—石炭纪花岗岩、花岗闪长岩； 5—石炭纪闪长岩； 6—洪泛平原；
    7—河流沉积体系； 8—湖相； 9 —辫状河三角洲； 10—矿床； 11—古河谷边界线； 12—地震剖面及编号
      Fig. 3Sketch geological map showing uranium-bearing rock mass distribution a nd depositional system in the upper member
    of Saihan Formation in the paleo-v alley, Erlian basin（modified after No. 208 Geological Brigade of Nuclear Indust ry, 2015b）
     1—Jurassic granite; 2—Triassic granite; 3—Permian granite and granite diorite ; 4—Carboniferous granite and granite diorite;
    5—Carboniferous diorite; 6—F lo od plain; 7—Fluvial depositional system; 8—Lake facies; 9— Braided delta; 10 —Ore deposit;
    11—Boundary of paleo-valley; 12—Seismic profile and its seri al number

表 1二连盆地中东部赛汉组古河谷构造演化阶段划分
Table 1The division of tectonic evolution stages of Saihan Formation paleo-va lley in the eastern part of the Erlian Basin

图 4二连盆地哈达图北赛汉组古河谷地震L12-1横剖面图（据核工业二○八大队，201 5b修改）
     K₁a—阿尔善组； K₁t¹—腾格尔组下段； K₁t²—腾格尔组上段； K₁s—赛汉组
     Fig. 4The interpretation of L12-1 seismic cross section of paleo-valleys of uranium-bearing in the north Hadatu area
    （modified after No. 208 Geological Brigade of Nuclear Industry, 2015a）
     K₁a—Aershan Formation; K₁t¹—Lower member of Tenggeer Formation; K₁ t²—Upper member of Tenggeer Formation; K₁s—Saihan Formation

（2）赛汉组下段（沉积前期）断坳转换期（图5），坳陷内构造沉降减弱，地层受凹陷边界断裂控制不明显，显示泛连通特征。赛汉组下段（沉积前期）主要发育灰色、灰黑色、黑色泥岩、泥质粉砂岩，局部夹细砂岩，泥岩发育水平层理。随着断陷向坳陷的转换，构造沉降稍大于沉积物供给，导致水力坡度降低，水体流动性较差，发育一套细粒富含有机质沉积的暗色泥岩、泥质粉砂岩等，间接为后期铀成矿提供了有机还原物质。

图 5马尼特坳陷西部赛汉组古河谷A-A典型构造剖面图（据彭云彪等，2015修改）
     1—古近系、新近系； 2—赛汉组上段； 3—赛汉组下段； 4—腾格尔组； 5—阿尔善组； 6—二叠系； 7—断层； 8—地层界线； 9—凹陷边界线；
    10—剖面位置及编号； 11— 古河谷边界线； 12—矿床
     Fig. 5The A-A typical structure profile of Saihan paleo-valley in Manite de pression (modified after Peng et al., 2015）
     1—Paleogene-Neogene; 2—The Upper member of Saihan Formation; 3—The Lower me mber of Saihan Formation; 4—Tenggeer Formation;
    5—Aershan Formation; 6—Perm ian strata; 8—Stratigraphic boundary; 7—Fault; 9—Sag boundary; 10—Profile po sition and serial number;
    11—Paleo-valley boundary; 12—Ore deposit

        （3）赛汉组下段（沉积后期）坳陷期，河谷内基本无断裂活动，主要发育辫状河三角洲- 湖沼沉积体系。湖盆沼泽化褐煤层，较稳定，为稳定陆相环境沉积的产物。地层岩性为灰色、灰黑色泥岩、碳质泥岩、粉砂质泥岩夹砂岩，见2～5层煤（王帅等，2015）。该层位构成赛汉组上段砂体的区域性隔水层。褐煤等有机质为后期铀成矿提供了直接还原介质。如在赛汉高毕、巴彦乌拉矿床部分地段含矿砂体直接覆盖于煤层、暗色泥岩上，且砂体中碳屑、煤屑发育（核工业二○八大队，2014）。
        （4）赛汉组上段（沉积期）热-重力沉降期，河谷内无断裂活动，主要发育辫状河、曲流河沉积体系，局部浅水辫状河三角洲沉积。由于该阶段构造沉降速率＜沉积物供给速度，形成黄色、灰色、灰绿色砂质砾岩、含砾砂岩、砂岩夹泥岩。砂体中碳屑等有机质发育，构成有利铀储层，也是本区找矿的主要目的层（聂逢君等，2015b）。
        （5）赛汉组上段（沉积后）挤压隆升剥蚀期。赛汉组沉积后，在乌兰察布坳陷西部主要发育上白垩统二连组，二连组沉积跨越古河谷范围，盆地形成统一体。二连组沉积后，受后期滨西太平洋的影响，坳陷整体抬升遭受剥蚀，造成盆地东部整体缺失二连组（核工业二○八大队，2015b）。
        （6）成矿后期热沉降期，古近纪后，盆地发生隆升后热沉降。沉积中心由原来的从西→东，转为由东→西，沉积新近系。新近系主要发育大面积的洪泛平原沉积，形成区域稳定隔水层，有利于潜水-层间氧化作用成矿和矿体的保存。

2.2目的层古河谷建造特征

2.2.1目的层古河谷沉积体系特征

古河谷是指沉积盆地中由于构造作用形成的带状谷地，后期又被冲积物和湖泊沉积物充填（彭云彪等，2015）。二连盆地赛汉组古河谷建造为盆地在先成构造作用影响下，发育于赛汉期带状泛连通谷地中的赛汉组冲积物和湖泊沉积物。根据古河谷赛汉组的岩性特征，将赛汉组划分为上段和下段。赛汉组下段下部为三角洲-湖泊沉积，上部为湖相-沼泽沉积；赛汉组上段的下部为河流—辫状河三角洲沉积（图6），为河流泛滥平原和废弃三角洲平原沉积。赛汉组下段主要对应于低位-湖扩体系域，赛汉组上段对应于低位-高位体系域（鲁超等，2013；彭云彪等，2015）。从赛汉组下段到赛汉组上段组成“粗—细—粗—细"地层结构，有利于铀成矿，铀矿体主要产于赛汉组上段，为本次研究的主要目的层。

2.2.2赛汉组上段砂分散体系特征

        砂分散体系是反映砂体在平面上变化规律的一个主要参数，可以通过砂体等厚及含砂率等图件来反映（王成善等，2003；李思田等，2004；解习农等，2013；核工业二○八大队，2014 ）。二连盆地中部赛汉组上段大多分布于“U"型谷地内。河谷砂体表现为沿河谷发育的进程型的朵状、带状砂体及沿隆起边缘发育的扇型砂体。依据古河谷发育的位置，将赛汉组古河谷分为6个地段，分别为脑木根-乔尔古赛汉组古河谷、齐哈日格图赛汉组古河谷、赛汉高毕赛汉组古河谷、古托勒赛汉组古河谷、巴彦乌拉赛汉组古河谷、准棚赛汉组古河谷（图7）。
        脑木根-乔尔古赛汉组古河谷：沿脑木根凹陷长轴方向呈南西-北东向发育，经脑木根凹陷最终与经乔尔古汇入齐哈日格图古河谷。该河谷为一条辫状河砾质河谷，河谷宽3～6 km，长约 100 km，砂体厚度一般为120～200 m，古河谷流向为南西-北东向。古河谷底界面为赛汉组底板灰绿色泥质粉砂岩、深灰色泥岩，埋深200～740 m。古河谷顶界面为赛汉组上段上部红色泥岩，埋深自200～620 m。
        齐哈日格图赛汉组古河谷：沿齐哈日格图凹陷长轴方向南南西-北北东向发育，为一条辫状河砾质河谷，河谷长约40 km，宽10～20 km。河谷中心砂体厚100～220 m，一般120～280 m ，两侧砂体厚40～80 m，岩性主要为中粗砂岩、砂质砾岩、砾岩等（图8）。河谷底界为赛汉组底板碳质泥岩或灰绿色泥质粉砂岩，埋深360～610 m。古河谷顶板为赛汉组上段上部红色泥岩，埋深260～500 m。古河谷流向为南南西—北北东向。在哈达图矿床处呈现南西向古河谷与南南西古河谷交汇的特点，具有物源丰富，砂体厚度大的特点。
        赛汉高毕赛汉组古河谷：沿准宝力格凹陷长轴方向东西向发育，为一条曲流河砂质古河谷（图8）。古河谷长60 km，宽5～10 km。古河谷的底板为赛汉组黑色河湖沼化泥碳层或湖相泥岩，顶板为赛汉组顶部红色泥岩透镜体，砂体厚度10～80 m，埋深一般小于100 m，岩性主要为中细砂岩、细砂岩、含砾粗砂岩。受后期构造反转影响，古河谷后期抬升，遭受剥蚀，因此古河谷较窄。由于后期强烈的抬升剥蚀，有利于矿源供给及潜水氧化成矿，形成了赛汉高毕中型铀矿床。古托勒赛汉组古河谷：古河谷主要沿古托勒凹陷长轴方向发育，为砂质辫状河谷，河谷长约 40 km，宽3～6 km，埋深约150～300 m，砂体厚度20～100 m，一般40～60 m。底板主要为赛汉组下段深灰色湖相泥岩。

图 6巴彦乌拉古河谷赛汉组上段地层柱状图
     1—砾岩； 2—砂砾岩； 3—粗砂岩； 4—细砂岩； 5—含砾中粗砂岩； 6—含砾细砂岩； 7—粉砂岩； 8—细粉砂岩； 9—泥质粉砂岩；
    10—含砾泥岩； 11—泥岩； 12—向上变细旋回； 0—红色； 1—绿色； 2—黄色； 3—灰色； LST—低位体系域； EST—湖侵体系域；
    HST—高位体系域
     Fig. 6Stratigraphic column of the upper member of Saihan Formation in Bayanwul a paleo-valley
     1—Conglomerate； 2—Sandy conglomerate； 3—Gritstone； 4—Fine sandstone； 5— Coarse gravel sandstone； 6—Fine sandstone with gravel；
     7—Siltstone； 8—Fi ne siltstone； 9—Pelitic siltstone； 10—Gravel mudstone； 11—Mudstone； 12—U pward fining cyclicity： 0—Red;
    1—Green; 2—Yellow; 3—Gray； LST—Low stand system tract; EST—Lake transgresive system tract; HST—High stand system tract

巴彦乌拉赛汉组古河谷：古河谷沿马尼特坳陷北缘的芒来煤矿—巴润—巴彦乌拉—那仁宝力格一线发育。古河谷呈东西向展布，为辫状砾质古河谷（图8）。河谷宽20～50 km，长 120 km，埋深100～350 m，砂体厚度20～100 m，一般40～80 m，砂体呈北东向带状展布。古河谷主要岩性为灰色中粗砂岩含砾粗砂岩、砂质砾岩、砾岩，局部夹有泥质和岩屑。巴彦乌拉、巴润矿床产于该古河谷砂体内。

图 7二连盆地中东部赛汉组古河谷赛汉组上段砂体厚度等值线图（据核工业二○八大队， 2015修改）
     1—铀矿床； 2—煤矿； 3—砂体厚度等值线； 4—工业铀矿孔； 5—铀矿化孔； 6—铀异常孔； 7—无矿孔； 8—以往施工钻孔；
    9—勘探线及编号； 10—剥蚀区； 11—沉积盆地边界； 12—剥蚀区边界； 13—砂体边界线； 14—铁路； 15—公路
     Fig. 7Contour map of sand body thickness in the upper Saihan Formation of the ancient uranium-bearing valleys in the eastern
     part of the Erlian basin（modi fied after No. 208 Geological Party of Nuclear Industry, 2015）
     1—Uranium ore deposit; 2—Coal mine; 3—Thickness contour of sand body; 4—Indu strial uranium borehole; 5—Uranium mineralization borehole; 6—Uranium anomaly borehole; 7—Barren borehole; 8—Previous drilling; 9—Exploration line and its serial number; 10—Denudation area;
    11—Boundary of Sedimentary basin; 12—Boundary of denudation； 13—Sandbody boundary； 14—Railway； 15—Highway

、图 8二连盆地中东部不同地段赛汉组古河谷赛汉组上段河道充填
     a. 巴彦乌拉赛汉组古河谷砾质辫状河河道沉积，砂质砾岩（ZKBY3-4, 95 m）； b. 巴彦乌拉赛汉组古河谷砾质辫状河河道沉积，砾岩（ZKBY3-4, 100 m）； c. 赛汉高毕赛汉组古河谷曲流河砂质河道充填，含砾粗砂岩（SZK23-16, 133.8 m）； d. 赛汉高毕赛汉组古河谷曲流河砂质河道充填，中细砂岩（SZK111-56, 105 m）； e. 齐哈日格图赛汉组古河谷辫状砾质河道充填，砂质砾岩（EZK450-1767, 485 m）； f. 齐哈日
    格图赛汉组古河谷辫状砾质河道充填，砾岩（EZK928-2415, 470 m）
    Fig. 8The channel filling of the upper member of Saihan Formation in Saihan pa leo-valley in the east Erlian basin
     a. Gravelly braided river sediments in Saihan paleo-valley in Bayanwula, sandy c onglomerate (ZKBY3-4, 95 m); b. Gravelly braided river sediments in Saihan pale o -valley in Bayanwula, conglomerate (ZKBY3-4, 100 m); c. Sandy meander river se dim ents in Saihan paleo-valley in Saihangaobi, gravel bearing sandstone（SZK23-16 ,1 33.8 m）; d. Sandy meander river sediments in Saihan paleo-valley in Saihangaob i, medium-fine sandstone（SZK23-16, 133.8 m）; e. Gravelly braided river sedimen ts in Saihan paleo-valley in Qiharigetu, sandy conglomerate（EZK450-1767, 485
    m）; f. Gravelly braided river sediments in Saihan paleo-valley in Qiharigetu, cong lomerate (EZK928-2415, 470 m)

准棚赛汉组古河谷：该古河谷主要沿准棚凹陷长轴方向发育，为砂质辫状河谷，河谷长约40 km，宽3～6 km，埋深150～300 m。岩性主要为含砾中粗砂岩，底界主要为赛汉组下段湖相泥岩。

表 2二连盆地赛汉组古河谷规模与铀矿化的关系
Table 2The relationship between the scale of the uranium-bearing Saihan paleo -valley and the uranium mineralization

3古河谷矿化类型及矿床模式

        二连盆地已发现的砂岩型铀矿床主要沿赛汉组古河谷分布。通过对古河谷构造建造和矿床类型的研究，古河谷具有“长河谷、泛连通、多矿床、多类型"的特点。与俄罗斯典型的古河谷型铀矿床对比（刘武生等，2013），二连盆地赛汉组古河谷具有规模大、矿体厚度大、品位低的特点（表2）。古河谷内已发现的铀矿床主要为巴彦乌拉大型铀矿床、赛汉高毕中型铀矿床、巴润小型铀矿床、哈达图矿床、乔尔古矿产地等，成矿年代为古近纪（夏毓亮等，20 03；核工业二○八大队，2015b）。
        根据“建造-蚀变-流体-成矿作用"不同，二连盆地中东部古河谷主要发育潜水氧化作用、潜水-层间氧化作用和层间氧化作用。根据已发现的矿床特征，将古河谷内矿床模式划分为巴彦乌拉潜水-层间氧化式、赛汉高毕潜水氧化式和哈达图层间氧化式。
        巴彦乌拉矿床位于马尼特坳陷赛汉组古河谷内，古河谷宽10～20 km，矿体埋深为81.64～157.07 m，厚度为0 .50～2 2.05 m，平均6.80 m。品位0.01%～0.2477%，平均0.0201%，赛汉组顶板盖层薄，局部缺失（剥蚀天窗），有利于潜水-层间氧化作用成矿。赛汉高毕矿床位于乌兰察布坳陷赛汉组古河谷的东部，古河谷宽5～10 km，矿体埋深为57.24～108.03 m，厚度为1.20～8.40 m，平均3.95 m，品位0.0156%～0.0601%，平均0.0357%。顶板盖层缺失，有利于潜水氧化作用成矿。哈达图矿床位于乌兰察布坳陷赛汉组古河谷的中部，古河谷宽15～30 km，矿体埋深230.94 ～5 52 .54 m，矿体厚度3.55～3.85 m，平均值3.67 m，品位0.04%～0.43%，平均品位0.09 %，顶板盖层较厚，砂体氧化强烈，强烈的层间氧化作用形成高品位的矿体（表2）。

3.1巴彦乌拉潜水-层间氧化式

巴彦乌拉铀矿床主要位于巴彦乌拉赛汉组古河谷内，氧化作用以潜水-层间氧化作用为主（图9）。氧化带呈北西向发育。沿古水流方向，潜水-层间氧化带按氧化还原作用程度可划分为：完全氧化带、氧化还原过渡带、漂白带（褪色带）、矿石带、原生带。从氧化带到矿石带，元素U、Mo、V在矿石带内明显增高，Se元素变化不明显。TFe、C有、S2- 、ΔEh、黏土含量在矿石带内较高。U⁴⁺/U⁶⁺比值、pH值在矿石带较低，表现为不完全还原及弱碱性特征（表3）。自生矿物由氧化带的针铁矿、水针铁矿向矿石带的铀矿物、胶硫钼矿、天然硒及原生带的黄铁矿过渡。
巴彦乌拉铀矿床共有铀矿体3个，矿体主要赋存于赛汉组上段砂质砾岩、细砂岩中，赋矿标高881.51～878.02 m，埋深81.64～157.07 m。主矿体平面上呈北东向展布，与古河谷展布形态基本一致，为不规则条带状，长4800 m，宽75～800 m，面积约2.20×10⁶ m²，矿体在走向上连续。矿体厚度为0.50～22.05 m，平均6.80 m，矿体厚度变化较大。剖面上，矿体形态主要有板状和卷状2种。板状矿体产于赛汉组上段底部灰色砂体中，潜水-层间氧化带砂体厚度较大，含矿含水层上部已完全氧化，仅在底部存在薄层灰色砂体，产状与地层产状基本一致（近水平状），矿体为单层，并在倾向方向延伸300～800 m。矿体处于氧化舌上下两侧形成翼部矿体或处于舌状体前端形成卷状矿体，翼部矿体在倾向上延伸宽度小于200 m，而卷头矿体可延伸300～500 m。矿体品位为0.0108%～0.2477%，平均0.0201%。
矿体矿石中铀以铀矿物、吸附态铀为主。铀矿物以沥青铀矿为主，次为铀黑及铀石、铀钍石。氧化态六价铀主要以可溶的碳酸铀酰/氟化铀酰络合物形式在水溶液中迁移，还原态四价铀主要以沥青铀矿和铀石等形式富集沉淀成矿(李延河等，2016)。铀矿物主要呈被膜状分布在胶结物中，其次以独立的铀矿物形式存在于碎屑颗粒中。矿石中的铀以四价态铀为主。矿石中大离子亲石元素（LILE）较富集，其中w(Rb)为120×10^-6～164×10^-6，w(Ba) 493×10^-6～639×10^-6，Sr相对分散，w(Sr) 92.20×10^-6～152 ×10^-6。矿石中w(U)为43.60×10^-6～578×10^-6 ，w(Th)为3 .41×10^-6～19.30×10^-6。矿石中w(REE)为85. 10×10^-6 ～282.34×10^-6 ， LREE/HREE比值及LaN/YbN比值均较高，分别为3.10～5.13、6.02～14.62，轻重稀土元素分馏程度较高。LaN/SmN比值为3.72～5.18，轻稀土元素内部分异程度较高。GdN/YbN比值为0.63～0.74，重稀土元素内部分异不明显且相对亏损。稀土元素配分曲线为轻稀土元素富集的右倾型，δCe值为0.23～0.29，δEu值为0.15～0.22，负铈异常、负铕异常明显（核工业二○八大队，2015）。应用全岩铀-铅等时线法测年（夏毓亮等，2003），得到成矿年龄为（44±5） Ma，为古近纪始新世（E₂）。

表 3巴彦乌拉矿床环境参数统计表（据核工业二○八大队，2015）
Table 3Statistics of the environmental parameters of the Bayawula ore deposit （after No. 208 Geological Party of
Nuclear Industry, 2015）

图 9巴彦乌拉铀矿床成矿模式图
     1—伊尔丁曼哈组； 2—赛汉组上段； 3—赛汉组下段； 4—黄色氧化砂体； 5—灰色还原砂体； 6—赛汉组上段泥岩； 7—泥岩；
    8—平行不整合界线； 9—铀矿体； 10—黄铁矿化/褐铁矿化； 11—植物碎屑/流体方向
     Fig. 9Metallogenic model of the Bayanwula uranium ore deposit
     1—Yierdingmanha Formation； 2—Upper Saihan member； 3—Lower Saihan member； 4 —Yellow oxidized sand body； 5—Gray reduced sand body； 6—Mudstone of upper S aihan member； 7—Mudstone； 8—Parallel unconformity boundary; 9—Uranium orebo dy； 10—Pyritization/ferritization；
    11—Plant debris/direction of the fluid

3.2赛汉高毕古潜水氧化式

        赛汉高毕矿床主要发育垂向古潜水氧化作用。潜水氧化作用的规模较大，古潜水面较稳定，埋深在50～110 m之间。平面上，古河谷两侧普遍发育铁的迁移和铁的富集（褐铁矿化）的潜水氧化作用，颜色为黄色、亮黄色。在古河谷的中心和河谷变缓、变宽部位残留有灰色砂体。灰色砂体内富含有机质、黄铁矿，岩性主要为中细砂岩、粗砂岩及砂质砾岩。矿体主要产于氧化带与还原带的接触部位，或由于砂体本身富铀，矿体由于淋虑作用也可产于还原带内，呈多层分布的特点，矿体主要呈板状，一般沿氧化带与还原带的接触界面分布（图10）。
      平面上，矿体呈NE向短带状，剖面上多为透镜状、层状、板状。在赛汉组中共圈出5 个矿体，矿体长约3.60 km，宽0.05～0.80 km，赋矿标高913.49～852.72 m，埋深57.2 4～108.0 3 m。矿体产状与顶底板相同，呈缓倾斜状。矿体厚度为1.20～8.40 m，平均3.95 m；品位变化范围为0.0156%～0.0601%，平均0.0357%，矿体较稳定。矿石中铀以吸附态铀和铀矿物 2种形式存在。主要以铀的单矿物形式产出，包括菱钙铀矿、沥青铀矿、铀石、铀的磷酸盐矿物。吸附态铀的吸附剂主要为杂基（黏土矿物），次为有机碳（碳屑）、黄铁矿和褐铁矿等。矿石化学成分： w(SiO₂)为63.58%～83.26%，平均75.50%；w(TiO₂) 为0.21%～1.88%，平均0.71%；w(Al₂O₃)为7.43%～12.59%，平均9.45%；w (Fe₂O₃)为0.72%～3.67%，平均2.43%；w(FeO)为0.39%～1.28%，平均0.79 %。矿石中 SiO₂和Al₂O₃含量较高，属于硅酸盐和铝硅酸盐型（核工业二○八大队，2015 ）。
        根据矿床成岩-成矿作用的特点，将矿床的成矿作用划分为3个成矿期，分别为早期的成岩 -初始预富集期、成矿作用期和成矿后期的保矿作用期。
        成岩-初始预富集期：早白垩世赛汉早期坳陷内沉积赛汉组（K₁s）。赛汉组下段主要为扇三角洲-湖沼沉积体系，岩性主要为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、褐煤层及局部含油页岩，地层富有机质及还原介质。赛汉组上段主要发育辫状河三角洲、辫状河沉积体系，沉积物具有富有机质、原生黄铁矿。岩性具有粗碎屑、近物源、成分成熟度和结构成熟度低的特点，其中碎屑以花岗岩屑、火山岩屑为主，铀含量较高，为地层沉积早期的铀的初始预富集阶段。
        成矿作用期：晚白垩世（K₂）—古新世（E₁），由于区域构造反转抬升，导致地层暴露地表且无沉积作用，含铀含氧水由地表下渗，沿水力坡度顺砂体流动，氧化赛汉组上段的砂体，并在氧化还原界面处发生氧化还原反应（Robb，2005），富集形成矿体，矿体形成年龄为（ 63±11） Ma，成矿时代约为古近纪（夏毓亮等，2003）。
保矿作用期：古近纪由于重力及热沉降，坳陷内重新沉积古近系伊尔丁曼哈组，以一套洪泛沉积岩为主，有利于后期矿床的保存。

3.3哈达图层间氧化式

哈达图矿床位于齐哈日格图赛汉组古河谷内。赛汉组上段辫状河砂体厚度较大，砂体中发育了较强的层间氧化作用，顺河谷中心向二侧发育强烈的氧化还原作用（图11）。
平面上形成东西两侧的层间氧化带，铀矿体发育于氧化-还原界面、氧化还原过渡带内，原生带不发育。矿床内共发现铀矿体3个，赋矿标高776.89～450.75 m，埋深230.94～552.54 m 。矿体主要赋存于赛汉组上段砂质砾岩和砂岩中，呈板状，铀矿体发育规模大，东西宽约1～6 km ，南北长约5.50 km，矿体近水平，矿体厚度3.55～3.85 m，平均值3.67 m，厚度较稳定，品位 0.04%～0.43%，平均品位0.09%。氧化带岩石主要为黄色、亮黄色、土黄色、白色砂质砾岩和砂岩，发育褐铁矿化。其中w(S^2-)为 0.01%～0.07%，平均0.02%。 w(C有)为0.02%～0.20%，平均0.07%，w(CO₂)为0.09%～0.86%，平均 0.32%，ΔEh值4～40 mV，平均16 mV。氧化-还原过渡带岩石主要为浅灰色、灰色、深灰色、灰黑色砂质砾岩和砂岩，岩石局部见炭化植物碎屑和细晶状、结核状、条带状、团块状黄铁矿。其中w(S^2-) 0.01%～13.01%，平均 0.82%，w(C有)为0.01%～0.65%，平均0.09%， w(CO₂)为0.05% ～4.31%，平均0.74%，ΔEh值为7～78 mV，平均值37 mV。

图 10赛汉高毕铀矿床成矿模式图
     1—伊尔丁曼哈组； 2—赛汉组上段； 3—赛汉组下段； 4—黄色氧化砂体； 5—灰色还原砂体； 6—红色泥岩； 7—含植物碎屑泥岩；
    8—铀矿体； 9—黄铁矿化； 10—褐铁矿化； 11—流体方向
     Fig. 10Metallogenic model of the Saihanbaobi uranium ore deposit
     1—Yierdingmanha Formation; 2—Upper Saihan member; 3—Lower Saihan member; 4—Y ellow oxidized sand body; 5—Gray reduced sand body;
    6—Red mudstone; 7—Mudst one; 8—Uranium orebody; 9—Pyritization; 10—Ferritization; 11—Direction of th e fluid

氧化还原过渡带具有高的S^2-、C有、ΔEh、CO₂含量，具有较强的还原容量，且CO₂含量变化较大（核工业二○八大队，2015a）。矿石中铀矿物以沥青铀矿和铀石为主。吸附态铀为次要存在形式，铀呈分散吸附态分布于片絮状、似蜂巢状蒙皂石和有机质的表面。

4结论

（1）通过构造演化结合沉积充填研究重新划分了赛汉期含铀古河谷的构造演化特征，将古河谷盆地构造演化划分为6个阶段。断陷期构造控制了古河谷形态、沉积充填等特征。断坳转换期、坳陷期地层有机质丰富，为后期铀成矿提供了还原物质。热-重力沉降期有利于形成良好铀储层。挤压隆升剥蚀期，构造掀斜抬升，地层剥蚀，沟通了地表和古河谷砂体的水力联系，有利于铀成矿。成矿后期的热沉降作用，导致新一轮的沉积充填，起到了保矿作用。

图 11哈达图矿床成矿模式图
     a. 哈达图矿床赛汉组上段岩石地球化学图； b. 哈达图地区A_B地质剖面图
     1—新近系； 2—二连组； 3—赛汉组上段； 4—赛汉组下段； 5—赛汉组上段红色泥岩； 6—黄色氧化砂体； 7—氧化还原过渡带砂体；
    8—石炭系—二叠系； 9—平行不整合界线； 10—铀矿体； 11—黄铁矿化/褐铁矿化； 12—含矿流体方向； 13—剖面位置
    Fig. 11Metallogenic model of the Hadatu uranium ore deposit
     a. Lithogeochemistry map of the Upper Saihan Formation in the hadatu ore depos it; b. A_B geological profile in hadatu ore deposit
     1—Tertiary strata; 1—Erlian Formation; 3—Upper Saihan member; 4—Lower Saihan member; 5—Red mudstone of the upper Saihan Formation; 6—Yellow oxidized sand body; 7—Redox transitional zone; 8—Carboniferous strata; 9—Parallel unconfor mity boundary; 10—Uranium ore_
    body; 11—Pyritization/ferritization; 12 —Direction of the fluid； 13—Position of profile

        （2）赛汉组古河谷垂向上发育赛汉组下段扇三角洲-湖沼沉积、赛汉组上段辫状河沉积、赛汉组上段洪泛平原沉积，垂向上发育稳定的“泥—砂—泥"地层结构，且有机质发育，有利于铀成矿。
        （3）通过古河谷内巴彦乌拉矿床、赛汉高毕矿床、哈达图矿床等典型矿床的研究，初步建立了古河谷内不同地段典型矿床的矿床模式，依据现有矿床主要的成矿作用特点，将现有矿床类型划分为巴彦乌拉潜水-层间氧化式、赛汉高毕古潜水氧化式、哈达图层间氧化式。
        （4）含铀古河谷为复杂成矿系统，成矿作用表现为流体-蚀变复杂分带、分段，多矿床、多类型成矿作用的特点，通过总结含铀古河谷内不同地段不同矿化作用的成矿模式，为古河谷及同类型矿床找矿提供参考。
        志谢野外地质工作期间得到了核工业二○八大队地勘一处同事的的全力支持和帮助。匿名审稿人给予本文大力帮助，让本文在原有基础上认识得以提高，特此谢枕。

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