第51卷第2期2021年03月
吉林大学学报（地球科学版）
Journal of Jilin UniversityC Earth Science Edition)
Vol.51 No. 2
Mar. 2021
何中波，冀华丽，卫三元，等.黑龙江省三江盆地砂岩型袖矿矿方向探讨.吉林大学学报（地球科学版），2021,51(2) :367 -379. doi：10.13278/jki.jjuese.20190118. H e Z h o n g b o，Ji Huali，W e i S a n y u a n，et a l.Discussion on Prospecting Direction of Sandstone-Type U r a n i u m Deposits in Sanjiang Basin，Heilongjiang Province. Journal of Jilin University (Earth Science Edition)，2021，51 (2): 367 -379. doi: 10. 13278/jki.jjuese.20190118.
何中波，冀华丽，卫三元，曹建辉，林效宾
核工业北京地质研究院，北京100029
摘要：三江盆地是我国黑龙江省东北部重要的中一新生代盆地。本文从三江盆地铀源条件、中新生代构造演化、构造格局、中一新生代古气候演化、主要盖层沉积建造特征及后生蚀变特征等方面进行研究， 以砂岩型铀矿成矿理论为指导，对三江盆地砂岩型铀矿成矿条件进行了综合分析，在此基础上对盆地矿
方向进行了探讨。研究认为：盆地西部具有较好的铀源条件，好于盆地其他地段；盆地中生代以来存在早
白垩世末一晚白垩世早期和古近纪末一新近纪早期两期构造反转，在构造反转作用的控制下形成了盆地的
主要矿目标层下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组含煤碎屑岩；猴石沟组、宝泉岭组及富锦组在盆地内发
育有良好的地层结构和岩性岩相条件，同时在局部地区发育有氧化带，其是砂岩型铀矿矿的重要线索。盆 地砂岩型铀成矿条件总体较好，其中西部坳陷为重点工作区，猴石沟组和宝泉岭组为重点矿层位。
关键词：砂岩型铀矿；猴石沟组；宝泉岭组；三江盆地
doi：10.13278/jki.jjuese.20190118 中图分类号：P612;P619.14 文献标志码：A
Discussion on Prospecting Direction of Sandstone-Type Uranium
Deposits in Sanjiang Basin^ Heilongjiang Province
He Zhongbo，Ji Huali，Wei Sanyuan，Cao Jianhui，Lin Xiaobin
B e ijin g Research Institute o f Uranium Geology -.Beijing100029, China
Abstract：Sanjiang basin is an important Mesozoic-Cenozoic basin in northeastern Heilongjiang Province.Based on the study of the uranium source conditions»Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution, tectonic framework,Mesozoic-Cenozoic paleoclimate evolution,the sedimentary formation characteristics of the main caprock and the epigenetic alteration characteristics,the metallogenic conditions of the sandstone-type uranium deposits in Sanjiang basin is comprehensively analyzed under the guidance of the metallogenic theory of sandstone-type uranium deposits,and the prospecting direction
收稿日期：2019 - 06 -05
作者简介：何中波（1980—），男，高级工程师，硕士，主要从事盆地分析、砂岩型铀矿成矿条件、成矿机理及成矿预测研究工作，E-mail: h z b m
基金项目：中国地质调查局地质调查项目（D D2016013641)；中国核工业地质局铀矿勘査项目（201713,201929, 20200604)
Supported by the Project of China Geological S urvey(D D2016013641)and the U r a n i u m Exploration Project of China Nuclear Industry Geological Bureau (201713，201929,20200604)
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of the basin is discussed.It is concluded that the uranium source conditions in the western part are better than those of other parts of the basin；Since the Mesozoic,two stages of tectonic inversion occurred from the end of the Early Cretaceous to the end of the Late Cretaceous and from the end of Paleogene to the Early Neogene.Under the control of the tectonic reversal,the coal-bearing clastic rocks of the Lower Cretaceous Houshigou Formation and Paleogene Baoquanling Formation are the main target strata for prospecting in the basin；The Lower Cretaceous Houshigou Formation and Pa
leogene Baoquanling Formation have good stratigraphic structure,lithologic and lithofacies with oxidized zones developed in the local area,which are important clues for finding sandstone-type uranium deposits；The metallogenic conditions of the sandstone-type uranium in the basin are generally better.The western depression should be the key area of exploration,while the Lower Cretaceous Houshigou Formation,Paleogene Baoquanling Formation and Neogene Fujin Formation should be the key horizons for prospecting.
Key words：sandstone-type uranium deposits；Houshigou Formation；Baoquanling Formation；Sanjiang basin
〇引言
三江盆地是我国黑龙江省东北部重要的中一新生 代盆地，与俄罗斯一侧的中阿穆尔盆地为同一盆地，本 文的研究区域限定在国内部分，面积约43 730 km2，是 我国东北主要的产煤区之一>2]。前人关于三江盆地演化动力学背景[3]、盆地构造演化特征[4<、原型 盆地[7]、盆地沉降史分析〜％、盆地主要盖层沉积演 化特征[11_15]及油气地质％19]等方面均开展了大量的研究工作.取得了大量的研究成果。但是针对该盆地砂岩型铀矿地质方面的研究相对薄弱，仅从沉 积环境方面对部分盖层成矿条件进行了评价，对 盆地砂岩型铀矿成矿条件分析不够系统，矿方向 不明确。本文在综合分析前人资料的基
础上，结合 大量的第一手野外资料，从铀源、盆地构造演化、砂 体发育特征及后生改造等多个方面对该盆地砂岩型 铀矿的成矿条件及矿方向进行了探讨，以期对该 盆地下一步砂岩型铀矿矿工作提供一定的指导。
1区域地质背景
三江盆地位于古亚洲洋构造域和滨太平洋构造 域交接复合部位，盆地的中西部上覆于前寒武纪布列亚佳木斯地块之上，而东部则覆盖在中生代的锡霍特一阿林造山带之上。在区域构造上属于在小 兴安岭一张广才岭地块、佳木斯地块和那丹哈达岭地块拼合基底之上发育的中-新生代沉积盆地^1，整体呈北东向延伸，坳隆相间，形成由西部坳陷、佳 木斯隆起、绥滨坳陷、富锦隆起、前进坳陷组成的“两 隆三坳”（图1)的构造格局[2’7_16]。
研究区主要发育中-下侏罗统，下白垩统城子河组、穆棱组、东山组、猴石沟组，上白垩统松木河组，古近系宝泉岭组和新近系富锦组。其中，侏罗系 主要为海相硅质岩建造，下白垩统东山组和上白垩统松木河组为火山岩建造，下白垩统城子河组、穆棱 组、猴石沟组、古近系宝泉岭组及新近系富锦组均为 含煤碎屑岩建造[9‘《。各时代地层在不同的构造单 元内分布差异较大。
2成矿地质条件
2.1铀源条件
蚀源区是砂岩型铀矿成矿物质-铀元素的重要来源之一。研究区东西向上蚀源区具有较大的差 异。西部蚀源区主要为佳木斯地块与小兴安岭一张 广才岭地块，主要由古元古界麻山和黑龙江组成，据伽马能谱测量数据统计，平均铀质量分数：古 元古界麻山变质岩为6.71 X1(T S、古元古界麻山 混合花岗岩为4.69X10 s、黑龙江黑龙江杂岩为 4.40X1CT6。麻山柳毛组具有丰富的铀源，其变 粒岩铀质量分数最高，高达50.00X10 6。中东部蚀 源区为完达山山脉，主要由中生代海相硅质岩及少量中生代花岗闪长岩组成，铀质量分数较低.铀源条 件差。总体而言，三江盆地西部铀源条件较东部要好。
沉积建造原生铀元素也是砂岩型铀矿成矿的重 要铀源之一。据化学分析结果显示，三江盆地下白 垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组灰、灰黑砂岩 及粉砂质泥岩中均具有较高的原始铀质量分数（表1)，个别样品可高达60.00 X lCT6，显示出地层本身具有较好的铀源条件。
第2期何中波，等：黑龙江省三江盆地砂岩型铀矿矿方向探讨369
48°
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表1三江盆地主要盖层铀质量分数统计表
Table 1Statistical tables of uranium contents in main
capsules of Sanjiang basin
层位样品数岩性
wb/IO-6
Th U
古近系 宝泉岭组5
灰、灰黑
泥岩、粉砂岩
48.1324.80
下白垩统
猴石沟组
5灰白砂岩21.5731.38注：表中数据于2018—2019年由核工业北京地质研究院分析测试中心测试，测试仪器为NexION300D等离子体质谱仪。
2.2中一新生代构造演化及其对铀成矿的意义
中-新生代以来，三江盆地总体上经历了晚侏罗世(L)的挤压裂陷、早白垩世（K,)的伸展断陷、晚 白垩世（K2)的挤压坳陷、新生代古近纪（E)的走滑 伸展或裂谷断陷、新近纪（N)弱伸展一弱挤压坳陷及第四纪（Q)的较强烈差异隆升等6个阶段[1’3〜7’9’151〃1]，盆地的构造演化控制着有利目标层的沉积及后生蚀变的发育（图2)。
2.2.1 中一新生代构造演化
晚株罗世(J3)的挤压裂陷晚侏罗世末期，整个地区由先前强烈的近东西向挤压变为松弛，在盆 地中东部产生局部裂陷，古鄂霍茨克海从北东向南西发生海浸，发育海相、海陆交互相沉积，形成中一 上侏罗统海相硅质岩。
早白垩世(K J的伸展断陷早白垩世，盆地整体发生强烈的北西一南东向拉张，并发生多期中基性火 山作用，沉积了巨厚的城子河组、穆棱组陆相含煤碎 屑岩和东山组基性火山岩及猴石沟组陆相碎屑岩。
晚白垩世（K2>的挤压坳陷晚白垩世，盆地处 在古太平洋构造域向太平洋构造域逐步过渡期，早 期区内形成的伸展断陷发生强烈的构造反转作用，导致早白垩世形成的伸展断陷盆地被强烈破坏或由 于构造反转而大幅度快速隆升，主要处于剥蚀状态，下白垩统被严重剥蚀，只有部分区域接受沉积。
新生代古近纪（E)的走滑伸展或裂谷断陷进 人新生代，受太平洋板块沿日本岛弧东侧海沟向
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第2期何中波，等：黑龙江省三江盆地砂岩型铀矿矿方向探讨371
亚板块俯冲的影响，盆地及周围地区也发生了局部较强的伸展拉张，沉积了巨厚的古近系。
新近纪（N)弱伸展一弱挤压坳陷新近纪，受 太平洋板块与欧亚大陆板块之间相互作用影响，三 江盆
地不同地段的应力作用存在较明显差异，整个 盆地处于差异隆升状态，发育了大面积的新近系，不 整合超覆在古近系及早期的沉积岩和基底之上。
第四纪（Q)的较强烈差异隆升第四纪，欧亚 板块受印度板块、菲律宾海板块和太平洋板块挤压，盆地发生差异隆升，盆地西部、西南部的小兴安岭、张广才岭和东部的那丹哈达地块（完达山）隆升，三 江盆地及俄罗斯远东地区的阿莫尔盆地发生下沉，其沉降幅度大于其西侧的松辽盆地。
2.2.2 构造演化与目的层的形成
据我国北方二连盆地[22]、准噶尔盆地[2«6]、松 辽盆地w_29]、鄂尔多斯盆地[3°]及伊犁盆地M等多 个产铀盆地研究结果显示：主要含矿层多发育于盆地构造反转阶段，三江盆地在中新生代构造沉积演化中有早白垩世末…晚白垩世早期、古近纪末
新近纪早期两期重要的构造反转期。两次反转期形 成了盆地重要的矿目标层下白垩统猴石沟组及古 近系宝泉岭（图2)，这两套地层均为含煤碎屑岩建造，富含有机质及炭屑，砂体较为发育，具有泥一 砂一泥结构，单层砂体厚度为10〜45 m，砂体以中 粗砂岩为主，一般而言是有利的砂岩型铀矿矿目标层位。
2.2.3 构造演化对后生蚀变作用的影响
砂岩型铀矿.特别是可地浸砂岩型铀矿，一般都 是后生矿床，通过层间或潜水氧化-还原作用而富集 成矿。因此，目标层发育之后是否经历过含铀含氧水长期的、大规模的渗人改造，以及发育氧化作用是 砂岩型铀矿成矿的重要条件（图3)。
构造反转后期的挤压隆升作用，使目标层不会 因深埋而导致成岩度增高，砂体较为疏松，有利于后 期含铀含氧水的渗入；挤压隆升使得目标层长期暴露于地表，长期接受含铀含氧水的渗人，有利于氧化带 的发育乃至铀元素在猴石沟组和宝泉岭组中的富集。
综上所述，盆地演化过程中是否存在构造反转作用，尤其是构造反转早期发育含煤碎屑岩，并在构 造反转后期是否经历过隆升和剥蚀是评价盆地铀成 矿条件的重要指标之一，也是确定盆地主要矿目标层位的重要指标之一。
2.3古气候演化
自中生代以来三江盆地经历了多期次的干旱与温湿气候的交替演化[32〜]，且存在长时期的沉积间断，这对铀的后生富集及可地浸砂岩型铀矿的形成是极为有利的（图2)。
晚侏罗世，发育有东荣组海相沉积，该组合以喜 温湿的有节类及真蕨类占优势，真蕨类主要是紫萁科、里白科、蚌壳蕨科等，根据植物化石推测晚侏罗世 气候环境为潮湿的温暖带[32]；早白垩世早期，
植物组 合以喜温湿的真蕨类最为繁盛，古气候应属于亚热带一温带气候区温热潮湿气候条件；早白垩世晚期，盆地内仍然保持潮湿、炎热的古气候环境，并伴随有 火山活动，期间发育了下白垩统东山组火山碎屑岩和 猴石沟组含煤碎屑岩；晚白垩世，古气候发生变化，主 要以干旱、炎热古气候为主[33]，盆地西部表现为大规 模的火山活动，发育火山碎屑岩，而在东部前进坳陷 表现为杂碎肩岩沉积；古近纪，古气候条件为温湿气候，形成了始新统一中新统含煤或含有机质碎屑的 粗碎屑岩建造；新近纪气候渐趋干旱[34]。
综上所述，三江盆地中一新生代以来古气候经历了温湿（晚侏罗世-早白垩世早期潮湿、炎热 (早白垩世晚期）一干旱、炎热（晚白垩世）一温湿（古 近纪）一干旱（新近纪）的多次转变；潮湿、温湿古气 候环境中发育的猴石沟组、宝泉岭组均为含煤碎屑岩建造，其中富含有机质、炭屑及黄铁矿等还原物质，为铀元素的富集沉淀提供了丰富的还原物质；白垩纪末期和新近纪末期的干旱古气候环境有利于含 铀含氧水的形成以及铀元素的迁移，并为铀元素的迁移提供了有利的运移载体（含铀含氧水）。
2.4目的层岩性岩相条件
三江盆地中新生代盖层大致可划分为含煤碎屑岩和火山岩建造两大类型。含煤碎屑岩建造包含 下白垩统城子河组、穆棱组、猴石沟组，古近系宝泉岭组及新近系富锦组。其中，城子河组和穆棱组由于受热改造作用强烈，且砂岩成分成熟度低，不作为 主要矿目标层位。因此，本文重点对下白垩统猴石沟组、古近系宝泉岭组及新近系富锦组有利条件进行讨论分析。
2.4.1 下白登统猴石沟组
猴石沟组主要分布于西部坳陷，主要为一套扇三角洲平原扇三角洲前缘滨浅湖沉积体系，其 中河道微相砂体较为发育，且具有一定厚度，垂向上 多个间断性正韵律叠置。如ZK H1 - 1猴石沟组扇 三角洲平原亚相的分流河道砂体非常发育，并与中 间夹杂的间湾泥构成泥一砂一泥结构（图3)。而 且，无论从猴石沟组露头还是钻孔岩心来看，猴石沟
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