世界核地质科学

柴达木盆地东部新生代构造演化及其对砂岩型铀矿的控制作用

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周保军 ¹^,²^,³ , 蔡煜琦 ¹^,²^,³ , 李子颖 ¹^,²^,³ , 贺锋 ¹^,²^,³ , 陈程 ⁴^,⁵ , 田明明 ¹^,²^,³ , 赵兴齐 ¹^,²^,³ , 李西得 ¹^,²^,³ , 李孟华 ¹^,²^,³ , 张希梁 ¹^,²^,³ , 王杰 ¹^,²^,³

世界核地质科学 | 研究论文 2025,42(2): 230-245

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世界核地质科学 | 研究论文 2025, 42(2): 230-245

柴达木盆地东部新生代构造演化及其对砂岩型铀矿的控制作用

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周保军¹^,²^,³, 蔡煜琦¹^,²^,³, 李子颖¹^,²^,³, 贺锋¹^,²^,³, 陈程⁴^,⁵, 田明明¹^,²^,³, 赵兴齐¹^,²^,³, 李西得¹^,²^,³, 李孟华¹^,²^,³, 张希梁¹^,²^,³, 王杰¹^,²^,³

作者信息

¹ 铀资源探采与核遥感全国重点实验室，北京 100029

² 核工业北京地质研究院，北京 100029

³ 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029

⁴ 中国地质调查局油气地质力学重点实验室，北京 100081

⁵ 中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081

第一作者：周保军，男，1996年生，工程师，博士，长期从事铀矿地质科研工作。E-mail：bjzhoucugb@163.com

Cenozoic structural evolution of the eastern Qaidam basin and its control on the formation of sandstone-type uranium deposits

Baojun ZHOU¹^,²^,³, Yuqi CAI¹^,²^,³, Ziying LI¹^,²^,³, Feng HE¹^,²^,³, Cheng CHEN⁴^,⁵, Mingming TIAN¹^,²^,³, Xingqi ZHAO¹^,²^,³, Xide LI¹^,²^,³, Menghua LI¹^,²^,³, Xiliang ZHANG¹^,²^,³, Jie WANG¹^,²^,³

Affiliations

¹ National Key Laboratory of Uranium Resources Exploration-Mining and Nuclear Remote Sensing， Beijing 100029， China

² Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China

³ CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Prospection and Evaluation Technology， Beijing 100029， China

⁴ Key Laboratory of Petroleum Geomechanics， China Geological Survey， Beijing 100081， China

⁵ Institute of Geomechanics， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing 100081， China

出版时间: 2025-04-08 doi: 10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.002

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摘要

收起

柴达木盆地位于青藏高原东北缘，是我国重要的大型含油气盆地之一。近些年的铀矿勘查成果显示其同样具有较好的铀成矿前景。然而，相对于柴西地区，柴东地区在基础地质和铀矿勘查方面的研究均相对薄弱。在系统总结低温热年代学数据、物源和生长地层特征的基础上，重新梳理了柴东地区新生代构造演化历史。利用地表（野外观测）和近地表（地震剖面）数据对柴东地区典型铀矿点进行深入剖析，探讨了柴东地区新生代构造演化对铀矿化过程的控制作用。结果表明：断裂对铀矿化具有一级控制作用，铀矿化点空间上主要分布在盆内逆冲断裂附近的宽缓背斜翼部，欧北断裂及其次级断裂可能为主要控矿断裂。柴东地区以渗出铀成矿作用为主，石炭系烃源岩可能为铀矿化提供丰富铀源。盆内断裂系统为深部富铀还原流体向上运移提供有效通道和驱动力，区域强烈挤压和生烃过程控制了铀矿化的空间位置。研究成果对柴东地区下一步铀矿勘查工作具有一定指导意义。

关键词

柴达木盆地东部 / 砂岩型铀矿 / 构造演化 / 渗出铀成矿作用 / 流体动力

Abstract

收起

Qaidam basin，located at the northeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau，is one of China’s major large-scale oil- and gas-bearing basins. The results of uranium exploration in recent years show that it has good prospects of uranium mineralization. However，compared to the western Qaidam basin，research on the fundamental geology and uranium exploration in the eastern Qaidam basin remains relatively underdeveloped. Based on systematic summary of low-temperature thermochronological data，provenance and growth strata characteristics，the Cenozoic tectonic evolution history of the east Qaidam area was reviewed. We investigated the control of Cenozoic structural evolution on uranium mineralization in the eastern Qaidam，through comprehensive analysis of typical uranium occurrences surface (field observations) and near-surface (seismic profiles) data. The results indicated that fault systems exert primary control over uranium mineralization，with uranium occurrences predominantly distributed within the flank of gentle anticlinal near the thrust faults，and the Olongbulak North Fault and its secondary faults may work as the principal ore-controlling faults. The uranium mineralization in the east Qaidam occurs predominantly by exudative uranium metallogeny，with Carboniferous hydrocarbon source rocks potentially serving as significant provider of abundant uranium for the mineralization processes. The fault systems within the basin provide effective channels and driving force for the upward migration of deep uranium-rich reduction fluid，and the regional intense compression and hydrocarbon generation control the spatial position of uranium mineralization. The findings in this paper are meaningful for the following uranium exploration work in the east Qaidam basin.

Key words

eastern Qaidam basin / sandstone-type uranium deposit / structural evolution / exudative uranium metallogeny / hydrodynamic

引用本文

周保军, 蔡煜琦, 李子颖, 贺锋, 陈程, 田明明, 赵兴齐, 李西得, 李孟华, 张希梁, 王杰. 柴达木盆地东部新生代构造演化及其对砂岩型铀矿的控制作用. 世界核地质科学, 2025 , 42 (2) : 230 -245 . DOI: 10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.002

Baojun ZHOU, Yuqi CAI, Ziying LI, Feng HE, Cheng CHEN, Mingming TIAN, Xingqi ZHAO, Xide LI, Menghua LI, Xiliang ZHANG, Jie WANG. Cenozoic structural evolution of the eastern Qaidam basin and its control on the formation of sandstone-type uranium deposits[J]. World Nuclear Geoscience, 2025 , 42 (2) : 230 -245 . DOI: 10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.002

正文

收起

砂岩型铀矿的形成受铀源、水文条件、气候、沉积环境和构造活动等多方面因素的综合控制。其中，成矿理论和铀矿勘查结果强调了构造活动对砂岩型铀矿的形成和保存具有重要影响。成矿期前和成矿同期，区域或板块尺度的盆-山构造演化控制了“源-汇”系统的形成和演化，对砂岩型铀矿的形成具有一级控制作用^[1]。此外，断裂和褶皱的发育将目标地层抬升至近地表有利成矿位置，同时也为外部铀源和深部铀源的运移和沉淀提供必要的通道和空间。而成矿期后的强烈构造活动在一定程度上会导致含矿地层的不规律分布甚至强烈剥蚀，不利于铀矿的保存，也大大提高了勘探开采的难度。因此，查明构造演化对砂岩型铀矿的控制作用、判别有利成矿构造部位对任何一个铀矿勘探区都是必要的。

近些年，得益于渗出成矿理论的提出^[2-4]以及“三新”找矿方向的指导^[5]，柴达木盆地铀矿勘探工作取得了显著突破。目前共发现数十处铀矿点、矿化点和众多的异常点，主要分布在柴西南地区^[6]（七个泉、咸水泉等）和柴北地区（冷湖、鄂博梁等）。而柴东地区无论是在基础地质还是铀矿勘探方面研究具较为薄弱，仅在北大滩、德令哈以北地区的侏罗系大煤沟组中发现铀矿化点^[7]。笔者所在项目组近两年针对柴东地区盆地内部新生代地层开展了深入的铀矿勘探工作，取得突破性进展。目前在德科、德东和旺尕秀等地区新近系中发现多处地表铀矿化点，并钻获一个工业孔和多个矿化、异常孔。这些成果表明柴东地区新生代地层同样具有巨大成矿潜力。重要的是，野外第一手资料显示这些矿点的分布大多位于逆冲断裂控制形成的背斜或单斜一翼，表明构造对铀矿的形成具有重要控制作用。本文在系统总结柴东地区物源变化、古应力方向、低温热年代学资料的基础上，利用地表（野外）和近地表（地震剖面）资料对柴东地区新生代构造演化历史进行恢复。通过对典型铀矿化点进行剖析，深入探讨构造活动对砂岩型铀矿的控制作用。研究成果一方面有助于理解柴东地区铀矿形成过程与机理；另一方面对下一步铀矿勘查工作具有一定指导意义。

1 区域地质背景

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柴达木盆地位于青藏高原北部，是研究青藏高原隆升和生长机制的关键地区^[8-9]。盆地西北缘、东北缘以及南缘分别被阿尔金山、祁连山和东昆仑山所限，是高原内面积最大的地形凹陷区（图1）。盆地包括基底和沉积盖成两部分。基底主要由新元古代、早古生代、晚古生代变质岩和岩浆岩组成。最近的研究结果显示柴达木盆地基底岩石具有与周围造山带岩石相似的地球化学和年代学特征^[10]。沉积盖层主要由中生代（侏罗纪—白垩纪）和新生代陆相沉积岩构成。中生界厚度较薄（小于3 km）且分布不连续，主要在阿尔金断裂附近的小型次级盆地以及柴东北地区祁连山南缘出露^[11]。新生界在全盆均有出露，最大厚度超过10 km^[12]。精细的磁性地层学与古生物地层学工作较好地约束了新生代地层的沉积年龄。传统的年龄模型认为新生界底部路乐河组的沉积始于早始新世^[13]（约52 Ma）。然而，近些年不同的磁性地层测年结果也在挑战着传统年龄模型，认为路乐河组于晚渐新世才开始沉积^[14]。Cheng等^[15]系统讨论了两种年龄模型的证据、不足之处以及构造意义。王伟涛等^[16]认为柴达木盆地新生代地层沉积具有穿时性，即自西向东、自北向南沉积越来越晚。西缘可能自始新世开始沉积，中部自渐新世（约31 Ma）开始沉积, 晚渐新世—早中新世沉积范围扩大至盆地东部。为方便讨论，本文仍遵循传统年龄模型。

研究区北至宗务隆山，南以东昆仑断裂为界与昆仑山相接，东至鄂拉山，西以锡铁山、绿梁逆冲带为界（图1）。新生代地层包括中-上始新统下干柴沟组（49~32 Ma），渐新统上干柴沟组（32~24 Ma），下-中中新统下油砂山组（24~13 Ma），上中新统上油砂山组（13~7 Ma），上新统狮子沟组（7~2 Ma），下更新统七个泉组（2~0.7 Ma），以及中-上更新统和全新统（0.7~0 Ma）^[18]。柴达木盆地在新生代的沉积中心最早位于盆地的西部，逐渐向东和南迁移，因此在柴东地区缺失下始新世路乐河组地层。

柴东地区北侧以宗务隆山断裂为界与祁连山相接，区内主要发育欧龙布鲁克南断裂及其分支欧龙布鲁克北断裂（以下简称欧南和欧北断裂）、埃姆尼克南断裂及其分支埃姆尼克北断裂（以下简称埃南和埃北断裂）。以这些断裂为界，柴东地区表现为明显的隆起-凹陷相间的构造格局，自北向南划分为德令哈凹陷、欧龙布鲁克隆起、欧南凹陷、埃姆尼克山隆起以及霍布逊凹陷5个构造单元（图2）。其中德令哈凹陷最大宽度只有 40 km，但是其新生界沉积岩厚度最大超过 5 km。欧南断裂和欧北断裂西段位于祁连山山前，东段延伸至盆地内部，走向NW，延伸长度分别约为170和140 km。埃南断裂和埃北断裂属于盆内逆冲断裂，走向NW，延伸长度分别约为300和200 km。柴东地区逆冲断裂具有明显的走滑分量，表现为压扭性断裂^[19]。

3 柴东地区新生代构造演化过程分析

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柴东地区构造发育情况复杂、变形较为强烈。穿过整个柴东地区的一条地震剖面（测线97570）解译结果显示（图3），柴东地区新生代构造格局主要由欧南、欧北、埃南和埃北逆冲断裂的活动控制，表明柴东地区在新生代整体处于挤压的构造环境。这些逆冲断裂向下延伸至基底岩石中，且多发育分支断裂，向上大多切入第四系中。尤其是在德令哈凹陷，地表出露断裂较少，但地震剖面结果显示凹陷内发育多条逆冲断裂，反应了第四纪强烈的挤压变形作用。

这四条控盆断裂的构造样式、活动时间均存在较大争议。杜忠明等^[20]认为欧南断裂和埃南断裂分别属于欧北断裂和埃北断裂的反冲断裂，因此夹持于断裂间的欧龙布鲁克隆起和埃姆尼克山隆起属于典型的冲起构造；Yu等^[18]则是认为欧南与欧北断裂、埃南与埃北断裂均向为SW倾伏的NE向逆冲断裂。不同位置的地震剖面解译结果表明，在德科地区欧南断裂具有向南逆冲特征，而其分支断裂则是向北逆冲，使得其上盘欧南凹陷内部发育一系列牵引褶皱（图3）。而在德科地区以东旺尕秀地区（图4，84111测线）和以西怀头他拉地区（图5，05522测线），欧南断裂则表现为与欧北断裂相似的向北逆冲的特征。尤其是在怀头他拉地区，欧南断裂北向逆冲导致了其南侧上盘基底岩石出露地表（图5）。因此，研究认为欧南断裂和欧北断裂相似，主体向北逆冲，但沿走向产状具有一定变化。而埃南断裂则具有典型上盘向南逆冲的特征（图3）。

断裂活动时间方面，需要指出的是，柴东地区主要断裂最早于燕山晚期开始活动，新生代的活动属于断裂的再活化^[19]。Yu等^[18]通过地震剖面解译发现欧南断裂南侧生长地层开始于干柴沟组沉积时期，因此认为欧南断裂和埃南断裂在始新世晚期就开始活动，隆起-凹陷相间的格局初步形成。而狮子沟组和七个泉组卷入褶皱表明欧北断裂在第四纪发生强烈逆冲活动。杜忠明^[21]根据生长地层的发育认为欧北和埃北断裂在下油砂山组沉积时期才开始活动。而欧南和埃南断裂则是作为反冲断裂在第四纪开始活动。此外，对柴东地区不同新生代地层剖面进行了详细物源分析，结果表明：柴东盆地不同构造单元下油砂山组物源均主要来自宗务隆山；上油砂山组德令哈凹陷物源来自宗务隆山和欧龙布鲁克山，欧南凹陷和霍布逊凹陷北部物源来自埃姆尼克山；七个泉组沉积期，宗务隆山、欧龙布鲁克山、埃姆尼克山及鄂拉山皆为柴东盆地提供沉积物。易定红等^[22]对三湖地区第四系物源的研究结果也表明埃南地区七个泉组物源主要为锡铁山—埃姆尼克山。物源的变化表明欧龙布鲁克山和埃姆尼克山在上油砂山组沉积时期已经发生显著隆升，第四系沉积初期已具备和现今相当的隆起程度。

王冰等^[23]对柴东地区开展了古应力场方向的研究，指出柴东地区自古近纪起受印度板块和欧亚板块碰撞的影响而处于断陷-坳陷阶段，此时以SN向挤压为主，在NW—SE向分力作用下也发生一定规模的右旋走滑；而新近纪—第四纪，柴东地区SN向挤压应力达到最强，地层发生强烈变形改造。地震剖面同样显示主要断裂均延申至第四纪地层中。

结合低温年代学数据、古应力场方向、物源和生长地层特征，重新梳理了柴达木盆地东部新生代构造演化历史（图6），认为干柴沟组生长地层的形成反映了欧南和埃南断裂初始活动的时间，但此时断裂活动并未造成显著的隆起。这可能和断裂活动强度、断裂逆冲倾角等因素有关。而到了上油砂组沉积时期，欧南和埃南断裂才发生显著逆冲，导致了欧龙布鲁克山隆起和埃姆尼克山隆起的形成，同时也改变了研究区物源和古水流方向。怀头他拉地区磷灰石裂变径迹年龄结果表明^[24]，在12 Ma（上油砂山组沉积初期）发生一次重大构造事件使得祁连山南侧剥蚀源区（包括欧龙布鲁克山断裂在内的柴北缘逆冲断裂带）发生变化或者使祁连山发生快速蚀顶作用。认为，其可能是由欧南断裂的显著逆冲活动引起的。祁连山的快速剥蚀为柴东地区上油砂山组提供了丰富物源。到了第四纪，柴东地区构造活动显著增强，在SN向强烈挤压的作用下，欧北断裂和埃北断裂发生强烈活动，欧龙布鲁克山隆起和埃姆尼克山持续隆升，隆起-凹陷之间的地形差进一步增大，形成了现今的地质地貌特征。磷灰石裂变径迹年龄结果显示^[24]，在2.1 Ma（七个泉组初始沉积）时祁连山南侧剥蚀源区再次发生变化，变形隆升发展至盆地北缘。祁连山强烈剥蚀再次为盆地提供了丰富的物源。欧北断裂的活动在德令哈凹陷内形成一系列次级褶皱，例如德科地区背斜和德东地区背斜。柴东地区新生代构造演化主要由盆内欧龙布鲁克断裂系统和埃姆尼克断裂系统控制，而非祁连山山前的宗务隆山断裂系统控制。结合盆地内新生代沉积中心的分布和演化，支持新生代柴达木盆地为一大型向斜盆地的认识，前陆盆地模型和背驮式盆地模型都不能很好的解释柴东地区新生代构造演化特征。

4 典型铀矿化点特征

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目前柴东地区地表和钻孔发现的铀矿化点主要分布在德令哈凹陷南缘的德科和德东地区、欧龙布鲁克隆起北缘的旺尕秀和乌中地区。此外，在埃姆尼克山南缘也存在地表铀矿化现象。柴东地区新生界含矿层位主要为上油砂山组黄色、灰绿色砂岩，次要含矿层位为狮子沟组黄色砂岩。以德科、德东旺尕秀和埃南地区典型铀矿化点为例，剖析铀矿化特征与构造环境。此外，以怀头它拉剖面为例，横向对比同一构造带不同位置的铀矿化特征差异。

4.1 德科地区

德科地区位于德令哈凹陷最南缘，发育背斜构造，背斜特征在卫星图像、地表产状以及地震剖面中均有较好显示。背斜枢纽NNW-SEE向，北翼产状较缓，平均倾角介于15°~20°之间，南翼倾角稍陡，最高可达30°~40°。地震剖面解译结果显示该背斜可能为欧北断裂及其分支断裂逆冲形成的牵引褶皱（图3）。此外，卫星图像清晰地显示褶皱北翼发育一系列走滑断裂，以南北走向的右行走滑为主（图7），这表明德令哈凹陷在新生代经历了强烈的构造活动改造。背斜南翼则是经历强烈剥蚀作用。

德科背斜主要出露地层包括下-中中新统下油砂山组、上中新统上油砂山组、上新统狮子沟组及更新统七个泉组。背斜南翼和北翼上油砂山组黄色、黄绿色及褐红色砂岩中发现铀矿化，见大量的黄绿色次生铀矿物（图8a、b）。能谱结果显示U含量最高可达2 003.98×10^-6^[25]；而下油砂山组、上新统狮子沟组及七个泉组地层并未见明显的U异常。

4.2 德东地区

野外地质调查结果显示：德东地区同样发育背斜构造，褶皱枢纽NNE-SSW走向。背斜南翼产状较缓，倾角介于15°~25°之间，北翼倾角较陡，倾角介于40°~50°之间（图9）。地震剖面解译结果显示，该背斜南翼被一逆冲断裂切割，而这一逆冲断裂与欧北逆冲断裂在地壳深部相连，表明其可能是欧北断裂的分支（图4）。德东背斜主要出露狮子沟组和第四系七个泉组。铀矿化层位为南翼狮子沟组，含矿地层岩性为棕黄色粗砂岩、黄色含砾粗砂岩，钙质胶结（图8），放射性含量一般大于60×10^-6，最高超过140×10^-6（图9）。

4.3 旺尕秀地区

穿过旺尕秀地区的EW向地震剖面解译结果显示该地区为向西南倾的单斜地层（图10）。该地区发育深大逆冲断裂，且逆冲断裂与欧北断裂系在底部相连。主要出露主地层为下白垩统犬牙沟组、始新统下干柴沟组及中新统上油砂山组，地层产状较缓，一般介于25°~12°之间。其中上油砂山组中发现放射性矿化，矿化岩性为棕黄色、褐黄色和浅灰色粗砂岩（图8e、f）。能谱路线测量结果显示，最高铀含量可达611×10^-6。

4.4 埃南地区

埃南地区位于埃姆尼克山南缘，埃南断裂附近。野外观测结果显示该地区发育一向斜构造（图11），主要出露上油砂山组，狮子沟组和七个泉组地层。上油砂山组主要发育一套黄色细砂岩夹黄褐色泥岩，偶见灰绿色细砂岩。狮子沟组主要发育黄色细砂岩夹粉砂岩，组内岩层发育多组次级逆冲断裂，判断其可能为埃南断裂的分支（图11）。七个泉组发育灰色砾岩偶夹粗砂岩。该地区地层铀含量较低，大部分介于2~4 nC/kg·h之间。有两处稍高的铀异常点。一处位于靠近向斜核部的上油砂山组中，该位置发育灰绿色细砂岩夹红褐色泥岩，其中泥岩层宽约50 cm，大量发育破裂和微破裂且不均匀分布有黑色还原性物质（图11）。细砂岩中铀含量较低，为3.34 nC/kg·h，而所夹的泥岩层铀含量较高，为4.55 nC/kg·h。另一处铀异常点位于向斜核部狮子沟组，为黄色细砂岩，最高可达8.84 nC/kg·h（图11）。

4.5 怀头它拉地区

该剖面位于怀头他拉镇以南约5 km处，是盆地东部的代表性剖面（图12）。剖面主体表现为一背斜构造，地震剖面解译结果显示该背斜是由欧南断裂向北逆冲所导致的（图5）。剖面地表长约7 km，出露较完整的新生代地层。下干柴沟组-下油砂山组沿背斜的核部出露, 厚度约100 m，主要由砖红色粗砂岩、砾岩组成。上油砂山组与下伏下油砂山组整合接触, 厚度约1 500 m，主要由灰绿色砂岩、夹黄褐色泥岩、灰绿色泥岩组成。露头可见上油砂山组地层发生褶皱弯曲并与七个泉组砾岩不整合接触（图12）。狮子沟组厚约1 500 m，主要由厚层-巨厚层灰绿色砂岩夹灰绿色、土黄色泥岩与泥质粉砂岩组成。七个泉组厚约500 m，岩性以灰色、灰黑色厚层砾岩为主, 局部夹薄层灰色粉砂岩和泥岩透镜体。该地区新生代地层中铀含量较低，平均为2~4 nC/kg·h，只有在个别黄褐色泥岩层中稍高，最高约为6 nC/kg·h。

5 柴东地区新生代构造演化与铀成矿作用关系探讨

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5.1 铀矿化点分布与构造发育的时空关系

柴东地区具有隆起-凹陷相间的构造格局，欧南、欧北、埃南和埃北4条主要逆冲断裂构成了隆起-凹陷的边界。空间上，目前柴东地区发现的铀矿化点大多分布在这些逆冲断裂形成的断隆带附近。例如，德科、德东和旺尕秀铀矿化点位于欧北断裂附近，地层受欧北断裂及其次级断裂逆冲控制形成牵引背斜。此外，即使发育背斜构造，铀矿化发育的地层产状通常平缓-中等，倾角不超过45°且主要在30°以内。例如，德科地区含铀上油砂山组倾角一般小于30°，旺尕秀地区地层倾角小于20°。而地层陡倾（倾角大于50°）的怀头它拉断背斜即使发育较好的砂体，却无较高铀异常（不排除未来有所发现，仅基于目前认识）。这说明盆地内部中等强度构造活动形成的宽缓背斜更有利于铀成矿作用的发生。时间上，尽管目前缺乏对柴东地区铀成矿作用的时代约束，上油砂山组和狮子沟组作为主要含矿地层表明铀成矿作用最早发生在上油砂山组沉积期，最晚可以到狮子沟组沉积之后甚至到第四纪。而欧南和埃南断裂于上油砂山组沉积期显著逆冲，欧北和埃北断裂在狮子沟组沉积末期到第四纪开始活动。这表明铀成矿作用与盆地主要断裂活动在时间上也有很好的对应关系。铀成矿作用与断裂空间和时间上的相关性表明，盆内断裂和隆起的发育对柴东地区铀成矿作用具有一级控制作用，其中欧北断裂及其次级断裂可能为主要控矿断裂。

5.2 构造在柴东地区铀矿化过程中的作用

铀成矿作用与盆内断裂-隆起带的密切空间关系在许多大型含铀盆地均有发现，并得到了广泛关注^[26-29]。例如，松辽盆地钱家店、海力锦和宝龙山等大-中型铀矿床均产出于盆内断裂控制的隆起翼部；二连盆地哈达图和巴彦乌拉铀矿床同样分布在断裂附近局部隆起部位，基底具有隆坳相间的构造格局^[2]。聂逢君等^[27]系统总结了隆起对砂岩型铀矿化过程的控制作用，主要包括控制地下水补-径-排体系（形成构造天窗）、控制层间氧化作用和沉积相带的发育、伴生断裂提供深部还原性物质等。就柴东地区而言，构造对铀成矿作用的控制作用主要体现在以下几个方面：

5.2.1 断裂系统的发育不利于盆内氧化-还原铀成矿作用

传统的层间氧化成矿理论认为，来自蚀源区的富铀富氧地下水向盆内运移过程中氧化地层中的铀，铀最终在氧化-还原过渡带还原富集。该理论预测位于构造斜坡的氧化还原带为最有利成矿部位^[30]。如前文所述，柴东地区铀矿化点位于盆地内部，且主要由断裂和局部隆起控制。盆内主要断裂最早于燕山晚期开始活动，新生代的活动属于断裂的再活化。李艳青^[31]指出，鄂尔多斯盆地北部河套裂陷的形成（约56 Ma）切断了北部和西北部蚀源区向铀矿区的物源供应。类似的，柴东盆地内发育的断裂会形成地下水的局部排泄区，阻碍盆缘蚀源区的铀源向盆内运移，不利于盆内新生代层间氧化铀成矿作用的发生。此外，铀成矿作用主要发生在上中新统上油砂山组和上新统狮子沟组，且随着沉积后强烈挤压抬升，其上很难有沉积物形成构造天窗为其提供铀源。

地表铀矿化点和钻孔矿化段岩心显示含矿砂岩包括红杂色、黄色中粗砂岩以及灰绿色钙质细砂岩，层间氧化作用很难解释红杂色砂体成矿的现象。野外不同颜色砂体边界形态特征表明灰色和红杂色砂岩更可能是不同程度还原蚀变的结果。扫描电镜结果显示铀矿物常存在于有机质内部，表明有机质还原作用与铀成矿具有密切的内在成因联系^[25]。

5.2.2 断裂系统为盆地深部还原性物质和铀源向上运移提供有效通道

研究结果表明，柴东地区石炭系发育厚层烃源岩，分布较广且富含有机质，具有巨大的油气资源潜力^[32]。尤其在旺尕秀地区，露头处可见含油气荧光显示的样品，有明显油浸现象^[33]。烃源岩除了富含有机质之外, 往往也具有较高的铀含量。油田资料显示，德令哈凹陷内厚约200 m的石炭系暗色泥岩烃源岩中铀含量可达30×10^-6~50×10^-6^[25]之间，这些富铀烃源岩很可能为柴东地区铀矿化提供丰富还原性物质和铀源。

相比于柴达木盆地西南地区，盆地东部石炭系烃源岩的生烃时代研究相对较为薄弱。王利等^[34]提出，德令哈坳陷石炭系烃源岩具有“二次生烃，晚期生烃为主” 的特点。第一次生烃发生在早二叠世，海西运动后生烃停止。第二次大规模生烃发生在古新世—上新世期间。马立成等^[35]通过详细的构造分期工作揭示了柴东尕海南山地区晚新生代早期NW—NWW向褶皱被晚期NNE—SSW向褶皱叠加的现象，并认为晚期构造作用激活了早期NW—NWW向断裂，并导致油气向上运移至上干柴沟组形成次级含油气层。构造演化分析结果表明，NW—NWW向褶皱和断裂最早发育于上中新统上油砂山组沉积期，据此，导致生烃和油气运移的NNE—SSW向构造应在这一时期之后。因此，柴东地区石炭系烃源岩新生代生烃过程可能与铀成矿作用具有时间上的关联性。而在油气向上运移的过程中，断裂构造为深部富铀富有机质还原流体向浅部运移提供了有效的通道。因此，本文认为柴东盆地内部铀矿化以渗出铀成矿作用为主导^[3]，铀源更多来自深部石炭系烃源岩。

5.2.3 构造活动为富铀流体运移提供驱动力

断裂为深部含铀流体向上运移提供通道已经得到了普遍认同。然而，这只是断裂发挥的被动作用。事实上，铀成矿作用强度以及形成的矿床规模大小主要取决于富铀流体运移的通量，而这一通量主要依赖3个参数：流体动力强度、岩石渗透率和流体持续时间^[36]。断裂作为流体运移的通道正是因为其在一定意义上提高了岩石的渗透率。而根据达西定律，流体流速不仅和介质渗透率有关，还同样取决于驱动力的大小^[37]。流体的驱动力也被叫做水力势能，在近地表静水压力下，其由重力和地势所决定，例如盆地地表水和地下水的运移。而深部流体向上运移的驱动力主要是流体超压和欠压所决定的。古应力分析结果显示，柴东地区自新近纪开始遭受强烈SN向挤压作用，挤压作用导致岩石渗透率的降低，从而引起孔隙流体压力的增加，即流体超压。流体超压会驱动深部流体向上运移。当盆内断裂发生逆冲时，会产生显著的压力降，压力降使得断裂和围岩之间形成水力势能梯度，进一步导致深部富铀富有机质还原流体涌入断裂并向上运移。因此，区域性的挤压和逆冲断裂活动通过改变流体压力状态为深部富铀流体向上运移提供了必要的驱动力。

5.2.4 盆地构造活动控制铀沉淀空间位置

深部流体中的铀在何处沉淀直接决定了铀矿化的空间分布位置，也是铀矿勘查最关注的问题。成矿深度方面，柴东地区铀矿化点位于地表或近地表，即使考虑到后期一定的挤压抬升，成矿时仍位于盆地浅层。Chi and Xue^[38]通过数值模拟研究发现，铀矿化深度主要取决于盆地的流体动力状态。如果一个盆地由于快速沉积、大量低渗透沉积物或烃类的生成而处于强烈的超压状态，成矿作用往往发生在盆地浅层。如前文所述，柴东地区新近纪以来的强烈SN向挤压会导致岩石渗透率的整体降低，此外，石炭系烃源岩中新世以来可能发生大规模生烃过程。这两方面因素共同导致了柴东地区强烈的超压状态，进而使得铀成矿作用发生在浅部。成矿部位方面，柴东地区铀矿化特征表明，断裂附近的背斜翼部为成矿提供了空间，是成矿的有利构造部位。而宽缓的背斜则更有利于富铀流体的侧向迁移和沉淀，更可能形成大规模铀矿。需要指出的是，铀矿化并不是主要分布在欧南和埃南一级逆冲断裂，相反，欧北断裂及其次级断裂为主要控矿断裂。这可能是因为主断裂会快速被流体沉淀所愈合，不利于流体的迁移，而次级断裂会在断裂活动后维持长时间的高渗透性，更有利于流体的迁移^[39]。

5.3 对柴东地区铀矿勘探的启示意义

基于柴东地区构造演化过程和现阶段铀矿化特征，研究认为柴东地区盆内新生代铀矿化主要以渗出型铀成矿作用为主。在以后的铀矿勘查过程中，一方面应结合野外和地震剖面资料，加强对断裂、褶皱等构造的精细刻画，查明柴东地区构造发育时间、分布特征和演化规律。重点对断裂附近宽缓背斜部位开展铀矿勘探和查证工作；另一方面应关注烃源岩的空间分布、铀含量特征以及生烃过程。精细厘定构造-生烃-铀成矿三者之间的时空关系，为深部铀源成矿提供更充足的证据。

6 结论

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本文在系统总结柴东地区物源、低温热年代学和古应力场方向资料的技术上，利用地表（野外）和近地表（地震剖面）资料对柴东地区新生代构造演化进行厘定。结合典型铀矿化点特征分析，探讨了柴东新生代构造演化对砂岩型铀矿成矿过程的控制作用，取得以下主要结论：

1）柴东地区新生代隆起-凹陷相间的构造样式主要受欧龙布鲁克山断裂系统和埃姆尼克山断裂系统控制。上油砂山组沉积时期，欧南和埃南逆冲断裂显著活动。第四纪七个泉组沉积初期，构造活动显著增强，欧北和埃北断裂强烈逆冲。

2）柴东地区铀矿化点主要分布在断裂附近的宽缓背斜翼部，主要含矿层位为上油砂山组和狮子沟组。欧龙布鲁克断裂系统，尤其是欧北断裂及其次级断裂，可能为主要控矿断裂。

3）柴东地区盆内以渗出型铀成矿作用为主，石炭系烃源岩可能为铀矿化提供丰富铀源。盆内断裂系统为深部富铀还原流体向上运移提供有效通道和驱动力，区域强烈挤压和生烃过程控制了铀矿化的空间位置。在以后的铀矿勘查工作中，应加强对柴东地区断裂、褶皱等构造的精细刻画，进一步明确构造发育对铀成矿过程的控制作用和机制，同时应关注石炭系烃源岩的空间分布和演化生烃过程，加强铀矿和油气资源的共同勘查研究。

基金

收起

核技术研发项目“柴达木盆地砂岩型铀矿资源高效预测技术及应用研究”(地H2301-1)
中国核工业地质局铀矿调查评价项目“柴达木盆地中部断隆带铀矿化环境调查与远景评价”联合资助(202419-5)

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

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2025年第42卷第2期

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doi: 10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.002

接收时间：2025-03-23
首发时间：2025-10-29
出版时间：2025-04-08

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作者

出版历史

收稿日期：2025-03-23
修回日期：2025-04-01

基金

Nuclear Technology R&D program “Study on efficient prediction technology and application of sandstone-type uranium resources in Qaidam basin”(地H2301-1)

核技术研发项目“柴达木盆地砂岩型铀矿资源高效预测技术及应用研究”(地H2301-1)

uranium investigation and evaluation project of China Nuclear Geology“Investigation and prospective evaluation of uranium metallogenic environment in the central fault-uplift of the Qaidam basin”(202419-5)

中国核工业地质局铀矿调查评价项目“柴达木盆地中部断隆带铀矿化环境调查与远景评价”联合资助(202419-5)

作者信息

¹ 铀资源探采与核遥感全国重点实验室，北京 100029

² 核工业北京地质研究院，北京 100029

³ 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029

⁴ 中国地质调查局油气地质力学重点实验室，北京 100081

⁵ 中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/hdzkx/CN/10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.002

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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