Geochemical Characteristics and Mineralization of Narigongma Porphyry Cu-Mo Deposit in Qinghai Province
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摘要: 纳日贡玛矿床是我国著名“三江”北段成矿区带中最典型的斑岩型Cu-Mo矿床。在总结矿床地质特征的基础上，通过系统总结该矿床的矿床地球化学及成矿作用相关资料，得出以下结论：①纳日贡玛矿床形成于喜马拉雅运动早期，纳日贡玛铜钼矿床成矿物质主要来自花岗斑岩体，成矿花岗斑岩源于下地壳；成矿流体为岩浆期后热液，矿床硫是由岩浆硫(为主)和成矿流体萃取围岩中的硫所组成的1种混合硫源。矿床的形成与青藏高原东缘区域构造和应力转换密切相关。②基于已有认识，建立了纳日贡玛铜钼矿床的成矿理想模式，认为矿体形成背景可能为逆冲挤压推覆条件下的局部拉张环境，拉张降压以及围岩的性质导致了该矿床富钼贫铜现况；矿床热液蚀变发育，绢云岩化与矿体较为密切，钾化带范围小，与成矿关系不大；纳日贡玛矿区剥蚀程度大，纳日贡玛矿床东南部剥蚀程度相对较小，在东南部外围找矿过程中，应该兼顾矽卡岩型矿体。Abstract: The Narigngma deposit is a typical porphyry Cu-Mo deposit located in the north metallogenic belt of Sanjiang Plain. Based on the features of Narigongma deposit, and through a systematic summary of the deposit geochemistry characteristics as well as mineralization information, following results are obtained: ① The Narigongma deposit formed in the early Himalayan movement. The metallogenic material was mainly composed of granitic porphyry from lower crust. The ore-forming fluids derived from magmatic hydrothermal. The sulfur in the deposit is originated from a mixed sulfur source that consisted of magmatic sulfur (mainly) and the extracted sulfur by ore-forming fluid from the adjacent rock. Deposit formation is related to transformation of regional tectonic and stress of eastern margin of the Tibetan Plateau. ② Based on the results, an ideal metallogenic model of Narigongma Cu-Mo deposit is established, and it is considered that the deposit forming background may be partial extensional environment under thrust nappe squeezed conditions. The tensile antihypertensive and the properties of the surrounding rock caused the current situation of rich-molybdenum and poor-copper. Hydrothermal alteration is developed in the deposit, and sericitization is closely related to ore body, while the potassic alteration range is small, having little relationship with mineralization. The erosion degree of Narigongma mining area is strong, while the erosion degree in southeast of Narigongma deposit is relatively small. So in the peripheral exploration process, we should take into account the skarn-type ore bodies.
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砂岩型铀矿的形成需要适当的沉积环境，并严格的受沉积相控制。因此，沉积环境对于砂岩型铀成矿作用的发生有着举足轻重的地位（焦养泉等，2005，2006，2007，2015，2021，2022；陈戴生等，2006；张龙等，2016；吴柏林等，2017；刘华健等，2018；张天福等，2020；胡小文等，2020；曹民强, 2021）。近年来，长庆油田、中国地质调查局天津地调中心以及中核集团在鄂尔多斯盆地西南缘进行了砂岩型铀矿勘查工作，并在上白垩统洛河组上段灰色砂岩中发现多处矿产地，开启了鄂尔多斯盆地上白垩统找矿的序幕，鄂尔多斯盆西南缘以及洛河组迅速成为近年来的研究焦点。前人针对洛河组进行了地球化学、沉积环境、物源等方面的研究（朱欣然等，2018；Cheng et al., 2019；朱强等，2019；胡永兴等，2020；张翔等，2022；金若时等，2023），研究认为鄂尔多斯盆地上白垩统洛河组沉积环境既有风成沙漠相，也有河流湖泊相以及冲（洪）积扇等组成，研究区洛河组上段主要为河流相–三角洲相（李思田等，1996；李明辉等，2003；侯光才等，2004；向尧, 2022；王龙辉等，2023）。也有学者研究认为沙漠相、冲积扇相是研究区洛河组主要的沉积相类型（朱强等，2019），还有学者认为研究区洛河组上段沉积环境为洪泛河流（乔大伟等，2020）。以上研究表明，研究区洛河组含铀岩系的沉积环境还存在争议，其与铀成矿的关系还不明确，制约了区域铀成矿规律的认识。粒度是沉积物最直观的结构特征，被广泛用于判断沉积环境和分析沉积物搬运过程，粒度分析已经成为沉积学研究中解决关键科学问题应用最广的一种量化分析手段（Folk et al., 1957，1966；Sahu, 1964；Visher, 1969；Blott et al., 2001；Sun et al., 2002；Fredlund et al., 2002；Weltje et al., 2007；李志忠等，2010；Yu et al., 2016；李建刚等，2020）。笔者运用碎屑组分分析、粒度分析以及成因相分析等方法，对鄂尔多斯盆地西南缘镇原地区洛河组含铀岩系的沉积环境进行分析，并探讨该沉积环境对铀成矿的制约。
1. 区域地质概况
鄂尔多斯盆地是中国主要的大型多旋回叠合型盆地（郑萌等，2023；吴颖等，2024），也是中国重要的含煤、油气、铀等能源矿产盆地（王贵玲等，2004；刘池洋等，2006；吴柏林等，2016；刘阳等，2021；刘坤鹏等，2024），砂岩型铀矿主要发育于盆地周缘。盆地构造单元包括伊盟隆起、陕北斜坡、天环坳陷、西缘冲断带、晋西挠褶带和渭北隆起。研究区主要位于鄂尔多斯盆地西南部，在构造单元上包括天环坳陷及西缘冲断带南部（图1a）。该区地层发育有上三叠统延长群、侏罗系、下白垩统、渐新统、 上新统和第四系，下白垩统洛河组是该地区主要的铀成矿目的层。区域上洛河组岩性主要为巨厚的风成砂岩以及厚度变化较大的砾岩和少量泥岩，上段岩性主要以红色为主的中细砂岩，发育高角度板状、楔状交错层理，分选磨圆较好。中段岩性粒度较细，主要为红色、灰色细砂岩，发育具交错层理，分选较差。下段岩性粒度较粗，主要为黄褐色和灰色中砂岩与细砂岩互层，发育槽状交错层理，分选和磨圆较差（程先钰等，2023；程银行等，2024）。本次钻遇地层主要为下白垩统，自下而上为洛河组、 环河华池组、罗汉洞组和泾川组，未揭穿洛河组，主要为洛河组上段（图1b）。本区洛河组铀储层主要由灰色、灰绿色、棕红色细−粗砂岩组成，分选好，次圆状，常见斜层理，为主要的铀矿赋存层位。
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图 1 工作区构造位置图（a）（据金若时等，2023修改）和取样钻孔位置图（b）Figure 1. (a) Tectonic setting of workspace and (b) drillings distribution2. 样品采集及分析
本次共采集研究区9口钻井中的洛河组砂岩共17件样品，进行了薄片鉴定和粒度分析（图1b）。样品的处理和测试工作在核工业203研究所实验室完成，粒度分级是采用伍登原温特沃思（Udden-Wentworth）粒度分级标准（ɸ）。采用图像法（薄片粒度统计法），每次测量的颗粒粒数均大于400。根据统计结果，计算各粒级颗粒的百分比并绘制出累积曲线，然后在累积曲线上直接兑取某些累积百分比处的颗粒直径，再依据福克–沃德（Folk-Ward）公式计算出各粒度参数。砂岩矿物成分统计和粒度分析分别见表1和表2。
表 1 洛河组砂岩薄片碎屑组分的原始统计表（%）Table 1. Raw point-counting data of sandstone compositions in thin sections from the Luohe Formation样品号 深度（m） 粒度 Qm Qp Pl Kp Lv Lm Ls O Qt F L Lt B1 721.92 m 67.54 7.41 8.02 0.80 11.42 0.80 0.40 3.61 74.95 8.82 12.63 20.04 B2 727.32 m 80.49 4.15 8.78 0.73 4.39 0.49 0.49 0.49 84.63 9.51 5.37 9.51 B3 770.31 m 78.37 3.85 7.21 0.72 8.65 0.72 0.24 0.24 82.21 7.93 9.62 13.46 B4 805.46 f 79.01 4.44 7.90 1.98 4.94 0.74 0.49 0.49 83.46 9.88 6.17 10.62 B5 673.87 f 79.46 4.21 8.17 0.99 5.45 0.74 0.50 0.50 83.66 9.16 6.68 10.89 B9 761.22 f 76.66 4.58 10.53 2.29 4.58 0.46 0.23 0.69 81.24 12.81 5.26 9.84 B13 860.78 f 84.08 3.48 5.22 0.75 4.98 0.75 0.25 0.50 87.56 5.97 5.97 9.45 B17 1017.42 f 82.59 4.48 7.46 0.75 3.48 0.50 0.50 0.25 87.06 8.21 4.48 8.96 B21 894.95 f 79.26 5.19 4.94 0.74 8.15 0.74 0.49 0.49 84.44 5.68 9.38 14.57 B22 941.64 f 81.06 3.60 5.04 0.72 7.67 0.96 0.48 0.48 84.65 5.76 9.11 12.71 B23 795.25 f 76.41 4.67 9.83 1.72 5.90 0.74 0.25 0.49 81.08 11.55 6.88 11.55 B24 778.75 f 76.92 3.23 9.93 2.48 5.71 0.74 0.74 0.25 80.15 12.41 7.20 10.42 B25 839.2 m 80.10 3.40 6.07 1.21 7.28 0.97 0.73 0.24 83.50 7.28 8.98 12.38 B27 872.85 m 80.68 3.62 4.83 0.97 8.21 0.72 0.48 0.48 84.30 5.80 9.42 13.04 B28 797.1 m 83.95 3.95 2.47 0.99 7.16 0.74 0.49 0.25 87.90 3.46 8.40 12.35 B29 1319.45 f 78.04 3.34 5.01 0.95 9.55 1.43 1.19 0.48 81.38 5.97 12.17 15.51 B30 1139.05 m 83.25 3.20 3.45 1.23 7.14 0.74 0.49 0.49 86.45 4.68 8.37 11.58 注：Qm. 单晶石英；Qp. 多晶石英；Pl. 斜长石；Kp. 钾长石；Lv. 火山岩岩屑；Lm. 变质岩岩屑；Ls. 沉积岩岩屑（不包括碳酸盐岩）；O. 其他矿物（云母、重矿物和透明矿物）；Qt＝Qm＋Qp；F＝Kp＋Pl；L＝Lv＋Lm＋Ls；Lt＝L＋Qp；f. 细砂岩；m. 中砂岩。 表 2 镇原地区洛河组砂岩粒度分析统计表（%）Table 2. Sandstone grain size of Luohe Formation in Zhenyuan area样品编号 岩石定名 砾石 巨砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂 黏土 ɸ≤−1 −1＜ɸ≤0 0＜ɸ≤1 1＜ɸ≤2 2＜ɸ≤4 4＜ɸ≤8 ɸ＞8 B1 细砂质中砂岩 0.00 0.00 0.89 73.62 25.49 0.00 0.00 B2 细砂质中砂岩 0.00 0.00 3.52 57.88 38.60 0.00 0.00 B3 中砂岩 0.00 0.00 12.34 63.98 23.67 0.01 0.00 B4 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 34.90 65.02 0.07 0.00 B5 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 25.94 74.06 0.00 0.00 B9 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 25.11 74.89 0.00 0.00 B13 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 31.43 68.56 0.01 0.00 B17 中砂岩 0.00 0.00 2.84 74.92 22.24 0.00 0.00 B21 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 35.43 64.57 0.00 0.00 B22 中砂细砂岩 0.00 0.00 7.76 37.43 54.64 0.16 0.00 B23 细砂岩 0.00 0.00 0.00 23.49 76.51 0.00 0.00 B24 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 25.52 73.99 0.49 0.00 B25 细砂质中砂岩 0.00 0.00 0.00 64.07 35.84 0.09 0.00 B27 细砂质中砂岩 0.00 0.00 10.74 50.36 38.20 0.70 0.00 B28 中砂岩 0.00 0.00 20.80 63.06 16.02 0.12 0.00 B29 中砂质细砂岩 0.00 0.00 0.00 30.92 68.31 0.76 0.00 B30 细砂质中砂岩 0.00 0.00 0.00 64.77 35.21 0.02 0.00 3. 分析结果
3.1 砂岩碎屑颗粒特征
研究区洛河组铀储层砂岩主要为红色、灰色、灰绿色细–粗砂岩（图2a、图2b），粒度均一，见平行层理和小型交错层理（图2b）。利用偏光显微镜对砂岩薄片进行了镜下鉴定，砂岩样品中碎屑含量一般在70%以上，碎屑成分主要由石英、长石、岩屑组成，其中石英含量最高，长石次之，岩屑颗粒含量较低。砂岩粒度主要为中细粒碎屑结构，分选较好，磨圆度为次圆–次棱角状，球度中等。颗粒粒径变化范围较大，最大粒径可达1.8 mm。碎屑颗粒之间以点–线接触为主。石英颗粒多晶石英含量较少，主要为单晶石英（图2c～图2f），单晶石英颗粒表面干净透明，多呈椭圆状，多晶石英多为燧石，可见典型波状消光，其母岩可能为变质岩（图2d、图2e）；长石颗粒主要为斜长石，钾长石含量少，多呈板状和短柱状。斜长石可见聚片双晶和卡式双晶（图2e），钾长石具有格子双晶（图2c），部分斜长石高岭土化明显；岩屑颗粒主要由火成岩岩屑、变质岩岩屑和沉积岩岩屑组成，以火成岩岩屑为主（图2d、图2f）；变质岩岩屑主要有高级变质岩岩屑组成（图2d、图2f）；沉积岩岩屑以泥质岩岩屑为主（图2d、图2f）。此外，镜下还偶见云母一些重矿物颗粒（图2c）。对洛河组砂岩投点作图结果显示（图3），有13件样品落入岩屑石英砂岩，有3件样品投影落入长石石英砂岩，有1件样品投影落入长石岩屑砂岩中。
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图 2 洛河组砂岩岩心及镜下碎屑组分图a. 灰色中砂岩；b. 细砂岩中的小型交错层理；c、d、e、f. 正交偏光镜下砂岩中矿物颗粒特征；Qm. 单晶石英；Qp. 多晶石英；Kfs. 钾长石；Pl. 斜长石；Cal. 方解石；Lv. 火山岩岩屑；Ls. 沉积岩岩屑；Lm. 变质岩岩屑；Lvs. 隐晶质火山岩岩屑；Lmg. 花岗质片麻岩岩屑；Ms. 云母；O. 其他矿物（重矿物和透明矿物）Figure 2. Core-photos and micro-photos for sandstones from the Luohei Formation![]()
图 3 洛河组砂岩Qm-F-Lt分类判别图解Figure 3. Qm-F-Lt ternary diagram for sandstones from the Luohe Formation3.2 砂岩粒度参数特征
粒度是沉积物最直观的结构特征，被广泛用于判断沉积环境和分析沉积物搬运过程（Folk et al., 1957，1966；Sahu, 1964）。Folk等（1957，1966）最早提出了利用粒度参数计算公式对沉积环境进行判别则基于这些粒度参数建立不同沉积环境的判别公式及图解。Visher（1969）应用粒度概率值累计曲线建立了沉积环境的典型模式。实验方法的进步促进了学科的发展，不少学者提出了新的粒度分析方法（Blott et al., 2001；Sun et al., 2002；Fredlund et al., 2002；Weltje et al., 2007 ；Yu et al., 2016），并应用到沉积环境及古气候分析中（李志忠等，2010；李建刚等，2020）。
镇原地区上白垩统洛河组17件砂岩样品中均无砾石、巨砂以及黏土组分，所有样品均含有中砂、细砂组分，B4、B5、B9、B21、B23、B24、B25、B29、B30无粗砂组分，B1、B2、B9、B17、B21、B23无粉砂组分（表2），样品粒度分布集中，显示了洛河组砂岩具有很好的分选性。
粒度平均值（Mz）可以指示搬运和沉积介质的平均动能（ Sahu, 1964；陈逵, 2014；乔卫涛等，2020）。平均粒径值较小则指示的是低能、水动力作用较弱的沉积环境，平均粒径值较大则指示的是高能、水动力作用较强的沉积环境（张帅军等，2013；王宁祖等，2023）。从表3可知，镇原地区上白垩统洛河组17件样品粒度平均值ɸ最小值为1.43 ，最大值为2.32，平均值为2.01。
表 3 镇原地区洛河组砂岩与现代沙漠及河流粒度参数表Table 3. Grain size parameters of Luohe Formation sandstone in Zhenyuan area and deserts、river地区 样品编号 岩石定名 平均值（Mz） 标准偏差（σ） 偏度（Sk） 峰度（Kg） 计算方法 参考文献 鄂尔多斯盆地
西南缘镇原地区B1 中砂岩 1.73 0.42 0.1 1.02 图解法 本研究数据 B2 中砂岩 1.86 0.42 −0.13 1.01 B3 中砂岩 1.64 0.6 0.17 1.15 B4 细砂岩 2.21 0.55 −0.01 1.14 B5 细砂岩 2.31 0.49 0.01 0.99 B9 细砂岩 2.25 0.38 0.07 1.09 B13 细砂岩 2.18 0.39 0.05 1.08 B17 中砂岩 1.77 0.35 0.17 1.15 B21 细砂岩 2.16 0.4 0.07 1.04 B22 细砂岩 2.1 0.8 −0.01 0.9 B23 细砂岩 2.26 0.35 0.05 0.98 B24 细砂岩 2.31 0.45 0.02 0.96 B25 中砂岩 1.88 0.42 0.18 0.97 B27 中砂岩 1.85 0.81 0.07 1.01 B28 中砂岩 1.43 0.59 0.25 1.28 B29 细砂岩 2.32 0.65 0.65 1.09 B30 中砂岩 1.91 0.29 0.12 0.99 塔克拉玛干沙漠 S1 极细沙 0.12 – −0.42 1.37 图解法 吉启慧，1996 古尔班通古特沙漠 S2 细沙和极细沙 0.1 0.4 0.35 1.48 图解法 钱亦兵等，2009 库姆塔格沙漠 S3 细沙和中沙 0.24 0.68 0.02 0.96 图解法 何清等，2009 巴丹吉林沙漠 S4 细沙和中沙 0.38 0.61 0.23 1.13 图解法 钱广强等，2011 腾格里沙漠 S5 细沙和中沙 0.25 0.51 0.03 0.93 图解法 李恩菊，2011 乌兰布和沙漠 S6 细沙和极细沙 0.14 – 0.13 1.12 图解法 桂洪杰，2013 巴音温都尔沙漠 S7 粗沙 0.45 0.98 0.53 1.09 图解法 周丹丹等，2008 库布奇沙漠 S8 细沙 0.18 0.57 0.01 0.96 图解法 沈亚萍等，2016 毛乌素沙地 S9 细沙 0.17 0.64 0.03 0.99 图解法 浑善达克沙地 S10 细沙 0.28 0.67 0.08 1.09 图解法 科尔沁沙地 S11 细沙 0.21 0.89 0.19 1.15 图解法 呼伦贝尔沙地 S12 细沙 0.23 1.03 0.19 1.13 图解法 哈勒腾河流域沙丘 S13 细沙 2. 28 0. 60 0.21 1.3 图解法 田敏等，2020 哈勒腾河流域河道 H1 中沙 2. 26 0. 92 −0.16 1.13 北京潮白河 H2 细沙-粗沙 6 1.82 0.37 1.17 图解法 乔大伟等，2020 H3 5.82 1.82 0.37 1.17 H4 6.18 1.8 0.31 1.13 长江下游 H5 粉砂岩 6.06 1.77 0.65 2.98 图解法 张凌华等，2015 长江河口区 H6 细砂岩 3.1 1.6 1.6 2.3 图解法 邓程文等，2016 湘江衡阳段 H7 细沙 2.59 −1.53 −0.17 0.83 图解法 熊平生等，2022 渭河陕西段 H8 细沙-粗沙 0.16 0.24 2.27 0.18 图解法 宋进喜等，2013 黄河乌兰布和
沙漠段H9 细沙 4.65 1.23 0.19 1.18 图解法 郭建英等，2021 标准偏差（σ）是反应沉积物分选性的指标（乔卫涛等，2020）。分选性的好坏与水动力条件有关，可作为沉积环境的判断标志之一。镇原地区上白垩统洛河组17件样品σ最大值为0.81，最小值为0.29，平均值为0.49；有11件样品σ值为0.35～0.5，表明分选好；有4件样品σ值为0.5～0.71，表明分选中等；有2件样品σ值为0.71～1，表明分选较差（表3）。综上所述，洛河组砂岩的粒度分选性变化不大。
偏度（Sk）是判断沉积物粒度频率分布的对称性，根据值得的大小分为对称分布、正偏和负偏（ Sahu, 1964；陈逵等，2014；乔卫涛等，2020）。偏态的正负表现了粗颗粒组分和细颗粒组分的相对异常，并反映了沉积过程中能量的变异，对于环境是一个灵敏指标（陈逵等，2014）。不同的沉积环境其偏度各有特点，河流沉积物一般以粗粒为主，因此属正偏。海滩沉积物由于受波浪等的作用偏度多数为近对称或负偏。风成砂丘则多形成正偏。由表3可知，镇原地区上白垩统洛河组17件样品偏度最大为0.65，最小为 −0.13，平均值为0.11，除B2、B4、B22偏度为负之外，其余均为正，表明洛河组沉积以较粗物质为主。
峰度（Kg）是用来衡量沉积物粒度频率曲线峰型的宽窄程度（陈逵, 2014）。根据Kg值的大小可分为正态曲线、窄峰和宽峰。峰度用于判断沉积环境和追溯物源（张帅军等，2013）。镇原地区上白垩统洛河组17件样品峰度最大为1.28，最小为0.9，平均值为1.05；B5、B22、B23、B24、B25、B30为宽峰，其余均为窄峰（表3）。镇原地区上白垩统洛河组砂岩样品的峰度变化幅度不大。
3.3 粒度概率累计曲线特征
笔者对镇原地区上白垩统洛河组17件砂岩样品进行了概率值累积曲线投图（图4），频率曲线多为正态分布特征，频率直方图除B22、B27显示为双峰外，其余均呈单峰式（图4a～图4c）。有8件样品概率值累积曲线为高斜率一段跳跃式（图4d），有8件样品概率值累积曲线为一跳一悬两段式（图4e），有1件样品概率值累积曲线为一滚一跳一悬三段式（图4f）。
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图 4 镇原地区洛河组砂岩粒度概率累积曲线Figure 4. Probability cumulative curves of sandstone grain size of Luohe Formation in Zhenyuan area高斜率一段跳跃式主要由一个跳跃总体组成，斜率为50°～67°，显示有较好的分选性，说明沉积动力条件较为稳定。一跳一悬两段式主要由两条线段构成，分别代表含量较多（含量在80%以上）、分选较好、斜率较高（一般大于60°）跳跃次总体和含量较少（含量在20%以下）、分选较差、斜率较低（一般为45°～59°）的悬浮次总体。跳跃次总体占全部颗粒的80%以上，颗粒粒径范围集中。跳跃次总体与悬浮次总体交截点位于1.9ɸ～3.1ɸ之间（图4）。一滚一跳一悬三段式主要由3条线段构成，其中滚动总体含量少，为2%，斜率为50°，表明分选较差；跳跃总体含量高，为95%，斜率为70°，表明分选好；悬浮总体含量低，仅为3%，斜率为48°，表明分选较差。
3.4 主量元素特征
研究区洛河组砂岩样品中主量元素主要为 SiO2、Al2O3 和 CaO，平均含量分别为81.57%、5.15%和3.98%，此外，TFe2O3、Na2O、K2O、TiO2、MgO、MnO和P2O5等主量元素含量均较低（表4）。由此可知，研究区洛河组砂岩SiO2和Al2O3含量均较高，表明其碎屑组成中石英、长石矿物占主要部分， CaO含量较高可能与成岩过程中的钙质胶结有关。从Fe2O3T＋MgO含量可以看出，碎屑组成中应含有少量镁铁矿物，如黑云母和磁铁矿等。K2O/Na2O值为1.56～3.1，平均值为2.16，这可能是由于碎屑成分差异导致钾长石、黑云母等含钾矿物含量不同所致。
表 4 镇原地区洛河组砂岩主量元素分析结果（%）Table 4. Contents of major elements of sandstone of Luohe Formation in Zhenyuan area孔号 样品编号 岩性 SiO2 TiO2 Al2O3 TFe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 烧失量 K2O/Na2O CIA PY-1 A1 浅红色细砂岩 79.23 0.11 5.28 0.86 0.04 0.36 5.96 0.90 1.93 0.13 5.33 2.14 68.97 PY-2 A2 浅灰色细砂岩 81.39 0.11 5.55 0.80 0.03 1.92 2.80 0.98 1.87 0.02 4.23 1.91 63.20 PY-3 A3 浅灰色细砂岩 74.30 0.11 5.12 0.67 0.03 0.21 8.84 1.12 1.75 1.15 6.30 1.56 70.33 PY-4 A4 灰色细砂岩 86.82 0.13 5.47 0.74 0.02 0.55 1.62 1.15 1.80 0.02 2.14 1.57 69.52 PY-5 A5 浅红色细砂岩 70.98 0.19 5.69 1.70 0.07 3.48 6.34 0.71 1.99 0.90 8.24 2.80 70.80 PY-6 A6 灰色细砂岩 82.26 0.14 5.04 0.62 0.04 1.09 4.00 1.03 1.71 0.02 4.58 1.66 70.48 PY-7 A7 灰色细砂岩 91.00 0.09 4.17 0.45 0.01 0.59 0.81 0.41 1.16 0.02 1.68 2.83 70.79 PY-8 A8 灰黄色细砂岩 85.56 0.12 4.66 0.78 0.02 0.74 2.83 0.59 1.83 0.02 3.30 3.10 75.87 PY-11 A9 浅灰色细砂岩 82.56 0.15 5.39 0.84 0.03 1.82 2.62 1.04 1.98 0.02 4.08 1.90 61.81 4. 讨论
4.1 洛河组沉积环境判别
4.1.1 粒度参数对沉积环境的判别
沉积物粒度参数常常应用于确定沉积物沉积特征及沉积环境（刘华健等，2018；乔大伟等，2020）。通过对比洛河组样品、现代河流及现代砂丘的粒度参数得出以下特征：洛河组砂岩样品和现代砂丘的平均粒径值均较为均匀，现代河流由于受取样部位的制约平均粒径值差距较大，钻孔岩心的平均粒径（Mz）大多为1.43～3.32，介于现代沙漠（平均粒径为0.1～0.45）和现代河流（平均粒径为0.16～6.18）之间（图5a）。钻孔白垩系洛河组砂岩样品和现代沙漠的标准偏差（σ）值较为接近，分别为0.29～0.81和0.40～1.03，表明其搬运能力相对更加稳定，现代河流的标准偏差（σ）值变化范围比较大，为–1.53～1.82，表明它们的搬运能力差异较大（图5b）。钻孔白垩系洛河组砂岩样品和现代沙漠的偏度（Sk）值较为接近，分别为–0.13～0.65和–0.42～0.53，虽然现代河流的偏度（Sk）值变化范围较大（-0.17～2.27），但个别地区的值与钻孔样品和现代沙漠样品的值较为接近（图5c）。钻孔白垩系洛河组砂岩样品和现代沙漠的峰度（Kg）值也较为接近，分别为0.90～1.28和0.93～1.48，现代河流个别地区的偏度（Sk）值与钻孔样品和现代沙漠样品的值也较为接近（图5d），这是由于河流沉积粒度组成较为复杂，而风成砂丘沉积物则较为单一。因此当偏度值相似时, 峰度值是判别风成砂与河流砂的重要标志之一（朱筱敏, 2008）。
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图 5 研究区洛河组砂岩、现代沙漠、现代河流样品的粒度参数散点图Figure 5. Grain size parameters of samples from Luohe Formation sandstone, modern desert and modern river以上3组粒度参数特征显示，研究区白垩系洛河组砂岩的沉积环境更接近现代沙漠，而与传统的河流沉积有着明显的差异。但值得注意的是，沙漠区中的季节性河流粒度参数与风成砂丘的粒度参数值基本一致（表5，图5）。因此，研究区白垩系洛河组砂岩除风成因素外，可能存在河流相沉积。
表 5 镇原地区洛河组含铀岩系风成沉积体系判别参数表Table 5. Discriminant parameters for the uranium bearing rock series and aeolian sedimentary system in the Luohe Formation of Zhenyuan沉积体系 成因相 成因相各参数特征 岩性组合 沉积构造 粒度参数 概率累积曲线 成因判别 镜下显微 风成沉积体系 风成砂丘 红色、黄色细-中粒长石石英砂岩或岩屑石英砂岩，分选好，次圆状-圆状。自然伽马、电阻率和自然电位值相对较低 块状构造 平均值（Mz）：1.43~2.32；标准偏差（σ）：0.35~0.81；偏度（Sk）：
-0.13~0.17；峰度（Kg）：0.9~1.15一段式或两段式，一段式为主，主要为跳跃次总体。二段式悬浮次总体与跳跃总体的交截点小于2.75ɸ；跳跃次总体倾角大于60°，一般不存在滚动总体 C值平均值为 0.5131 ，M值平均值为0.2479 。样品位于萨胡成因图解左下方风、海滨环境区域石英含量在75%以上，岩屑含量一般大于长石含量。石英颗粒表面撞击坑的形状为似碟状、新月状（向尧, 2022；乔大伟等，2020） 河道沉积 灰色、灰绿色细-中粒或含砾长石石英砂岩或岩屑石英砂岩，分选较好-中等或较差，次棱角状-次圆状。自然伽马、电阻率和自然电位值相对较高 微斜层理、递变层理，含暗色条带 平均值（Mz）：1.43~2.31；标准偏差（σ）：0.29~0.59；偏度（Sk）：0.02~0.25；峰度（Kg）：0.96~1.28 两段式和三段式，悬浮次总体比较发育，与跳跃总体之间的交截点在2.75ɸ～3.5ɸ之间，跳跃总体的倾角多在60°～65° C值平均值为 0.5095 ，M值平均值为0.2836 。样品位于萨胡成因图解中间河流、浅海环境区域石英含量在70%以上，长石含量一般大于岩屑含量。石英颗粒表面撞击坑的形状为贝壳状的断口（向尧, 2022；乔大伟等，2020） 丘间沉积 红色、棕红色粉砂岩、粉砂质泥岩或泥岩 块状构造或小型平行层理 – – – – 浅湖沉积 灰色、灰黑色粉砂质泥岩、
泥岩小型交错层理和滑塌构造，可见动植物
化石– – – – 粒度参数虽然可以区分不同的沉积环境，但单一的粒度参数对于严格区分不同的沉积物类型存在局限，粒度结构参数散点图则可以更好的对沉积环境进行区分与判别（乔大伟等，2020）。由标准偏差–偏度散点图可知（图6a），3组样品均具有一定的独立区域，成不同点群，代表钻孔样品的A区主要位于左下侧，代表现代沙漠的B区则位于中见部位，介于钻孔样品和现代河流样品之间，代表现代河流的C区则靠近右下部，表明钻孔样品的沉积环境与河流相有明显差距，接近风成环境，但又有一定区别。由偏差-峰度散点图（图6b）可知，A区、B区和C区均有相互交织区域，但3个区域又存在一定的差异，尤其是C区差异性较为明显。由偏度-峰度（图6c）散点图可知，3个区域相互交织，只是C区的范围较大。以上研究充分说明目的层砂岩不是典型的河流相沉积，虽然与现代沙丘成因相近，但也存在一定区别。
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图 6 研究区洛河组砂岩、现代沙漠、现代河流样品的粒度结构参数散点图Figure 6. Scatter diagrams of grain size structure parameters of samples from Luohe Formation sandstone, modern desert and modern river4.1.2 粒度概率累积曲线对沉积环境的判别
粒度概率累积曲线是直接根据所得颗粒粒级百分比绘制而成的，其横坐标表示颗粒直径，纵坐标使用概率坐标，在粒度概率累积曲线上表示概率的累积。不同的概率累计曲线特征反映了不同的沉积动力条件，并由此较为精确地区分沉积环境（刘宝珺, 1992；杨玉卿等，2001；Sun et al., 2002；刘华健等，2018）。河流相一般具有典型的两段式和三段式粒度概率累积曲线，两段式最为常见，其主要特点为：悬浮总体发育，与跳跃总体的交截点处于2.75ɸ～3.5ɸ，跳跃总体倾角为60°～65°，滚动组分不发育，其中曲流河边滩、河道沉积及泛滥平原均属于两段式，悬浮组分分别为2%～3%、30%～40%和大于70%（表5）。风成沙丘几乎只有一个单一跳跃总体的沉积，分选极好（成都地质学院陕北队, 1976；郑浚茂等，1980）。
研究区白垩系洛河组砂岩样品中B24、B25和B30的概率累积曲线与曲流河边滩沉积特征相似，其余样品的概率累积曲线与风成沙丘沉积特征相似，表明研究区存在河流和风成两种沉积环境。
4.1.3 萨胡成因图解对沉积环境的判别
粒度图解判别分析可用判断不同的沉积作用和沉积环境（成都地质学院陕北队, 1976），目前应用较为广泛的有C-M图解和萨胡成因图解，这两种图解能够较为准确的判断沉积物的沉积环境，虽然C-M图可能很好的判别沉积物的沉积环境，但C-M图主要为了判别沉积物的水动力状况，不能很好的区分沉积物形成的不同动力属性。萨胡成因图解则更好的解决了沉积物形成的不同动力属性问题，该图解很好的区分出了浊流、冲积扇、河流-三角洲、浅海、滨海沙滩和风成等沉积环境。白垩系洛河组砂岩样品中有11件样品落入风、海滨环境区域内，有6件样品靠近河流、浅海环境区（图7），表明白垩系洛河组砂岩的沉积环境可能存在风成和河流两种沉积环境，这与粒度参数特征和累计概率曲线特征较为吻合。综上所述，笔者认为B24、B25、B28和B30样品为河流沉积，其余样品为风成沉积。
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图 7 洛河组砂岩样品萨胡成因图解Figure 7. Sahu genetic diagram of the sandstones from Luohe Formation4.1.4 岩相组合特征对沉积环境的判别
现代沙漠地貌沉积实例表明，沙漠中存在多种动力属性，有与风力作用有关的丘间沉积、风成沙席，有与水动力相关的浅湖、水洼、季节性的河道沉积，沙漠地貌中的河道沉积影响和改变着许多干旱地区地貌形成（Stanistreet et al., 2002；Bullard et al., 2003；Belnap et al., 2011；向尧等，2022）。通过岩相组合特征分析认为，研究区上白垩统洛河组存在风成和河流两种沉积环境，认为该地区为风成沉积体系，其中可以识别出风成砂丘、丘间沉积、河道沉积和浅湖沉积等成因微相（图8），其中丘间沉积又分为干丘间沉积和湿丘间沉积。洛河组的沉积环境与上覆的环华组的沉积环境有着显著差异，环华组主要为湖泊三角洲沉积，岩心主要为灰色细砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，并常见有介形类化石（（表5，图8）。
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图 8 研究区PY-2井上白垩统洛河组单井相分析图Figure 8. Sedimentary composite histogram of Luohe Formation of PY-2 well in the research area研究区洛河组风成砂丘岩心中表现为分选极好的红色、灰色细-中石英砂岩，为块状构造，见不到层理结构，这是由于风成砂丘形成的大型交错层理在钻孔这种小尺度下很难表现出来（图8、图9）；测井曲线上自然伽马、电阻率和自然电位值比河流沉积的要低（图8）。河道沉积则与风成砂丘有明显的差异，岩心上主要表现为灰色、灰绿色的细-中砂岩，有时可见含砾砂岩（图9），常见小型的微斜层理和碳质条带，分选虽然较好，但与风成砂丘比要差（图9）。虽然，岩心上河道沉积与风成砂丘表现差异较为明显，但由于河道沉积分布于风成砂丘之间，沉积物的粒度特征有时与风成砂丘粒度特征接近（图5、图6）。丘间沉积不发育，见有少量的干丘间沉积和湿丘间沉积（图8、图9），干丘间沉积表现为极小规模的具平行层理的红色细砂岩或粉砂岩（图8、图9），测井曲线上则与河道沉积更为相似；湿丘间沉积则表现为水平层理的红色泥岩和粉砂岩（图9）。研究区还存在小型的浅湖沉积，岩心上主要表现为灰色、灰黑色的泥岩、粉砂质泥岩，常见小型交错层理和滑塌构造等滨浅湖沉积特征（图8），可见植物化石和双壳类化石（图9）。
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图 9 研究区洛河组成因相的空间分布特征Figure 9. The spatial distribution characteristics of genetic facies of the Luohe Formation in the research area4.2 风成沉积体系中各成因相的空间配置关系
剖面特征显示（图9），研究区风成砂丘沉积非常发育，构成了风成沉积体系的主体，风成砂丘规模大，粒度较细，分选好，圆度为次圆状-圆状，有机质含量少，空间上风成砂丘垂向厚度大，纵向范围广，在研究区内广泛发育。河道沉积规模有限，粒度较风成砂丘要粗，为风成体系中粒度最粗的沉积，分选较好，圆度为次圆状-次棱角状，剖面上看，河道沉积“镶嵌”于风成砂丘中间，在不同时期均有发育，但分布范围有一定的规律，主要发育于研究区的北西部，南东部河道沉积不发育或发育规模小。丘间沉积发育规模小，主要分布于风成砂丘内部，浅湖沉积则多发育于研究区南东部。风成砂丘和河道沉积构成了该地区铀储层的主体，砂体累计厚度一般大于200 m，由于后期油气上移，部分红色砂体被还原成灰色或灰绿色（图9）。研究区南东部的小型湖泊和湿丘间沉积较为发育，形成了多个“泥-砂-泥”结构，造成研究区南东部砂体的非均质性较北西部的要强。
总体而言，研究区上白垩统洛河组整体表现为风成−水成相互作用频繁且强烈的风成沉积体系。风成砂丘构成了风成沉积体系的主体，丘间沉积不发育，河道沉积处于风成砂丘之间，呈垂向交互沉积，小型湖泊发育，研究区处于风成−水成相互作用区域。
4.3 风成沉积体系对铀成矿潜力的制约
研究区上白垩统洛河组铀储层砂体发育规模大、连通性好，铀矿化体既发育于风成砂丘中，又存在于河道砂体中（图10），说明铀成矿作用的发生对砂体的沉积环境没有选择，砂体本身不是制约砂岩型铀成矿的主要因素。铀储层主要由氧化砂体和还原砂体构成，氧化砂体主要分布于研究区北西部，向南东部逐渐变为灰色和灰绿色砂体，铀矿化体赋存于氧化砂体歼灭前端的灰色或灰绿色砂体中，说明研究区发生了层间氧化作用，主方向为由西向东。但是单纯的风成砂丘主要为氧化环境，缺乏大量的有机质，含氧含铀流体进入砂体时很难发生铀成矿作用。研究区处于鄂尔多斯盆地边缘，位于风成体系的风成-水成相互作用区域，河道沉积常常携带丰富的有机质而改造风成沉积物，提高了风成沉积体系中的还原剂丰度，加之油气沿着断裂由盆地内部向外逸散，将原生红色砂岩还原为灰绿色，增加了砂体中的还原介质的丰度，特别是小型浅湖沉积，形成了暗色泥质格挡层，构成了铀成矿所需的还原地质体，为铀成矿作用提供了充足的还原介质。湿丘间沉积和小型浅湖沉积又使得铀储层中发育了多个“泥-砂-泥”的物理空间，增加了砂体的非均质性，当含氧含铀流体进入风成沉积体系中的砂岩中时，受多种原生灰色沉积物的还原作用，使得氧化作用强度逐渐减弱，其边缘发生铀矿化作用。
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图 10 研究区洛河组砂体沉积环境及地球化学环境与铀矿体的空间配置图Figure 10. Sedimentary environment and geochemical environment of the Luohe Formation sand body in the research area and spatial configuration map of uranium ore bodies综上所述，笔者认为研究区上白垩统洛河组铀储层砂体发育规模大、连通性好，本身不是制约砂岩型铀成矿的主要因素，存在河流沉积和小型湖泊沉积是该地区发生大规模铀成矿作用的关键。风成沉积体系中的风成-水成相互作用，形成了富含有机质、发育有较为稳定“泥-砂-泥”结构的铀储层，这为后期大规模的铀成矿作用提供了前提条件。因此，盆地边缘的风成-水成交互沉积作用区域为有利的砂岩型铀成矿区域。
5. 结论
（1）研究区洛河组铀储层砂岩主要为红色、灰色、灰绿色细-粗砂岩，碎屑成分主要由石英、长石、岩屑组成。砂岩主要为岩屑石英砂岩和长石石英砂岩。
（2）镇原地区上白垩统洛河组铀储层粒度平均值（Mz）均值为2.01。标准偏差（σ）平均值为0.49，表明分选好。偏度（Sk）平均值为0.11，表明洛河组沉积以较粗物质为主，且留有一个细物质的尾部。峰度（Kg）平均值为1.05，峰度变化幅度不大。频率曲线显示较好的正态分布特征，频率直方图多呈单峰式，概率值累积曲线为高斜率一段跳跃式、一跳一悬两段式和一滚一跳一悬三段式。
（3）研究区洛河组含铀岩系沉积环境为风成沉积体系，识别出了风成砂丘、丘间沉积、河道沉积和浅湖沉积等成因相。风成砂丘主要为红色、黄色细-中粒岩屑石英砂岩，概率值累积曲线主要为跳跃次总体，倾角一般大于60°。河道沉积岩性为灰色、灰绿色细-中粒或含砾长石石英砂岩，概率值累积曲线悬浮次总体比较发育，与跳跃总体之间的交截点为2.75ɸ～3.5ɸ，跳跃总体的倾角多为60°～65°。丘间沉积岩性为红色、棕红色粉砂岩、粉砂质泥岩或泥岩，发育小型平行层理。浅湖沉积岩性为灰色、灰黑色粉砂质泥岩、泥岩，发育小型交错层理和滑塌构造，可见动植物化石。
（4）研究区上白垩统洛河组铀储层河流沉积和小型湖泊沉积制约着铀成矿作用。风成沉积体系中的风成-水成相互作用，形成了富含有机质、发育有较为稳定“泥-砂-泥”结构的铀储层，这为后期大规模的铀成矿作用提供了前提条件。因此，盆地边缘的风成-水成交互沉积作用区域为有利的砂岩型铀成矿区域。
致谢：工程师张冬冬、高级工程师纪银刚在样品采集方面提供了帮助，研究生郭长琪、张宇辰等在资料整理等方面提供了帮助，在此一并致谢！
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