0 引言

三江盆地是我国黑龙江省东北部重要的中—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^[1-2]。前人关于三江盆地演化动力学背景^[3]、盆地构造演化特征^[4-6]、原型盆地^[7]、盆地沉降史分析^[8-10]、盆地主要盖层沉积演化特征^[11-15]及油气地质^[16-19]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^[20]，对盆地砂岩型铀矿成矿条件分析不够系统，找矿方向不明确。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找矿方向进行了探讨，以期对该盆地下一步砂岩型铀矿找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—阿林造山带之上。在区域构造上属于在小兴安岭—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^[3-4]，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, 21]}。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—张广才岭地块，主要由古元古界麻山群和黑龙江群组成，据伽马能谱测量数据统计，平均铀质量分数：古元古界麻山群变质岩为6.71×10^-6、古元古界麻山群混合花岗岩为4.69×10^-6、黑龙江群黑龙江杂岩为4.40×10^-6。麻山群柳毛组具有丰富的铀源, 其变粒岩铀质量分数最高，高达50.00×10^-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色、灰黑色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60.00×10^-6，显示出地层本身具有较好的铀源条件。

2.2 中—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(J₃)的挤压裂陷、早白垩世(K₁)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—弱挤压坳陷及第四纪(Q)的较强烈差异隆升等6个阶段^{[1, 3-5, 7, 9, 15-17, 21]}，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—新生代构造演化

晚侏罗世(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—上侏罗统海相硅质岩。

早白垩世(K₁)的伸展断陷  早白垩世，盆地整体发生强烈的北西—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  进入新生代，受太平洋板块沿日本岛弧东侧海沟向欧亚板块俯冲的影响，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—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^[23-26]、松辽盆地^[27-29]、鄂尔多斯盆地^[30]及伊犁盆地^[31]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找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—砂—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找矿目标层位。

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、大规模的渗入改造，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入，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，也是确定盆地主要找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^[32-34]，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—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色碎屑岩沉积；古近纪，古气候条件为温湿气候，形成了始新统—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—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)—干旱、炎热(晚白垩世)—温湿(古近纪)—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，不作为主要找矿目标层位。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 下白垩统猴石沟组

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ZKH1-1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—砂—泥结构(图 3)。而且，无论从猴石沟组露头还是钻孔岩心来看，猴石沟组主要由一套灰—灰黄色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥岩组成，砂体总体胶结较疏松—疏松。砂砾岩多颗粒式支撑，填隙物多为粉砂质和泥质细杂基，胶结较疏松—疏松，常见炭质条带，粗砂岩中富含炭屑和煤线，发育薄煤层，煤厚一般为0.2~2.5 m，多为褐煤，并与粗砂岩不等厚互层产出(图 4)。

2.4.2 古近系宝泉岭组

宝泉岭组主要为一套湿地扇、河流相、滨湖沼泽相粉砂质泥岩夹煤建造。垂向上早期发育河床充填沉积，主要由灰色、杂色砂砾、粉砂和黏土等各种碎屑沉积物组成。多期次河道叠加形成的砂体连通性好，易连接成片，河道之间发育泛滥平原泥岩(厚度为5~8 m)，构成良好的泥—砂—泥结构，是一套胶结松散的灰色陆相含煤粗碎屑岩沉积建造，砂体均为胶结较疏松—疏松，砂岩多为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，成熟度较低，且岩石中富含炭化植茎和零星炭屑，泥岩中常掺杂泥炭沉积。

2.4.3 新近系富锦组

新近系富锦组时期主要发育一套灰色陆相含煤碎屑岩沉积建造，岩性主要由灰色-浅黄色粗砂岩、细砂岩、粉砂岩和深灰色-棕色泥岩组成。ZKJS1和ZKJS2均钻遇了富锦组，测井曲线多为高幅箱型—钟型，反映水动力较强，为辫状河三角洲平原亚相分流河道微相，上下隔水层为间湾泥或浅湖泥，构成良好的泥—砂—泥结构。其岩性整体较疏松—疏松，砂体多为泥质胶结，胶结疏松，砂岩中富含炭屑。

通过沉积特征的研究，可知工作区内下白垩统猴石沟组、古近系宝泉岭组及新近系富锦组均为含煤碎屑岩建造，发育河道砂体，具有良好的泥—砂—泥结构，砂体疏松，其中均含有机质及炭屑，是砂岩型铀矿有利的找矿目标层。

2.5 氧化带发育特征

目前，三江盆地已在下白垩统猴石沟组和新近系富锦组砂体中发现了具有一定规模的氧化带。

2.5.1 下白垩统猴石沟组氧化带发育特征

下白垩统猴石沟组砂体中的氧化带在露头和钻孔砂体中均有发现。露头主要位于西部坳陷的鹤岗以北地区，主要表现为后生氧化的地球化学类型；在钻孔ZKH1-2、ZKH4-1中均发现了氧化砂体。推测氧化前锋线主要发育于鹤岗凹陷北部(图 5)。

其中，双泉村出露的氧化带砂体地层整体产状为195°∠35°。沿露头氧化砂体倾向水平延伸1 km处的ZKH1-1井，其岩心砂体主要为灰白色，且在232.5~240.9 m处粗砂岩发生过较强的黏土化作用，主要由长石水解产生，为弱氧化蚀变，处于氧化—还原过渡带。此外，愚公村东南部河谷出露的氧化砂体地层整体产状为120°∠10°。沿该氧化砂体露头倾向水平延伸约1 km处的ZKH4-1，揭示了厚度约12 m的褐黄色粗砂岩为强氧化带。

2.5.2 新近系富锦组氧化带发育特征

在绥滨坳陷东缘，新近系富锦组不整合覆盖于下白垩统城子河组之上，其底部发育氧化砂体，产出层位相对稳定，向北西向可延伸6 km左右，具有一定的规模。其氧化前锋线在平面上表现为向北西向突出的蛇曲状，产出位置在ZKJS1-1与ZKJS1-2之间(图 6)，氧化带砂体厚度一般为5~15 m(图 7)。

3 砂岩型铀矿找矿方向探讨 3.1 找矿目标层位讨论

砂岩型铀矿目标层的确定，一般从构造演化、古气候演化、砂体发育特征、氧化带及已知铀矿化发育层位等方面综合考虑，但受限于工作程度，研究区目前未发现已知的铀矿化(异常)。因此，本文仅从前4个方面对找矿目标层位进行讨论。

1) 研究区中—新生代以来发育两期构造反转。构造反转过程早期发育的含煤碎屑岩具有地层结构好、砂体厚度适中及还原容量充足等特点；构造反转后期的挤压隆升使得早期的含煤碎屑岩接受了有利的后生改造，更容易形成氧化带，有利于铀元素的富集沉淀。因此，从构造演化特征及其对铀成矿控制作用方面来看，发育于构造反转早期的下白垩统猴石沟组、古近系宝泉岭组可作为有利找矿目标层位。

2) 研究区中—新生代以来，古气候环境以潮湿为主，仅在晚白垩世和上新世为干旱、炎热，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)。因此，从古气候环境角度来看，发育于干旱、炎热古气候环境之前的下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组含煤碎屑岩可作为有利的找矿目标层位。

3) 研究区主要的盖层均为含煤碎屑岩，均发育有辫状河道砂体，具有较好的地层结构和较高的还原容量，可作为砂岩型铀矿有利的找矿目标层位。

4) 目前工作成果显示，研究区氧化砂体仅发育于下白垩统猴石沟组和新近系富锦组砂体中，氧化砂体是砂岩型铀矿重要的找矿线索。

综上所述，三江盆地砂岩型铀矿找矿工作应以下白垩统猴石沟组、古近系宝泉岭组及新近系富锦组为主要目标层位。

3.2 找矿方向讨论

整体而言，三江盆地具有较有利的砂岩型铀矿成矿条件，但就找矿方向而言，还需针对不同的构造单元具体问题具体分析。

西部坳陷  小兴安岭东坡是该坳陷的主要物源区，整体铀源条件良好，优于盆地其他地段。坳陷内发育有下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组有利找矿层位；小兴安岭山前地区发育构造斜坡带，具有较好的地下水补—径—排条件，有利于后生改造的发育；该区猴石沟组在露头和钻孔中均发育氧化砂体，是较好的砂岩型铀矿找矿线索。因此，西部坳陷应作为三江盆地砂岩型铀矿找矿的重点工作地区，尤其是小兴安岭东坡山前地带，找矿层位以下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组为主。

绥滨坳陷  该坳陷具有较好的构造条件，绥滨坳陷东缘发育构造斜坡带，具有较好的地下水补—径—排条件，有利于后生改造的发育。下白垩统城子河组和穆棱组因成岩度较高，且成分成熟度低等原因不宜作为主要找矿目标层位；但新近系富锦组为含煤碎屑岩建造，发育泥—砂—泥结构，是有利的成矿建造，在绥滨坳陷东缘富锦组砂体中发育有典型的层间氧化带，且走向延伸仅15 km，具有一定的找矿前景，值得进一步探索。

前进坳陷  该坳陷基底为中生代褶皱基底，铀源条件较差，发育有古近系宝泉岭组和新近系富锦组两套含煤碎屑岩建造，均发育泥—砂—泥结构，砂体疏松，富含有机质及炭屑；但据目前资料显示，未发现发育有氧化砂体。因此，据目前掌握情况来看，该坳陷铀成矿条件较差，不宜作为砂岩型铀矿找矿重点地区。

综上所述，三江盆地砂岩型铀矿找矿工作应以西部坳陷为重点工作区，尤其是小兴安岭东坡山前部位为重点地段，以下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组为重点找矿层位。

4 结论

1) 三江盆地西部蚀源区主要为富铀花岗岩及变质岩，能够为盆地内铀矿化发育提供充足的铀源。

2) 中—新生代以来，盆地构造演化经历了挤压裂陷、伸展断陷、挤压坳陷、走滑伸展或裂谷断陷、弱伸展—弱挤压坳陷及较强烈差异隆升6个阶段。其中，早白垩世末—晚白垩世早期和古近纪末—新近纪早期两期的构造反转，形成了盆地的主要找矿目标层位下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组。

3) 三江盆地砂岩型铀成矿条件总体较好，下白垩统猴石沟组、古近系宝泉岭组及新近系富锦组均发育有一定规模的辫状河道砂体，具有泥—砂—泥结构；且砂体中均富含有机质及炭屑，部分地区还见有一定规模的氧化砂体，是砂岩型铀矿找矿的有利目标层位。

4) 整体而言，三江盆地西部铀成矿条件优于中部和东部，找矿工作应以西部坳陷为重点工作区，尤其是小兴安岭东坡山前部位为重点地段，以下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组为重点找矿层位。