0 引言

二连盆地是在内蒙古—大兴安岭海西多旋回、软碰撞褶皱基底上发育起来的中新生代沉积盆地 （赵林和秦建中，1998），从下至上可划分出上、下两大套地层单元：下部以变质程度不一的古生代海相沉积地层为主，厚度大，分布面积广，夹有火山熔岩和火山碎屑岩；上部是以中新生代沉积岩和火山岩为主的地层。上部地层主要由侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系组成，具有地浸砂岩型铀成矿典型的泥-砂-泥结构（刘波等，2017）。

前人在二连盆地开展了大量基础地质工作，铀矿调查工作始于 20 世纪 50 年代后期，以小比例尺概略区调、航空放射性测量、编图及科研工作为主，总结了较为完善的成矿规律。核工业二四三大队从本世纪初开始，在乌尼特坳陷开展了1∶25万地浸砂岩型铀资源区域评价等工作，总结了乌尼特坳陷铀成矿有利条件，即盆地具有完整的地下水补—径 —排系统，其下白垩统巴彦花组（K₁bs）为成矿目的层。

盆地形成演化的同时伴随着地下水的形成发展过程，作为铀的载体，地下水对铀的迁移、富集有着重要作用，因此研究古水文地质条件对地浸砂岩型铀矿找矿有着非常重要的意义。本文通过研究乌尼特坳陷古水文地质条件，深入分析其形成、运移、交替作用，总结出铀成矿有利地段及成矿时期，以期为二连盆地乌尼特坳陷铀矿找矿起到借鉴（李强，2019）。

1 坳陷地质特征

1.1 区域地质背景

乌尼特坳陷位于二连盆地的东南部，是二连盆地五大坳陷之一，其东界为大兴安岭隆起区，南部为锡林浩特复背斜，北西以苏尼特隆起为界，呈北东走向，长约430 km，宽20~70 km，坳陷区总面积约 17000 km²（周玉娟，2015）。乌尼特坳陷划分为 8个次级构造单元，多呈 NNE、NE、SN 向展布，以胡热图、巴彦呼舒、巴其、白音胡硕凸起相隔，从东（北） 往西（南）由迪彦庙、巴彦花、高力罕、阿拉达布斯、布日敦、包尔果吉、吉尔嘎朗图和洪浩尔舒特凹陷组成。乌尼特坳陷是一个 K1-N 期形成的地下水渗入型盆地（图1）。

1.2 二连盆地乌尼特坳陷基底、盖层结构特征

盆地地层结构具二元结构特征，分为基底和沉积盖层两部分。

1.2.1 基底特征

二连盆地乌尼特坳陷基底主要由元古界—古生界的海相粗碎屑岩类、浅海相和海陆交互相的碎屑岩、碳酸盐岩（经过了古生代多旋回海槽发展后，古生代沉积褶皱回返上升为陆，发生了强烈的改造和变质作用，形成巨厚中浅变质岩系）、海西晚期和燕山早期花岗岩以及侏罗纪晚期酸性、中酸性火山岩组成（苗全芸等，2016）。

元古界为一套中等变质作用的海相碎屑岩及海相基性—中基性—超基性火山岩组成（汪啸风和陈孝红，2005），主要为石英岩、石英片岩、大理岩、磁铁石英岩、千枚岩、变粒岩、炭板岩和变质凝灰岩、凝灰质板岩等，铀含量一般为 2.5×10^-6 左右，其中含铁石英岩、千枚岩、炭板岩的铀含量个别高达 （4.62~29.4）×10^-6。

下古生界为一套中等—浅变质作用的海相碎屑岩、碳酸盐岩夹中基性火山岩建造，铀含量（3.1~4.6）×10^-6。

上古生界为一套浅变质作用的浅海相、海陆交互相的碎屑岩、碳酸盐岩及海相火山岩建造，局部为陆相火山岩。岩性主要为变石英砂岩、硬砂岩、灰岩、板岩和中性火山岩等（韩效忠等，2018），铀含量一般为（2. 0~5. 0）×10^-6，但其中的火山岩含铀量则高达7.5×10^-6。

中下侏罗统（J_1-2）主要为一套内陆河湖相含煤碎屑岩建造，因受燕山早期构造运动及火山喷发作用影响，产状较陡，并遭受较强的热接触变质作用。上侏罗统主要为一套中酸性火山岩、火山凝灰岩建造。

根据石油部门资料，巴彦花群底面形态总体上由北东向西南缓慢降低，呈现一蝌蚪形异常区，同现今坳陷的主体范围一致，基底最大埋深3600 m。

1.2.2 盖层特征

二连盆地乌尼特坳陷沉积盖层由下白垩统阿尔善组、腾格尔组、赛汉塔拉组、古近系及第四系组成（图2），其中下白垩统最为发育，是各凹陷的沉积主体（聂逢君等，2007）。现代地表主要出露古近系和第四系，下白垩统零星出露于坳陷的北西边缘。地层特征如下：

1 —坳陷边界；2—凸起、凹陷边界；3—盆缘断裂；4—国界

阿尔善组（K₁ba）：主要为灰绿色夹灰紫色、紫红色及杂色复成分砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。砂砾混杂堆积，分选极差。总体上该组沉积范围小，为一套盆地演化初期快速堆积的充填式粗碎屑沉积，厚度大于500 m。

腾格尔组（K₁bt）：以灰色、深灰色、黑色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质泥岩、煤层为主，夹细—中 —粗砂岩，普遍含有较多的炭化植物碎屑，见有较多的云母碎片，局部见介形虫、螺化石。该组固结良好，硬度偏大，厚度大于 800 m。腾格尔沉积晚期，坳陷整体抬升，水体变浅，湖盆陡缓两侧以进积型扇三角洲相砂体为主，岩性为灰白色、浅灰色砾岩、砂砾岩，夹灰、深灰色泥岩。

赛汉塔拉组（K₁bs）：主要为一套温暖、湿热气候条件下的河流相、沼泽相沉积，是盆地较晚时期的产物，为主要的找矿目的层位（黄汉嘉等，2007）。据岩性组合特点，该组大致可划分3段：下段以块状灰色、灰白色砂砾岩为主，夹灰色泥岩、煤层和炭质泥岩；中段以砂砾岩与泥岩互层为主；上段主要为灰色、灰绿色、土黄色砂岩、砂质泥岩与泥岩互层，局部地段有缺失。该地层仅在盆地边缘较少出露，均由各凹陷的北西和南东两侧向盆内倾斜，产状平缓，倾角一般为 5°~10°，与下伏腾格尔组呈角度不整合接触；厚度一般为 200~600 m，最厚处 1400 m； 埋深一般小于600 m，最大1450 m。

古近系（N₂）：区内广泛发育，覆盖下白垩统，为一套干旱气候条件下沉积的洪泛平原相棕红色黏土、粉砂质黏土沉积组合，具塑性，夹有砂、砾，黏土中含有大量的钙质团块及斑点、细脉状铁锰质；局部地段夹玄武岩。近物源沉积处多为粒度较粗、分选性较差的冲积扇相沉积建造，厚度0~120 m。

第四系（Q）：多为松散冲洪积物、坡积物及风成砂、亚黏土，基本上覆盖全区，一般厚度 10 m 左右，最厚达100 m以上。

1.2.3 盖层构造特征

二连盆地在成生、演化过程中发生了多次挤压抬升与沉降运动，尤其是中、新生代陆盆发展阶段，岩浆活动贯穿始终（张文军等，2013）。乌尼特坳陷内盖层断裂以燕山早期构造运动为断裂生成发育主要阶段，表现为区内各凹陷边界断裂对下白垩统巴彦花组的沉积以及凹陷内主要断裂的生成起着明显的控制作用，新构造运动类型以垂向升降运动为主，凹陷内白垩纪晚期作为地下水运移排泄的导水构造不发育（苗全芸等，2015）。

2 乌尼特坳陷古水文地质特征

2.1 古气候特征

二连盆地侏罗纪—古近纪古气候对含铀建造及其共（伴）生矿产的控制极为明显，具体表现为含铀建造及其共（伴）生矿产分布区均在潮湿气候向干旱气候演化的转折期和潮湿带与干旱带之间的过渡区（周留记和王文斌，1992）。

二连盆地下白垩统沉积古气候特征为温暖湿润时期，该时期沉积的岩石中富含植物碎屑等还原介质，对于同时期形成的地下水化学特征表现为富含有机质的具有强还原性质的还原水。

2.2 古水文地质分期

古水文地质期是沉积盆地水文地质发展史的组成部分，是反映地下水形成的一个特定的地球化学环境的地质时间段。根据本区地质构造特征及地下水的形成演化过程，可将区内沉积盖层划分为 4个水文地质期（韩效忠等，2017），即早白垩世水文地质期（Ⅰ）、晚白垩世水文地质期（Ⅱ）、古近纪水文地质期（Ⅲ）、第四纪水文地质期（Ⅳ）。每个水文地质期又可划分为相应的 3 个水文地质亚期，即沉积水亚期、渗入水亚期和混合亚期（图3）。

在地史发展过程中，沉积作用与渗入淋滤作用交替发生，与此同时，形成不同时期的沉积成因水和渗入淋滤水，并发生渗入水对沉积水的交替。晚白垩世及古近纪水文地质期中的渗入亚期最长，而此期正是铀后生成矿的主要时期。

2.3 乌尼特坳陷早白垩世古水文地质分区

根据坳陷地层结构特征，发育于坳陷中的下白垩统是乌尼特坳陷铀成矿的主要目的层，以下只对乌尼特坳陷早白垩世的古水文地质条件进行分析。

2.3.1 乌尼特坳陷古水文地质分区

根据早白垩世的沉积环境及构造分区特征，将区内可分为以下三类古水文地质区（图4），Ⅰ—坳陷周边蚀源区：该区地下水主要为渗入成因水，赋存于基岩裂隙中，其水化学成分主要与大气降水及水岩作用有关，一般为低矿化度的含氧含铀地下水，该区是地下水的补给区；Ⅱ—坳陷中的凸起区 （副自流盆地区）：当接受沉积时形成沉积成因水，当露出水面遭受剥蚀时接受渗入水，地下水赋存在孔隙中，水化学成分变化较大；Ⅲ—自流盆地（坳陷中的凹陷区）：随着沉积物的加厚压实，泥岩挤压水进入砂岩集水层，形成埋藏的层间水，地下水不断浓缩盐化，矿化度升高，该类地下水一般具有较强的还原能力（田亮等，2020）。

2.3.2 乌尼特坳陷古水动力分区

根据早白垩世古水文地质分区及地下水动力条件，将本区划分为 3 个水动力区（李文科等， 2014），即：1 渗入水强烈交替区、2 沉积水承压系统区、3 渗入水承压系统区，3 个区分别与上述坳陷周边蚀源区、自流盆地区、副自流盆地区相对应。沉积水承压水系统区和渗入水承压水系统区位于盆地内部，是盆地地下水天然承压水体系，其水动力条件对成矿作用具有重要意义。

3 乌尼特坳陷地下水的形成发展史

3.1 同生沉积水的形成、分布及演化过程

在地下水的形成发展过程中，不同沉积亚期、形成不同时期的同生沉积水，通过对岩性岩相分析显示，在早白垩系初期，随着沉积物的形成，地下水由盆缘向盆中湖相沉积区运移（图5）；在上部岩层不断加厚、地静压力逐步增大的过程中，泥岩压挤水也由盆中向盆缘扩散，直到地静压力水与水静压力达到平衡时，地下水将向局部减压地段运移。晚白垩世及古近纪上新世时期同生沉积水的形成、分布及演化同样遵循早白垩世的规律（朱志军等，2014）。

从早白垩世沉积前至今，由于基底结构的控制作用，乌尼特坳陷中各凹陷始终保持北北东向及北东向展布的特征，虽然受到后期构造作用的改造，但基本上没有改变其原有的特征。由于凹陷内白垩世晚期作为地下水运移排泄的导水构造不发育（叶阳等，2019）。因此各凹陷不同时期的地下水始终接受背面及南东部蚀源区大气降水及基岩裂隙水的渗入补给，并向凹陷中心径流。在不同时期沉积水形成的同时，由于地质环境演化，各凹陷南西 —北东向的古水动力条件发生了一定程度的改变，主要表现为古水动力梯度的改变。早白垩世晚期，地壳处于不均匀上升状态，洪浩尔舒特和包尔果吉凹陷水动力梯度有所加大；晚白垩世沉积时期，区域上发生了第二次掀斜构造运动，使东部相对上升、西部相对下降，水动力条件梯度减小；至上新世沉积时期，受喜山构造运动影响，区域上发生了第三次掀斜构造运动，使西部相对上升、东部相对下降，沉积中心向东迁移，各凹陷水力梯度增大（图5； 唐国龙等，2021^②；李占春，2017^③）。

3.2 水静压力系统对地下水的改造作用

同一含水岩层的不同时期，淋滤面积的大小、持续时间、气候条件各不相同，得到大气降水渗入式水交替强度也不同（表1）。

如表1 所示，除个别凹陷（包尔果吉）在古近系及第四系时期由于地层超覆沉积，使下白垩统无地表露头补给区，没有接受大气降水的淋滤作用，其他地区在古近系及第四纪时期都不同程度地接受了大气降水的渗入交替，最小渗入式水交替强度为 850。在晚白垩世及古近系时期，全区都接受了大气降水的渗入交替，最小交替强度为 1536。这表明，下白垩统的后生沉积水已全部被不同时期的大气降水渗入淋滤更新，并演化为淋滤水，其更新速度从晚白垩时期到古近系及第四纪时期为 0.1028万年，最长1. 0275万年。这段时期古气候由半湿润 —半干旱逐渐转变为半干旱—干旱，最后变为干旱气候，充分说明了此时期下白垩统岩层经受过强烈的后生氧化改造作用，可以认为早白垩世末期到上新世沉积之前是该区后生铀成矿的主要成矿期（王美芳，2014；唐国龙等，2021^②；李占春，2017^③）。

1 —蚀源区；2—凸起区；3—自流水盆地

3.3 地静压力系统对地下水的改造作用

盆地形成发展过程中，沉积物随盆地的下沉而增厚，上部地层加在下部地层的地静压力逐渐增大，泥岩中的沉积水被挤压到空隙较大的砂岩及水层中，即发生沉积成因水的初始水交替。各凹陷白垩系初始水交替强度见表2。

各凹陷初始水交替强度最小为 110%，最大为 285%，说明该区下白垩统砂岩集水层中的同生沉积水全部被泥岩中的沉积压挤水所更新，并形成后生沉积水；由于挤压水头的高值区在盆地中心，致使沉积成因水由盆地中心向盆缘运动。

4 从古水文地质条件分析有利铀成矿部位

通过上述分析，二连盆地乌尼特坳陷中各凹陷为地堑型凹陷，凹陷内作为地下水运移排泄的导水构造不发育，影响了来自盆缘的含氧水向盆地内运移，氧化还原过渡带的形成则主要取决于地静压力系统及水静压力系统对地下水的改造作用（陈法正，2001）。由于地静压力及水静压力的压挤，初始水向盆缘运动，富含有机质的压挤水运动方向与盆缘补给区的含氧含铀水运动方向正好相反，在其径流过程中，两种不同性质的地下水相遇的混合部位就是水动力条件和水化学环境的变异部位，铀元素往往在这里富集成矿（图6；李洪军和申科峰，2010）。

1 —下白垩统分布范围；2—隆起区；3—湖相泥岩沉积范围；4—压榨水等值线；5—压榨水流向；6—地下水流向

1 —第四系；2—古近纪；3—下白垩统赛汉塔拉组；4—下白垩统腾格尔组

5 结论

（1）在地史发展过程中，沉积作用与渗入淋滤作用交替发生，由此形成不同时期的沉积成因水和渗入淋滤水。

（2）晚白垩世至古近纪水文地质期中的渗入亚期的周期最长，古气候由半湿润－半干旱向干旱过渡，在干旱的古气候条件下的长期沉积间断，对后生氧化蚀变的形成及铀的富集是极为有利的。该时期是本区后生铀成矿的主要成矿期。

（3）大气降水、渗入式水交替强度的计算表明，下白垩统后生沉积水已全部被不同时期的大气降水渗入淋滤更新，进而演化为淋滤水。

（4）通过构造演化，早白垩世晚期至今，地下水流向一直未发生改变，与后生氧化蚀变方向一致。富含有机质的压挤水运动方向与盆缘补给区的含氧含铀水运动方向相反，在其径流过程中，两种不同性质的地下水相遇的混合部位就是水动力条件和水化学环境的变异部位，铀元素往往在这里富集成矿。

注释

① 姜山，黎伟，元久，王卫国，王宇.2007. 内蒙古乌尼特坳陷1∶25 万铀资源区域评价[R]. 赤峰：核工业二四三大队.

② 唐国龙，张海龙，刘庆，丁园，翁义军.2021. 内蒙古二连盆地吉林郭勒—道特诺尔地区铀矿资源调查评价[R]. 赤峰：核工业二四三大队.

③ 李占春.2017. 内蒙古二连盆地乌尼特坳陷及其周边构造水文地质研究及编图[R]. 赤峰：核工业二四三大队.

参考文献