工作中是不容忽视的。陈戴生等对我国中新生代古气候演化及对盆地砂岩型铀矿的控制作用进行了探讨[1]，杨烨、何中波通过寻找古生物、沉积体系、孢粉证据，分析了准噶尔盆地中新生代古气候演化特征，并对砂岩型铀成矿作用进行了探讨[2]。另有学者通过研究地球化学指标（常量元素、微量元素、稀土元素、有机质等）的变化规律及粘土矿物组合特征对古气候、古沉积环境进行了研究[3-5]。本次通过对卡姆斯特地区多个钻孔岩心样品的系统采集和分析测试，开展了不同地质时期的沉积地球化学特征及古气候环境条件研究，并探讨了古气候条件对铀元素迁移富集的影响。
1 研究区概况
准噶尔盆地及周边经历了多旋回的构造运动。石炭纪早期为洋盆，在海西构造运动中完成与周围板块的拼合。新生代前发育各种继承性、持续性或阶段性隆起与坳陷。研究区地处准噶尔盆地东北缘，构造上纵向横跨索索泉凹陷及滴北凸起（图1），发育上古生界和中新生界，分别构成盆地基底和盖层。盖层由中新生界三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系组成。侏罗系发育较齐全，包括八道湾组、三工河组、西山窑组、头屯河组和齐古组。八道湾组岩性以灰色泥岩、砂岩、碳质泥岩、褐煤互层为主，底部为砾岩层;三工河组岩性以泥岩、泥质粉砂岩、砂岩为主，底部为砾岩或含砾砂岩层，下部主要为低弯曲度砂质辫状河沉积，中、上部沉积了一套以滨湖、浅湖相为主的泥质粉砂岩及泥岩，局部夹有分流河道相砂体;西山窑组岩性以灰白色砂岩、泥岩、泥质粉砂岩互层为主，夹煤层和碳质泥岩、砾岩，总体沉积相以滨湖相、湖相为主，下部沉积了一套辫状河相砂体;头屯河组下部为原生灰色层，由砾岩、砂岩、泥岩和泥质粉砂岩组成，为一套辫状河、滨湖、浅湖相、分流河道沉积物，底部泥砾岩为标志层;上部为一套杂色层，以河道相、河漫滩相、滨湖、浅湖相沉积物为主，由灰、灰绿色与紫红、褐红色砂泥岩互层组成，以泥岩为主;齐古组为一套棕红色、紫红色细碎屑岩，下部为中、细砂岩，中上部为粉砂质泥岩、泥岩;下白垩统吐谷鲁群仅在钻孔中被古近系超覆，地表未见出露。岩性以紫红色泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩为主，夹细砂岩、中细砂岩，底部砾岩层;古近系乌伦古河组岩性为厚层浅黄、浅黄白及灰白色中细砂岩、细砂岩、粉砂岩夹泥岩，底部为砾岩、砂砾岩;新近系沙湾组以黄色、浅褐色砂砾岩、砾岩为主。
2 样品采集及分析方法
本次研究234件样品的加工及常、微量元素分析、有机碳含量分析均由核工业新疆理化分析测试中心完成，沉积岩粘土矿物相对含量分析由中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司实验检测研究院分析测试。按规范EJ/T1121-2000、DZ/T0130-2006，样品加工粒度物理项目80～100目，化学分析项目160～200目，质量200 g/样。本次研究Th、微U、CaO、MgO、Al2O3、Ga、Rb分析项采用ICP-OES，ICP-MS分析， B分析项采用一米平面光栅摄谱仪WWP1分析，FeO、Fe2O3、有机碳分析项采用滴定管滴定，沉积岩粘土矿物相对含量x衍射分析采用D8 X射线衍射仪分析。
3 古气候及古沉积环境分析
3.1 元素地球化学分析
地球化学元素的迁移与富集特征是古气候环境的忠实记录者。地球化学元素迁移与富集同盆地演化的构造背景、物源区地质特征等因素有关。目前很难采集与地层沉积时期相一致的物源区岩石样品进行比对研究，因此，本次研究仅讨论地球化学元素的迁移与富集对古气候环境变化的记录。
沉积岩中的常量元素、微量元素及某些元素的比值被广泛用于恢复古气候和判别沉积环境[3-6] 。粒度粗的沉积物在较强的水动力条件下接受沉积，水动力较强的分选作用使得粒度细的颗粒被带走。在弱水动力条件下，粒度较细的沉积物（粉砂级、泥级）经较长时间搬运和分选后沉积，因此，较细沉积物中会保留反映该时段完整丰富的地球化学记录[4]。本文用来分析古气候及沉积环境的样品主要来自卡姆斯特地区侏罗—渐新世地层中的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，共计72件。下白垩统吐谷鲁群24件，上侏罗统齐古组24件，中侏罗统头屯河组上段7件，中侏罗统头屯河组下段10件，中侏罗统西山窑组5件。
常量元素中CaO、MgO、Al2O3对古气候环境具敏感反映，Al2O3喜湿， CaO/MgO值高指示古环境气温相对较高，CaO/MgO值低指示古环境气温相对较低[7]。据分析（图2），Al2O3含量平均值总体呈下降趋势，但在晚侏罗世齐古期至早白垩世吐谷鲁期略有升高，反映中侏罗世西山窑期至中侏罗世齐古期，该地区古气候逐渐由湿润向干旱转变，齐古晚期至早白垩世吐谷鲁期，该地区古气候干旱程度降低，向半干旱气候过渡。CaO/MgO值变化不大，中侏罗世西山窑期略有下降，说明该时期气温较之前有所降低，但还属温热气温。硼元素（B）在海相泥质沉积物中含量较高，稼元素（Ga）多富集在淡水沉积物中，利用泥质沉积物的硼与稼的比值指示古盐度是有效的[8-9]。Fe2+/Fe3+的值及有机碳含量往往对地层沉积时的氧化、还原环境有一定指示作用，当Fe2+/Fe3+>1时为还原环境[8]。
研究表明，B/Ga值越大古盐度越大，陆相环境B/Ga比值一般小于3.0～3.3[9]。如图3所示，卡姆斯特地区中侏罗世西山窑期至早白垩世吐谷鲁期沉积物B/Ga值都小于3.0，但整体呈增加趋势，表明該地区这一时期为淡水环境，古盐度略有增加。下白垩统吐谷鲁群砂岩及粉砂岩中见大量钙质结核也印证了这一推断。中侏罗世西山窑期至早白垩世吐谷鲁期，样品Fe2+/Fe3+均值呈递减趋势（图4），中侏罗世西山窑期至头屯河期早期Fe2+/Fe3+值大于1，为还原环境，其中西山窑期Fe2+/Fe3+均值为18.641，远大于1，呈强还原环境。头屯河晚期各地层中Fe2+/Fe3+均值小于1，呈氧化环境，说明头屯河期为一个由还原环境向氧化环境转变的过渡时期。古近系—中侏罗统齐古组有机碳含量具有同Fe2+/Fe3+值一致的变化趋势。有机碳高值区基本重叠于还原相带，且位于古盐度较低处，可见Fe2+/Fe3+>1及较低的古盐度有利于沉积物中有机碳的含量升高。
3.2 粘土矿物组分分析
粘土矿物为次生矿物，广泛分布于地表沉积物中，其组合特征及结晶程度与外部气候环境变化密切相关。在风化作用下，绿泥石水镁石层内的二价铁易被氧化;高岭石常发育于高温多湿及强酸性条件下;碱性、高镁的温暖气候条件有利于蒙脱石的形成;干燥气候、弱淋滤作用有利于伊利石的形成和保存[10-11];伊利石-蒙脱石混层矿物指示着其出现时的成岩强度[12]。
本次采集样品中粘土矿物含量分析结果显示（表1），卡姆斯特地区西山窑期高岭石含量最高，伊利石含量较低，绿泥石含量不高但略高于其它时期。说明当时为温暖、潮湿的气候条件，伊利石-蒙脱石混层矿物检出，但未检出蒙脱石，表明成岩过程中存在蒙脱石向伊利石的转化;头屯河期高岭石含量骤减，绿泥石含量较低，伊利石含量较前一时期略有增加，伊利石-蒙脱石混层矿物、蒙脱石均有检出，说明该时期较前一时期温度和湿度有所降低，但仍属于温暖潮湿的气候环境，且成岩过程也存在蒙脱石向伊利石转化;齐古期未检出高岭石，绿泥石含量较低，伊利石-蒙脱石混层矿物检出，蒙脱石含量略低于与相邻的两个时期，伊利石含量与蒙脱石呈相反趋势，说明齐古期相对其它时期较干燥，气温较前期增高;吐谷鲁期未检出高岭石，绿泥石含量低，伊利石-蒙脱石混层矿物检出，蒙脱石含量较前期有所增加，伊利石含量与蒙脱石呈相反趋势，说明吐谷鲁期该区仍处于温暖环境，相对前期干旱程度有所降低;乌伦古河期未检出高岭石和蒙脱石，伊利石-蒙脱石混层矿物检出，绿泥石含量低，伊利石含量接近于零，反映乌伦古河期该区气温较之前有所下降且转向干旱环境。
4 古气候及古环境对砂岩型铀矿的影响
样品元素地球化学分析及粘土矿物组分特征表明，东准卡姆斯特地区中侏罗—渐新世古气候逐渐由温热、潮湿向亚热、干旱转变，虽有冷干与暖湿波动，但总体上呈较温暖的气候特征，沉积环境均为淡水环境，但古盐度增加。本次采取的样品中铀含量结果显示（图5），古近系、新近系样品U含量均小于3×10-6;上侏罗统齐古组、下白垩系样品U含量2×10-6～6×10-6;中侏罗统头屯河组U含量相对偏高，为3×10-6～7×10-6，部分样品U含量高达10×10-6;西山窑组U含量2×10-6～5×10-6。
铀的表生地球化学行为突出，在氧化环境中迁移强，还原环境中迁移性弱。中侏罗世西山窑期沉积阶段气候湿热，头屯河期呈过渡型特征。早期延续了西山窑期潮湿的古气候，气温略有降低。西山窑—头屯河早期，地层中有机碳含量较高，为还原沉积环境。岩石中氧化物CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等，经地面温湿气候作用，与含氧水共同产生碱性、酸性溶液，并将岩石中铀元素溶解、搬运，遇到地层中有机碳、黄铁矿等还原介质，溶液中铀元素被还原沉积。头屯河晚期湿度逐渐降低，至晚侏罗世齐古期转为干旱气候，为氧化沉积环境。干旱气候有利于大气氧深入到地下水位以下，甚至渗入到承压水系统中[16]。蚀源区高铀地质体中铀元素被富氧的大气降水及地表径流淋滤、活化迁出、运移，至中侏罗统头屯河组下段和西山窑组还原为砂体，在水动力作用下，形成稳定的层间氧化带，并在氧化-还原过渡部位持续铀的富集。早白垩世吐谷鲁期湿度增加，转为半干旱、暖热气候。丰富的地表含氧水的补给，有利于氧化带的持续发育。古近纪后，该区气候逐渐变得温凉、干旱，为氧化沉积环境。这种湿润-干旱-半干旱-干旱的交替变化，有利于地层中氧化发育及铀元素的富集。头屯河组底部及西山窑部分灰色砂体中发育较大规模工业铀矿体。
5 结论
（1） 元素地球化学及粘土矿物组分显示，东准卡姆斯特地区中侏罗世西山窑期为温湿的古气候，头屯河晚期至晚侏罗世齐古期，气温升高变为干旱，齐古至晚白垩世吐古鲁期气温继续升高，但湿度略有增加，进入新生代古近纪后转为温凉干旱气候。
（2） 中侏罗世西山窑期至头屯河期早期，地层中有机碳、黄铁矿等还原介质丰富，为还原环境， 头屯河晚期之后为氧化环境。
（3） 东准卡姆斯特地区中侏罗—渐新世古气候及古环境，有利于蚀源区富铀地质体中铀元素迁出，并为中侏罗统西山窑组和头屯河组下段灰色砂岩中的氧化带的持续发育和铀矿形成提供了保障。
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Abstract：The sandstone-type uranium deposit belongs to the type of the mineralization that sedimentary basin in which the surface water infiltrates for mineralizing，the paleoclimatic conditions and depositional environment have important effects on the construction of ore-bearing， the epigenetic alteration and the eichment of uranium elements for mineralization.In this study， the systematic sampling and testing of rock samples from different layers and various color rock systems in multiple boreholes in this area were carried out.According to the test results， the geochemical characteristics of rocks formed in different geological periods，paleoclimatic conditions and sedimentary environment in Kamuster area were studied， and the influence of paleoclimatic conditions on the migration and eichment of uranium elements in this area was discussed.In this study， a total of 234 Jurassic-neogene rock samples were taken for the analysis of ordinary and trace elements，organic carbon content and relative content of clay minerals.The results show that the area from the Xishanyao period in middle Jurassic to the middle-late paleogene had a climate that is generally by temperature humidity-drought，the early of Toutunhe period in middle Jurassic followed humid climate，which gradually became drought in the late and it was a transitional climate that is benefit to the development of regional uranium mineralization is associated with the oxidation zone in this area.
Key words：Kamuster area;Paleoclimate;Sedimentary environment;Sandstone-type Uranium deposit