中国北方古亚洲构造域中沉积型铀矿形成发育的沉积-构造背景综合分析

近20年的勘查实践表明,横贯中国北方的古亚洲洋造山带及其两侧的中—新生代陆相沉积盆地,是我国最重要的沉积型铀矿床形成发育的铀成矿构造域。研究认为,古亚洲洋造山带是重要的富铀地质体,盆-山耦合机制制约下的地表水系搬运沉积作用是形成铀源供给系统的必要前提,泥岩型铀矿表现为单一铀源供给系统,而砂岩型铀矿则表现为双重铀源供给系统并且铀储层砂体本身的"再生铀源"不容忽视。在逆冲-造山间歇期或裂后热沉降时期,相对松弛和稳定的大地构造背景有利于沉积-成矿环境的形成,泥岩型铀矿需要同沉积期的稳定构造背景,而砂岩型铀矿不仅需要同沉积期的稳定构造背景,也需要成矿期具有适当掀斜作用的构造背景,有些矿床对成矿期后的构造环境还非常敏感。调查发现,当成矿期的含矿流场与沉积期的古水流体系基本一致时,铀储层砂体中层间氧化效率最高而且铀搬运通量最大,更加有利于成就大型和超大型矿床。在区域古构造等因素的协同影响下,同沉积期的古气候背景是制约铀储层砂体和成矿期层间氧化带发育方向和规模的极为重要的地质因素。同沉积期古气候不仅制约了铀储层砂体发育的结构和规模,同时更重要地制约了铀储层内部和外部还原介质的类型及其空间分布规律。铀储层砂体的形态和结构制约了层间氧化带发育的方向和轨迹,而铀储层内部和外部的还原介质则控制着古层间氧化带推进的里程及前锋线位置,铀矿化作用则与氧化还原地球化学障有关。基于此,毗邻古亚洲洋造山带的中—新生代沉积盆地都是沉积型铀矿勘查的主要远景区,而针对目标沉积盆地,则需要在深入剖析盆地构造格架以及区域含矿流场补-径-排关系基础上,再依据含铀岩系自身的特征(古气候背景、还原介质类型与分布空间)圈定和评价找矿靶区。     

松辽盆地钱家店铀矿床层间氧化带结构定量表征及制约因素

层间氧化带精细结构的量化表征对揭示砂岩型铀成矿规律至关重要.利用系列沉积学和地球化学编图对松辽盆地钱家店铀矿床层间氧化带结构进行了量化表征,发现该矿床层间氧化带主要由红色砂岩、浅黄色砂岩、灰白色砂岩、灰色含矿砂岩和原生灰色砂岩构成,分别对应于强氧化亚带、弱氧化亚带、微弱氧化亚带、过渡带和还原带.铀矿化与层间氧化带内部结构关系密切:工业铀矿体主要发育在过渡带,微弱氧化亚带矿体连续性相对较差,弱氧化亚带发育零星铀矿化,还原带靠近过渡带一侧发育低品位的零星铀矿化.铀储层内部结构和沉积相对层间氧化带发育具有重要制约作用:辫状河砂体及辫状分流河道砂体是氧化带发育区域;辫状分流河道边部及分流间湾中决口扇砂体是过渡带发育区域.      

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床地质特征及铀成矿模式研究

巴音戈壁盆地为中国北方重要的能源盆地。笔者通过对盆地内塔木素铀矿床地质特征研究,发现矿床产于因格井凹陷巴音戈壁期微斜坡,晚白垩世和古近纪剥蚀窗口的发育,为成矿流体向盆地内运移提供了有利条件;矿床的主要目的层为下白垩统巴音戈壁组上段二岩段,为扇三角洲-湖泊沉积,扇三角洲砂体发育。巴音戈壁组上段二岩段与巴音戈壁组上段一岩段、三岩段构成有利的"泥-砂-泥"地层结构,有利于含铀含氧水向盆地内运移和层间氧化作用的发生。矿床内氧化带可划分为完全氧化带、氧化还原过渡带和还原带,矿体主要位于氧化还原过渡带中,受氧化带前锋线和氧化还原过渡带控制。矿床内参与铀成矿作用的还原介质主要为内部还原介质和外部还原介质。内部还原介质为目的层本身的有机质、黄铁矿等;外部还原介质为巴音戈壁组上段一岩段、三岩段暗色泥岩中发育的有机质、深部油(气)等。盆地内铀矿化与盆地的构造热事件密切相关,铀成矿作用表现为3期,第一期早白垩世中-晚期((109.7±1.5)Ma～(115.5±1.5)Ma),第二期为晚白垩世晚期—古近纪((45.4±0.6)Ma～(70.9±1.0)Ma)、第三期为新近纪((12.3±0.2)Ma～(2.5±0)Ma)。塔木素铀矿床矿体主要为砂岩型、砂泥混合型、后生泥岩型和同沉积泥岩型,矿体受层间氧化带和沉积相变控制明显。通过矿床构造、目的层沉积体系、氧化带、有机质和铀矿化等特征的研究,建立了矿床铀成矿模式和矿体成因模型,为后期铀成矿作用标志的研究奠定了基础。     

新疆十红滩砂岩型铀矿床基本特征及成因分析

新疆十红滩铀矿床是中国近年发现的层间氧化带型砂岩铀矿床。该矿床位于吐鲁番—哈密盆地西南部的艾丁湖斜坡带西侧,赋矿地层为中侏罗统西山窑组辫状河—曲流河相的含煤碎屑岩系;矿体严格受发育于河道砂体中的层间氧化带前锋线控制,矿体形态呈卷状或板状;含矿岩石主要为灰—深灰色疏松和次疏松细—粗粒长石石英砂岩,铀主要以吸附形式存在;全岩Pb同位素测定的主成矿年龄为24 Ma。研究认为:晚侏罗世后,持续干热气候条件下,层间氧化带的充分发育,高含氧水在富铀地层砂体中持续向前运移,在富还原剂地球化学障形成铀沉淀富集,是该铀矿床的成因。     

鄂尔多斯盆地南缘彬县地区铀成矿关键时期的古地貌特征

中侏罗世为直罗组下段沉积期,辫状河道为有利的铀储层砂体,铀矿(化)体主要赋存于辫状河砂体中,受沉积古地貌控制,主要发育在低洼区。晚侏罗世、早白垩世-古新世、始新世-中新世是砂岩型铀成矿期,古地貌控制了地下古水流的流向,控制着氧化还原带的分布和铀矿的富集:晚侏罗世铀预成矿期,古隆起区受到潜水淋滤,含铀物质向斜坡和低洼区迁移;早白垩世-古新世铀主成矿期,古地貌控制了含氧含铀水的水流方向,氧化还原带主要分布在古地貌斜坡区。     

盆山耦合机制驱动下的库车坳陷铀成矿作用响应

库车坳陷周缘的铀矿化非常活跃,蕴藏于上新统库车组下段的砂岩型铀矿的控矿要素、成矿机理、成矿规律,特别是远景选区是近年来铀矿地质学家关注的重点.笔者充分依据区域地质资料、野外地质调查和勘查钻孔资料,通过综合分析,试图在构造?沉积?地形地貌的盆山耦合机制中,遵循砂岩型铀矿的普遍成矿机理、按照由源到汇的研究思路,剖析砂岩型铀矿形成发育的关键控矿要素、时空配置关系,从铀成矿系统分析的角度揭示库车组关键控矿要素的协同控矿机理,以期为铀矿勘查提供战略服务.主要认识有:新生代南天山造山带的大规模陆内逆冲推覆作用既控制了库车组含铀岩系的充填演化过程,也制约了库车组下段铀成矿的基本格局和成矿作用过程,盆山耦合机制是驱动砂岩型铀矿形成发育的原始驱动力.南天山造山带岩浆岩分布规模虽然有限,但在托木尔峰一带存在富铀花岗岩.充分发育的地表水流域系统,一方面能够携带造山带的碎屑物堆积于库车坳陷,从而分阶段形成系列的大型物源?沉积朵体,造就了潜在的含铀岩系和优质的铀储层.另一方面,穿越造山带富铀花岗岩的流域系统,不仅通过物理搬运为铀储层提供了原始微量铀的积累,而且通过衍生的地下含矿流体系统促进了区域层间氧化带的发育以及成矿所需的溶解铀质.在库车坳陷,近东西向展布的构造行迹限定了含矿流场和层间氧化带的发育空间（拜城凹陷）,铀矿化集中发育于区域层间氧化带前锋线附近（特别是南部“阻水面”一侧）.在拜城凹陷南部边缘,随着具有同沉积生长性质的秋里塔格构造带的不断隆升,区域的含矿流场和层间氧化带被迫向北迁移并发生“左旋”,从而造就了包括日达里克铀矿床在内的“新”“老”两个铀成矿系统.      

铀储层地质建模:揭示成矿机理和应对“剩余铀”的地质基础

野外露头和典型矿床的地质建模显示,铀储层存在着严重的沉积和成岩非均质性,即铀储层砂体存在物理结构和物质成分的差异,它们一方面通过制约铀成矿流体场和层间氧化作用达到对铀成矿的控制,另一方面也会影响地浸采铀的溶矿流体场以及对溶剂的选择.本文从铀成矿机理探讨和提高采收率的角度,遴选了地质模型表征的3大类、10余种关键要素,并总结了各参数的空间分布规律.研究表明,沉积作用和沉积环境是铀储层内部沉积界面和构成单元形成发育的主要控制因素,成岩作用会进一步增强铀储层结构和成分的复杂性.研究指出,与铀成矿密切相关的后生蚀变作用优先发育于物性条件好但还原介质丰度低的河道单元中,显示层间氧化带和铀矿的形成发育具有很强的选择性;地下地质建模受参数获取方法和精度约束而具有很大的预测性,但是在矿床尺度下系统总结关键参数的空间配置规律和相互制约关系,对服务找矿预测和地浸采铀才具有真正的实际应用价值.      

蒙其古尔铀矿床灰白色砂岩成因及其成矿作用机制

蒙其古尔作为典型的砂岩型铀矿床,发育大规模灰白色砂体,且与铀成矿具有密切的空间关系。文章旨在通过研究含矿目的层水西沟群砂体的岩石学特征和地球化学特征,分析成矿流体性质,研究大规模灰白色砂体的主要成因及其与铀成矿作用之间的关系。通过研究表明造成砂体“白色化”的原因主要有:砂岩发生了强烈的以高岭石为主的黏土化蚀变;砂岩中铁离子发生迁移,且高价铁离子发生了还原反应;砂岩中大量有机质被氧化。其中关键原因是以高岭石为主的黏土矿物的“增白反应”。当层间红色氧化砂体遇到酸性还原性流体,在经历长期稳定/动荡交替的水-岩反应后,形成大量以高岭石为主的黏土矿物,砂体呈现“白色化”,此过程说明灰白色砂体的形成和形态主要受控于成矿流体的性质。成矿流体中的无机流体主要为层间含铀含氧水,可将含矿建造中的铀活化出来并迁移;有机流体中有大量来源于含矿建造中析出的煤成气和深部烃源岩沿裂隙逸散的天然气,成矿流体的氧化还原环境和酸碱性的改变,可直接将层间流体中的高价铀还原为低价铀,同时增加流体H+浓度,可形成大量以高岭石为主的黏土矿物,这是砂体“白色化”的主要成因,黏土矿物的对铀吸附作用,可加速铀的富集。     

松辽盆地西南部含铀岩系沉积时的古气候演变及其与铀成矿关系

含铀岩系沉积时的古气候条件对铀成矿起着重要的控制作用,但是长期以来未引起人们足够重视.以松辽盆地西南部HLJ地区含矿目的层姚家组下段为研究对象,通过对代表性钻孔岩心的泥岩样品进行全岩主、微量元素和TOC测试,采用K/Na、a^AlNa、CPA、CIX、PIA、CIW、CIA等多项化学风化指标来判断样品化学风化作用强度,重建其沉积时期古气候条件.同时,结合U和TOC含量及Fe²⁺/Fe³⁺比值来探讨含铀岩系沉积时的古气候条件对铀成矿的制约.结果表明,目的层碎屑岩经历了由弱-强-弱的化学风化作用,显示其沉积时的古气候由相对寒冷干旱-相对温暖潮湿-相对寒冷干旱的演变规律.这种古气候变化导致了铀储层砂体中TOC含量低(平均值0.05%),层间氧化带发育规模大,铀矿体主要形成于远离蚀源区的盆地腹部;形成于潮湿气候条件下的暗色泥岩具有更高TOC(平均值0.61%)和U含量(最高可达885×10^-6),其沉积时发生了强烈的预富集作用而成为后期成矿过程中重要铀来源之一,其成岩期排泄出还原性孔隙水可能是铀储层砂体中构建...     

兴蒙地区中- 新生代盆地铀成矿特征、机理及其动力学背景研究进展

兴蒙地区发育多个盆地,盆地主要类型为叠合型和克拉通型,且盆地内发现了一系列铀矿床。在大量钻孔资料编录整理、编图研究等基础上,笔者阐述了各盆地发育的大地构造背景,盆地的构造、沉积充填、还原介质、流体作用和铀矿化等特征,讨论了铀成矿的构造动力学过程。在此基础上,笔者提出了铀成矿作用发生于盆地特定的构造演化阶段,一定大地构造背景下发育的富铀基底地层、岩浆岩等控制了成矿物质来源,造就了规模宏大的铀成矿域、成矿省及成矿区带。盆地在断陷、坳陷及克拉通阶段发育了还原建造和铀储层的组合类型,构造反转使得盆地不同部位遭受剥蚀,形成剥蚀窗口;剥蚀窗口主要发育于盆地的边缘、凸起和凹陷的结合部位。随着剥蚀抬升,深部油气、煤成气等向剥蚀隆升区运移和逸散。在铀成矿流体与还原介质的氧化还原作用下,形成潜水、潜水- 层间氧化带和层间氧化带,同时形成铀矿体。盆地内铀成矿作用类型为①潜水、潜水- 层间和层间氧化作用;②同沉积成矿;③构造热事件叠加成矿;④多种流体混合作用成矿。在综合中新生代兴蒙地区不同阶段大地构造演化与铀成矿作用特征研究基础上,作者阐述了各盆地的地质特征和相应的铀成矿机理,建立了兴蒙地区铀成矿动力学模型。     

我国北西部地区层间氧化带砂岩型铀矿床微生物与铀成矿作用研究初探

层间氧化带砂岩型铀矿床中微生物参与成矿现象和微生物活动证据越来越多,表明微生物对当今我国主攻的层间氧化带砂岩型铀矿床的形成起重要作用。本文利用分子生物学、活菌培养和实验室模拟等方法对新疆十红滩和蒙其古尔两个典型砂岩型铀矿床中微生物与铀成矿作用关系进行了探讨,结果表明不同地球化学环境带岩石中主要微生物类群的分布特征不同,表现出明显的生物地球化学分带性,从氧化带到还原带,喜氧菌数量逐渐减少,厌氧菌数量递增,各带细菌的分布受容矿层中有机碳含量、铁的存在形式及含量、所赋存地下水的溶解氧和硫酸盐含量等的控制。微生物对铀成矿的影响是综合性的,同时也受到各种环境因素的制约,微生物之间也存在着共生、互生、竞争和拮抗的关系,从而影响着矿床的发育。该类铀矿床微生物富集铀的机制是以间接的非代谢性生物吸附为主,而代谢性富集机制则是次要的。     

Multistage Enrichment of the Sawafuqi Uranium Deposit: New Insights into Sandstone-hosted Uranium Deposits in the Intramontane Basins of Tian Shan, China

Meso-Cenozoic intracontinental orogenic processes in the Tian Shan orogenic belt have significant effect on the sandstone-hosted uranium deposits in the intramontane basins and those adjacent to the orogen. The Sawafuqi uranium deposit, which is located in the South Tian Shan orogenic belt, is investigated to reveal the relationships between uranium mineralization and orogenies. Recent exploration results show that the Sawafuqi uranium deposit has tabular, stratiform, quasi-stratiform, and lens-like orebodies and various geological characteristics different from typical interlayer oxidation zone sandstone-hosted uranium deposits. Systematic studies of ore samples from the Sawafuqi uranium deposit using a variety of techniques, including thin section observation, α-track radiograph, electron microprobe and scanning electron microscope, suggest that uranium mineralization is closely related to pyrite and organic matter. Mineralization-related alterations in the host rocks are mainly silicification and argillation including kaolinite, illite(and illite-smectite mixed layer) and chlorite. Tree stages of mineralization were identified in the Sawafuqi uranium deposit:(i) uranium-bearing detritus and synsedimentary initial pre-enrichment;(ii) interlayer oxidization zone uranium mineralization; and(iii) vein-type uranium mineralization. The synsedimentary uranium pre-enrichment represents an early uranium enrichment in the Sawafuqi uranium deposit, and interlayer oxidation zone uranium mineralization formed the main orebodies, which are superimposed by the vein-type uranium mineralization. Combining the results of this study with previous studies on the Meso-Cenozoic orogenies of South Tian Shan, it is proposed that the synsedimentary uranium pre-enrichment of the Sawafuqi uranium deposit was caused by Triassic Tian Shan uplift, and the interlayer oxidation zone uranium mineralization occurred during the Eocence-Oligocene period, when tectonism was relatively quiet, whereas the vein-type uranium mineralization took place in relation to the strong orogeny of South Tian Shan since Miocene.     

准噶尔盆地卡姆斯特地区侏罗系铀成矿模式研究

本文对卡姆斯特地区中侏罗统头屯河组、西山窑组层间氧化带及铀矿化特征进行了归纳与总结,运用层间氧化带砂岩型铀矿成矿理论,重建了该区铀成矿模式,初步认为铀矿化、异常符合层间氧化带控矿理论,受层间氧化带及不整合面控制,总体上遵循层间氧化带砂岩型铀成矿规律。指出区内铀矿找矿目的层主要为中侏罗统头屯河组,次为西山窑组,主要找矿类型为层间氧化带砂岩型,次为不整合面砂岩型、煤岩型,明确了今后该地区找矿方向,可为准噶尔盆地今后铀矿资源勘查工作提供参考。     

柴北缘地区古层间氧化作用及古层间氧化带型铀矿化

古层间氧化作用是发育于盆地地质构造演化过程某一阶段的层间氧化作用,由此所形成并被保存的铀矿床被称为"古层间氧化带型铀矿床"。柴北缘地区中、下侏罗统含煤岩系的广泛发育,为古层间氧化带的发育及相应类型铀矿化的形成奠定了基础。早白垩世晚期—古近纪早期的强烈隆升剥蚀是层间氧化带及相应类型铀矿化的发育期。喜山期大规模逆冲推覆构造使原层间氧化带及相应成矿系统遭受强烈改造,保存并形成古层间氧化带和古层间氧化带型铀矿化。古层间氧化带型根据其改造、破坏或保存特点的不同,划分为褶-坳保存型、褶-断保存型和抬升破坏型3种改造亚型。褶-坳保存和褶-断保存2种亚型使得古层间氧化带砂岩型铀矿体能以盲矿形式有效保存,是今后重点找矿方向,如北大滩和冷湖石地26铀矿点。抬升破坏亚型使得古层间氧化带砂岩型铀矿体呈残留状或被剥蚀掉,找矿潜力不大。在总结不同改造亚型地质构造特点和找矿标志的基础上,建立了典型古层间氧化带砂岩型铀矿化成矿模式,并综合分析了其成矿特点。     

大营地区古层间氧化带识别与空间定位预测

潜在铀储层内部的层间氧化作用与铀成矿作用同时进行而且密不可分,（古）层间氧化带被认为是砂岩型铀矿的重要找矿标志。运用岩芯和钻孔资料以及各分带的岩石矿物学以及地球化学特征等信息识别古层间氧化带,结合铀储层中具有古氧化性质和还原性质的岩石地球化学标志,定量地给予古层间氧化带以空间定位,并据此可以划分出古完全氧化带、过渡带和还原带。在此基础上,探讨了铀储层规模、隔挡层、暗色泥岩及煤层等因素对于古层间氧化带分布的影响。     

吐哈盆地西南部铀矿化特征与成矿潜力评价

吐哈盆地西南部艾丁湖斜坡带为一相对稳定的地质构造单元,其上在温湿气候条件下超覆沉积了下侏罗统八道湾组、三工河组和中侏罗统西山窑组。中侏罗统西山窑组主体为一套河流相-河流三角洲相的含煤碎屑岩系;地层泥-砂-泥结构发育良好,砂体岩性主要为成分成熟度和结构成熟度均较低的长石质砂(砾)岩、岩屑砂(砾)岩;岩石为黑色和灰色原生地球化学,具有较强的还原能力。组内层间氧化带广泛发育,总体可划分为完全氧化亚带、其不完全氧化亚带、氧化还原过渡带和原生岩石带,砂岩型铀矿化完全受层间氧化带控制,位于氧化还原过渡带内。目前已在区内找到了十红滩大型层间氧化带砂岩型铀矿床。通过对吐哈盆地西南部构造地质背景、找矿目的层、层间氧化带、水文地质条件、岩石原生地球化学类型及区内已发现铀矿床基本特征的综合分析,指出区内未来仍具有广阔的层间氧化带型铀矿找矿前景。认为十红滩地区作为下一步铀矿勘探基地,主攻层位为中侏罗统西山窑组第一、三岩性段;迪坎儿地段为下一步普查远景区,主攻层位为西山窑组第三岩性段;白咀山、八仙口地段为下一步预查远景区,主攻层位为西山窑组第二、三岩性段。     

松辽盆地北部构造演化对砂岩型铀矿床成矿的控制作用

松辽盆地构造演化划分为前中生代克拉通基底演化、晚侏罗世挤压火山穹窿演化、早白垩世伸展断陷、晚白垩世早期热冷却坳陷、晚白垩世晚期反转褶皱隆升萎缩剥蚀、古近纪伸展断陷隆升剥蚀及新近纪—第四纪挤压坳陷等7个演化阶段。本文系统讨论了松辽盆地北部构造演化与铀成矿作用的关系,指出晚白垩世早期冷却坳陷、晚白垩世晚期反转褶皱隆升萎缩剥蚀、古近纪伸展断陷隆升剥蚀3个阶段为区内主要铀成矿阶段。铀矿化的分布受基底断裂及反转构造带联合控制。松辽盆地北部构造演化对各构造分区铀矿床成矿类型具有明显的控制作用：西部斜坡区以寻找"古层间氧化"型、层间氧化型砂岩型铀矿床为主要类型;中央坳陷区及东北隆起区应围绕大庆长垣、绥棱背斜带等构造剥蚀天窗寻找"钱家店"式砂岩型铀矿床;北部倾没区及东北隆起区盆缘以寻找层间氧化型砂岩型铀矿床为主要类型。     

对松辽盆地钱家店凹陷铀成矿作用的重新认识

钱家店凹陷中的含矿层位主要为上白垩统姚家组,前人认为其中的红色砂岩为原生成因,但大量的证据证实砂岩原生应以灰色为主,红色砂岩为后生氧化蚀变造成,并控制着钱家店铀矿床铀矿化的产出。在此基础上建立该矿床的后生蚀变分带,依次为红色蚀变带、黄色蚀变带、灰白色蚀变带、过渡带、原生带,红色蚀变带为主要的氧化带,铀矿化主要集中在过渡带。平面上铀矿化主要分布于层间氧化带前锋线附近的位置,并在氧化舌状体的前端和两个氧化舌状体之间存在铀的富集。文章最后还建立了该矿床的成矿模式,并对区域上层间氧化带的展布进行了讨论。     

砂岩型铀矿床的有机地球化学分带性及其与铀成矿的关系——以内蒙古皂火壕铀矿床为例

内蒙古皂火壕铀矿床是古层间氧化带砂岩型铀矿床,具有明显的有机地球化学分带性。笔者认为,其过渡带有机质含量高是原地同沉积富集和异地来源有机质"叠加"的结果,二者分别受控于岩相古地理条件和古层间氧化作用中的铀-有机质作用。过渡带中的有机质主要包括腐殖质、有机黏土复合体以及干酪根。铀对有机质具有热演化催化作用,可能导致了过渡带中的有机质成熟度增高。皂火壕铀矿床是成岩作用发展到一定阶段的产物,侏罗系煤系地层在成岩演化中产生了丰富的可溶性有机质和烃类物质,它们参与了铀成矿的全过程。有机地球化学分带性指标可以作为层间氧化带过渡带乃至前锋线定位识别的微观及宏观标志,对铀矿找矿勘探具有重要的指导作用。