U-Pb同位素示踪砂岩型铀矿的成矿作用

文章论述了U-Pb同位素在砂岩型铀矿成矿作用研究中的示踪作用,其内容包括砂岩型铀矿的成矿年龄、沉积砂体和蚀源区岩石的原始铀含量(U0)及铀的变化系数(△U)等;同时列举了该技术手段在部分砂岩型铀矿床中的实际应用。结果表明,U-Pb同位素示踪技术在砂岩型铀矿成矿预测和成矿机理研究方面能够发挥重要的作用。     

内蒙古二连盆地铀与油、煤的时空分布及铀的成矿作用

二连盆地是我国铀、石油和煤3种能源矿产共存的大型盆地之一,研究它们之间的时空和成因关系,对于盆地的综合找矿有着重要现实意义。研究结果表明,铀矿产于侏罗纪、白垩纪和古近纪的粗碎屑岩中,油气田主要产于侏罗纪、白垩纪的细碎屑岩中。产煤的小凹陷就是有利的产铀凹陷,产煤层位就是找铀的目的层位。石油、煤产生的还原性流体对砂岩型铀矿的成矿作用为:(1)还原性流体沿着断裂向上迁移扩散,对上部岩石产生了强烈的还原作用,大大增强了岩石的还原能力,铀在还原性的岩石中富集;(2)来自地表的含铀含氧水与来自下部上升的还原性流体相遇混合,使溶液中的U6+还原为U4+而沉淀;(3)深部还原性流体可携带一部分成矿物质进入容矿砂体而卸载,从而造成铀的初步富集或叠加富集。由于它们有空间上和成因上的联系,建议对于产有铀、石油和煤3种能源矿产的沉积盆地,需采用综合找矿的工作思路,充分挖掘石油、煤炭和铀矿3个部门已有的钻探资料和成果,进行二次开发,有利于快速开展盆地铀矿勘查和矿产资源评价。     

伊犁蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿形成机制及对铀成矿的指示意义

蒙其古尔铀矿床为伊犁盆地南缘大型层间氧化带砂岩型铀矿床,为查明该矿床含矿层中黄铁矿成因及其形成机制,探讨微生物参与铀成矿过程。文章对含矿层砂岩中黄铁矿与铀矿物矿物学特征、黄铁矿S同位素与碳酸盐胶结物的C-O同位素开展细致研究。研究表明:①蒙其古尔铀矿床中铀主要以铀矿物与吸附铀形式存在,吸附铀主要为有机质吸附铀,铀矿物以沥青铀矿为主,多与黄铁矿、炭屑共生;②蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿主要以自形晶、草莓状和不规则状集合体产出,多与沥青铀矿、碳酸盐胶结物共生,其中黄铁矿S同位素(δ~(34)S_(V-CDT)=-68.4‰～22.1‰)与碳酸盐胶结物的C-O同位素(δ~(13)C_(V-PDB)=-10.2‰～-7.4‰,δ~(18)O_(V-PDB)=-9.6‰～-5.8‰)分析表明黄铁矿具有细菌硫酸盐还原(BSR)与有机物热解2种成因,并探讨了这2种不同成因黄铁矿的形成机制。③结合前人研究成果,认为硫酸盐还原菌(SRB)参与蒙其古尔铀矿床铀成矿过程,以间接还原方式为主,在有机质、黏土矿物与颗粒表面吸附U(Ⅵ)的基础上,通过硫酸盐还原菌(SRB)还原SO_4~(2-)产生的H_2S将U(Ⅵ)被还原成U(Ⅳ),形成铀矿物。     

鄂尔多斯盆地东胜铀矿床成矿特征与成矿模式

东胜铀矿床产于中侏罗统直罗组下段的辫状河道沉积砂体中,铀矿体受灰色砂岩与灰绿色砂岩的接触带控制。灰绿色砂岩的化学成分中硅酸盐矿物二价铁含量高是该类型砂岩呈现绿色的重要原因。在矿物组成上,灰绿色砂岩主要表现为粘土矿物总量高,特别是绿泥石含量高。岩石学、矿物学和地球化学的证据表明,东胜铀矿区存在后生还原作用。灰绿色砂岩是控矿的古氧化岩石遭受还原性流体改造的产物,后生还原作用掩盖了古氧化蚀变带,并在一定程度上起到了保矿作用。东胜地区后生还原作用在时间上和成因上与河套断陷盆地的产生和形成具有密切联系。铀在矿石中主要呈铀矿物和吸附形式存在。通过电子探针和X射线粉晶分析鉴定,确定东胜铀矿床矿石中的主要铀矿物为铀石,并含有少量钛铀矿和沥青铀矿。富矿石样品中铀石单矿物的铀铅同位素年龄集中分布于20~10 Ma之间。通过研究,建立了鄂尔多斯盆地东胜铀矿床的“多阶段铀成矿模式”,即“成岩期预富集层间渗入成矿再改造富集油气还原保护”的多阶段、多成因流体长期富集改造的铀成矿模式。     

我国西北地区层间氧化带砂岩型铀矿床中铀的赋存形式

我国西北地区主要层间氧化带砂岩型铀矿床的贫矿石(U≤0.01%)中铀主要以分散形式,被砂岩填隙物中的粘土、褐铁矿等矿物,以及碎屑物和矿物的裂隙面等吸附,偶呈显微(μm级)、超显微状(<1μm)沥青铀矿(其次为铀石)。随着矿石铀品位的增高,其中呈铀矿物形式的铀的比例逐渐增大,在特高品位(U>1%)的矿石中,铀基本呈铀矿物(沥青铀矿,偶有铀石)形式产出。类质同象铀的份额极微,其可利用性缺乏实际意义。矿石中铀矿物主要赋存于矿化砂岩的填隙部位及碎屑物、矿物的孔隙或解理中,有时可交代碳屑、黄铁矿、绿泥石、黑云母等。由矿石中U4 /U6 含量比例推算原生铀矿物(沥青铀矿)的近似含氧系数变化范围为2.35~2.74,均值为2.49,与沉积、淋积铀矿床中的铀氧化物含氧系数相当,表明该类铀矿床生于常温条件下。极少数样品落入低温热水成因沥青铀矿的含氧系数范围(含氧系数低至2.35),表明个别地段可能出现低温热水铀成矿作用,推测可能受断裂构造热的影响。进而推测,特富矿石(U>1%)可能是源自深部、沿断裂上升的含铀低温热水叠造作用的产物,板状矿体便是深、浅部流体混合的证据之一。     

东胜地区砂岩型铀矿成矿年代学及成矿铀源研究

文章研究了鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成矿年代学特征。东段铀矿体翼部的成矿年龄为120±11 Ma和80±5 Ma,矿体卷头部位的成矿年龄为20±2 Ma、8±1 Ma;中段有124±6Ma和80±5 Ma的成矿年龄。这表明早白垩世和晚白垩世是该区铀的主成矿期,它与盆地抬升的构造演化历史相一致。卷头(富矿)铀成矿作用发生在新近纪中新世和上新世,可能与该时期区内的构造热事件有关。新近纪铀的成矿作用对早期铀矿化起到改造作用。铀含量<0.01%的样品U-Pb等时线年龄为177±16 Ma,在误差范围内与直罗组的沉积年龄(中侏罗世)相吻合,这是直罗组沉积时铀预富集的直接证据。砂体原始含量(U0)的研究结果显示,U0平均值为24.64×106,也表明有铀的预富集。直罗组岩石中铀的近代得失(ΔU)研究结果表明,其ΔU的平均值为70.2%,显示非矿化岩石以带出铀为主,是铀成矿的重要铀源。     

海拉尔盆地西部砂岩型铀矿成矿年龄研究

本文对海拉尔盆地西部砂岩型铀矿成矿作用进行了U Pb同位素年代学研究 ,获得西胡里吐盆地砂岩型铀矿U Pb等时线年龄分别为 :81± 2Ma、 44± 2Ma、 9± 2Ma和 2± 0Ma;克鲁伦凹陷砂岩型铀矿U Pb等时线年龄为 67± 5Ma、 5 1± 8Ma。铀成矿年龄与研究区构造和古气候演化历史相对应。     

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床层间氧化带中粘土矿物特征及与铀矿化关系研究

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床,由于规模大、成矿环境和成矿条件好,在同类型矿床中具有良好的代表性,研究矿床的成矿作用对今后找矿勘查以及开采具有重要理论意义。本文在区域赋铀层位沉积环境研究基础上,以赋矿围岩为研究主体,对伊犁盆地典型铀矿床沉积序列和矿床的控矿层位开展研究,通过对赋矿沉积层位中粘土质对铀矿成矿的控制作用及与铀矿的空间联系和成因分析,开展系统的铀矿床学、能谱测试、显微结构、扫描电镜、地球化学、氢氧同位素等研究,特别是开展了富矿砂体中粘土矿物的种类、成分、结构、同位素、成因等的研究,对粘土质矿物对铀矿成矿的控制作用进行了系统研究。通过研究粘土矿物在伊犁盆地蒙其古尔砂岩型铀矿床成矿过程中的作用及与铀矿的空间联系和成因分析表明:粘土矿物在层间氧化带中分布较为广泛,在主要矿体的氧化还原过渡带中,尤其是部分具有强烈粘土蚀变的砂岩层中铀含量较其他层位要高,反映出粘土矿物与铀成矿是有成因关联的。通过系统的扫描电镜、能谱测试研究,从微观证明粘土矿物与铀成矿有相关关系;粘土矿物的存在导致在近地表含氧含铀水在经过砂岩孔隙时被具有较强吸附能力和巨大表面自由能的粘土矿物所吸附,形成了铀含量较高的片状,团块状的粘土矿物,其在铀成矿作用中起到了吸附和界面的作用,有利于赋矿空间的形成及定位。结合沉积作用、构造活动和后期流体成矿作用等因素,分析了成矿机制和成矿作用,赋矿层位中的粘土矿物、其它成矿条件如岩性(赋矿层和矿源层)、构造(对铀矿化的动力和对地下水径流及铀矿体)等共同控制了铀成矿作用。     

川北砂岩型铀矿稀土元素特征及铀成矿作用

在大量取样分析的基础上 ,本文系统分析研究了围岩、矿石、方解石脉和铀矿物的稀土元素组成 ,讨论了岩石、矿石沉积和成岩过程中的稀土元素变化规律 ,总结了川北砂岩型铀矿床的稀土元素地球化学特征。通过与典型的火山岩型和变质岩型热液成因铀矿床进行对比 ,认为川北砂岩型铀矿具有热液 (水 )改造成矿作用的稀土元素地球化学特点 ;铀矿化经历了沉积成岩和热液改造富集两个阶段。     

鄂尔多斯盆地西南部白垩系砂岩型铀矿矿化特征及分带性研究

文章通过鄂尔多斯盆地西南部白垩系砂岩型铀矿成矿特征研究,识别并划分了砂岩型铀矿矿石类型,把鄂尔多斯盆地西南部白垩系砂岩型铀矿划分为灰色砂岩型铀矿、灰黑色有机质砂岩型铀矿、红色砂岩型铀矿、黄色砂岩型铀矿4种矿石类型,总结了砂岩型铀矿矿化特征。铀矿化具有垂向分带性,自下而上划分为灰色砂岩铀矿化带、黄色砂岩铀矿化带、红色砂岩铀矿化带、灰黑色有机质斑团铀矿化带、灰黑色有机质脉体铀矿化带5个铀矿化带,总结了不同铀矿化带的铀矿化蚀变矿物组合、铀矿物组合、相关元素含量特征,从深部到浅部还原成矿作用由强到弱,铀主要富集在下部灰色砂岩铀矿化带,有机质（碳质）主要富集在上部灰黑色有机质斑团、脉体铀矿化带。认为鄂尔多斯盆地西南部白垩系不同矿石类型铀矿化特征相似,均为深部有机成矿流体渗出还原、富集成矿的产物,具有渗出成因铀矿成矿特征。     

诸广山中段“三九”地区铀矿放射性同位素特征及找矿潜力

“三九”地区位于诸广山复式岩体中段,隶属华南花岗岩型铀矿富集区。放射性同位素及其比值是反映铀成矿信息的重要参数,可直接反映浅部到深部的铀、镭富集的地球化学特征及其迁移规律。本文重点探讨“三九”地区不同地段、不同含量、不同埋深和不同矿体部位的²³⁸U、²³⁴U、²²⁶Ra、²³⁰Th和²³¹Pa同位素特征及其比值,分析铀、镭迁移富集规律。结果表明：“三九”地区铀矿体由近地表至深部铀镭平衡系数具有高-低-高变化特征;U元素的相对富集、Th元素相对减低及其U/Th比值的急剧升高等特征,与U、Th丰度区间具有明显分带特征关系密切;当地表有矿化或异常显示且浅、深部有工业矿时,其同位素组成具有铀、镭同时迁出,且铀大量迁出特征;当地表无异常显示时,其同位素组成具有铀大量迁出、镭明显迁入特征。大于1的²³⁴U/²³⁸U比值可有效指示找铀矿化。综上,利用放射性同位素及其比值法在“三九”地区预测深部铀成矿有利地段,取得较好应用效果,其中九龙江、石壁窝和木...     

云南临沧煤型锗矿床中锗富集过程的有限元数值模拟

成矿元素富集作用是煤型关键金属矿床研究面临的主要问题之一。针对云南临沧煤型锗矿床中锗富集过程进行热-流-化-质多场耦合数值模拟研究。结果表明,数值模拟结果与前人研究结果吻合,验证了煤型锗矿床成矿理论及数值模拟方法在矿床学理论研究中的作用。岩体上表面形态是临沧锗矿床成矿的关键控制因素,具有穹隆形态的岩体上表面能够使含煤盆地底部产生9.1×10³倍的锗富集(相较于反应物浓度),在岩体规模减小50%的情况下仍有6.9×10³倍的富集,而凹陷和水平的岩体上表面分别只产生了589倍和9.3倍的锗富集。因此,具有穹隆形态的岩体上表面更有利于其上部的含煤盆地形成高品位的锗矿化,穹隆状岩体的上表面可为岩浆热液成因的煤型锗矿床深、边部找矿勘探提供有利信息。     

相山铀矿田第二找矿空间初探

相山矿田业已探明的铀资源量主要分布于地表以下500m深度空间内。矿田北部铀矿化多赋存于花岗斑岩及其内、外接触带,西部铀矿化主要赋存于火山熔岩内断裂构造、不同岩性界面附近,铀矿化空间上表现为界面控矿特征。据现代水热成矿理论,结合矿田以往和近年来勘查成果的系统分析以及与国外成矿地质条件类似的矿田（床）对比,认为相山矿田存在第二找矿空间,并且第二找矿空间内可能存在第二铀矿化富集带,第二找矿空间具较乐观的铀资源潜力,近年来矿田深部找矿成果对其提供了支持。     

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.     

Paleovalley-related uranium deposits in Australia and China: A review of geological and exploration models and methods

The features and similarities in the geology of paleovalley-related uranium mineralizing systems in Australia and China can be used to refine strategies for exploration. Paleovalley-related uranium resources include sandstone-, lignite- and calcrete-style deposits that are developed within the host sediments deposited in paleovalleys. The paleovalleys incise either crystalline bedrock or older sedimentary rocks, and uranium was deposited and concentrated by the influx of oxidized/reduced groundwaters flowing in aquifers within the paleovalley fill. The critical features of paleovalley-related uranium deposits include sediment and uranium sources, geological setting, depositional environment, age and relative timing of mineralization, aquifer characteristics, availability and distribution of reductants, and preservation potential of the uranium mineral system. This set of information provides a basis to establish the uranium mineralization model, which can then be used to assist with generating targets for uranium exploration and prospectivity analysis of a region. With respect to Sino-Australian examples, paleovalley-related uranium deposits form mostly around the margins of sedimentary basins and the mineralization is commonly hosted within channel fills contained within paleovalleys developed upon, or proximal to, Precambrian crystalline rocks that contain primary uranium sources. The deposits that have been well studied show remarkably similar factors that controlled the formation of paleovalley-related uranium deposits. Basement/bedrocks with above-background (2.8 ppm U) levels of uranium (10–100 ppm) that are linked to, and/or, incised by paleovalleys are associated with these deposits and are the inferred source of the uranium. In these regions, extensive fluvial systems developed particularly during Mesozoic and Cenozoic times, uranium from the bedrock was first dispersed into the sediments, and then concentrated to form deposits through successive chemical remobilization, precipitation and concentration. The deposits formed in continental or marginal marine environments, and commonly are associated with reduced lithologies, containing pyrite and dispersed organic matter and/or seams of lignite, or show evidence of infiltrated hydrocarbons. The mineralization is developed where oxidizing fluids (carrying dissolved U) reacted with reductants in the sediments. Geological, geophysical and geochemical features of the paleovalleys and related uranium deposits are used to construct models to understand host sediment distribution, fluid flow and ore genesis that can assist exploration for paleovalley-hosted uranium deposits. Precise geometric definition of the basin margin and paleovalley architecture is important in identifying exploration targets and improving the effectiveness of drilling. Refinements in remote sensing, geophysical and data processing techniques, in combination with sedimentological and depositional interpretations, provide an efficient approach for outlining the principal drainage patterns and channel dimensions. To help reduce risk, an exploration strategy should combine these technologies with a detailed understanding of the physicochemical parameters controlling uranium mobilization, precipitation and preservation.     

川北地区铀成矿特征与成矿预测

川北地区是我国南方重要的砂岩型铀矿成矿带之一.文章通过区域地质背景和典型铀矿床研究,总结了该区的铀成矿规律,厘定了砂岩型铀矿区域预测要素.根据预测要素构置了区域预测变量,并应用特征分析法圈定18片预测区,为今后的总体找矿部署提供科学依据.     

我国中新生代陆相盆地含铀沉积建造类型、特征及其研究意义

将我国中新生代陆相盆地含铀沉积建造类型划分为陆相暗色（灰色）含煤碎屑沉积建造、陆相红色（杂色）碎屑沉积建造及陆相红色含膏盐沉积建造3类,并概述其沉积特征。探讨了沉积建造研究在砂岩型铀矿科研及生产找矿方面的意义。     

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。     

铀的地球化学性质与成矿——以华南铀成矿省为例

铀是强不相容元素,随着岩浆演化而不断富集,在岩浆演化末期受结构氧增加影响进入独居石、磷钇矿等副矿物中。岩浆演化通常无法直接形成达到工业品位的铀矿床。铀是对氧逸度敏感的变价元素。在表生风化过程中岩体(层)中的铀被氧化为UO_2~(2+)而极易溶解进入水体中,并可在还原环境沉淀而富集成矿,氧化还原界面是找矿的理想选区。大气水可通过断裂构造系统进入一定深度,并受热源作用形成高氧逸度的热液而萃取出岩体(层)中的铀在还原位置沉淀富集形成矿床。新元古代氧化事件以及Marinoan冰期结束使得表生风化过程中更多的U进入水体;而寒武纪生命大爆发,易在沉积盆地底部形成还原环境,有利于U的沉淀富集。受上述三方面因素控制,在华南形成了广泛分布的富铀黑色页岩层,并被之后的沉积物覆盖,成为华南各型铀矿床的铀源层。印支期构造运动使部分富铀黑色页岩层发生部分熔融形成了富铀的S型花岗岩,该类岩石亦是之后铀成矿作用的铀源岩。燕山运动后期华南发生伸展构造背景下的岩浆热事件为以大气水为主的高氧逸度热液的形成并作用于铀源岩(层)提供了有利条件,促使华南各类型铀矿床开始在白垩纪集中形成。