铀矿沉积学研究与发展

随着铀矿床尤其是砂岩型铀矿勘探和开发的迅速发展,砂岩型铀矿沉积学的概念应运而生。铀矿沉积学是研究沉积盆地形成演化过程中铀的成矿作用、形成环境、含铀岩（层）系特征,以及沉积作用控制下铀的富集机理和分布规律的学科。它综合了铀矿地质学、盆地分析等学科的内容,具有较明显的学科交叉特点。砂岩型铀矿沉积学是铀矿沉积学最典型的代表,它以盆地分析、砂岩型铀矿地质学为重要理论平台,结合沉积学技术方法,具体研究砂岩型铀矿形成的物质来源、成岩作用与铀的预富集、沉积物的结构构造与渗透性、沉积体系与含铀岩系分析、流体作用与后期改造、层序地层与铀的空间分布、铀富集因素与沉积和古气候环境,沉积作用因素与砂岩型铀矿预测,以及管理信息化的三维可视化建模等。以新疆伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地北部等地区代表性砂岩铀矿为实例,从铀矿聚集与沉积物形成—演化过程、沉积物特征及沉积体系分析与铀矿聚集、层序地层学与铀聚集作用等方面分析了铀矿沉积学研究的最新进展和认识。同时对铀矿沉积学的发展趋势进行了展望:认为砂岩铀矿“大规模成矿作用”和铀的“超常富集”关键地质环境、含铀岩系沉积与铀的空间分布、多种高新分析测试技术的应用等方面将是铀矿沉积学未来研究和发展的重点。由于铀矿沉积学与人类生存环境关系的重要性,并且其涉及沉积学学科的方方面面,因此有理由相信,铀矿沉积学未来可能作为沉积学的一个独立分支学科将得到更好的研究和发展。     

中国北方砂岩型铀矿中铀的储集空间类型探讨

在中国北方的大多数沉积盆地里均发现有砂岩型铀矿床或铀矿化现象。通过样品薄片电子探针背散射图像分析,结合前人对各盆地砂岩型铀矿中铀矿物的赋存状态及近年来铀储层的研究成果,认为中国北方砂岩型铀矿中铀矿物的主要储集空间类型可分为原生孔隙（主要是炭屑）、缩小（残留）粒间孔隙、次生溶蚀孔隙、晶间孔隙及微裂缝。通过对铀储层孔隙类型的分析讨论,有利于进一步从微观了解砂岩铀储层内部结构的不均一性及铀矿物的成因。     

砂岩型铀矿的双重还原介质模型及其联合控矿机理:兼论大营和钱家店铀矿床

含铀岩系的还原介质可以依据与铀储层砂体的产出关系划分为内部还原介质和外部还原介质.铀储层砂体的双重还原介质对铀成矿同等重要.铀储层砂体中的层间氧化作用直接与内部还原介质相关,但是当叠加有外部还原介质时,外部还原介质将通过不同的方式大大增强铀储层砂体的整体还原能力,这种组合的出现有利于稳定的层间氧化带发育和持续的铀成矿.沉积期的古气候和沉积环境决定了含铀岩系还原介质的类型和丰度,以及铀储层砂体双重还原介质的组合规律,并从根本上决定了成矿期层间氧化带的发育规模.在进行砂岩型铀矿的勘查预测时,需要将双重还原介质模型评价与具体盆地的地质背景和成矿期控矿条件研究相结合,才能获得理想的结果.      

铀储层结构与成矿流场研究:揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙

以鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿为目标,在铀储层形成发育的沉积学背景研究基础上,重点通过砂分散体系、沉积物粒度、隔挡层厚度和孔隙度的定量分析,精细地刻画了直罗组铀储层的外部几何形态和内部复杂结构,充分展示了铀储层的定量非均质性。依据盆地构造充填演化阶段、铀成矿年代学和地学空间信息三维可视化平台,分别对5个演化阶段的古地貌进行了恢复,并对不同演化时期的铀储层空间位置给予了准确定位,从而揭示了直罗组铀储层从沉积到接受铀成矿再到铀矿被改造期间的空间形态演化历史。在盆地构造充填演化研究、古地貌恢复和铀储层定量非均质性分析的基础上,重建了5个不同时期古地下水系统结构和参数的空间变化面貌,并运用地下水数值模拟方法再现了研究区5个演化阶段成矿古流场的特征及其演化规律。综合分析认为,铀储层的空间演变和内部非均质性制约了成矿流场的基本格局,成矿流场又无疑控制着层间氧化带的发育和铀成矿。当铀储层形成期的古水流方向与主成矿期地下水流场方向总体一致时有利于铀成矿,而当两者流向垂直时则成矿效率降低。     

红格尔地区下白垩统沉积体系及砂岩型铀矿成矿前景分析

文章简要地阐述了红格尔地区盆地的地质概况,对找矿目的层下白垩统巴彦花群进行了层序地层划分和沉积体系分析,从铀源、构造、砂体发育规模及地层结构、氧化作用、后生还原作用、水文地质和铀矿化等几个方面对红格尔地区砂岩型铀矿成矿前景进行了分析,提出了砂岩型铀矿成矿远景地段和进一步探索的地段。     

中国北方中新生代盆地深部砂岩铀矿成矿条件与找矿方向

受开采技术、成本和成矿理论制约,现有的砂岩型铀矿勘查主要选择在盆地边缘700m以浅的地区,对盆地深部的铀矿找矿潜力研究较少。总结中国北方重要中新生代盆地的含铀岩系、构造特征,结合近年开展的北方砂岩型铀矿深部找矿,分析了盆地深部成矿有利的沉积建造、构造与流体改造、还原条件等,指明了盆地的深部找矿潜力。同时指出,作为战略储备,当前盆地深部寻找砂岩型铀矿要优先重视2个方向:(1)在盆地边缘斜坡区,重点以发育红-黑岩系结构的含铀地层为目标,寻找与浅部成矿条件相似的深部矿床;(2)在盆地中心区,以含铀的红色岩系为重点,优先寻找延伸至盆地深部的正向构造区和砂体发育区。这些认识在松辽盆地的铀矿调查中得到验证。     

准噶尔盆地西缘车排子地区砂岩型铀矿成矿潜力及找矿方向

砂岩型铀矿作为一种重要的铀矿类型,以其开采成本低、环境影响小、经济效益好成为当今铀矿勘查主攻方向。准噶尔盆地周缘具有巨厚的沉积地层和巨大的斜坡带,是我国砂岩型铀矿重要的找矿靶区。本次研究针对准噶尔盆地西缘车排子地区,通过γ测井、矿化砂体地球化学和地下水地球化学特征研究,结合区域构造条件、铀源条件、水文地质条件、矿化砂体地质特征和放射性异常等砂岩型铀矿成矿条件和找矿标志,分析车排子地区砂岩型铀矿成矿方式和可能的找矿方向。研究认为,车排子地区具有优越的砂岩型铀矿成矿地质条件,其中油气还原作用是铀成矿的主要方式,新近系沙湾组是铀成矿的主要层位,砂体的高孔隙度和渗透性以及所处良好的氧化还原环境是有利的铀成矿条件。     

鄂尔多斯盆地南部宁县新华地区直罗组沉积特征及铀成矿条件分析

新华地区作为鄂尔多斯盆地南部中侏罗统直罗组找矿的重点地区之一,研究其沉积特征及铀成矿条件对指导该区砂岩型铀矿勘查工作至关重要。文章通过岩心观察及钻孔资料综合分析,编制了直罗组地层厚度、砂体厚度、含砂率、氧化率等值线图等系列图件,对直罗组沉积相及铀成矿条件进行了综合分析。结果表明：新华地区直罗组上段主要发育曲流河相沉积,可分为曲流河河道、边滩、天然堤以及河漫滩微相沉积,直罗组下段以辫状河相沉积为主,可分为辫状河河道、心滩、泛滥平原微相沉积,其中,直罗组下段辫状河河道砂体厚度适中,连通性好,富含还原物质,是有利的成矿相带。新华地区构造发育,存在构造天窗,层间氧化带发育,直罗组下段辫状河河道呈南北向展布,氧化带与砂体展布基本一致,具有有利的铀成矿条件。综合构造条件、沉积特征、后生蚀变特征和铀矿化信息,结合煤田自然伽马异常,认为研究区西北部店头赵村—白店—崔家岭一带是铀成矿最有利区域,可以作为直罗组砂岩型铀矿下一步勘查的重点目标区。     

沉积、成岩与铀成矿:中国砂岩型铀矿研究的创新发现与认知挑战

21世纪,中国在砂岩型铀矿勘查领域获得了前所未有的辉煌成就.砂岩型铀矿产出于沉积盆地,铀矿的形成必须经历由沉积埋藏到抬升成矿两个重要的演化阶段.其中,在抬升成矿阶段,大气降水和氧化-还原作用的参与和约束是最显著的成矿特征.显然,这是一种典型的表生成岩作用的产物,是铀储层复杂成岩序列中的重要一环,隶属于“外生成矿”的范畴.虽然,砂岩型铀矿的成矿作用遵循氧化还原与铀变价的普遍机理,但是特殊的沉积背景却导致了铀成矿作用的多样性和地区的专属性.一些由沉积作用、沉积环境和古气候造就的关键控矿要素,能够从“基因”上直接影响表生成岩阶段的铀成矿作用,由沉积、成岩到铀成矿是一个具有成因联系的地质过程,而盆山耦合机制始终是其最根本的原始驱动力.随着对铀成矿作用细节行为研究的深入,一些创新发现不断地冲击着以往固有的认识,诸如碳质碎屑与铀成矿的相互作用、黄铁矿复杂而有序的演化习性、碳酸盐胶结物与铀成矿的共生叠置、敏感矿物的流体示踪、铀储层非均质性制约下的铀成矿机理、双重还原介质制矿模型、铀成矿的复合地球化学障等.还有一些研究对传统地质学理论提出了认知挑战,诸如,铀储层开放成岩环境中碳质碎屑的“碳化作用机理”、黄铁矿溶蚀或者生长界面上的铀沉淀化学动力机制、干旱沉积背景的铀成矿机理等.同时,铀成矿机理和普遍规律的研究,也为砂岩型铀矿的衰变地质效应研究和盆地铀资源的系统探索奠定了良好的地质基础.相信,针对沉积盆地整装的系统的成矿机理与成因联系研究,必将释放巨大的盆地铀资源潜力和矿床产能,在进一步丰富铀成矿理论的同时助力实现“双碳目标”.      

伊犁盆地砂岩型铀成矿同位素地质特征

本对伊犁盆地可地浸砂岩型铀矿及其蚀源区进行了同位素地质特征研究，结果表明：伊犁盆地砂岩型铀矿具有多时期成矿的特点，其成矿年龄分别为82.4,60,11.4,7.1,3.5Ma，而主要成矿期集中在第三纪的中、上新世。伊犁盆地南侧蚀源区发育有以海西期为主的花岗岩和火山岩，前为293－316Ma，后为235－259Ma，从含矿砂体精选出的锆石，其U－Pb同位素年龄为308Ma，与蚀源区花岗岩，火山岩的时代一致，从而肯定了含矿砂体的物质来源，此外，通过对含矿砂体和蚀源区岩石U-Pb同位素体系演化特征的研究，指伊犁盆地砂岩型铀矿具有多铀源富集的特点，这些铀源分别是：地层沉积时形成的富铀砂体（主要的）和富铀的蚀源区岩石的近代风化淋滤释出的铀。     

滇西新生代盆地砂岩型铀矿勘查现状与找矿前景

滇西新生代盆地是我国重要的砂岩型铀矿成矿带之一,蕴藏着丰富的铀资源,现已探明8个中、小型砂岩型铀矿床。笔者回顾了区内砂岩型铀矿找矿历程,分析了找矿现状,介绍了沉积体系与层序地层学在滇西新生代盆地内砂岩型铀矿应用的研究进展;分析了滇西新生代盆地内砂岩型铀矿的找矿前景,提出了扩大老矿区与探索新盆地的找矿思路。     

基准面旋回在砂岩型铀矿勘查中的应用--以东胜铀矿床为例

近年来以基准面旋回为参照面的高分辨率层序地层学迅速发展,其最大的优势在于能够适用于受多重因素控制的陆相沉积盆地,并有效提高层序地层分析的准确度和分辨率。基准面旋回原理也同样适用于砂岩型铀矿的勘探开发研究和实践,它控制了砂岩、泥岩的空间分布和岩石孔渗、封闭性能,决定了地层结构的叠加样式。文章以东胜铀矿床为例,分析了基准面旋回在砂岩型铀矿勘探开发中的应用。认为:基准面升降旋回中形成的砂、泥岩地层结构配置良好;长期基准面上升早期形成的辫状河河道砂岩具连通性好、粒度粗、碎屑含量高、杂基含量低及孔渗条件好等特点,是重要的含矿层。     

微生物、有机质、油气与砂岩型铀矿

统计表明，世界上已知重要的砂岩型铀矿床的含矿主岩不同程度地含有机质、微生物或油气。对十红滩矿床、努和廷矿床及512矿床进行有机岩石学、有机地球化学、铀与有机碳相关关系分析等研究结果表明，微生物、有机质或油气在砂岩型铀矿成矿的过程中起了重要的作用。     

微生物、有机质、油气与砂岩型铀矿①

统计表明,世界上已知重要的砂岩型铀矿床的含矿主岩不同程度地含有机质、微生物或油气。对十红滩矿床、努和廷矿床及512矿床进行有机岩石学、有机地球化学、铀与有机碳相关关系分析等研究结果表明,微生物、有机质或油气在砂岩型铀矿成矿的过程中起了重要的作用。     

我国中新生代盆地砂岩型铀矿研究现状及发展方向的探讨

砂岩型铀矿是我国具有工业意义的铀矿床类型之一 ,是核工业目前主要勘查类型。本文在扼要概述砂岩型铀矿成矿地质条件的基础上 ,对当前研究现状 ,尤其是地浸砂岩型铀矿的研究现状及地浸地质条件进行了评述。从多方面探讨了该类型铀矿床的发展方向及值得重视的基础地质研究及研究方法手段等。     

砂岩型铀矿航磁微弱异常提取方法

在中—新生代盆地区,受盆地盖层影响,砂岩型铀矿的航磁ΔT异常信息不明显,这直接影响利用航磁资料寻找砂岩型铀矿的应用效果。开展盆地内航磁微弱信息提取方法的研究,能充分发挥航磁资料在砂岩型铀矿勘查中的作用。本文总结了砂岩型铀矿形成微弱航磁异常的机理,分析界定了航磁微弱磁异常的定量范围,以1∶5万高精度航磁数据为基础,通过对内蒙古西部已发现的层间氧化带砂岩型铀矿床航磁特征进行分析研究,总结出一套利用高通滤波提取砂岩型铀矿上方航磁微弱信息的方法,使用该方法在内蒙古二连盆地某铀成矿带开展了航磁微弱异常提取实验,在3个已发现的氧化带砂岩型铀矿上方提取出航磁微弱异常信息,为利用高精度航磁测量方法在中—新生代盆地区寻找砂岩型铀矿探索出一条新途径。     

Application of Optically Stimulated Luminescence Technique in Exploring a Concealed Sandstone-type Uranium Deposit

Identifying ore-induced geochemical anomalies at the surface that indicate concealed deposits in buried areas remains a significant challenge in geochemical exploration. In this study, in order to trace the source of the geochemical anomalies, systematic luminescence intensity analyses were conducted on quartz grains from the Quaternary regolith at the Hadatu sandstone-type uranium deposit in the Erenhot Basin. The optically stimulated luminescence (OSL) ages were much older than the depositional ages of the Quaternary regolith. Moreover, quartz OSL ages were closely related to both borehole grades and sampling depths. Thus, the abnormal mineral OSL ages from near-surface sediments were ultimately controlled by the sandstone-type uranium deposits. This is identical to the rapid changes of quartz OSL ages (0.063 ka/cm) and equivalent doses (0.19 Gy/cm) with depths in a given sampling site. The instantaneous soil radon concentration was positively correlated with the quartz OSL apparent age, indicating their ore-induced origin and, as a result, their effectiveness in the exploration of concealed uranium deposits. Other parameters, including mobile-state uranium and 210Po contents, were poorly correlated with quartz OSL ages and therefore should only be used with caution for geochemical exploration. This is the first time an attempt has been made to discriminate the ore-induced sources for different surface anomaly parameters, including instantaneous soil radon, mobile-state uranium and 210Po contents for concealed sandstone-type uranium deposits.     

利用铀油关系寻找可地浸砂岩型铀矿

可地浸砂岩型铀矿多数赋存于产油气盆地,并与油气关系十分密切。本文通过对可地浸砂岩型铀矿的成因分类、与油气藏的关系及与气藏异同点的分析对比,总结了几种典型油气藏上方的放射性异常模式。以二连盆地可地浸砂岩型铀矿与油气藏的客观相伴关系为例,在鄂尔多斯盆地进行了应用试验,取得了一定效果。因此,利用铀油相伴关系,在油气勘探中注意寻找铀矿(化)床,在铀矿(化)床周围的有利构造部位加强油气勘探是十分重要的。