东胜铀矿流体包裹体同位素组成与成矿流体来源研究

东胜铀矿与典型的层间氧化带砂岩型铀矿床特征明显不同。矿物流体包裹体分析表明东胜铀矿成矿流体温度主要为150～160℃。流体包裹体的3He/4He值为0.02～1.00R/Ra,是地壳比值的5～40倍,其40Ar/36Ar同位素比值高达584～1243,明显偏离大气氩的同位素组成(40Ar/36Ar=295.5)。流体包裹体的δ18OH2O在-3.0‰～-8.75‰之间,δD在-55.8‰～-71.3‰之间,具有大气降水与岩浆水混合流体的特点。铀矿底板高岭石δ18OH2O为6.1‰,δD为-77‰,具有岩浆水的特点。铀矿方解石脉的δ13CV-PDB为-8.0‰,δ18OH2O为5.76‰,显示出地幔来源的特征。东胜铀矿成矿流体He-Ar同位素和碳、氢和氧同位素组成特征一致表明,成矿流体具有地壳与深部混合流体的特征。结合区域地质分析认为,侏罗—白垩纪鄂尔多斯盆地北部隆起区大面积分布的富铀变质岩和花岗岩遭受风化剥蚀,被大气降水搬运到当时地貌较低的东胜地区沉积。中生代鄂尔多斯盆地构造热事件和岩浆活动,促使地下深部流体和浅部油气沿断裂带和活化的裂隙上涌,充注到含铀碎屑砂岩中,为铀的活化和成矿作用提供了重要的能量。     

新疆蒙其古尔铀矿床成矿流体特征及其与铀成矿的关系

蒙其古尔铀矿床为大型层间氧化带砂岩型铀矿床,前人对其成矿流体来源的研究相对较少。为探讨其成矿流体的性质和来源,笔者利用显微测温学和激光拉曼光谱方法,对其流体包裹体的温度、盐度、密度和成分进行了系统的分析研究,并对其成矿流体的氢、氧同位素及含矿目的层砂岩方解石胶结物的碳、氧同位素组成特征进行了研究。研究表明,该矿床流体包裹体主要有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体,成群分布于砂岩粒间方解石胶结物中,或沿切穿石英颗粒的微裂隙呈线状或带状分布,均一温度为56~76℃,盐度w(NaCleq)为1.23%~19.84%,密度为0.99~1.12 g/cm~3,气体成分以CH_4为主;成矿流体的δD(H_2O)V_SMOW=-93.0‰~-48.3‰,δ~(18)O(H_2O)V_SMOW=-10.3‰~-5.1‰,方解石胶结物的δ~(13)CV_PDB=-10.9‰~-7.2‰,δ~(18)OV_SMOW=17.6‰~24.9‰。上述特征揭示出蒙其古尔铀矿床成矿流体是由大气降水性质的地表水和煤系地层有机质脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH_4等还原性气体(煤型气)两部分组成,具有低温、盐度跨度大、中等密度及多期叠加等特点,明显有别于深部油气大规模充注。地表含铀含氧水层间渗入与煤系地层产生煤型气等还原性渗出流体的共同作用,形成了蒙其古尔铀矿床。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区砂岩型铀矿流体作用与成矿

鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组富铀砂岩成岩过程复杂,铀成矿并非典型的层间氧化带模式。通过对盆地北部杭锦旗地区矿化砂岩成岩矿物、方解石碳氧同位素、流体包裹体的综合分析,探讨了杭锦旗砂岩型铀矿的流体作用特征与铀成矿过程。结果表明:矿区砂岩遭受碱性渗入水、烃类降解酸性水、碱性热液3种类型流体作用;碱性热液为最晚期的流体活动,亮晶方解石捕获的原生流体包裹体均一温度峰值为140~160℃,盐度为8.00%~16.34%,方解石δ13C明显偏负(-7.1‰~-18.3‰),为有机来源碳参与的高盐度碱性热流体。前人证实盆地北部砂岩型铀矿具有生物成因特征,与热液活动相悖;结合铀元素迁移特征,认为热液活动与微生物还原作用并不矛盾,碱性热液改变了矿区砂岩流体的物理化学环境,稳定络合物的形成对铀元素具有萃取再富集作用;热液活动是富矿流体形成的关键事件,微生物活动在热液活动停止后直接参与铀还原成矿。     

东胜铀矿砂岩中方解石富集及铀矿成因

东胜铀矿区方解石富集特征、无机碳氧同位素以及邻近气藏包裹体捕获压力、有机碳同位素和~3He/~4He的相关研究表明,东胜铀成矿与深层天然气存在密切关系。方解石的δ~(13)C值-19.6‰~-1.11‰,δ~(18)O值-17.13‰~-9.00‰,δ~(13)C值的变化范围较宽,可能是地表水和深层天然气影响程度不同所致。鄂尔多斯盆地北部气藏储层包裹体捕获压力从深部向浅部和从盆地西南向东北方向逐渐降低的变化趋势表明,天然气为铀的转化提供了充足的还原剂,为大型东胜铀矿形成提供了必要条件。天然气中~3He/~4He比值证明东胜直罗组铀矿砂岩中没有有意义的幔源流体贡献。这些证据表明东胜铀矿砂岩中的方解石是地表水和深部天然气共同作用的结果,这暗示了东胜大型铀矿床是由低温混合成矿作用形成的。     

幔源铀成矿作用的地球化学证据——以下庄小水“交点型”铀矿床为例

文章以小水铀矿床为例,探讨了下庄矿田"交点型"铀矿成矿物质来源。研究表明:(1)小水"交点型"铀矿床矿石主要由沥青铀矿、方解石和萤石等矿物组成,方解石产于矿脉两壁,萤石和沥青铀矿沉淀于矿脉中间部位;(2)沥青铀矿年龄为71.8~75.2 Ma,与围岩基性脉岩(120~100Ma)之间存在较大的矿岩时差;(3)萤石中流体包裹体的δD为-124.44‰~-97.08‰,δ18OSMON为7.40‰~11.02‰,具有幔源同位素组成特征;(4)在微量元素地球化学特征上,矿石与辉绿岩表现出相似性,与下庄花岗岩则具有明显的差异。笔者认为,下庄矿田小水"交点型"铀矿床成矿流体中的矿化剂来自地幔,铀源可能直接来自与辉绿岩具有相似源区性质的富集地幔;推测铀的沉淀成矿与富含CO2、F、H2S、U等组分的超临界态成矿流体在临界点附近发生沸腾作用相关。     

东胜地区直罗组含铀砂岩中方解石的碳氧同位素组成及铀成矿意义

方解石是东胜地区直罗组含铀砂岩中重要的胶结物类型,同时碳酸盐化与铀成矿作用关系密切。通过方解石胶结物岩石学、矿物学、碳氧同位素分析,研究了含铀砂岩中方解石碳氧同位素组成、沉淀机制及铀成矿意义。研究表明,东胜地区砂岩类型为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和石英砂岩,粘土矿物主要由蒙皂石、伊利石、高岭石和绿泥石组成,方解石类型以含铁矿方解石为主,其次为铁方解石。方解石δ~(13)C_(PDB)为-15.7‰~-1.6‰,平均-9.08‰,δ~(18)O_(PDB)为-15.6‰~-10‰,平均-12.4‰,显示其形成与有机酸脱羧作用有关,碳来源为有机碳。碳氧同位素分析数据计算表明,与方解石平衡的水相氧同位素组成变化范围较宽,为-7.66%-9.71‰,推测较轻的同位素组成具有封存大气降水的特征,而较重同位素组成则反映成岩成矿过程中深部富含油气低温热流体的加入。综合分析认为,东胜地区直罗组砂岩中方解石是地表水和深部油气共同作用的结果:早期有机酸促使长石类骨架颗粒溶蚀,形成石英颗粒次生加大边,并伴随着自生高岭石沉淀;后期随着大量烃类注入砂岩中,成岩成矿环境由酸性向碱性转变,还原性增强,介质水中的CO_2与Ca~(2+)圾Fe~(2+)结合形成含铁为特征的方解石,沉淀在原生粒间孔和各类次生溶蚀孔隙中。整个过程都伴随有铀元素运移和沉淀,暗示东胜铀矿床是地表水和深部油气混合作用形成的。     

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。     

梨树断陷营城组砂岩方解石胶结物碳、氧同位素特征

梨树断陷深层砂岩中广泛分布着方解石胶结物,方解石胶结作用对梨树断陷深部储层的致密化有着重要影响。以苏家屯-皮家地区砂岩储层中方解石胶结物为研究对象,结合岩相学特征,包裹体测试和碳、氧同位素分析,查明了方解石胶结物碳、氧同位素及其成因。研究表明,储层砂岩类型为岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩、长石砂岩。方解石胶结物碳同位素δ13 CPDB为-16‰~-0.4‰,平均值为-6.67‰。氧同位素δ18 OPDB为-23.2‰~-13.2‰,平均值为-20.1‰。通过对碳、氧同位素数据计算分析,得到碳酸盐的相对古盐度值(Z)介于83.48~117.61之间,表明其形成时的古流体具有淡水的特征。方解石的形成温度为94.06~179.43℃。方解石胶结物碳氧同位素特征分析结果表明,其形成与有机酸脱羧作用有关,可能来源于有机碳。     

松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿碳氧同位素特征及铀成矿意义

为进一步探讨松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿的成岩环境、铀沉淀机制及成矿机理,通过钻井岩心观察,岩石薄片,含铀砂岩碳酸盐胶结物碳、氧同位素分析,对研究区砂岩岩石类型、碳酸盐胶结物类型、成岩阶段以及碳、氧同位素特征进行了系统研究。结果表明:含铀砂岩岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩,碳酸盐胶结物可分为3个期次,以第一和第二期次为主,胶结物包括方解石、铁方解石,见极少量含铁白云石。δ~(13)C_(PDB)值为-22.45‰～-13.65‰,平均值为-18.33‰,δ~(18)O_(PDB)值为-17.56‰～-9.46‰,平均值为-13.52‰,揭示有一定有机质参与;古盐度Z值介于75.98～90.97之间,为淡水沉积;古温度介于67.31～94.92℃之间,结合以上岩石特征、胶结物类型及成岩作用判定成岩环境处于早成岩—中成岩阶段A期。综合分析认为:早成岩阶段砂岩的压实、胶结作用使含铀砂岩孔隙度减小,抑制含氧富铀流体运移;随着成岩作用进行,埋藏深度增加,有机质成熟度升高发生热脱羧基作用,与压实作用产生的吸附水形成酸性溶液对长石、碳酸盐胶结物等进行溶蚀形成次生孔隙,增大砂岩孔隙度,促进含氧富铀流体下渗运移,下伏油气由断裂向上逸散,为地层提供还原剂,使铀在四方台组底部大规模沉淀和富集。     

油气相关砂岩型铀矿的形成过程:以钱家店铀矿床为例

基于开鲁盆地钱家店铀矿床含矿砂岩的显微镜、扫描电镜镜下观察,胶结物同位素测试,以及包裹体烃的地球化学分析,探讨了该砂岩型铀矿的形成过程。镜下观察结果显示,铀矿物主要为沥青铀矿（UOx,x=2．16—2．70）,部分与自生高岭石共生,部分则紧密地与矿化阶段黄铁矿共生或交互生长,表明同时沉淀。矿化阶段黄铁矿形成于细菌硫酸盐还原作用（BSR）。碳酸盐胶结物δ^13C变化范围为-1．3‰--21．6‰;流体包裹体烃显示生物降解的特征。这些证据表明,硫酸盐还原菌（SRB）可能厌氧地降解烃类,其产物CO2为碳酸盐胶结物提供了部分碳源,且已有的研究显示,SRB利用新陈代谢作用可以还原U（Ⅵ）。于是,利用烃类作为生存的碳源,硫酸盐还原菌（SRB）将硫酸盐还原的同时,直接或间接地把六价铀U（Ⅵ）还原成四价铀U（Ⅳ）,导致沥青铀矿形成。     

松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床油气运移与铀成矿的关系:来自流体包裹体的证据

为探究油气运移与铀成矿的关系,笔者以松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床为研究对象,系统开展了含矿砂岩薄片鉴定、电子探针研究以及流体包裹体岩相学和显微测温研究.结果表明:①研究区强矿化段砂岩硅质胶结物含量较多,为隐晶质玉髓胶结物;成岩演化序列为,泥晶方解石、自生黏土膜,石英加大边、石英加大边外围黏土膜、颗粒间压实的隐晶质玉髓胶结...     

柴北缘冷湖地区砂岩型铀矿床地质特征及成矿条件分析

冷湖地区砂岩型铀矿是近年柴北缘新发现的具有工业价值的铀矿床,为了进一步研究该地区砂岩型铀成矿岩石学及矿物学特征、铀成矿条件等问题,本文在野外地质调查的基础上,利用偏光显微镜结合电子探针分析手段,对该区内大煤沟组中含矿岩石进行了系统研究。结果表明:研究区中侏罗统大煤沟组含矿岩石类型主要为(粉)砂质泥岩、薄层煤及细粒石英杂砂岩,整体发育一系列后生蚀变。研究区北东侧安南坝山古元古界达肯达坂群及赛什腾山海西期花岗岩为区内砂岩型铀成矿提供了丰富的铀源。砂岩型铀矿中铀主要以独立铀矿物沥青铀矿的形式赋存,其次含有少量分散吸附态铀,沥青铀矿总体呈不规则粒状、星点状、"串珠状、线状"及粉末状赋存于黄铁矿边缘、裂隙部位或黄铁矿与方解石的接触部位,吸附态铀主要赋存于炭屑及煤线内;区内沥青铀矿为柴北缘地区首次揭露并发现的独立铀矿物,总体上填补了柴北缘地区无独立铀矿物出露的空白。铀成矿条件方面,含矿目的层中方解石的发育,显示了铀成矿流体富含CO_2、H_2O等挥发分和矿化剂,其次出露的众多还原性介质(油气、炭屑及黄铁矿等)为区内砂岩型铀成矿提供了氧化还原反应必需的还原剂,最终将U~(6+)还原成U~(4+)以沥青铀矿等形式沉淀成矿。     

An excellent fossil wood cell texture with primary uranium minerals at a sandstone-hosted roll-type uranium deposit, NW China

A fossil wood cell texture with pitchblende and coffinite found at a sandstone-hosted roll-type uranium deposit, Xinjiang, NW China, is first reported here for the country. In the mineralized sandstone, detrital grains consisting of quartz, feldspar, rock fragments, carbonaceous trashes, mica and accessory minerals were deposited in early Turassic time and were cemented by clays and minor authigenic calcite and quartz. Pitchblende and minor coffinite are principal ore minerals at the deposit, and selectively replaced carbonized fossil wood remnants or filled fossil wood cells. An excellent fossil wood cell texture with primary uranium minerals formed. Replacement of organic debris by primary uranium minerals may be due to a local reducing environment resulting from the production of CH₄, H₂S or H₂SO₃ in its decomposition, and a biochemical reaction indicated by the common presence of framboidal pyrite.     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿伴生矿物组合及其地质意义

特征矿物是地质作用的直接记录,研究铀矿物伴生组合类型和特征为探讨铀矿床成因提供直接信息。本文以鄂尔多斯盆地东北部杭锦旗?纳岭沟地区含铀岩系中侏罗统直罗组为研究对象,通过岩心观察、显微观察、扫描电镜和电子探针分析等,系统研究了含铀砂岩中铀矿物种类、赋存特征及典型矿物伴生组合类型,在此基础上,结合铀成矿过程中流体作用探讨了铀成矿机理。取得的主要成果和认识如下:(1)研究区含矿目的层最主要的矿物类型为铀石,与铀矿物相关的矿物组合包括:莓球状黄铁矿?铀石、黑云母?它形黄铁矿?铀石、胶状黄铁矿?铀石、钛铁矿?锐钛矿?铀石、高岭石?铀石、蒙脱石/伊蒙混层?铀石、方解石?铀石、有机质?铀石和石英?铀石9种;(2)研究区成矿环境经历了成岩期的中性?弱碱性氧化环境→弱酸性氧化环境→成矿早期的弱酸性还原环境→成矿中?晚期的弱碱性还原环境→成矿期后的碱性还原环境的转变;(3)铀矿物的富集可以分为5个阶段:①早期预富集的碎屑铀;②石英颗粒边缘富集的沥青铀矿;③莓球状、它形、胶状黄铁矿、高岭石、钛铁矿边缘沉淀富集,与酸性还原流体有关的铀石;④与石英、方解石、蒙脱石/伊蒙混层等伴生,与碱性还原流体有关的铀石;⑤与莓球状黄铁矿、胶状黄铁矿、方解石伴生的受中低温热液改造的铀石。综上所述,研究区主成矿作用受酸性和碱性还原流体共同控制。     

四川盆地东北部砂岩型铀矿石及铀的存在形式特征研究

四川盆地东北部砂岩型铀矿含铀层位为下白垩统苍溪组,主要矿化产在苍溪组第一韵律层下部砂岩或砾岩层中。岩矿鉴定表明,主要含矿岩性为细—中粒砂岩,砂岩矿物碎屑主要为石英,胶结物主要为方解石,含少量黄铁矿。扫描电镜和电子探针分析表明,含矿岩石中除了矿物碎屑石英、胶结物方解石和黄铁矿外,还含有钛铁矿、方铅矿和铀石。铀石为岩石中铀的主要存在形式,少量铀以沥青铀矿形式存在。     

湘赣边界鹿井铀矿床流体包裹体及成矿机制

位于南岭成矿带南西部的鹿井矿床是华南热液型铀矿的典型代表.为查明其成矿流体来源、性质与演化以及成矿机制,开展了不同成矿阶段石英、萤石及方解石中流体包裹体的显微测温和不同阶段石英的氢?氧同位素分析.矿床地质特征表明成矿过程可划分为(I)粗晶石英+黄铁矿±绿泥石±绢云母、(II)沥青铀矿+硫化物+绿泥石+绢云母+暗灰色微晶...     

桂北沙子江铀矿床沥青铀矿原位微区年代学和元素分析:对铀成矿作用的启示

微区原位分析是地球科学研究的重要手段,但这些分析技术在华南热液铀矿床中的应用相对较少,限制了对铀矿床成矿机理的深入认识。沙子江铀矿床是华南著名的花岗岩型热液铀矿床。本文利用电子探针(EMPA)、激光电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)以及二次离子探针(SIMS)等微区原位分析技术,对沙子江铀矿床中的沥青铀矿开展了U-Pb同位素年代学及元素组成研究,确定了沥青铀矿的形成时代及成分特征,并探讨了蚀变作用对沥青铀矿成分及其表面年龄或化学年龄的影响。电子探针分析结果显示,该沥青铀矿以富铀和钙、极低含量的ThO_2和稀土元素为特征,揭示其为低温热液成因,成矿热液富含Ca。LA-ICP-MS分析结果显示,沥青铀矿的稀土元素总量较低,其配分模式呈轻稀土富集型,具有明显的负Eu异常,与赋矿围岩豆乍山花岗岩的稀土元素组成相似,暗示其铀源可能与豆乍山岩体有密切的关系。蚀变和未蚀变沥青铀矿成分的对比研究显示,蚀变作用会导致硅元素大量进入沥青铀矿晶格,造成铀和铅的丢失,从而影响沥青铀矿的表观年龄或化学年龄,但沥青铀矿的稀土元素配分模式不会受到蚀变的影响。未蚀变沥青铀矿的SIMS微区原位分析获得的U-Pb年龄为101. 3±4. 5Ma,表明沙子江铀矿床存在100Ma左右的铀成矿事件。受岩石圈伸展控制形成的富CO流体与富铀花岗岩相互作用浸取出花岗岩中的铀,并在合适的构造部位沉淀形成了沙子江铀矿床。     

松辽盆地协尔苏地区泉头组一段砂体及铀矿化特征分析

松辽盆地南部协尔苏凹陷泉头组一段分为上、下两部分,下部为以泥石流为主的冲积扇相沉积,上部为冲积扇-辫状河相沉积.分析表明：下部砂体泥砾混杂、粒度较粗,不利成矿;上部主要发育两层砂体,砂体厚5~40 m,延伸稳定,有利于砂岩型铀矿化的形成.根据泉一段砂体的岩石学特征、岩石化学特征、后生氧化-还原特征认为,由于深部有机流体的后生还原作用及基底-盖层贯通断裂继承性活动对下部层位煤层气进行纵向疏导,泉一段砂体后生地球化学环境改变为还原环境,主要表现为发育煤成烃油浸砂岩及烃类质量分数很高,砂岩由原生红色褪色化成灰色、灰绿色;在此基础上,后期叠加层间氧化作用,但由于下部层位煤层气持续作用,本区氧化特征不明显,氧化砂岩以浸染状、斑点状、团块状和条带状残留于还原砂岩中.通过分析协尔苏凹陷钻孔岩心铀钍含量及铀矿化特征,认为达官五家子地段、塔林布敦吐地段泉一段砂体铀含量高,铀的活化迁移作用明显,砂体存在铀的后生富集;铀的存在形式主要为吸附铀,为黏土矿物及有机质,铀矿物主要为沥青铀矿.分析认为研究区具有较好的铀成矿潜力.