鄂尔多斯盆地北部中生代中晚期地层碎屑锆石U-Pb定年与物源示踪

本文采用LA-ICP-MS碎屑锆石原位微区测年方法,对鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区中侏罗统直罗组和下白垩统志丹群进行了砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分布及其变化特征研究,统计和对比了前人对该区周缘岩体的同位素年代学结果,结合区域构造背景,系统地研究了盆地北部直罗组及志丹群地层物源及其演变。结果表明:(1)4个直罗组样品和2个志丹群样品锆石年龄总体呈现出270~280Ma、320~340Ma、1800~2000Ma、2300~2500Ma 4个峰值年龄段,在志丹群样品中出现有少量230~240Ma锆石年龄;(2)杭锦旗地区上述砂岩的物源主要来自阴山、大青山—乌拉山的片麻岩、麻粒岩、孔兹岩以及形成于海西期的中酸性侵入岩,同时也有狼山地区岩体、集宁地区孔兹岩的一部分贡献;(3)1800~2000Ma、2300~2500Ma峰值年龄均为华北克拉通基底构造热事件的反映,270~280Ma、320~340Ma两个峰值年龄可能记录了早石炭世—中二叠世古亚洲洋向华北板块北缘的两次快速俯冲事件;(4)下白垩统志丹群样品中出现的230~240Ma的锆石,指示晚侏罗世的燕山运动在盆地北缘引起的强烈逆冲推覆造山作用使得印支期侵入岩被抬升至地表并遭受剥蚀,从而为研究区地层进一步增加了来自蚀源区印支期侵入岩的物源;(5)与中侏罗统直罗组样品相比,下白垩统志丹群样品在2300~2500Ma峰值测点所占比例明显增加,这可能是由于早白垩世时期盆地北部沉积边界较中侏罗世相对扩展,使来自阴山的物源比例增加。     

鄂尔多斯盆地东北部纳岭沟铀矿床元素地球化学特征及其地质意义

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北部,是我国目前已发现的可地浸砂岩型铀矿床之一。其受古层间氧化带控制,呈板状产于中侏罗统直罗组下段辫状河砂体中。笔者从元素地球化学分析入手,通过对不同蚀变砂岩的地球化学特征进行对比,认为蚀变砂岩主要化学成分的变化受成岩作用、水-岩作用,以及油气二次还原作用等影响,并且有机碳含量在矿化砂岩中较高,说明铀矿化与有机质关系密切。矿化砂岩中的微量元素相对富集或亏损明显,可能与成岩后期(热液)的改造作用有关。蚀变砂岩均表现出壳型花岗岩的微量和稀土元素特征,LREE相对富集,说明盆地北部的阴山、大青山古陆壳富铀花岗岩体是直罗组的主要物源。此外,δEu和δCe特征也表明纳岭沟铀矿床是在弱氧化-弱还原过渡性环境下形成。这些特征可作为找矿勘探的重要指示或标志。     

浅地表地球物理技术在岩土工程中的应用与挑战

地球物理勘探方法在岩土工程的应用已有很长一段时间,但其成效与工程师的期待往往有不小的落差,以致于在一般的工程应用上仍不普遍.近年来浅地表地球物理技术有显着的进展,特别是在走时速度层析成像(Traveltime Tomography)、电阻率层析成像法(Electrical Resistivity Tomography)及多道瞬态面波法(Multichannel Analysis of Surface Wave).本文首先介绍这些方法在台湾岩土工程的应用,主要包括地层土壤液化潜能评估、坝体的安全检测、土壤与地下水污染调查及地基改良的质量管控等,应用案例以台湾常使用的地球物理勘探方法逐一介绍.虽然许多成功案例与新的应用方向对于浅地表地球物理技术在岩土工程应用的推广起了鼓舞作用,本文从工程师的角度提出地球物理勘探工程大量应用的挑战与瓶颈,包括如何提升探测数据的客观性、数据反演非唯一性问题、探测深度与分辨率的限制、实际条件违背反演基本假设的情况、以及地物性质与工程性质链接的不确定性问题,并进一步针对这些问题说明相关研究的进展与实务对策.希冀透过上述探讨,降低物探师与工程师认知上的差距,提升地球物理勘探在工程的应用的合理性与普及性.     

多种能源矿产同盆共存富集成矿(藏)体系与协同勘探-以鄂尔多斯盆地为例

以鄂尔多斯盆地为例,在盆地构造演化、各种能源矿产的时空分布以及相互联系等方面分析的基础上,探讨了盆地演化进程中多种能源矿产同盆共存富集的成藏（矿）体系及其分布规律,试图建立多种能源矿产协同勘探模式。研究表明,鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿的形成与油、气、煤具有成生关系,典型矿床为东胜铀矿床。可以把同盆共存富集的各种等能源矿产概括为无机矿产（铀矿）和有机矿产（油、天然气、煤及煤层气）两类,在整个盆地演化过程中,共存系统中有机和无机矿产的形成过程相互关联,就位空间按照一定的规律分布,通常有机矿产分布于盆地内部,无机矿产则分布于盆地边缘或盆－山转换部位,但它们同属一个盆地的自然成矿（藏）系统。对于鄂尔多斯盆地,晚侏罗世-早白垩世的构造作用和后期改造,对多种能源矿产的共存成矿（藏）体系的形成及定位产生了重要影响。主要成藏（矿）演化过程可划分为成矿（藏）准备、主要成矿（藏）和后期保存等三个演化阶段。根据盆地油、气、煤、铀多种能源矿产的配置组合特征,将鄂尔多斯盆地划分为七个协同勘探区,可以分别采用不同的协同综合勘探方式。     

鄂尔多斯盆地延长组长7富铀烃源岩铀的赋存状态

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组长7段是一套深湖相富铀烃源岩,铀含量很高,其矿物学特点是富含胶磷矿、草莓状黄铁矿、有机质等.通过光片、扫描电镜、电子探针、能谱分析、α放射性照相等研究方法,分析了长7段富铀烃源岩中铀的赋存状态,结果表明铀除了以类质同象赋存于胶磷矿中,以及以吸附态赋存于黄铁矿和有机质中以外,还在长7富铀烃源岩中...     

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿碳酸盐岩碳氧同位素及其天然气-水混合流体作用特征

【研究目的】 本文以杭锦旗—大营铀矿为研究区,研究了矿床的碳酸盐化类型、期次和原位微区碳氧同位素特征,为该区砂岩型铀矿的形成及成因认识提供了新的信息和依据。【研究方法】 采用野外调研、工业孔含矿层位岩芯采集、高倍显微镜观察、电子探针图像分析等方法,区分不同期次的碳酸盐化(主要是方解石),在此基础上运用SHRIMP稳定同位素示踪技术进行C-O同位素测试,为更加精确示踪砂岩铀矿形成过程提供了合理的途径。【研究结果】 利用原位微区碳氧同位素示踪技术分析了铀成矿期及成矿期后流体特征,显示具有有机质来源的特点,其中方解石的氧同位素显示流体具有大气水作用的特点,认为天然气向北部运移耗散与地下水形成的低温混合热液流体为它们提供了碳质来源。本区“钙化木”状碳酸盐化的方解石多显示沿晶洞分布或沿裂隙贯穿,明显为成矿期后天然气沿裂隙充填的结果;因此,天然气-水混合流体作用从成矿期可一直延至成矿期后,具有叠加富集及保矿作用。【结论】 采用电子探针和镜下观察相结合的方法,在区分不同期次方解石的基础上,原位微区稳定同位素示踪技术为精细研究砂岩型铀矿成矿流体特征提供了有效的技术支撑。     

柴达木盆地多种能源矿产同盆共存及其地质意义

柴达木盆地是中国石油、天然气、煤和铀等多种能源矿产同盆共存的盆地之一。在平面分布上,目前已进入勘探开发阶段的油气藏分布于柴达木盆地西部、北缘及东部地区,煤和砂岩型铀矿分布在盆地北缘;在赋存层位上,石油及部分天然气(油型气、煤成气)以侏罗系煤系地层为源岩,以侏罗系、古近系—新近系为储层,煤赋存于侏罗系大煤沟组和小煤沟组,已知的铀矿化位于侏罗系、古近系—新近系地层。结合单种能源矿产的时空分布特征以及相互之间的组合形式,柴达木盆地石油、天然气、煤和砂岩型铀矿等多种能源矿产在空间上有明显的同盆共存关系,且在成藏成矿中相互作用。柴达木盆地西北地区石油与天然气、柴达木盆地北缘煤与煤成气呈同盆共存关系;柴达木盆地北缘铀矿化发育在煤层之上且在油气运移指向的边部有多个铀矿化点,油气及煤系地层为其提供还原剂。通过柴达木盆地北缘烃源岩生烃模拟试验,元素U及其伴生元素(Mn、Mo、V和Cs)的富集对烃源岩生烃有明显的催化作用,表现为生烃量大幅度增加和生烃高峰提前。综上所述,有机矿产对无机铀矿的形成起到了重要的还原作用,无机铀矿及其伴生元素对于有机油气的生成有明显的催化作用。     

鄂尔多斯盆地北部延安组白色砂岩形成的稳定同位素示踪及其地质意义

鄂尔多斯盆地东北部延安组顶部存在大规模的白色砂岩,形成当地的大型高岭土矿床。该白色砂岩与东胜—杭锦旗一带发现的大型砂岩铀矿含矿层位直罗组相邻相近;研究表明白色化与铀矿的富集保存、控矿砂岩的绿色蚀变、碳酸盐化等空间关系密切,成因相似,均与盆地中部上古生界天然气向北运移耗散所导致的低温气-水热液流体中烃类还原的流-岩作用有关。文中重点从稳定同位素示踪白色砂岩形成的地球化学成因机制和过程,同时也指示了本区存在天然气耗散的动力学背景。高岭石氢氧同位素揭示白色化砂岩形成的高岭土矿床成因以低温热液作用为主,与东胜铀矿形成的低温热液作用为同一性质及事件;高岭石硅同位素与铀矿石中铀矿物铀石的硅同位素数据相近,而与成岩作用黏土的硅同位素特征相去甚远,进一步证明了白色砂岩与铀矿化是在同一低温热液事件作用下的产物。碳氧同位素说明白色砂岩形成的流体与有机质来源有关,结合东胜砂岩铀矿有机地球化学及本区天然气耗散地质事件的背景,认为该有机质来源于向北耗散的上古生界天然气。方解石包裹体氢氧同位素特征表明,流体中水的性质和来源为大气降水。系统总结和综合以上认识认为,本区白色砂岩的形成过程是,中部上古生界低温天然气向北运移耗散至浅部延安组—直罗组,与地下水一起构成低温"天然气-水"混合热液,该低温热液的烃类还原作用同时导致了本区延安组顶部白色砂岩的形成以及直罗组下部东胜铀矿的富集保存、砂岩的绿色化和碳酸盐化等蚀变现象,从而形成本区东胜超大型铀矿及大型高岭土矿床和相关的烃类还原蚀变现象,构成现今多种能源及相关资源同盆共存、共荣的局面。     

层间氧化带砂岩型铀矿流体地质作用的基本特点

通过对国内典型砂岩型铀矿—吐哈盆地十红滩矿床、伊犁盆地512矿床、鄂尔多斯盆地东胜矿床流体地质及其地球化学的研究,揭示了层间氧化带型铀矿流体作用的组成、成分、成因以及各主要蚀变流体的温度、PH,Eh,盐度、压力等物理化学性质.由流体包裹体分析认为流体的基本组成可分为两部分:一是为由包裹体氢、氧同位素特征可确认其为常温表生作用的大气降水,二为含CH4等烃类气体、CO2及少量H2S,CO,H2,N2等组分的天然气,在含油气盆地中往往含有少量的液态烃.氧化蚀变带流体性质往往是氧化碱性的,矿化作用阶段流体性质为中性或弱酸-弱碱及还原性,而在2次还原或还原作用带流体是强还原碱性的.流体中的含氧地下水是铀元素活化迁移的介质,而天然气中的CH4等烃类气体以及H2,H2S,CO等则是铀矿物沉淀的重要还原剂;流体环境的PH,Eh性质的转变是铀矿化形成的主要原因.     

中-东亚能源矿产成矿域基本特征及其形成的动力学环境

世界已探明的砂岩型铀矿床的82%以上与已经探明的油气田或煤田同盆共存,表明油、气、煤、铀多种能源矿产同盆共存富集存在普遍,其中尤以中-东亚地区诸能源盆地典型.中-东亚巨型能源矿产成矿域(简称为中-东亚成矿域)东起我国松辽盆地,西止里海,地跨中国、蒙古国和中亚诸国,东西连绵逾6000km.该成矿域诸盆地多种能源矿产的赋存和分布具有以下特点:空间分布复杂有序、含矿层位和地区联系密切、成藏(矿)-定位时期相同或相近、赋存环境和成藏(矿)作用有机相关、并共具丰富的矿源物质背景,表明其间有着密切的内在联系和统一的地球动力学背景.中-东亚成矿域外生铀成矿过程可以距今100,50±2,20±(2～4),8～5Ma为界划分为5个时期.各主要含铀盆地的主成矿期及其差异,与所在盆地油气的成藏-定位时期和期次基本一致;并与区域大地构造演化有明显的响应关系,总体受区域地球动力学环境演变的控制.从工业利用和商业开采考虑,油、气、煤、铀共存、成藏和定位及其相互作用的密切联系,主要发生在盆地演化晚(末)期和之后.综合分析和对比中亚和我国诸能源盆地的成藏(矿)环境认为,相对稳定的区域构造背景和适度(较弱)的构造变动,是大中型砂岩型铀矿床、油气田(区)和煤田形成、共存和保存的必要条件;适于油、气、煤、铀同盆共存成藏、且资源甚丰的盆地类型,主要为内克拉通盆地和中间地块盆地及其相关的改造盆地.