松辽盆地南部海力锦铀矿床铀矿物赋存状态及富集机理——试论“潮汐式”成矿作用过程

对砂岩型铀矿而言,明确铀矿物的赋存状态及富集机理既有理论意义,又有生产实践意义。海力锦铀矿床位于松辽盆地南部,含矿层位为上白垩统姚家组下段灰色砂岩。本文通过野外地质调查,结合光学显微镜、扫描电镜、电子探针以及X-射线衍射等分析技术手段,系统阐述了该地区铀成矿的关键控矿要素、矿化类型及铀的迁移、沉淀、富集规律。研究显示,海力锦地区上白垩统姚家组多色砂体可划分为褐红色和砖红色、褐黄色和灰红色、灰白色及灰色颜色类型,分属于强氧化亚带、弱氧化亚带、过渡带(矿化带)和还原带。蚀变矿物学特征揭示,灰白色赋矿砂体中黏土矿物含量最高,主要以高岭石为主。铀矿物赋存状态研究表明,铀矿物种类以含钛铀矿物、沥青铀矿及铀石为主,呈不规则微细(网)脉或粒状发育。典型矿物研究显示,钛氧化物中存在Ti⁴⁺元素的活化迁移及菱铁矿中存在Fe²⁺元素的氧化再造现象。因此,研究区灰白色赋矿砂体可能经历过酸性还原性流体作用的影响,且区域上氧化作用动力有限,氧化作用与还原作用呈“此消彼长”耦合相关关系特征,含铀砂体持续经历氧化→还原→再氧化→再还原……的“潮汐式”成矿作用过程,铀矿物不...     

鄂尔多斯盆地北部砂岩铀矿床粘土矿物与氧化带成因关系研究

对鄂尔多斯盆地北部铀成矿带产铀层位中侏罗统直罗组砂岩进行系统采样和分析,以探讨砂岩中粘土矿物特征与氧化带成因之间的关系。采用X?射线粉晶衍射、电子探针分析等现代分析手段,测定粘土矿物相对含量、微观形貌特征。结果表明:研究区古层间氧化的演变序列为砂体原始灰色→古氧化作用(红色或黄色)→碳酸盐化(残留了部分红色)→后期还原作用(绿色),对应的岩石蚀变期次为早期氧化酸性蚀变→氧化期后弱碱性蚀变→晚期还原弱碱性蚀变;早期氧化砂岩在还原性气体作用下,Fe³⁺还原转化为Fe²⁺,高岭石在有Fe2+存在的条件下会向绿泥石转化,这一反应在碎屑颗粒表面,形成许多极细小的针叶状绿泥石,从而使古层间氧化亚带呈现特征的绿色。     

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。     

对松辽盆地钱家店凹陷铀成矿作用的重新认认识

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.     

砂岩铀矿成矿过程与氧化还原分带: 铀系不平衡证据

铀系不平衡技术被用来研究新疆伊犁盆地库捷尔太砂岩型铀矿床的氧化还原分带和成矿过程.取自该矿床的26个样品的铀、钍含量以及234 U/ 238U, 230 Th/ 234 U和230 Th/ 238U活度比值分别用ICP -MS和α能谱仪进行了测量.不同氧化还原带岩石的铀、钍含量和钍/铀比明显不同: 强氧化带岩石的U、Th含量和Th/U比分别为12.4 μg/g, 4.5 μg/g和0.48; 弱氧化带分别为20.4 μg/g, 5.0 μg/g和0.38; 过渡带(矿化带)分别为169.7μg/g, 4.7μg/g和0.07; 还原带(未蚀变带)分别为6.8μg/g, 3.7μg/g和0.87.其同位素特征亦有明显差异: 氧化带岩石234 U/ 238U大多大于1, 过渡带(矿化带)岩石部分大于或等于1, 部分小于1, 还原带(未蚀变带)岩石大多大于1; 氧化带岩石230 Th/ 234 U和230 Th/ 238U大多大于1, 过渡带(矿化带)岩石大多小于或等于1, 还原带(未蚀变带)岩石大多大于1.这可作为砂岩型铀矿床矿体定位的指示剂.铀系不平衡特征还示踪了该矿床的成矿作用过程.      

松辽盆地钱家店铀矿床层间氧化带地球化学特征*

钱家店砂岩型铀矿床是松辽盆地发现的特大型铀矿床,目前已发现的铀矿主要赋存在上白垩统姚家组下段,矿体呈板状、透镜状,主要受层间氧化带控制。通过对钱家店砂岩型铀矿层间氧化带各带(氧化带、过渡带及还原带)的主量元素、微量元素、稀土元素进行测试分析,结果表明各带地球化学特征存在较大的差异,其中依据Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂、Na₂O及K₂O可对层间氧化带进行较准确的分带,MgO、CaO具有一定的分带指示意义。从氧化带到过渡带,趋于富集的微量元素主要为放射性元素(U)、大离子亲石元素(Li、Ba)、亲硫元素(Ni)、高场强元素(Nb、Ta)和性质活跃的变价元素(Mo)等,且 LREE、MREE和HREE均有不同程度富集,反映了水—岩作用时间较长、强度较大。有机碳、S_全、ωFe³⁺/ωFe²⁺还原性指标在不同分带的显著差异表明,随着含氧含铀水在姚家组地层中迁移,还原性组分变化强烈,具有明显的分带指示意义。     

鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区直罗组古层间氧化带地球化学特征及水-岩作用探讨

鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区直罗组古层间氧化带具有明显分带特征,通过对不同分带砂岩主量、微量、稀土元素及环境敏感参数特征对比研究,将旬邑-宜君地区古层间氧化带发育的水-岩作用过程划分成两个阶段：古层间氧化带形成和大规模成矿阶段、二次还原改造阶段。(1)古层间氧化带形成和大规模成矿阶段：含氧水进入目的层砂体,使砂体中Fe²⁺氧化成Fe³⁺(Fe²⁺含量最低,Fe³⁺最高);砂体中的U被氧化为U⁶⁺,形成铀酰腐殖酸盐络合物发生迁移(U、Corg、S含量最低、Th/U比值最高);长石高岭土化使Si发生流失(SiO₂含量降低);携带大量U的氧化流体运移至氧化还原过渡带(Corg、∑S含量最高、Fe²⁺含量仅低于灰绿色砂体),还原剂(有机质和黄铁矿等)将U⁶⁺还原成U⁴⁺,形成沥青铀矿;U⁴⁺与SiO₄^4-发生反应形成铀石(Th/U比...     

鄂尔多斯盆地东北部直罗组古层间氧化带 形成机制探讨

鄂尔多斯盆地东北部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。通过研究发现,区内铀矿床与古层间氧化带具有非常紧密的联系。通过对纳岭沟、大营铀矿床直罗组下段古层间氧化带中各后生蚀变砂岩与原生砂岩的物质成分及地球化学指标的研究,发现绿色砂岩与灰色砂岩在物质成分上的主要区别体现在黏土矿物、方解石及黄铁矿含量上,并且不同蚀变类型砂岩具有其各自的地球化学指标特点。基于对古层间氧化带中各后生蚀变的研究,初步探讨了古层间氧化带的形成机制。这一成果为深化本区铀成矿机理、建立区域铀成矿模式提供了重要的理论依据。     

库车坳陷库车组下段层间氧化带划分及铀矿找矿方向

库车坳陷位处于塔里木盆地北缘,具有良好铀成矿背景,库车组下段中赋存有较好铀矿化信息,但对其成因类型仍存在争议。文章通过野外调查及样品统计分析,对库车组下段中粗碎屑岩开展岩石地球化学特征研究,分析其铀矿成因,并进行层间氧化带划分。结果表明,库车坳陷库车组下段具有明显的水平分带特征,自盆山结合部位向盆地方向可划分为原生氧化环境的冲洪积粗碎屑沉积物,后生氧化成因的褐红色砂-砾岩、灰白色砂-砾岩、褐黄色砂-含砾砂岩、浅黄色砂岩,及原生的灰色砂-含砾砂岩,反映铀矿成因为层间氧化带型,进而将库车组下段层间氧化带划分为氧化带、过渡带、原生带,各分带地球化学指标与典型层间氧化带型砂岩型铀矿床一致。库车坳陷库车组下段砂岩型铀矿找矿方向：西段以氧化带为线索垂直层间氧化带发育方向探索其含矿性;中段在日达里克地段扩大已有或找寻新的矿（化）带,在墩买里、温巴什地段在可探范围内探索层间氧化带前锋位置;东段继续区域调查。     

十红滩地浸砂岩铀矿层间氧化带蚀变矿物群

十红滩砂岩型铀矿床是我国大型层间氧化带型砂岩铀矿床之一。层间氧化带型砂岩铀矿含矿砂层在含氧含铀水的渗入径流过程中,由于水介质性状的变化,在与砂体发生水岩作用时形成了完全氧化带、不完全氧化带、还原带和原生带等不同地球化学亚带及其相对应的蚀变矿物群,即完全氧化带为褐铁矿(针铁矿、水针铁矿)、伊利石、蒙脱石、少量黄钾铁矾的蚀变矿物群;不完全氧化带为褐铁矿(针铁矿、水针铁矿)、黄钾铁矾、蒙脱石、伊利石、少量绿泥石、高岭石的蚀变矿物群;还原带为沥青铀矿、黄铁矿、高岭石、绿泥石、少量蒙脱石、伊蒙混层粘土、伊利石和碳酸盐等新生蚀变矿物群;原生带的新生蚀变矿物群以黄铁矿、绿泥石、高岭石为主,有时出现少量碳酸盐、蒙脱石和伊利石等。     

层间渗入铀成矿中有机质的氧化迁移

采用伊犁盆地南缘渗入铀矿床中的大量统计数据、图片等资料，论述了在层间渗入型铀矿床中，有机质在含氧渗流水作用下，发生氧化迁移，岩石中的矿物次生蚀变，并在地球化学还原障上产生铀及伴生元素的富集，形成后生渗入铀矿床的过程。     

酒东盆地红山地区下白垩统新民堡群灰白色蚀变带特征及其与铀成矿的关系

研究区位于酒东盆地东北缘红山地区。通过对下白垩统新民堡群后生氧化改造作用的研究,认为灰白色弱氧化、强水解蚀变带是层间氧化带的一部分。铁和有机质是沉积岩中常见的色素,当含氧水进入目的层砂体时,砂体中的有机质、低价铁(Fe2+)等化合物被氧化,导致岩石褪色;同时氧化作用导致砂岩中长石水解,形成以高岭石为主的白色黏土矿物,使岩石增白。增白与褪色的双重作用是砂岩总体上变白的重要原因,其所形成的灰白色蚀变岩位于强氧化的紫红色-黄色蚀变亚带与灰色原生岩石带之间的一定范围内。铀矿化(体)产在弱氧化、强水解灰白色砂岩与原生灰色砂岩界面附近偏灰色岩石一侧[1-2]。灰白色蚀变带与铀成矿关系密切,可作为区域性白垩系砂岩型铀矿的找矿标志之一。     

伊犁盆地苏阿苏河露头区早—中侏罗世含铀岩系层间氧化带发育特征

以伊犁盆地南缘东段苏阿苏河露头区水西沟群为研究对象,通过野外调查、实测剖面、快速放射性测量、系统取样、钻井资料统计和室内分析等,对层间氧化带岩石学特征、展布方向和规模及铀源岩条件分析认为,露头区层间氧化分带现象明显,由氧化带、过渡带和还原带组成。氧化带一般为红色与黄色砂砾岩,多数长石发生蚀变,云母水解伴有褐铁矿化;过渡带为灰色夹红色和黄色砂砾岩,长石发生部分蚀变;还原带为灰色砂砾岩,长石云母等矿物一般不发生蚀变。野外测量指示,放射性强度由高到低为过渡带、还原带和氧化带。伊犁盆地南缘东段具良好的铀源岩和铀储层,结合区域盆山耦合关系、氧化砂体展布及区域地下水补给系统分析认为,铀成矿有利区域主要分布在露头区向盆地方向,氧化砂体尖灭部位。     

利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态

碳酸盐岩的Fe/Mn元素比值,作为一项新的地球化学指标,可以用于恢复海洋的氧化还原状态.在氧化条件下,Fe³⁺和Mn⁴⁺均不可溶,因此氧化海水中的溶解Fe和Mn的含量均很低.Fe³⁺和Mn⁴⁺在还原条件下可以被细菌还原为可溶的Fe²⁺和Mn²⁺,而氧化还原电位的计算表明,Mn⁴⁺的还原要早于Fe³⁺的还原,因此细菌的Mn还原过程发生在沉积物的更浅层.可溶的Fe²⁺和Mn²⁺向上扩散到海水中,替代碳酸盐岩晶格里的Ca²⁺,因此碳酸盐岩晶格中的Fe²⁺和Mn²⁺的含量受控于来自沉积物孔隙水的扩散,而后者又与水岩界面的氧化还原状态相关.因此可以预测,随着海水变得逐渐缺氧,碳酸盐岩中的Fe/Mn比值会逐渐增高.为了验证这一假说,我们分析了中元古代高于庄组白云岩的Fe/Mn比值.研究发现,几乎所有的样品的Fe/Mn比值介于20～30之间,显著高于泥盆纪末期深水碳酸盐岩和浅水台地碳酸盐岩的Fe/Mn比值.高于庄组碳酸盐岩高的Fe/Mn比值一方面可能指示了中元古代低的大气氧气浓度和海洋的广泛缺氧,也可能反映了白云岩形成于缺氧的沉积物空隙水里.     

东胜铀矿床灰绿色蚀变砂岩矿物地球化学特征及其成因探讨

东胜铀矿床位于鄂尔多斯盆地的东北部，是我国新近发现的大型砂岩型铀矿床。铀矿体位于中侏罗统直罗组下段的辫状河道沉积砂体中，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。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床后生蚀变成因及其与铀成矿的关系

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床是中国近期落实的又一特大型铀矿床,为古层间氧化带砂岩型铀矿床。根据蚀变作用与成矿作用的关系,建立了新的古层间氧化带砂岩型铀矿床后生蚀变分类方法,即将其划分为控矿蚀变、成矿蚀变和保矿蚀变3类。分别从垂向上和平面上分析了后生蚀变的空间分布规律,剖面自下而上整体表现为保矿蚀变-成矿蚀变-控矿蚀变的垂向序列;平面上重点分析了氧化砂体厚度、氧化砂体百分率、氧化砂体底埋深、氧化砂体底标高等参数特征。     

鄂尔多斯盆地南部彬长地区直罗组后生蚀变特征研究

通过对鄂尔多斯盆地彬长地区直罗组后生蚀变特征进行系统研究,认为彬长地区中侏罗统直罗组存在早期紫红色氧化蚀变和晚期灰白色、灰绿色还原褪色蚀变两种蚀变类型。早期氧化蚀变的主要蚀变矿物为微粒状褐铁矿和褐铁矿集合体,而晚期灰白色、灰绿色褪色还原蚀变的蚀变矿物主要为黄铁矿、绿泥石以及部分残留未完全氧化的炭屑。研究区直罗组蚀变在垂向上分带明显,在垂向上铀矿化主要受灰绿色褪色蚀变砂体与原生灰色砂体的过渡部位控制,铀矿物主要为铀石,常分布于炭屑中且与黄铁矿伴（共）生;平面上,铀矿化产于氧化—还原过渡带内。     

二连盆地赛汉高毕铀矿床渗出成矿作用和模式

通过探讨二连盆地赛汉高毕铀矿成矿作用,构建铀成矿模式,总结成矿特征,提炼关键控矿要素,可指导矿床外围、深部和类似地区铀矿找矿。文章基于赛汉高毕铀矿床构造、建造、油气演化、铀矿化、铀成矿时代等分析,详细阐述了矿床矿石矿物、矿石元素地球化学特征。确认赛汉高毕铀矿床产于赛汉组上段建造间古河道中,受准宝力格深切断陷、贯通性断裂、赛汉晚期深切河道联合控制,形成透镜状或板状铀矿体,铀成矿作用与区域油气逸散活动、挤压构造活动密切相关;铀矿石中Ca O+Al₂O₃和P₂O₅与铀含量呈正相关,Co、Ni、Zn含量高,Fe²⁺/Fe³⁺总体小于0.8;各类砂岩中酸解烃含量均比较高,Th/U均小于2,表明赛汉组上段原生环境主要为红杂色的氧化环境,灰色含矿砂体主要是渗出还原成因;矿石中铀是以多种铀矿物形式存在,主要有黄铁矿-铀矿物型、地沥青包裹铀矿物型和微粒碎屑铀矿物型。赛汉高毕铀矿床主要为渗出成矿作用,赋存于深部的富含有机质和四价铀的流体沿贯通断裂或高角度不整合和下切河道运移至...     

巴彦乌拉铀矿床氧化还原过渡带磁异常产生机理研究

正砂岩型铀矿床氧化还原作用会引起岩石磁性的变化。利用磁法勘探结合地质、地球化学、岩石物性、水文学等多方面因素,能够定位氧化还原过渡带,分析磁异常特征及产生机理。刘祜等在鄂尔多斯盆地开展高精度磁测,认为氧化还原前锋线与磁异常梯度带位置有关,并推断出两个地区氧化还原前锋线位置(刘祜等,2010);江民忠通过分析内蒙古腾格尔地区航磁异常及铁矿物含量,认为微航磁异常与氧化还原过渡带有必然对应关系(江民     

膏盐层在矽卡岩型铁矿成矿中的作用

矽卡岩型铁矿是我国富铁矿的重要类型,约占全国富铁矿总储量的60%。虽然膏盐层与矽卡岩型铁矿的关系已引起部分矿床学家的关注,但膏盐层的控矿机制尚不清楚。本文以我国最重要的大冶式和邯邢式矽卡岩型铁矿为例,探讨了膏盐层在矽卡岩型铁矿成矿中的作用。膏盐层富含碳酸盐、石膏和石盐等,不仅可以为成矿提供大量Na⁺、Cl^-、CO3²⁺等矿化剂,使围岩发生钠长石化、方柱石化（氯化）和矽卡岩化等蚀变,使Fe²⁺以NaFe-Cl等络合物形式搬运,膏盐层还是地壳深处最重要的氧化障,能够将硅酸盐熔体和成矿溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺,富集形成铁矿床,是矽卡岩型铁矿成矿的关键因素。大冶地区的膏盐层属于中三叠统下部的嘉陵江组,邯邢地区的膏盐层属于中奥陶统马家沟组—峰峰组。大冶和邯邢式矽卡岩型铁矿中硫化物的δ³⁴S_V-CDT值异常高,计算结果表明矿床中约80%的硫来自膏盐层硫酸盐的还原,还原温度多在500℃以上,但硫化物的沉淀温度相对较低,就位时间稍晚;硫酸盐的δ³⁴S_V-CDT值和还原温度越高,硫化物的δ³⁴S_V-CDT值越高,原始岩浆硫所占比例越高,硫化物的δ³⁴S_V-CDT值越低。当炽热的岩浆与膏盐层（CaSO₄）发生同化混染时,SO₄^2-将硅酸盐熔体中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺,Fe³⁺无法进入硅酸盐矿物晶格,而形成Fe₃O₄/Fe₂O₃进入熔体,铁氧化物在磷、氯化钠、水等挥发分和盐类物质的作用下在岩浆房中与硅酸盐熔体发生不混熔,形成铁矿浆,沿构造有利部位贯入,形成矿浆型铁矿床。在矽卡岩型铁矿床中,矿浆充填型和热液交代型矿体同时存在,二者在空间上具有一定的分带性,有时渐变过渡,矿浆充填型铁矿体通常位于深部靠近成矿岩体的部位,而热液交代型铁矿体位于成矿流体运移的前方。在SO₄^2-氧化Fe²⁺的同时自身被还原为S^2-,与Fe²⁺结合形成硫铁矿,分布在铁矿的上部或边部。