开鲁盆地砂岩型铀矿中黄铁矿与铀矿化成因关系探讨

开鲁盆地位于松辽盆地西南部,是中国北方砂岩型铀矿勘查的重点地区,自钱家店铀矿床发现以来,盆地内上白垩统姚家组目的层中相继发现了一些具有工业价值的铀矿床.为查明该层位中黄铁矿成因及其形成机制,探讨其与铀矿化之间的关系,本研究对含矿层砂岩中黄铁矿与铀矿物矿物学特征、黄铁矿S同位素开展细致研究.研究表明:(1)开鲁盆地姚家组砂岩中铀主要以独立铀矿物及吸附铀形式存在,独立铀矿物以沥青铀矿为主,含少量的钛铀矿及部分铀石,多数沿黄铁矿周边生长.吸附态的铀与黏土矿物密切相关.(2)姚家组砂岩中黄铁矿主要以草莓状、胶状及粒状产出,多与沥青铀矿共生,其中黄铁矿S同位素(d34S=–55.6‰～23.2‰),平均值–20.87‰,变化范围很大,说明硫的分馏程度较高,硫的来源范围较广.(3)分析表明黄铁矿具有细菌硫酸盐还原作用及热化学硫酸盐还原作用两种成因,并探讨了这2种成因黄铁矿的形成机制.综合前人研究,结合研究区成矿地质背景,认为黄铁矿为铀成矿作用提供了发生还原反应所需要的还原剂,且黄铁矿及铀矿物的形成与区内热流体存在紧密联系.     

干旱条件下灰色还原砂体的形成与保存及其在砂岩型铀矿找矿中的意义

通过对现代和古代干旱条件下灰色还原砂体形成的对比，分析了干旱环境中灰色还原砂体形成及其保存的条件，初步论证了在新生代陆相红色沉积中寻找层间氧化带或古河谷型可浸砂岩铀矿床的可能性，为今后的铀矿地质勘查工作拓宽了思路．     

相山铀矿田黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其地质意义

相山铀矿田位于江西省境内的相山火山盆地中,是中国目前最大的火山岩型铀矿田。文章利用电子探针(EPMA)和激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱仪(LA-MC-ICP-MS)技术对矿田内几个典型铀矿床(居隆庵、河元背和沙洲矿床)中矿前期热液蚀变阶段形成的黄铁矿分别进行了微量元素及S同位素组成特征研究。研究结果表明,矿田内铀矿床中黄铁矿的Co/Ni比值主要介于2.00～6.00,支持其为热液成因。黄铁矿的δ34S值总体变化于+0.1‰～+16.2‰,但西部与北部铀矿床之间黄铁矿δ34S值存在显著差异:西部铀矿床(居隆庵、河元背)中黄铁矿δ34S值为+0.1‰～+8.4‰,介于矿田内新元古代基底变质沉积岩δ34S值(+7.9‰～+9.4‰)与壳源岩浆δ34S值(-5.0‰～+5.0‰)之间,暗示S可能来自基底变质沉积岩硫与围岩(流纹英安岩和碎斑熔岩)中硫化物的硫的混合;北部沙洲铀矿床中黄铁矿的δ34S值为+7.5‰～+16.2‰,与蒸发硫酸盐δ34S值相接近,表明硫的来源可能主要与矿田西北侧红盆内硫酸盐的热化学还原(TSR)相关,围岩(花岗斑岩)中的Fe2+在还原过程中发挥了重要作用。同时,热化学还原产生的H2S与围岩中的Fe2+进一步结合形成黄铁矿。铀成矿期含铀热液中的六价U(Ⅵ)与铀成矿前期形成的上述黄铁矿发生氧化还原反应,导致铀沉淀成矿。     

松辽盆地钱家店地区姚家组砂岩黏土矿物特征及其与铀矿化的关系

[研究目的]钱家店铀矿床位于松辽盆地西南部,含铀岩系为上白垩统姚家组.目的层中含有大量的黏土矿物,因此揭示姚家组砂岩黏土矿物特征,对铀的成矿作用探讨至关重要.[研究方法]本文通过系统的显微镜下鉴定、扫描电镜、X射线衍射等分析测试手段,对钱家店地区姚家组砂岩黏土矿物的镜下特征、成分及含量进行了系统的观察和研究.[研究结果...     

草莓状黄铁矿形成机制及其研究意义

黄铁矿是沉积物中较为常见的矿物之一,而草莓状黄铁矿是由等粒度的亚微米级黄铁矿晶体或微晶体紧密堆积而成。基于已有的草莓状黄铁矿相关研究成果,本文综述了草莓状黄铁矿的形成机制,阐述了其对古环境恢复的意义。目前普遍认为草莓状黄铁矿的成因主要有两种,即有机成因和无机成因,前者认为有机质或细菌参与草莓状黄铁矿形成;而后者主要认为过饱和的黄铁矿浓度是微球粒草莓状黄铁矿形成的必备条件。草莓状黄铁矿粒径的大小是其古沉积环境的直接反映,被作为比较可靠的古氧化还原条件判别指标,已被广泛应用于古代及现代海洋沉积物的古环境恢复。目前,虽然草莓状黄铁矿粒径判别古环境的大小及分布范围还不统一,但普遍认为封闭的水体环境（硫化环境）草莓状黄铁矿粒径较小且变化不大,且随着含氧程度增加,草莓状黄铁矿的粒径大小增大且分布范围趋于加宽。     

辫状沉积砂体与砂岩型铀矿的关系剖析

砂岩型铀矿是后生的铀矿类型之一, 其成矿受盆地盖层结构和砂体的发育状况、以及盆地形成后由构造翻转形成的渗入型水动力系统的双重控制。这两者耦合的优劣, 完全取决于砂体的沉积特征。本文运用沉积体系理论分析了两类不同的沉积砂体, 得出辫状沉积砂体对铀成矿最为有利的认识。该类砂体可产于冲积扇、河流和辫状三角洲等沉积体系中。     

松辽盆地南部海力锦铀矿床姚家组下段黏土矿物特征及其铀成矿意义

黏土矿物是表征盆地砂岩型铀矿含矿建造地球化学环境以及反演其经历的表生流体作用的重要指示性矿物。文章以钱家店凹陷新发现的海力锦铀矿床含矿层姚家组下段为研究对象,通过偏光显微镜、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法,系统开展了不同地球化学分带的岩石学、黏土矿物类型、形貌及含量等特征研究。姚家组下段红色和灰色泥岩原生黏土矿物组合为伊利石+伊蒙混层,高岭石含量较低,总体反映了沉积期偏干旱炎热古气候环境。泥岩中不同类型黏土矿物含量具有一定的相关性,推测其在沉积-成岩过程中存在一定的相互转化关系。与泥岩明显不同,各地球化学分带砂岩中的黏土矿物主要为高岭石,其次为伊利石和伊蒙混层,显示具有后生外来酸性流体改造的特点,应发生在区域层间氧化水渗入之前。铀含量与黏土矿物含量间没有明显的相关性,结合镜下铀-黏土矿物空间赋存关系和区内构造-流体演化史显示,矿石中铀沉淀富集受多种吸附还原剂控制,局部与高岭石关系密切,存在一期深部酸性还原流体渗出改造作用,为原生偏弱还原性的姚家组下段砂岩铀成矿提供了有利条件。     

草莓状黄铁矿与古海洋环境恢复

草莓状黄铁矿是指由等粒度的亚微米级黄铁矿晶体或微晶体紧密堆积而成,形似草莓的黄铁矿球形集合体.它们在氧化和缺氧海洋环境中形成的机理不同,沉积岩中草莓状黄铁矿的粒径分布特征是恢复古海洋的氧化还原状态行之有效的方法之一.然而,草莓状黄铁矿粒径统计仅能区分出氧化和缺氧硫化的环境,不能进一步区分缺氧程度及状态(如次氧化、缺氧含...     

松辽盆地西南部上白垩统姚家组原生黏土矿物组合特征及其找铀意义

黏土矿物是砂岩型铀矿表生成矿流体水-岩作用的重要产物。本文以岩心光谱扫描为主要技术手段,结合野外地质编录、偏光显微镜、扫描电镜等方法,首次对松辽盆地西南部钱家店铀矿床及远离矿区的88个钻孔超过9 000 m岩心进行了系统的蚀变矿物填图,提取了主要黏土矿物和Fe~(3+)氧化物信息。结果表明,主要产铀层位姚家组原生黏土矿物组合主要是"伊利石+(蒙脱石)伊蒙混层",仅有少量的高岭石、绿泥石,它们与松辽盆地北部具有相似特征,是沉积期古气候的响应。而成矿段中,高岭石含量与铀矿物具有明显正相关性,是成矿流体轨迹的重要指标。原生砂岩的黏土矿物、Fe~(3+)氧化物矿物(化)信息往往呈现成层性或韵律式变化,而经过成矿流体改造的砂岩,其黏土矿物、Fe~(3+)氧化物信息往往呈现"舌状"或"正态曲线状"的突然变化,这些特征可以成为原生砂岩颜色判别和后生成矿流体追踪的重要指标,它们对砂岩型铀矿成矿规律研究与找矿具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地北部底河道砂岩型铀矿地质特征

鄂尔多斯盆地北部直罗组中的铀矿,是典型的产于河道中的砂岩铀矿,该矿床发育较好的卷状矿体。通过对该铀矿地质特征的研究,认识到发育卷状矿体的底河道砂岩型铀矿必须具备两大条件:其一是成矿砂体条件,即砂体要有较好的成层性、连通性和渗透性;其二是地层结构条件,即砂体必须存在较好的上、下隔水岩层。就砂体而言,河流相辫状沉积砂体是形成卷状矿体的主要砂体,并且以具有从辫状河向曲流河完整演化的辫状沉积砂体较好。砂体的上、下隔水岩层则有多种表现形式:下隔水层可由不透水的基岩或湖相沉积泥岩等构成;上隔水层由不透水的湖相泥岩、曲流沉积地层或岩浆岩等构成。在层间氧化作用过程上,存在纵横两个方向的氧化,即存在与河道方向一致的纵向氧化和与河道垂直的横向氧化,两种氧化作用成矿常叠加形成复杂的矿体类型;在矿化赋存的部位上,铀砂体通常发育在基底之上或不同建造之间;在古气候演变上,成矿作用发生在干旱气候条件下,或由潮湿向干旱的气候转变阶段。     

松辽盆地西南部钱家店凹陷DL铀矿带铀的赋存形式及成矿时代

为查明松辽盆地西南部钱家店凹陷新发现DL铀矿带青山口组铀的赋存形式、富集成矿机制及过程,联合对灰色砂、泥岩矿石开展了系统的岩矿鉴定、扫描电镜观察、能谱及电子探针分析、全岩U—Pb同位素定年。结果表明,砂泥岩矿石属于多物源供给的辫状河流相碎屑岩建造,成分和结构成熟度均偏差;矿石中铀均主要以沥青铀矿为主,其次为含铀钛矿物,少量含铀碳酸盐矿物,含铀、锆、硅混合物及吸附态铀。沥青铀矿主要呈胶状、团块状及微粒状产在矿石局部强吸附还原域的杂基、碎屑矿物溶蚀孔洞（隙）或边缘等可赋存空间位置,且与碳屑有机质、黄铁矿、高岭石和蒙脱石黏土矿物、铁白云石及含钛矿物紧密共（伴）生。目的层总体先后存在弱酸性还原流体和碱性还原热液流体双重铀富集成矿作用;并通过矿石全岩U—Pb同位素定年新获得了50.6±1.6 Ma、32.2±3.9 Ma、27±4 Ma、26±2.7 Ma、23.9±2.8 Ma等一批成矿年龄,指示了古近纪期间的主成矿事件。基于区内构造—沉积演化特征,初步构建了DL铀矿带青山口组四阶段的多元流体耦合叠加铀成矿过程：①沉积—成岩预富集阶段;②嫩江末构造反转初始成矿阶段;③古近纪热液流体改造成矿阶段;④新近纪叠加改造阶段。该研究对盆地下一步的铀矿找矿和后期地浸开采具有重要指导意义。     

松辽盆地西南部钱家店凹陷DL铀矿带铀的赋存形式及成矿时代

为查明松辽盆地西南部钱家店凹陷新发现DL铀矿带青山口组铀的赋存形式、富集成矿机制及过程,联合对灰色砂、泥岩矿石开展了系统的岩矿鉴定、扫描电镜观察、能谱及电子探针分析、全岩U—Pb同位素定年。结果表明,砂泥岩矿石属于多物源供给的辫状河流相碎屑岩建造,成分和结构成熟度均偏差;矿石中铀均主要以沥青铀矿为主,其次为含铀钛矿物,少量含铀碳酸盐矿物,含铀、锆、硅混合物及吸附态铀。沥青铀矿主要呈胶状、团块状及微粒状产在矿石局部强吸附还原域的杂基、碎屑矿物溶蚀孔洞（隙）或边缘等可赋存空间位置,且与碳屑有机质、黄铁矿、高岭石和蒙脱石黏土矿物、铁白云石及含钛矿物紧密共（伴）生。目的层总体先后存在弱酸性还原流体和碱性还原热液流体双重铀富集成矿作用;并通过矿石全岩U—Pb同位素定年新获得了50.6±1.6 Ma、32.2±3.9 Ma、27±4 Ma、26.0±2.7 Ma、23.9±2.8 Ma等一批成矿年龄,指示了古近纪期间的主成矿事件。基于区内构造—沉积演化特征,初步构建了DL铀矿带青山口组四阶段的多元流体耦合叠加铀成矿过程：① 沉积—成岩预富集阶段;② 嫩江期末构造反转初始成矿阶段;③ 古近纪热液流体改造成矿阶段;④ 新近纪叠加改造阶段。该研究对盆地下一步的铀矿找矿和后期地浸开采具有重要指导意义。     

钱家店凹陷HLJ铀矿带姚家组下段铀的赋存状态及成矿时代

钱家店凹陷HLJ铀矿带是近年来松辽盆地西南部砂岩型铀矿找矿取得的重大新突破。文章通过对含矿层姚家组下段富铀砂岩矿石开展详细的宏微观岩矿鉴定、扫描电镜、能谱分析和全岩U-Pb同位素测年等工作,查明了矿石的基本岩石学、矿物学、铀赋存状态和年代学特征,初步探讨了砂岩铀成矿机制及过程。结果表明,砂岩矿石本身的炭屑和黄铁矿等还原介质偏低,属于一套成分和结构成熟度中等的原生弱还原性的河流相碎屑沉积建造,并发育了高岭石化、蒙脱石化、铁白云石化、黄铁矿化等酸性和碱性伴生的蚀变矿物组合;矿石中铀主要为热液改造成因的胶状含铀、钛、锆、硅的复合物,且不均匀地赋存在矿石局部强吸附还原域内的黏土杂基、各类碎屑、含钛矿物及铁白云石的边部或孔隙中,并不与某种组分呈明显的正相关性。矿石全岩U-Pb同位素测年结果表明,区内姚家组下段砂岩存在（79±14） Ma和（44.4±5.6） Ma的两期成矿作用,分别对应于嫩江期末的坳陷构造初始反转-挤压抬升持续成矿事件和始新世早期的碱性热液瞬时渗出-叠加改造成矿事件。钱家店控凹F1断裂反转活动和深部热液渗出联合控制了该区姚家组下段砂岩渗入-渗出耦合叠加铀成矿作用和过程,导致了铀...     

有孔虫壳体内草莓状黄铁矿成因及其地质意义——以湖北雁门口地区栖霞组有孔虫化石为例

在湖北省京山县雁门口地区栖霞组上部的含泥灰岩中存在丰富的节房虫科底栖有孔虫化石,主要有节房虫属、厚壁虫属和郎格虫属,壳体均被草莓状黄铁矿充填。对其系统的显微镜、扫描电镜观察和黄铁矿的能谱分析结果发现,黄铁矿草莓体直径最大为15 μm,平均约10 μm,硫铁原子比值（S/Fe）为1.90±0.10,表明在黄铁矿形成过程中,有孔虫壳体空腔内呈轻度- 中度贫氧的微环境。在分析该类黄铁矿成因的基础上,认为有孔虫壳体内的黄铁矿在指示沉积环境和保存环境方面具有局限性。     

钱家店及外围红杂色含铀目标层位重新划分及其地质意义

钱家店铀矿床及外围地区含矿目标层位划分不明已成为当前生产和科研迫切需要解决的关键问题.为准确厘定含矿层位,综合运用地层学、沉积学、砂岩型铀成矿理论,采取岩性、测井、古生物和其他多手段相结合的多重地层对比方法,系统分析了含矿目标层位的识别特征和划分依据.研究成果证明目前被统归划分为姚家组的含铀红杂色层可以识别并划分出泉头组、青山口组和姚家组,并在此基础上重新厘定了区域上不同矿体的层位归属和矿化特征.该研究可为松辽盆地南部铀矿勘查突破提供新的找矿思路和地质依据,在此新层位体系下进一步开展成矿规律研究,或许能真正有助于揭示长期以来悬而未决的板状铀矿体成因.     

沉积地层中草莓状黄铁矿分析方法及其在古海洋学上的应用

草莓状黄铁矿是黄铁矿的特殊形态,其定义为由相近大小、相似形态的黄铁矿微晶颗粒组成的球形、亚球形聚合体。草莓状黄铁矿粒径分析已广泛应用于各个地质历史时期的古海洋环境恢复研究中,但其形成机理、判别标准与实验方法仍存在分歧。因此对沉积地层中草莓状黄铁矿的形成机理、在古海洋环境恢复中的指示意义及判别标准、实验与数据分析方法等进行总结阐述,有助于理解草莓状黄铁矿的粒径大小与形态对氧化还原条件的指示意义。草莓状黄铁矿在不同氧化还原环境下的形成机理存在差异,其粒径大小、数量以及分布范围可综合反映沉积时水体的氧化还原条件;而草莓状黄铁矿微晶几何形态及整体形貌特征也与古海洋氧化还原环境密切相关。此外,虽然有学者指出该方法可能存在一些问题,但只要在分析过程中结合沉积特征、古生态特征、地球化学指标等多方面证据对环境进行综合判别,甄别特殊条件下沉积的草莓状黄铁矿,则可有效避免这些问题。最后,针对后期氧化作用对草莓状黄铁矿粒径分布的影响进行了评价,结果显示经过后期氧化作用的草莓状黄铁矿粒径变化很小,不会对其在恢复古海洋氧化还原环境的应用上产生影响。     

开鲁盆地钱家店铀矿区铼的地球化学特征与成矿作用

通过对开鲁盆地钱家店铀矿床中稀散元素铼（Re）的地球化学特征研究,并结合前人成果,探讨了研究区与铀相伴生的铼元素成矿作用。结果表明,钱家店铀矿床砂岩铀矿石中稀散元素Re的含量高,已完全达到伴生矿综合利用指标,可以尝试在地浸液循环过程中加以析出。Re与Fe2+/Fe3+、Se、U及有机碳相关性好,有较密切的共生关系;与稀土元素相关性极差,揭示了相异（相反）于稀土元素表生稳定的性质。钱家店地区铼矿床的形成经历了五个阶段:铼预富集阶段、上白垩统姚家组含矿主岩形成及沉积成矿阶段、层间渗入氧化水动力主成矿阶段、古近纪浅层氧化改造及热活动铼叠加成矿阶段、新近纪油气扩散还原保矿阶段,这五个阶段与该区铀的空间分布具有较好的相似性。     

草莓状黄铁矿微晶形态和成分的地质意义——以栖霞组含泥灰岩为例

在湖北省京山县雁门口地区二叠世栖霞组上部的含泥灰岩中发现棘皮动物化石,其腔被不同形态微晶的草莓状黄铁矿充填,有正四面体、正六面体、五角十二面体和近球体。溶解氧与草莓状黄铁矿的形成过程有关,其浓度决定微晶的S/Fe。统计显示,黄铁矿的S/Fe平均值随微晶的边数增加而增加,所以,棘皮动物腔内草莓状黄铁矿形成由早及晚的次序为：近球体微晶,五角十二面体微晶,正六面体微晶,正四面体微晶的草莓状黄铁矿。同一环境中,黄铁矿微晶的S/Fe可用来指示形成次序。     

四川盆地地质构造演化特征与可地浸砂岩型铀矿找矿前景

本文通过对四川盆地地质构造演化特征的分析,指出由于该盆地基底、盖层结构横向分块的不均一性,在盆地中构造活化弱的地段或抬升剥蚀较早的地段构造形变弱,深埋时间相对短,岩石固结程度较低;其隆坳过渡部位有条件形成较大范围的自流斜坡,有利于形成长期渗入的水文地质条件,是寻找可地浸砂岩型铀矿的目标区。赋存疏松砂体的三叠纪和侏罗纪地层是找矿的目的层。     

松辽盆地西南部钱家店铀矿床富矿砂岩中烃类地球化学特征

松辽盆地西南部钱家店铀矿床的形成与油气充注和微生物还原作用有关,但该铀矿床中油气的来源及其烃源岩类型、沉积环境、成熟度、潜在的充注多期次性等问题并没有深入研究。对该矿床富矿砂岩中吸附烃和包裹体烃进行离线破碎法抽提,通过色谱-质谱分析探讨烃类的地球化学特征。结果显示,吸附烃和包裹体烃具有相似的组成,均显示淡蓝色的荧光特征;含矿层中至少有2期石油充注混合,早期充注的石油发生了严重的生物降解作用,C15+范围内存在很多未分离的复杂混合物(UCM),含C26~C30 17α, 21β 25-降藿烷系列化合物;晚期充注的石油未发生或发生了轻微的生物降解,生物标志化合物指示其来源于下白垩统九佛堂组烃源岩,该烃源岩形成于半深湖—深湖局部水体分层的还原环境,有机质类型为腐殖-腐泥型,热演化程度已经达到成熟。作为研究油气和微生物参与砂岩型铀矿成矿作用系统性研究的一部分,对完善该研究体系具有重要意义,也可为油铀兼探、煤铀兼探等多矿种综合勘查提供帮助。