鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床岩石学、矿物学特征及其对铀成矿作用的指示意义

对砂岩型铀矿床各地球化学分带中砂岩的岩石学、矿物学特征进行对比分析,对于探索铀成矿过程具有重要意义。前人对纳岭沟铀矿床砂岩的矿物学特征做了一定的研究,但是对铀成矿过程中各伴生矿物之间的相关关系及其地质意义的认识相对薄弱。本文通过对鄂尔多斯盆地北东部纳岭沟铀矿床不同地球化学分带中砂岩进行岩相学分析、X衍射分析以及碳酸盐C—O同位素分析,建立了各矿物之间的相关关系,根据矿物之间的相关关系来反演成矿过程中目的层砂岩地球化学环境变化的过程。镜下鉴定结果表明纳岭沟铀矿床砂岩主要为长石岩屑砂岩;全岩碳酸盐胶结物的碳同位素组成范围为-20.6‰～-3.8‰,根据碳酸盐胶结物的氧同位素反演的碳酸盐胶结物形成时期的流体为大气降水和海水,表明碳酸盐胶结物的形成与有机质、大气降水中以及深部海相碳酸盐的溶解有关;矿物之间的相关关系表明在成矿过程中目的层砂岩经历了三个阶段的地球化学环境的变化:层间氧化过程中的酸性氧化环境阶段、氧化还原过渡带的碱性弱还原环境阶段以及晚期的碱性强还原环境阶段。本文的研究对深入认识铀成矿过程中地球化学环境的变化具有重要的意义。     

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。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床绿泥石特征及地质意义

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北部,具有明显的后期热液作用的特征,矿体空间展布主要受控于绿色-灰色砂岩的过渡界面,与绿泥石化的蚀变砂岩关系密切。通过对纳岭沟铀矿床不同颜色砂岩中的绿泥石进行详细的岩相学研究和电子探针化学成分分析,依据绿泥石的成因与共生矿物的关系,识别出绿泥石主要的3种类型:填隙物型绿泥石,片状与黄铁矿共生型绿泥石以及黑云母蚀变型绿泥石;同时通过绿泥石的Fe-Si图解确定了纳岭沟铀矿床不同颜色砂岩中的绿泥石主要为铁镁绿泥石和密绿泥石。根据Al/(Fe+Mg+Al)-Mg/(Fe+Mg)的关系图解确定出不同颜色砂岩中的绿泥石具有铁镁质流体和泥质两种来源,通过绿泥石中主要阳离子与镁的关系图解和计算得出的绿泥石形成温度共同确定出绿泥石是多期次的中低温热液流体作用的产物。综合研究表明,纳岭沟铀矿床的绿泥石形成至少经历了温度稍高的还原性流体和温度稍低的氧化性流体等两个期次的流体作用,稍高温的还原性流体与成矿关系更为重要。与绿泥石形成有关的热液流体作用不仅带入了部分铀,还促进了铀的活化和运移。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床板状矿体形成机制：来自含矿层黏土矿物研究的制约

纳岭沟铀矿床是近年来在鄂尔多斯盆地北部发现的一个大型铀矿床。与典型层间氧化带砂岩型铀矿不同,纳岭沟铀矿床具有矿体呈板状、似层状产出与铀矿物以铀石为主等特点。文章通过扫描电镜与X衍射等方法对含矿层不同地球化学分带砂岩黏土矿物组合类型、相对含量的变化开展了系统的研究,为该区铀成矿模式与板状矿体的形成机制提供依据。研究结果表明,含矿层砂岩中黏土矿物以呈蜂窝状、片絮状产出的蒙脱石为主,其次为呈片状、书页状及蠕虫状产出的高岭石与呈叶片状、花朵状集合体产出的绿泥石,局部可见伊利石与蒙脱石向绿泥石转化而成的绿蒙混层;从二次还原绿色带→矿带与原生带,呈现蒙脱石、绿泥石明显减少,高岭石含量与w（TOC）、CH₄明显增加的趋势,说明二次还原绿色带与矿带之间存在E_h-pH突变界面;含矿层经历了弱碱性大气降水（含铀含氧）、酸性流体（有机酸与煤成气）、中-低温碱性热液油气与富Na⁺、Ca²⁺的弱碱性流体（盆地卤水）的共同作用,其中弱碱性大气降水与中-低温碱性热液混合而成的碱性-氧化成矿热液与下伏延安组煤系地层演化产生的酸性-还原流体（有机酸与煤成气）在相互接触面上因Eh-pH突变而造成铀石的沉淀,并在E_h-pH突变界面上形成板状矿体。     

鄂尔多斯盆地北部纳岭沟铀矿床铁物相特征及其成矿意义

本文通过光学显微镜鉴定、铁物相分析、电子探针分析、黄铁矿S同位素分析等手段,开展了铁元素矿物相和化学相特征研究及其成矿意义探讨。研究表明,本区砂岩中铁物相主要包括碳酸铁(菱铁矿)、硫化铁(黄铁矿)、铁氧化物(赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿)以及铁硅酸盐(黑云母、绿泥石、绿帘石),其中铁氧化物是直罗组砂岩中铁元素最主要的存在形式,硫化铁是矿化砂岩重要的指示矿物,上述两种铁物相均在矿化砂岩中含量最高;主要的铀矿物类型为铀石,与黄铁矿关系最为紧密,主要以\"围绕\"和\"包含\"的形式与黄铁矿相伴产出;黄铁矿的S同位素分布范围是-39.4‰～-8.5‰,表现出明显的富~(32)S、贫~(34)S的特点,指示了生物成因的特征;U/Th及δU的分布特征指示了二次还原砂岩经历了明显的氧化过程,矿化砂岩的还原性最强。铁物相的特征指示了纳岭沟铀矿床成矿过程的复杂性,既有早期的氧化改造,又有后期的二次还原改造,同时在成矿过程中还伴有硫酸盐还原菌等微生物的参与。黄铁矿作为铀成矿最敏感的指示矿物,是由无机还原反应叠加生物作用形成的。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床铀矿物特征与形成机理

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北东部,是我国近年发现的一个特大型砂岩铀矿床,铀矿体赋存于中侏罗统直罗组下段河流相砂体中,受古层间氧化带控制,呈板状。铀矿物主要为铀石、沥青铀矿和钛铀矿,其中铀石是最主要的铀矿物。沥青铀矿中w(CaO)较高;铀石中w(UO_2)偏低、w(SiO_2)偏高,w(UO_2)/w(SiO_2)达到1:1.29,远低于正常值;钛铀矿则呈现U低Ti高的特点。根据各铀矿物的形成、富集机理,认为纳岭沟铀矿床在古层间氧化发育阶段赋矿砂体属于酸性环境,SiO_2活度较低,形成铀矿物主要为沥青铀矿。始新世晚期及以后,氧化作用不发育,赋矿砂体被二次还原,岩石地球化学环境由酸性转变为弱碱性,SiO_2活度增大,使早期阶段形成的沥青铀矿转变为铀石。钛铀矿主要是在氧化—还原作用下由含铀溶液中的铀(UO_2~(2+))交代重矿物—钛铁矿中的Fe2+而形成。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床目的层岩石学及铀存在形式

中侏罗统直罗组下段下亚段是纳岭沟铀矿床的主要含矿层位,该层段发育辫状河沉积体系,砂体连通性、渗透性好,富炭屑、黄铁矿等还原质,具有良好的铀成矿条件。本文通过显微镜下观察、X射线衍射分析、扫描电镜等分析测试手段,对纳岭沟铀矿床直罗组下段下亚段砂岩岩石学特征进行研究,观察含铀矿目的层砂岩中的蚀变现象及蚀变矿物特征,探究黏土矿物、黑云母等矿物的蚀变转化关系。通过α蚀刻径迹、电子探针实验等分析测试手段,对纳岭沟铀矿床铀矿物的成分类型和存在形式进行探究。探讨含铀矿层砂岩岩石学特征与铀矿物存在形式之间的关系,发现纳岭沟铀矿床铀的富集、赋存形式、成分类型与含矿砂岩中的矿物蚀变转化中的物质交换密切相关,纳岭沟铀矿床铀成矿是受古层间氧化带控制,叠加了后期热液流体改造作用的结果。     

鄂尔多斯盆地北东部纳岭沟铀矿床红色蚀变矿石成因及其地质意义

鄂尔多斯盆地北东部纳岭沟铀矿床是近年来发现的大型砂岩型铀矿床。与国内外典型层间氧化带型铀矿床明显不同,纳岭沟铀矿床不仅矿体呈板状、似层状产出,受单层灰绿色古氧化砂体与下伏灰色砂体的交界面控制,且远离顶底板,部分含矿岩石在宏观上表现为红色含炭屑矿石,微观上出现铀石-赤铁矿(针铁矿)-黄铁矿等特殊矿物共生组合。在综合岩矿鉴定、电子探针分析、酸解烃分析等成果认识的基础上,结合前人流体障铀成矿理论的实验和数学模拟结果认为,纳岭沟铀矿床是含氧含铀水与深部还原性流体相互作用的产物,且矿体形成过程中含氧含铀水和深部还原性流体的界面变化是红色蚀变矿石形成的关键原因,而持续强的含氧含铀水和较弱的深部还原性流体作用是形成板状矿体的主要因素。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床铀赋存状态及铀矿物工艺矿物学研究

铀的赋存状态直接影响在地浸过程中铀的浸出率,通过铀矿物的工艺矿物学特征能反映铀矿物与浸矿剂的接触情况,因此研究矿床中铀赋存状态及铀矿物工艺矿物学特征对地浸开采具有重要意义。本研究运用扫描电镜(SEM)以及综合矿物分析仪(TIMA)等方法对纳岭沟铀矿床铀的赋存状态及铀矿物的工艺矿物学特征(包括铀矿物粒度、解离度、连生矿物占比)进行研究。结果表明：(1)纳岭沟铀矿床铀存在形式以独立铀矿物(主要为铀石)为主,还包括少量含铀矿物(锆石,独居石等)以及吸附态铀。(2)铀矿物粒度基本都处于0～160μm范围内,占比90.07%,其中大部分铀矿物粒度小于50μm(60.92%),少量(9.93%)的铀矿物粒度大于200μm。(3)铀矿物与有机质、绿泥石、石英、黑云母、正长石等矿物连生关系密切,其占比分别为21.46%、16.48%、13.76%、11.56%、10.45%,指示铀矿物大部分与矿物连生。本研究有效查明了纳岭沟铀矿床铀矿物的空间嵌布关系,其主要赋存在有机质内部及其表面,除此之外也分布在绿泥石与黑云母的层间裂隙中。因有机质的疏水性以及绿泥石与黑云母的层状结构难以破坏,最终会导致铀的浸出率降低。纳岭沟铀矿床铀赋存状态表明,大部分铀矿物能被浸出,但在实际地浸过程中,部分铀矿物会因难以与溶浸液接触导致铀的浸出率下降。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟地区铀矿物赋存形式研究及其地质意义

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地东北部的伊陕单斜构造区,该区含矿主岩为中侏罗统直罗组下段下亚段。本文通过电子探针、能谱及背散射分析等方法,详细研究了该区目的层砂岩的铀矿物类型及其赋存形式,并对其矿物组合特征及期次等进行了探讨。结果表明纳岭沟地区铀矿物主要为铀石,还有少量的含钛含铀矿物、沥青铀矿、铀钍石等。铀矿物与黄铁矿、蚀变钛铁矿、锐钛矿/白钛石、粘土矿物等密切共生,呈毛刺状或微细柱状产于矿物边缘,或呈粒状产于黑云母解理缝中,另外也见产于碎屑颗粒中。结合电子探针及背散射分析,对蚀变黑云母解理缝中黄铁矿及铀石成因、以及蚀变钛铁矿与铀特殊关系进行了初步探讨。另外该区存在高Y和低Y元素两种铀石类型,沥青铀矿可能为原铀矿物蚀变残留,结合矿物蚀变期次,初步认为该区含铀砂岩至少遭受两期不同成矿流体作用,多源流体耦合成矿可能是砂岩型铀成矿的重要机制之一。     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿床成矿水化学过程探讨

为了研究鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿成矿水化学过程,利用光薄片、电子探针、X射线衍射、扫描电镜和化学分析等方法对比分析了氧化带无矿化样品、氧化还原过渡带中低矿化及高铀样品的矿物学和地球化学特征。矿物学研究表明:①所有样品中斜长石均表现出强烈粘土化和绢云母化的特征;②铀矿物主要为铀石,呈胶状吸附在矿物颗粒(部分为炭屑)表面、粒间或裂隙中;③相对氧化带,氧化还原过渡带往往含有更多的炭屑和碳酸盐胶结物。稀土元素地球化学研究表明,氧化带无矿化样品和过渡带低矿化样品表现出较平坦的低分异的稀土配分模式;而过渡带高铀含炭屑样品表现出MREE富集的配分模式,高铀富碳酸盐胶结物的样品表现出轻稀土强烈左倾、重稀土平坦的配分模式。对比分析上述差异后认为,铀成矿与水化学作用密切相关,且成矿水溶液中无机络阴离子以CO32-为主,倾向于络合UO22+和HRE3+;而阳离子主要为斜长石的粘土化释放的Ca2+和SiO44-。当水溶液从盆地边缘向中心运移时,物化环境从氧化及酸性环境向还原及碱性环境转变,此时发生铀酰离子的还原并与SiO44-沉淀形成铀石、Ca2+与CO32-沉淀形成碳酸盐以及HREE的沉淀富集。     

东胜砂岩型铀矿氧化酸性流体与还原碱性热液流体过渡界面蚀变带成矿作用研究

位于鄂尔多斯盆地北部地区的东胜砂岩型铀矿在平面上和垂向上具有明显的岩石学和地球化学分带性,矿物学和岩相学特征研究表明其分带性是不同性质流体蚀变作用造成的。根据氧化/还原过渡界面蚀变矿物特征及其相互交代关系,识别出早、晚两个世代蚀变矿物组合,分别反映出早期蚀变流体为氧化环境下的酸性流体,晚期蚀变流体为还原环境下的碱性热液流体。早期氧化环境的酸性流体蚀变作用基础上叠加了晚期还原环境下的碱性热液流体蚀变作用,导致了铀在氧化/还原过渡界面的富集成矿。分析认为,东胜铀矿热液蚀变与鄂尔多斯盆地乃至华北地区燕山期构造活动和岩浆活动产生的区域性热异常事件具有一定联系。     

鄂尔多斯盆地早白垩世构造-热事件与铀成矿的关系——来自玄武岩锆石U-Pb年代学的约束

鄂尔多斯盆地北部纳岭沟铀矿床以北,大营及巴音青格利铀矿床以东的黑石头沟发育一层玄武岩,为探讨这期玄武岩与鄂尔多斯盆地北部铀成矿的关系,文章对该玄武岩进行了地球化学与年代学的分析。该玄武岩切穿下白垩统东胜组,SiO₂含量较低(46.99%),里特曼指数σ为8.69,显示出碱性玄武岩的特征;其锆石U-Pb定年结果为(126.7±2.4) Ma,表明黑石头沟玄武岩形成于早白垩世,反映鄂尔多斯地块在早白垩世发生了一次构造-岩浆-热事件,与大区域的华北地区乃至中国东部在早白垩世发生的较普遍的构造-岩浆-热事件具有一致性。结合前人的研究成果,这次构造-岩浆-热事件是由于岩石圈地幔减薄造成的。该事件使地下深部热流体上涌及板内运移,导致早白垩世古地温梯度增高,这一过程为铀元素在鄂尔多斯盆地北部的迁移、沉淀、富集成矿创造了条件。     

幔源铀成矿作用探讨

地幔流体及深源铀成矿作用是当前铀矿地学界备受关注的前沿课题。文章扼要阐述了幔源铀成矿的地球动力学背景,评述了热点铀成矿理论。通过地幔流体参与铀成矿的现实性与地幔含铀性的论证,结合粤北“交点型”铀成矿地质地球化学特征,认为地幔中铀含量存在不均一性,在大陆型热点活动（地幔柱）区的岩石圈地幔通常含有较高的铀丰度;提出在热点驱动下,地幔流体（如CO2、F等）能够溶解或萃取地幔岩中的铀并得以浓集形成富铀成矿流体,幔源铀成矿是可能的。对幔源铀成矿作用机理作了初步探讨。     

甘肃南部碳硅泥岩型铀矿特征及找矿远景分析

文章通过对甘肃南部碳硅泥岩型铀矿地质背景及矿化特征的阐述,在分析其成矿条件的基础上,从区域含铀层、成矿条件和保矿条件等方面对比入手,对研究区内该类型铀矿的找矿远景作出初步评价。     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿床成因和叠合成矿模式

从铀源、迁移和沉积方面详细论述了鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿床的成矿模式,由于成矿过程复杂而建立了油-气还原和热改造叠合的叠合成矿模式。     

鄂尔多斯盆地流体动力学过程及其砂岩型铀矿化

鄂尔多斯盆地是我国重要能源基地,近年来砂岩型铀矿勘查进展明显。盆地形成演化中的流体动力学及其铀矿化是能源矿产勘查的基础依据,因而备受关注。运用Basin2TM软件数值模拟了鄂尔多斯盆地构造-沉积过程中流体的温度场、压力场、流动方向、流动速率和地热梯度等。伴随盆地的形成和演化,沉积体内流体温度和压力不断增高,流动逐步定向,速率逐渐增大,早白垩世盆地流体的温度达250℃,压力至(700~800)×101.33kPa,地热梯度38.3℃/km,并从盆地中西部沉降中心沿东部斜坡向盆地东部边缘大规模长距离渗出流动,它是砂岩型铀矿化主体在盆地边部形成的重要机制。盆地流体在砂岩中发生铀矿化时,伴随大量方解石蚀变矿物的形成,其δ13CV-PDB变化于-2.7‰~-14.0‰,δ18OV-SMOW介于18.4‰~20.0‰,反映铀矿化盆地流体中CO32-类或CO2主要是沉积有机质脱羟基产物,少部分为海相碳酸盐岩溶解产物,盆地流体中碳酸铀酰是铀元素的主要存在形式。铀矿化低温蚀变成因高岭石的δ18OV-SMOW介于12.6‰~13.7‰,流体包裹体的δDV-SMOW变化于-116‰~-133‰,H、O同位素组成指示盆地流体是经中生界沉积演化的大气降水,具有沉积建造水的性质。环盆地边部是砂岩型铀矿的重要找矿方向。     

内蒙古二连盆地铀与油、煤的时空分布及铀的成矿作用

二连盆地是我国铀、石油和煤3种能源矿产共存的大型盆地之一,研究它们之间的时空和成因关系,对于盆地的综合找矿有着重要现实意义。研究结果表明,铀矿产于侏罗纪、白垩纪和古近纪的粗碎屑岩中,油气田主要产于侏罗纪、白垩纪的细碎屑岩中。产煤的小凹陷就是有利的产铀凹陷,产煤层位就是找铀的目的层位。石油、煤产生的还原性流体对砂岩型铀矿的成矿作用为:(1)还原性流体沿着断裂向上迁移扩散,对上部岩石产生了强烈的还原作用,大大增强了岩石的还原能力,铀在还原性的岩石中富集;(2)来自地表的含铀含氧水与来自下部上升的还原性流体相遇混合,使溶液中的U6+还原为U4+而沉淀;(3)深部还原性流体可携带一部分成矿物质进入容矿砂体而卸载,从而造成铀的初步富集或叠加富集。由于它们有空间上和成因上的联系,建议对于产有铀、石油和煤3种能源矿产的沉积盆地,需采用综合找矿的工作思路,充分挖掘石油、煤炭和铀矿3个部门已有的钻探资料和成果,进行二次开发,有利于快速开展盆地铀矿勘查和矿产资源评价。     

粤北302铀矿床同位素地球化学研究

位于粤北诸广山岩体东南部的302铀矿床是我国规模较大、埋藏较深的花岗岩型铀矿床之一。该矿床产于印支期油洞岩体和燕山早期长江岩体的断裂蚀变带内,矿区内NWW向基性岩脉十分发育,矿体呈似脉状、扁豆状或透镜状。同位素研究表明,矿石的沥青铀矿Sm-Nd和U-Pb等时线年龄（70 Ma）与油洞岩体（232 Ma）、长江岩体（160 Ma）的年龄相差巨大;主成矿期成矿流体的δDH2O值为-65‰～-82‰（平均为-75‰）,δ18OH2O值为6.8‰～0.6‰（平均为3.9‰）,反映出成矿流体主要由地幔流体组成;方解石的δ13C值为-8.4‰～-5.3‰,表明矿化剂ΣCO2也来自地幔;矿区内辉绿岩的（87Sr/86Sr）i值为0.70861～0.70882,花岗岩的（87Sr/86Sr）i值为0.73519～0.77152,萤石的（87Sr/86Sr）i值为0.71474～0.71697,表明成矿组分Sr可能来源于基性脉岩（幔源）与赋矿花岗岩体（壳源）,并呈不同程度的混合,而主成矿组分铀主要来源于赋矿花岗岩体。