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.     

我国西北地区层间氧化带砂岩型铀矿床中铀的赋存形式

我国西北地区主要层间氧化带砂岩型铀矿床的贫矿石(U≤0.01%)中铀主要以分散形式,被砂岩填隙物中的粘土、褐铁矿等矿物,以及碎屑物和矿物的裂隙面等吸附,偶呈显微(μm级)、超显微状(<1μm)沥青铀矿(其次为铀石)。随着矿石铀品位的增高,其中呈铀矿物形式的铀的比例逐渐增大,在特高品位(U>1%)的矿石中,铀基本呈铀矿物(沥青铀矿,偶有铀石)形式产出。类质同象铀的份额极微,其可利用性缺乏实际意义。矿石中铀矿物主要赋存于矿化砂岩的填隙部位及碎屑物、矿物的孔隙或解理中,有时可交代碳屑、黄铁矿、绿泥石、黑云母等。由矿石中U4 /U6 含量比例推算原生铀矿物(沥青铀矿)的近似含氧系数变化范围为2.35~2.74,均值为2.49,与沉积、淋积铀矿床中的铀氧化物含氧系数相当,表明该类铀矿床生于常温条件下。极少数样品落入低温热水成因沥青铀矿的含氧系数范围(含氧系数低至2.35),表明个别地段可能出现低温热水铀成矿作用,推测可能受断裂构造热的影响。进而推测,特富矿石(U>1%)可能是源自深部、沿断裂上升的含铀低温热水叠造作用的产物,板状矿体便是深、浅部流体混合的证据之一。     

试论砂岩型铀矿成矿机制和成矿作用动力学问题

文章初步讨论了我国北方表生、后生、渗入型砂岩型铀矿的成矿机制和成矿作用动力学问题。成矿作用包括了氧化-还原作用、有机质作用、水-岩相互作用、有机-无机作用和流体动力学等地球化学过程动力学,尤其是水-岩相互作用的流体输运-化学反应过程动力学和有机-无机作用过程。砂岩型铀矿成矿中地球化学障的形成和铀的富集是这些过程多重耦合的结果。识别这些地球化学过程的动力学机制有利于理解矿床成因和确立勘查目标。     

试论我国古层间氧化带砂岩型铀矿床成矿特点、成矿模式及找矿前景

文章将我国中新生代陆相盆地中发育的古层间氧化带砂岩型铀矿床分为地层超覆埋藏亚型、构造抬升破坏亚型、构造褶断保存亚型等3种亚型，文中主要讨论了这3种亚型古层间氧化带砂岩型铀矿床的成矿特点、成矿模式及找矿前景。作者认为，除近代层间氧化带砂岩型铀矿床以外，古层间氧化带砂岩型铀矿床在我国中新生代陆相盆地也有很大的找矿潜力。因此，需要从成矿理论上认真总结和不断充实，以推动我国砂岩型铀矿找矿工作不断向前发展。     

中国北方主要产铀盆地砂岩型铀矿成矿年代学研究

本文通过用铀矿石的U—Ra平衡系数修正样品的铀含量，再进行U—Pb等时线拟合，获得了北方主要产铀盆地的实际成矿年龄：伊犁盆地为12Ma、5～6Ma、1～2Ma；吐哈盆地为48Ma和28Ma；巴彦塔拉凹陷为7Ma；鄂尔多斯盆地东胜地区为107Ma。对含矿砂体中的碎屑钻石与相应蚀源区中酸性火成岩类的锆石U—Pb同位索年龄进行对比，发现含矿砂体的物质成分直接来自中酸性火成岩类的剥蚀产物。该物源是形成富铀砂体的物质基础。通过对蚀源区岩石和盆地含矿地层不同部位砂体岩石样品的U—Pb同位索体系演化特征的研究，论证了可地浸砂岩型铀矿的铀源主要来自两方面，一是蚀源区活性铀含量高的中酸性火成岩类，另一是已经发生铀预富集的沉积砂体。     

Hydrochemistry and isotope compositions of groundwater from the Shihongtan sandstone-hosted uranium deposit, Xinjiang, NW China

Groundwaters and surface water in the Shihongtan sandstone-hosted U ore district, Xinjiang, NW China, were sampled and analyzed for their major-, and trace element concentrations and oxygen, hydrogen, boron and strontium isotope compositions in order to assess the possible origins of the waters and water–rock interactions that occurred in the deep aquifer system. The waters in the study district have been grouped into three hydrochemical facies: Facies 1, potable spring-water, is a pH neutral (7.0), Na–Ca–HCO₃ type water with low total dissolved solids (TDS; 0.2 g/l, fresh) and has δ¹⁸O of − 8.3‰, δD of − 48.2‰,δ¹¹B of 1.5‰, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0.70627. Facies 2 groundwaters are mildly acidic to mildly alkaline (pH of 6.5–8.0, mean 7.3), Na–Ca–Mg–Cl–SO₄ type waters with moderate TDS (8.2 g/l–17.2 g/l, mean 9.3 g/l, brackish) and haveδ¹⁸O values in the − 5.8‰ to − 9.3‰ range (mean − 8.1‰), δD values in the − 20.8‰ to − 85.5‰ range (mean − 47.0‰),δ¹¹B values in the + 9.5‰ to + 39.1‰ range (mean + 17.1‰), and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values in the 0.70595 to 0.70975 range (mean 0.70826). Facies 3, Aiting Lake water, is a mildly alkaline (pH = 7.4), Na–Ca–Mg–Cl–SO₄ type water with the highest TDS (249.1 g/l, brine) and has δ¹⁸O of − 2.8‰, δD of − 45.8‰,δ¹¹B of 21.2‰, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0.70840. The waters from the study district show a systematic increase in major, trace element and TDS concentrations and δ¹¹B values along the pathway of groundwater migration which can only be interpreted in terms of water–rock interaction at depth and strong surface evaporation. The hydrochemical and isotopic data presented here confirm that the groundwaters in the Shihongtan ore district are the combined result of migration, water–rock interaction and mixing of meteoric water with connate waters contained in sediments.     

中国北方中新生代盆地深部砂岩铀矿成矿条件与找矿方向

受开采技术、成本和成矿理论制约,现有的砂岩型铀矿勘查主要选择在盆地边缘700m以浅的地区,对盆地深部的铀矿找矿潜力研究较少。总结中国北方重要中新生代盆地的含铀岩系、构造特征,结合近年开展的北方砂岩型铀矿深部找矿,分析了盆地深部成矿有利的沉积建造、构造与流体改造、还原条件等,指明了盆地的深部找矿潜力。同时指出,作为战略储备,当前盆地深部寻找砂岩型铀矿要优先重视2个方向:(1)在盆地边缘斜坡区,重点以发育红-黑岩系结构的含铀地层为目标,寻找与浅部成矿条件相似的深部矿床;(2)在盆地中心区,以含铀的红色岩系为重点,优先寻找延伸至盆地深部的正向构造区和砂体发育区。这些认识在松辽盆地的铀矿调查中得到验证。     

中国北方6种新的砂岩型铀矿对铀资源潜力的提示

经过近10多年的努力,在中国北方中新生代沉积盆地发现和探明了6种新的大型、特大型砂岩型铀矿,暂时定名为伊犁式、吐哈式、东胜式、乌兰察布式、马尼特式、通辽式砂岩型铀矿。各种式样的铀矿产于不同构造背景的沉积盆地,矿床地质、矿体地质和控矿因素也有明显的差异性特征。成矿演化基本特点是:伊犁式、吐哈式都是典型的层间氧化-还原作用成矿,但前者在单斜整体抬升和差异升降构造活动背景下的不断叠加富集为重要特征,后者则在斜坡带隆升加断层及小型背斜构造活动的背景下在断裂南北两侧分带成矿;东胜式主要受古层间氧化带控制并接受后期还原改造再富集;乌兰察布式最新研究认为是重要的沉积成岩型铀矿,与湖泛事件演变密切相关;马尼特式是潜水氧化-还原作用与层间氧化-还原作用交替转化形成的古河谷型铀矿床;通辽式是"构造剥蚀天窗+断裂活动+深部还原物质"控矿,也可能还与基性岩脉(热源)有关。上述6种式样铀矿的另一规律是从西部向东部,西部(前三种)均产于中下侏罗统含煤碎屑岩系,东部(后三种)均产于上白垩统泥质砂岩和细砂岩。笔者指出,6种新的砂岩型铀矿的意义不仅仅在于发现和探明的本身增强了中国铀资源保障能力,更重要的意义还在于对中国铀资源潜力及今后找矿方针、勘查部署等多方面的重要提示。     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀成矿模式研究

在分析前人对鄂尔多斯盆地东北部铀成矿模式研究的基础之上,对该区铀成矿控矿规律进行了详细研究,提出了鄂尔多斯盆地东北部4阶段铀成矿模式,即:①潜水氧化板状矿体形成阶段(中侏罗世直罗晚期);②早期层间氧化作用及主要卷状矿体形成阶段(中侏罗世直罗期末—早白垩世伊金霍洛初期);③油气还原保矿阶段(早白垩世伊金霍洛期末—东胜期初);④晚期层间氧化铀矿体改造叠加阶段(中新世至今)。指出研究区存在2期古层间氧化带和1期新层间氧化带砂岩型铀矿床,当各期层间氧化带相互叠合时,矿化明显加大变富,并认为研究区有利远景地段位于直罗组下段古河道两侧及下游迎水面一带,断层发育地段也是铀矿找矿的重点部位。     

中国砂岩型铀矿容矿层位、矿化类型和矿化年龄的区域分布规律

广泛分布于中国中新生代沉积盆地中的砂岩型铀矿床在容矿层位、矿床类型(成矿作用)和矿化年龄的空间分布上有着明显的差异和变化规律。所有上述变化都源自每个构造域中新生代构造演化的自身特点,服从于中国西、东部的中新生代构造分别受印度板块和太平洋板块对亚洲大陆的碰撞、俯冲作用的影响。分布于中国西部和东部的砂岩型铀矿床分别归属于新天山和西太平洋两大成矿体系。中构造域的中新生代盆地及其中产出的砂岩型铀矿床则同时受到印度和太平洋板块作用的影响,兼具两大成矿体系的特征。     

中国北方砂岩型铀矿中铀的储集空间类型探讨

在中国北方的大多数沉积盆地里均发现有砂岩型铀矿床或铀矿化现象。通过样品薄片电子探针背散射图像分析,结合前人对各盆地砂岩型铀矿中铀矿物的赋存状态及近年来铀储层的研究成果,认为中国北方砂岩型铀矿中铀矿物的主要储集空间类型可分为原生孔隙（主要是炭屑）、缩小（残留）粒间孔隙、次生溶蚀孔隙、晶间孔隙及微裂缝。通过对铀储层孔隙类型的分析讨论,有利于进一步从微观了解砂岩铀储层内部结构的不均一性及铀矿物的成因。     

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。     

中国南方红盆区铀矿床成矿模式探讨

在分析我国华南地区铀矿床成矿背景的基础上,根据前人提出的铀成矿模式,对该地区花岗岩型和火山岩型铀矿床的铀源、成矿时间以及铀矿床与白垩纪―第三纪红盆在时间和空间上的关系进行了综合研究,认为:华南地区花岗岩型和火山岩型铀矿床的铀源主要来自于地壳表层,在白垩纪―第三纪干热、强氧化的环境下,富铀地质体遭受风化剥蚀,铀元素受到氧化作用价态升高,并在地表水的作用下发生迁移,含铀流体沿白垩纪-第三纪地壳伸展背景下形成的断裂下渗,在有利于铀还原沉淀的部位成矿。华南地区已知的热液型铀矿床大部分分布在红盆的周边,白垩纪―第三纪红盆基底中分布的隐伏花岗岩、火山岩具有与红盆周边已知铀矿床相同的成矿地质条件,具有找到大型铀矿的潜力。     

哈萨克斯坦古河道砂岩型S铀矿床成矿特征

文章应用活化构造成矿理论,对哈萨克斯坦古河道砂岩型S铀矿床进行成矿特征分析,并与层间氧化带砂岩型Ⅰ矿床的成矿特征进行对比,认为S铀矿床成矿受大地构造、古潜水成矿作用、层位和岩性岩相、断裂构造及岩浆岩等控制,铀成矿具有多阶段复成因的特点。据此,从对企业生产的角度提出一些建议。     

粤北下庄铀矿田富铀矿找矿前景探讨

本文通过对下庄矿田铀矿找矿潜力分析 ,探讨区内富铀矿找矿方向和找矿前景。研究表明 :下庄矿田是铀元素高度富集的矿集区 ,具有较大的找矿潜力和发展前景 ,是粤北富铀矿找矿的重点地区之一 ;区内“交点”型、碱交代碎裂岩型和群脉型铀矿是该区今后找矿的主要目标类型和找矿方向。     

新疆伊犁盆地南缘砂岩型铀成矿潜力综合评价

中国矿产资源勘查已经积累了大量地质资料,在新的成矿理论指导下,如何使这些资料在新一轮铀资源勘查中发挥最大效能是一项重要的课题。提出了砂岩型铀矿综合找矿模型的构建流程;在研究伊犁盆地南缘512典型铀矿床的地质、水文地质和区域地球物理场特征的基础上,建立了512铀矿床的多源信息描述模型,从中归纳总结出512式砂岩型铀矿田和铀矿床的综合找矿模型;依据综合找矿模型,完成了研究区砂岩型铀成矿信息的提取。最后,应用证据权重法综合中比例尺多源成矿信息完成了伊犁盆地南缘砂岩型铀成矿潜力综合定量评价,取得了较好的预测效果。     

我国火山岩型铀矿床中铀-多金属组合特征及其意义

火山岩型铀矿床是我国四大工业类型铀矿床之一,在部分铀矿床中存在铀矿与多金属矿共生或伴生组合关系。文章在前人研究基础上,以我国几个典型火山岩型铀矿床为例,综合分析铀-多金属组合的时空关系、成矿规律、矿化分带等特征,结果显示:(1)铀与多金属在区域成矿带上共存,在单个矿床中存在垂向矿化分带现象。(2)在矿床范围内,多金属矿化晕比铀矿化晕范围更大。铀多金属组合特征研究对铀-多金属矿联合勘查具有重要的指导意义。     

砂岩型铀矿床中铀矿物的形成机理

本文通过对砂岩型铀矿床中铀在不同地球化学环境中的行为、存在形式及铀矿物种类的分析，论述了主要工业铀矿物——沥青铀矿的形成机理：(1)铀是变价元素，在氧化环境中活化迁移，在还原环境中还原沉淀；(2)来自于氧化环境的[UO2(CO3)3]^4-、[UO2(CO3)2]^2-在氧化还原过渡带与有机质、硫化物及低价铁等还原剂发生反应，形成铀的简单氧化物——沥青铀矿；(3)有机质、粘土矿物等吸附UO2^2 ，加快了其被还原的速度，有利于铀的富集。因此认为：有机质还原UO2^2 形成H2S和H2S还原UO2^2 的作用是沥青铀矿形成的主要原因，这一反应在中性和弱碱性碳酸盐溶液中广泛和普遍存在。H2S等还原剂的存在是环境Eh值下降的主要原因，从而使水中的UO2^2 在氧化还原过渡带处于过饱和状态，加速了铀的吸附和沉淀。     

中国主要铀矿类型、特点及其空间分布

中国铀矿床通常划为四大类型,即花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型、砂岩型。本文根据一些火山岩型铀矿的形成环境与火山岩浆活动关系不大,主要受火山岩浆活动之后的中酸性斑岩侵入活动控制的事实,辟出斑岩铀矿类型;斑岩型与花岗岩型、火山岩型铀矿是并列关系。花岗岩型和斑岩型铀矿归为构造控制型铀矿,火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型铀矿归为层位控制型铀矿。中国铀矿在空间分布上,具有成带成片、相对集中、不均衡分布特点,以SN向贺兰山—龙门山—小江断层带为界,可划分为东部滨太平洋铀成矿域、西(北)部古亚洲铀成矿域、西(南)部特提斯铀成矿域。滨太平洋铀成矿域可进一步划分为华南铀矿省、华北铀矿省和东北铀矿省。西(南)部的特提斯铀成矿域,工作程度低,找矿潜力尚待深入研究。西(北)部古欧亚大陆铀成矿域,有西北铀矿省。4大铀矿省内共划分出18个成矿带(区)。以火山岩、斑岩型铀矿为主的成矿带主要分布在我国东部靠近沿海的滨太平洋构造岩浆活动带内,以花岗岩型铀矿为主的成矿带则主要分布在我国中东部多期构造—岩浆活动带内,以碳硅泥岩型铀矿为主的成矿带主要分布在扬子陆块北部和东南部边缘地带和南秦岭地带,以砂岩型铀矿为主的成矿带主要分布在我国北部陆相沉积盆地内。铀成矿带(区)分布的不均匀性,不仅受区域成矿地质背景、保矿条件等因素控制,而且还与当前地质勘查工作程度、经济技术条件有关。     

铀矿大型矿集区与成矿作用

大型矿集区的形成，是在地质历史演化进程中，多矿种大矿量超常聚集的结果。不同的矿集区有不同的典型矿种和典型矿床。本文仅以铀矿为例，在世界范围内厘定出14个铀矿大区矿集区。本文研究铀矿大型矿集区时空分布规律与地球动力学演化的关系，在此基础上探讨了铀矿大型矿集区元素超常聚集规律，提出多矿种“点区超常聚集”和“短时限爆发成矿”特征。本文按照“源、运、积”3个环节，探讨铀矿大型矿集区的成矿作用，其中有关深源成矿、特殊碱质流体的水岩反应以及元素沉积环境的研究，为建立铀矿大型矿集区的找矿模式奠定基础。