鄂尔多斯盆地基底断裂与能源矿产成藏成矿的关系

对鄂尔多斯盆地内基底断裂特征及其活动性、盆地元素地球化学场以及与能源矿产关系作了对比和分析。结果表明,鄂尔多斯盆内基底断裂控制了多种能源矿产的分布特征,盆地北部以天然气、大中型煤田为主,南部以油田、中小型煤矿为主,断裂带发育地段以油-气混合区为主,铀矿富集受基底断裂或深断裂的控制。元素地球化学场与基底断裂关系密切,不同高、低背景的元素地球化学场展布位置、走向或扭曲变形与相应地段的基底断裂存在有关,基底断裂控制了地球化学场和元素组合特征;基底断裂的存在与活动、地球化学场特征反映出盆地内存在深部流体活动的迹象,基底断裂的活动为深部流体的运移并参与多种能源矿产的成藏成矿作用提供了有利条件。     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布及其构造背景

借助“成矿系统”的思维, 探讨鄂尔多斯盆地成矿(藏)系统形成机制及其构造背景.盆地于中生代处于大地构造体制转折的重要阶段, 盆地边缘的造山活动显著, 盆内亦分别于晚三叠世、晚侏罗世与晚白垩世左右发生过3次构造热事件.区域构造体制转换事件导致了多种成藏(矿)作用的发生.盆地内部的构造热事件引发了有机流体的活动, 周缘造山作用产生了向盆内流动的无机含铀热液.有机和无机流体的活动过程中存在相互作用, 有机流体的存在形成氧化-还原障, 导致无机流体关键物理化学参数的转变, 在氧化-还原界面处成矿.突变成矿和界面成矿是多种能源矿产成矿过程的主要机制.      

鄂尔多斯盆地能源矿产氯仿沥青Sm-Nd同位素研究

对鄂尔多斯盆地石油、煤、含铀砂岩及其围岩的氯仿沥青进行了Sm-Nd同位素研究。结果表明,盆地流体(包括深部流体)活动具有多期性,且后期的流体活动对铀矿床的形成具有重要作用;赋存于同一套地层中的含铀砂岩沥青、煤沥青及石油沥青,虽然均具有富集地幔特征,但并非同期活动的产物;东胜矿区侏罗系直罗组煤沥青和盆地西南部陈家山矿区侏罗系延安组的煤沥青,源区时代上存在较大差异,伴生沥青并非全部由煤的热演化形成,可能还存在外来流体的加入,且东胜直罗组煤的伴生沥青较延安组煤的伴生沥青来源深度更大;盆地内马岭油田的直罗组石油沥青、陈家山延安组煤层石油沥青及其煤沥青在源区特征上具有内在联系。     

鄂尔多斯盆地构造与多种矿产的耦合成矿特征

多种能源矿产共存富集的盆地动力学问题正在成为地质学家期待解决的前缘科学问题。鄂尔多斯盆地是在古生代华北克拉通盆地基础上发育形成的中新生代多旋回沉积盆地,盆地构造与多种能源矿产时空配置关系的研究表明,油-气-煤-铀等多种沉积能源矿产虽然赋存于盆地的不同构造单元和古生界至中生界的不同地质层位,但它们在空间分布和成矿时间上却表现出相互关联,共存富集的统一性,促使它们统一成矿、共存定位的峰值时代主要发生在盆地重大变革的燕山中晚期(140~120Ma±)和后期改造过程的早喜山期(60Ma±),明显受控于盆地中新生代的构造演化关键时期的构造转换及其耦合成矿作用。因此,探索研究鄂尔多斯盆地不同演化阶段的古构造面貌、关键变革时期的构造应力场环境及其叠加转换关系,有助于客观认识多种能源矿产共存富集可能受控的统一构造动力学环境及其耦合成矿效应。     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布特征与协同勘探

鄂尔多斯盆地富含油、气、煤、铀等多种能源矿产。多种能源矿产在空间上具有一定的分布规律和组合形式,在时序上具有较为一致的矿产富集和后期保存、改造时期,在成因上具有一定的成生关系。结合多能源矿产的成矿背景、成藏(矿)机理、赋存规律、勘探理论与实践等,基于经济效益最大化和勘探方法最优化原则,建立了鄂尔多斯盆地多种能源矿产的协同勘探模式,将盆地划分为7个协同勘探区,每一个勘探区以某一种或两种矿产为主探,兼探其他矿产。在协同勘探模式的基础上,针对不同协同勘探区,制定了相应的协同勘探方法,为多种能源矿产协同勘探的实施奠定了理论基础。     

鄂尔多斯盆地演化与多种能源矿产分布

鄂尔多斯盆地是中国有机—无机多种能源矿产共存的盆地之一。有机矿产包括煤、油气、煤层气等,分布于盆地内部,无机矿产以铀矿为主,处于盆—山转换部位。盆地边缘的造山活动控制了内部基底变形,基底变形又制约了盖层构造格局的演化,而后者决定了盆内有机矿产的源、运、储过程,如烃源岩展布、煤级分布等。造山活动和盆地演化共同制约着砂岩型铀矿的产出,油气在水平挤压和上覆地层压实作用下自内而外、自下而上输运,而于周缘造山带形成的含铀中低温无机成矿热液,在重力作用下,沿渗透率较大的透水层自上而下向盆地内部输运,还原性油气与氧化性含铀热液在盆—山过渡处相遇,导致无机流体的关键性物理化学参数的转变,使铀元素沉淀富集。鄂尔多斯盆地多种能源矿产共存系统存在的必要条件是成矿(藏)作用的发生具备各自成矿要素,且无机成矿和有机成藏两种性质完全不同的地质过程之间存在耦合作用。     

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。     

鄂尔多斯盆地北部下奥陶统储集岩的分类评价

本文以毛管压力测试得到的岩样微观孔隙结构特征参数作为分类评价的基本定量指标，采用Ｑ型聚类法将所测试的岩样分作了５个类别；结合每一类别的地质、物性及生产特点，将鄂尔多斯盆地北部下奥陶统储集岩分成五类，并分别对各类储集岩的储集性能作出评价。     

多种能源矿产的地球物理判识标志及其在协同勘探上的应用

石油、天然气、煤炭和砂岩型铀矿在同一盆地共同富集成藏为多种能源矿产的协同勘探提供了有利条件。地震和测井方法在各个能源矿产的勘探开发中都得到了广泛的应用。多种能源矿产的协同勘探应该利用现有的丰富的油气煤勘探开发资料(地震资料和测井资料)寻找砂岩型铀矿。鄂尔多斯盆地周边西缘逆冲带、天环凹陷、伊盟隆起和晋西挠折带这些砂岩型铀矿的远景区,据资料统计钻探油气井已达300口以上,为砂岩型铀矿勘探积累了丰富的地震和测井资料。     

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。     

自动矿物分析技术在鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿矿物鉴定和赋存状态研究中的应用

鄂尔多斯盆地是我国重要的砂岩型铀矿成矿区之一。铀矿物赋存状态研究对砂岩型铀矿的成因认识、找矿勘查及选冶开采具有重要意义,但其矿物组成复杂,铀矿物粒度细小、种类繁多且赋存状态多样,致使研究初始的鉴定阶段就存在难点。目前普遍使用放射性照相法和电子探针（EMPA）两种方法开展铀矿物鉴定分析工作。放射性照相可一次性得到光片中所有铀矿物赋存位置、赋存状态和放射性形态,但无法鉴定矿物种类,耗时较长且需在暗室中进行;电子探针可得到铀矿物背散射图像和各元素含量,但在高倍数下薄片中寻找含量少、粒度小的铀矿物费时费力,并且在黑白背散射图像中无法快速判断伴生矿物种类。本文以鄂尔多斯盆地北缘-南缘-西缘砂岩型铀矿为研究对象,将自动矿物分析系统（AMICS）运用于砂岩型铀基础研究中,结合扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）鉴定出研究区铀矿物有铀石、晶质铀矿、沥青铀矿和硅钙铀矿,黄铁矿和钛氧化物与铀矿物关系密切,识别出其他伴生矿物还有石英、金红石、长石、云母、高岭石等。本文建立的AMICS-SEM-EDS分析方法,实现了铀矿物及其共生矿物组合的快速识别鉴定和赋存状态研究。     

鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成因探讨

鄂尔多斯盆地是一个铀、煤、油、天然气共存的沉积盆地。通过电子探针、流体包裹体测温、扫描电镜、偏反光显微镜、煤的微量元素等方法综合分析,认为盆地北部东胜地区的侏罗系砂岩型铀矿属于与天然气还原有关的低温热液型铀矿床,其证据有:1铀石主要分布于充填在孔隙中或微裂缝内的黄铁矿晶体中,其次充填在伊/蒙混层中和钾长石溶孔内的黄铁矿中。2铀石中UO2约占70%,SiO2约为18%,另有极少量的Fe、Ca、Se、Pb、Cr、Ti等伴生元素。3包裹体流体势显示盆地中部的天然气向北东方向运移并大量散失,出现大量被漂白的砂岩;盆地内主砂体展布方向与流体运移方向一致。4天然气包体中见石盐子晶,砂岩胶结物和矿物表面见较多细小盐粒,次生包裹体温度多在140～170℃。5富含黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等低温热液矿物;具有水热蚀变现象(碳酸盐化、硅化、水云母化、黄铁矿化等)。6燕山运动期间岩层进入表生成岩阶段,利于富氧的地表水和来自地层深部的低温热液进入砂岩中,可见褐铁矿溶蚀、重晶石充填于钾长石溶蚀孔现象。     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿伴生矿物组合及其地质意义

特征矿物是地质作用的直接记录,研究铀矿物伴生组合类型和特征为探讨铀矿床成因提供直接信息.本文以鄂尔多斯盆地东北部杭锦旗-纳岭沟地区含铀岩系中侏罗统直罗组为研究对象,通过岩心观察、显微观察、扫描电镜和电子探针分析等,系统研究了含铀砂岩中铀矿物种类、赋存特征及典型矿物伴生组合类型,在此基础上,结合铀成矿过程中流体作用探讨了...     

鄂尔多斯盆地中部上古生界古流体动力分析

应用盆地数值模拟技术,恢复了目的层在不同地质历史时期流体（气）动力分布。研究发现,鄂尔多斯盆地中部上古生界自油气生成之后的古流体动力可以划分为三个演化阶段,即三叠～侏罗纪、早白垩世与晚白垩世至今,这恰与同期的构造演化特征相吻合。此外还发现,流体动力的分布受沉积条件制约,且压实流对流体动力的贡献大于重力流。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿直罗组物源分析及其铀成矿意义

鄂尔多斯盆地北部直罗组原生灰色砂岩具有高铀背景值的特征,在层间氧化阶段砂岩同沉积期富集的铀元素遭受氧化迁出构成该区铀成矿的重要铀源。本文对鄂尔多斯盆地北部铀矿区直罗组砂岩进行了碎屑锆石U-Pb定年、重矿物和古水流分析,深入分析了该区直罗组的沉积物源,并探讨了富铀砂岩的成因。结果显示:矿区直罗组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄主要集中在251~308Ma,322~354Ma,1529~2182Ma,2200~2632Ma四个年龄区间;富Mn钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石的重矿物组合指示物源主要为中酸性岩浆岩;通过与源区对比分析认为铀矿区直罗组物源主要来自盆地之北的乌拉山—大青山地区和狼山东部地区的新太古代、古元古代和晚古生代中酸性岩浆岩及新太古代、古元古代变质岩。结合源区岩体铀含量特征分析,发现晚古生代中酸性岩浆岩相对于源区其它岩体强烈富集铀元素,是研究区直罗组高铀背景值砂岩形成发育的主要原因。晚古生代中酸性岩浆岩的形成与古亚洲洋的演化密切相关,其分布特征可以作为中东亚成矿域内盆地铀资源远景预测的重要依据。     

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质条件和关键控矿要素分析

鄂尔多斯盆地是我国北方重要的产铀盆地之一, 具有优越的成矿地质条件和找矿前景。本文通过总结该盆地的砂岩型铀矿调查研究成果, 系统梳理铀矿成矿地质条件, 探讨关键控矿要素和找矿潜力。结果表明, 鄂尔多斯盆地外部蚀源区铀源丰富, 北部造山带地质体的Th/U比值和ΔU铀迁移量相对最大, 对盆内的铀源贡献率最高; 盆缘斜坡带发育的微隆起带构造控制了铀矿床的空间定位, 断裂构造对盆地西缘和西南缘地区的铀成矿发挥了控制和改造作用; 古气候、沉积环境决定了由盆地东南部向西北部地区, 含铀层位由直罗组下段下亚段逐渐演变成直罗组下段上亚段, 表现了明显的迁移规律性; 直罗组下段的煤线和碳质泥岩发育特征制约了铀矿层的空间分布; 铀矿体主要发育在辫状河主河道边部和辫状河三角洲分流河道, 优先富集于有机质丰富、非均质性强、岩性多变的部位。在此基础上, 建立了6个关键控矿要素和相关找矿判别指标, 针对盆内5个铀矿(矿化)集中区分析了砂岩型铀矿的找矿潜力, 提出了下一步找矿方向     

Mineral characteristics and their geological significance of black shales in southeastern Ordos Basin by X-ray diffraction analysis

X-ray diffraction analysis of black shale of Upper Triassic Member Chang 7 of the Yanchang Formation in southeastern Ordos Basin showed that black shales were deposited in brackish, strongly reducing, semi-deep-deep lacustrine facies, and mainly composed of quartz, feldspar, carbonate （dolomite）, clay minerals （illite and il- lite/smectite） and a certain amount of pyrite. The mineral composition characteristics of this set of black shales are similar to those of highly productive shale gas in North America, for example shallow burial, low clay mineral and abundant brittle mineral, so the strata are conducive to the development of cracks and fractures. Thus, this area is favorable for shale oil/gas exploration and development.     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型高岭土矿特征及成因机制

东胜砂岩型高岭土矿床位于鄂尔多斯盆地东北部,含矿层为延安组。经薄片鉴定、扫描电镜、X-衍射、全岩主要元素分析（XRF）以及稀土元素地球化学分析,对矿层白色砂岩与红色原岩的岩石地球化学特征进行了对比。结果表明,原岩为基质被铁质浸染的以碎屑片状高岭石和伊利石为主的红色砂岩,而矿层则为褪色的以粒度粗细不一的高岭石胶结为主的白色砂岩。矿层砂岩的分布与盆地北部油苗位置具有很好的对应关系。综合区域地质特征、岩石学、岩石化学以及天然气运散的信息,认为砂岩型高岭土矿层的形成是由于研究区以南气田中的上古生界天然气向北运移散失过程中,将红色原岩中的氧化铁胶结物还原成易于运移的Fe²⁺,从而使其褪色变白;同时酸性流体使长石溶蚀形成高岭石,后期的风化淋滤作用使砂岩中的高岭石含量进一步提高,进而形成目前较大规模的高岭土矿床。     

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿床地球化学特征及其地质意义

本文在系统的取样分析基础上,详细研究鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿的稀土、微量元素地球化学特征,分析研究了鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿富集成矿的机理及多种能源共存的内在联系,从而进一步探讨盆地型多种能源富集成藏（矿）的潜在的规律。高精度ICPMS分析表明：鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿REE总体特征为轻稀土富集,重稀土亏损;ΣREE在36.7~701.8μg/g之间变化, 泥岩ΣREE总体高于砂岩,Y含量都比较高;Eu异常差异明显, 在0.3~2.5内变化。微量元素Rb、U、La、Ce、Pb和Pr呈特别明显正异常,其中U含量在0.6~2204μg/g之间,U的富集和一些微量元素如Ti、V、Zr、Mo、Au等相关,本研究对该区铀矿质沉淀和富集规律的认识具有理论意义。     

The Relationship between Jurassic Coal Measures and Sandstone-type Uranium Deposits in the Northeastern Ordos Basin, China

Outcrop and drill hole data show that the Jurassic coal measures in the northeastern Ordos Basin are composed mainly of the Yan'an Formation and the lowstand system tract of the Zhiluo Formation,and there is a regional unconformity between them. The Dongsheng uranium deposit is associated with the Jurassic coal measures. Research data indicate that the Jurassic coal measures in the study area have a certain hydrocarbon-generating capacity,although the metamorphic grade is low(Ro=0.40%–0.58%). In the Dongsheng region alone,the accumulative amount of generated coalbed methane(CBM) is about 2028.29 × 108 –2218.72 × 108 m~3; the residual amount is about 50.92 × 108 m~3,and the lost amount is about 1977 × 108 m~3. Analysis of the burial history of the host rocks and the evolutionary history of the Dongsheng uranium deposit suggests that the Jurassic coal measures generated hydrocarbon mainly from Middle Jurassic to Early Crataceous,which is the main mineralization phase of the Dongsheng uranium deposit. By the Late Cretaceous,a mass of CBM dissipated due to the strong tectonic uplift,and the Dongsheng uranium deposit stepped into the preservation phase. Therefore,the low-mature hydrocarbon-containing fluid in the Jurassic coal measures not only served as a reducing agent for the formation of sandstone-type uranium deposits,but also rendered the second reduction of paleo-interlayer oxidation zone and become the primary reducing agent for ore conservation. Regional strata correlation reveals that the sandstone-type uranium reservoir at the bottom of the Zhiluo Formation is in contact with the underlying industrial coal seams in the Yan'an Formation through incision or in the form of an unconformity surface. In the Dongsheng region with poorly developed fault systems,the unconformity surface and scour surface served as the main migration pathways for low-mature hydrocarbon-containing fluid migrating to the uranium reservoir.