鄂尔多斯盆地南部延长组富铀凝灰岩地球化学特征及形成机制

本文系统地研究了鄂尔多斯盆地南部延长组凝灰岩元素和同位素地球化学特征。结果表明：凝灰岩主量元素具有高K、高Al、Si中等至高、低Na的特征; REE总体特征为轻稀土富集、重稀土亏损,∑REE在4857～40212 μg/g 之间变化,Eu呈现出负异常,在034～082内变化,δCe范围在080～208之间; 微量元素中U含量在312～144 μg/g 之间,Ba、U、Th、Hf和Ce呈明显正异常,Nb、P、Ti和Rb呈现负异常。详细的分析表明：U的富集和一些微量元素如Ta、Dy、Lu等相关,Th与∑REE存在明显的正相关性,这些变化可能和盆地中铀矿的富集有关; 凝灰岩的硫同位素总体呈现深源特征。根据以上的研究对凝灰岩的形成原因及形成环境进行了探讨。鄂尔多斯盆地南部延长组凝灰岩来源于秦岭造山带火山作用,其中的铀元素富集是由于砂岩型铀矿中铀向凝灰岩迁移而被还原所致。本研究对盆地砂岩型铀矿的铀运移和富集机理认识具有一定指导意义。     

鄂尔多斯盆地延长组火山灰沉积物岩石地球化学特征

鄂尔多斯盆地延长组火山灰沉积物分布广泛, 为研究其岩石地球化学特征和形成机制, 通过详细的岩心观察、薄片鉴定、X荧光光谱分析(XRF)、ICP-MS分析、扫描电镜(SEM)分析等手段, 对延长组火山灰层进行了细致的岩石地球化学分析.结果表明火山灰沉积物富含晶屑、玻屑等火山物质, 整体蚀变强烈, 可分为凝灰岩和斑脱岩, 以伊利石、伊蒙混层等粘土矿物为主; 主量元素SiO₂含量为50.29%~79.82%, 富钾, K₂O+Na₂O在3.20%~7.88%之间, SiO₂与Al₂O₃、TFe₂O₃、MgO之间存在着明显的负相关关系; ∑REE在(99.82~550.15)×10-6之间变化, 总体特征表现为轻稀土富集, 重稀土亏损, 曲线形态整体表现为右倾型, Eu负异常, δEu为0.147~0.837, 没有明显的Ce异常; 大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th呈正异常, 在Nb/Y-Zr/TiO₂图解中, 数据点主要落在安山岩-流纹岩之间, 说明火山物质主体来源于中酸性岩.综合岩石地球化学和沉积学分析, 认为延长组火山灰沉积物包括空降型和水携两种形成机制, 大地构造环境判识图解反映了火山灰源于火山弧钙碱性岩浆原区, 与晚三叠世秦岭造山带的演化关系密切.      

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层展布特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层分布广泛,通过众多凝灰岩夹层的实际岩心观察,归纳总结出凝灰岩夹层的常规测井曲线表现为具有相对低电位、高自然伽马、高电阻率、高声波时差值的特征,并且高值常略低于致密泥岩段;单井分析凝灰岩夹层与上、下部岩石整合接触,较少发育同沉积构造,以典型的火山尘灰大气降落沉积产物为主,但也偶见凝灰岩与砂泥岩一起发育扰动构造,明显经受了水动力改造;连井剖面分析说明延长组长1—长9皆有凝灰岩分布,横向上可对比性凝灰岩主要有4套,分别为长91、长73底、长72、长71期,以盆地西南部长73期最发育;凝灰岩平面展布特征整体呈北西向展布,由南西—北东向凝灰岩厚度逐渐变薄,并且与烃源岩、放射性异常展布形态一致,因此认为凝灰岩的沉积作用所引起的元素迁移和古环境变化,可能对延长组优质烃源岩的发育具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地奥陶系凝灰岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地奥陶系凝灰岩多出露于盆地西南边缘,盆地内部露头少,钻井取心资料有限,研究较少,而盆地内部凝灰岩的分布规律、年代及地球化学特征分析对于地层时代及区域构造环境的确定具有重要指示作用。本文以鄂尔多斯盆地内部钻井取心和测井资料为基础,结合野外露头、岩石薄片、锆石U-Pb年代学和主、微量元素等分析方法,对奥陶系凝灰岩平面展布、年龄及地球化学特征进行了研究。结果显示,盆地内奥陶系马家沟组典型层段凝灰岩具有南厚北薄的特点,总体厚度具有从盆地西南边缘向内部(东北方向)减薄的趋势,指示凝灰物质主要来源于盆地西南部。盆地内、外奥陶系凝灰岩的锆石U-Pb年龄均为晚奥陶世(445.0～449.9 Ma)。在Zr/TiO₂-Nb/Y图解上凝灰岩样品点落入流纹/英安岩、粗面安山岩系列,说明凝灰物质来源于中酸性岩浆;在Th-Ta-Hf和Rb-(Y+Nb)图解上样品点均落入火山弧系列;在锆石微量元素Th/Nb-Hf/Th图解中,绝大部分样品都落入岩浆弧/造山带环境,反映凝灰岩与火山弧活动密切相关。结合区域构造背景及前人研究结果,本文认为鄂尔多斯盆地奥陶系凝灰岩所代表的沉积事件与北秦岭...     

鄂尔多斯盆地志丹地区安定组铀矿化地质地球化学特征

鄂尔多斯盆地志丹地区安定组沉积末期发育一套湖相泥灰岩,岩石具有高阻、高自然伽马特征.高自然伽马异常层在横向上具有良好的连续性和可追踪性,异常分布范围大,自然伽马异常主要由铀富集引起.采用显微镜观察、电子探针及地球化学分析等手段,研究了安定组泥灰岩铀矿化地质地球化学特征.结果表明:泥灰岩具有富有机质、草莓状黄铁矿等特征,有机碳含量为0.78%~13.5%,平均4.32%,∑S含量为0.01%~3.71%,平均1.21%,均与铀含量呈明显的正相关性,是铀元素富集的重要因素.铀矿化泥灰岩主要富集V、Ni、Pb、Zn、Sr、Y、Mo、Cd、Sb、Ba、Bi、Th、U等微量元素,稀土模式曲线形态与上地壳稀土模式曲线一致,具有LREE富集、HREE亏损、强负Eu异常等特征,微量元素比值显示泥灰岩沉积于贫氧环境.安定组沉积末期,气候条件进一步转变为半干旱炎热,盆地周缘丰富的含氧含铀地表水不断进入湖盆中,在贫氧环境的沉积成岩作用过程中,使铀从水体中向泥灰岩中扩散、迁移,被有机质吸附沉淀,是泥灰岩铀富集的主要控制因素.     

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段凝灰岩形成时代、物质来源及其意义

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段优质烃源岩以含众多凝灰岩夹层为显著特点,其中长7段底部长7₃层凝灰岩最为发育。凝灰岩的形成时代及火山物质来源,对探讨延长期湖盆优质烃源岩形成、富烃凹陷发育及周邻同期构造-岩浆事件等均具有重要的意义。本文以盆地南部铜川何家坊剖面长7₃层凝灰岩夹层为重点研究对象,利用岩石薄片、扫描电镜及主微量元素等方法,明确了该区凝灰岩岩石学和地球化学特征;同时对凝灰岩夹层及其间的砂岩层开展了锆石U-Pb定年。结果表明该区凝灰岩蚀变强烈,但仍具凝灰岩结构及中酸性火山岩特点;获得的两个凝灰岩样品主组分加权平均年龄分别是（226.5±1.6）Ma（n=24）和（229.7±2.2）Ma（n=21）,同期砂岩碎屑锆石最年轻组分为235~243 Ma（n=7,加权平均年龄239.3 Ma）。结合前人研究成果,综合认为长7₃层凝灰岩形成年龄约在230 Ma±,代表了长7期开始的时间,也是延长期湖盆进入鼎盛发育和盆地坳陷型富烃凹陷形成的时期。依据延长期凝灰岩特征,盆地腹地及秦岭造山带构造-岩浆活动事件,指出延长组长7期凝灰岩的火山物质主要来自秦岭造山带,与勉略洋壳向南秦岭板块下俯冲形成的岛弧火山等联系密切,并将秦岭造山带与延长期湖盆之间的耦合响应过程划分为3个阶段。本文对重新认识鄂尔多斯盆地发育演化过程及长7期湖盆属性具有重要的指示意义。     

鄂尔多斯盆地马家沟组白云岩稀土元素地球化学特征

稀土元素具良好的地球化学过程示踪性,且受成岩流体影响小,在分析白云岩化流体性质和白云岩化成岩环境方面具有独特效果。采用中子活化法对鄂尔多斯盆地马家沟组白云岩稀土元素地球化学特征进行研究。结果表明:泥微晶白云岩REE质量分数为(2.907～140.09)×10-6,平均为46.917×10-6,低于泥晶灰岩中的含量,δEu平均为0.634,δCe平均为0.942,配分模式与泥晶灰岩相似,显示该类白云岩形成于低温氧化环境,白云岩化流体为海水或海源流体,可能为准同生白云岩化;晶粒白云岩REE质量分数为(3.392～18.435)×10-6,平均为8.788×10-6,远小于海相泥晶灰岩,δEu平均为0.724,δCe平均为0.78,配分模式与泥晶灰岩相似,且与泥微晶白云岩趋于一致,说明其形成于相对高温还原环境,白云岩化流体为海源流体,可能为埋藏白云岩化;溶蚀残余白云岩REE含量高,配分模式与泥晶灰岩不同且不具Eu正异常,指示岩溶流体可能为大气淡水。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组凝灰岩夹层Th元素的富集特征

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组凝灰岩夹层分布广泛,能谱测井资料解释凝灰岩夹层Th元素含量为25×10~(-6)～35×10~(-6),元素地球化学测试结果Th含量在15×10~(-6)～80×10~(-6)之间,平均36.6×10~(-6),明显高于与其互层的泥岩或炭质泥岩的平均值,也高于地球各圈层的平均值,属于Th富集状态。延长组凝灰岩夹层中Th的富集可能主要有2个方面的原因,其一是原始岩浆中Th含量较高,因其性质相对不活泼,未发生明显的迁移;其二是凝灰岩经历了较强烈的水解蚀变作用,蚀变产物以粘土矿物为主,从而可能吸附了上下地层中的Th,最终导致了凝灰岩夹层中Th的富集。Th的富集可以作为研究区识别凝灰岩夹层的标志,有利于进行更精细的地层对比。同时,Th/U比值反映出的延长期凝灰岩沉积作用所引起的元素迁移和古环境变化,可能对延长组优质烃源岩的发育有重要作用。     

鄂尔多斯盆地直罗组砂体地球化学特征及其铀成矿作用

通过对东胜及外围地区直罗组砂体的常量元素、微量元素、有机质含量及△Eh值等地球化学特征参数的对比分析。认为东胜地区直罗组砂体不仅具有强的还原能力,而且砂体遭受后期改造作用也明显,其铀成矿的地球化学条件明显好于其他地区;神木地区砂体虽然具有一定的还原能力,但砂体后生改造作用差,其铀成矿条件不如东胜地区;榆林-横山地区砂体后生改造作用较强,但砂体还原能力较差,铀成矿条件也不如东胜地区;安塞地区砂体还原能力差。后生改造作用也差,因而其铀成矿条件最不利。     

鄂尔多斯盆地马家沟组白云岩地球化学特征及白云岩化机制分析

由岩石学和地球化学研究表明:马家沟组白云岩主要为泥微晶白云岩和晶粒白云岩两种。泥微晶白云岩常与石膏或岩盐伴生,阴极发光呈中等橘红色光,有序度低,具较高的Sr、Na含量,与泥晶灰岩具相似的δ¹³C分布区间及稀土元素配分模式,Sr同位素值接近同期海水,包裹体均一温度近于地表温度,表明白云岩化流体为与海水密切相关的高盐度流体,为准同生白云岩化,可用蒸发泵模式解释其成因。晶粒白云岩伴生矿物少,偶见黄铁矿,晶体结构多曲面他形,阴极发光为中-弱橘红色光,有序度高,Sr含量较低,Na、Mn含量与泥微晶白云岩相近,稀土元素配分模式与泥微晶白云岩相似且与泥微晶灰岩相近,δ¹³C分布区间与泥微晶灰岩趋于一致,包裹体均一温度较高,说明晶粒白云岩与泥微晶白云岩具相似的白云岩化流体,该种白云岩为埋藏白云岩化,上覆沉积物不断压实封存卤水使其侧向流动为白云岩化提供了源源不断的Mg离子。     

鄂尔多斯盆地南部凝灰岩地质特征及其对构造体制转换的制约

凝灰岩是火山活动的产物, 沉积盆地中的凝灰岩层往往具等时性特点, 是探索沉积盆地与周邻造山带构造演化的重要纽带。鄂尔多斯盆地显生宙火山活动不发育, 但早古生代晚期和晚三叠世延长期地层中广泛分布凝灰岩夹层, 且主要分布在盆地南部, 暗示其与周邻造山带火山活动之间联系密切。前人对这2期凝灰岩分别开展了探讨, 但对为何分布于盆地南部、具有怎样的成因联系、构造意义等缺乏综合研究与探讨。基于前人成果, 对上述2期凝灰岩的展布特征、源岩判别、发育时限、区域构造背景等进行了系统研究。结果显示, 鄂尔多斯盆地2期凝灰岩均发育于深水—较深水环境, 且由南到北厚度逐渐减薄; 元素地球化学判别显示出中—酸性岩浆性质, 与火山岛弧喷发成因联系密切, 主要发育时限分别集中于晚奥陶世桑比期—凯迪期(449~453 Ma)和中晚三叠世拉丁期—卡尼期(227~242 Ma), 在时空上与鄂尔多斯盆地演化转折关键时期联系密切。结合区域构造分析认为, 上述2期凝灰岩是秦岭造山带加里东期商丹洋盆和印支期勉略洋盆俯冲闭合过程中火山活动事件在相邻盆地的响应和记录, 秦岭造山带构造演化对鄂尔多斯盆地南部早古生代海相盆地消亡和中生代内陆大型湖盆发育具有重要的控制作用。上述认识对深入探讨鄂尔多斯盆地南部和秦岭造山带显生宙期间长时间尺度盆山演化具有重要的指导意义。     

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。     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿微量和稀土元素地球化学特征

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿的微量和稀土元素能为铀矿勘查提供地球化学标志。以东胜铀矿层位侏罗系及其中铀矿化为对象,针对砂岩型铀矿石、铀矿化砂岩和围岩几类地质体进行元素地球化学对比研究。东胜砂岩型铀矿微量元素地球化学特征表明,Pb、Mo与U关系极为密切,它们在铀矿石中最富集,铀矿化砂岩中次富集,砂质和泥质围岩中不富集;Pb和Mo可以作为东胜铀矿床矿化的指示元素,Pb、U和Mo蛛网图上构成的"W"式样可作为东胜地区砂岩铀矿化的指示模型。铀矿石、铀矿化砂岩、砂岩以及泥岩表现出相似的REE地球化学特征和配分模式,推断其具有统一的物源、沉积环境和构造背景。部分铀矿石明显富集HREE,显然在沉积成岩后期经历了(热液)改造作用。东胜铀矿化经历了沉积成岩和热液改造作用两个成矿阶段。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组的物源分析

笔者从区域沉积背景入手,对鄂尔多斯盆地陇东地区长3油层组泥岩稀土元素、碳酸盐岩岩屑、轻重矿物、砂岩粒度等进行综合分析研究,认为研究区内存在混合物源,物源方向主要有北东向和西南向,并初步判断,北东物源的边界大致在南梁-华池地区,西南物源的边界大约在悦乐地区。     

REE/trace element characteristics of sandstone-type uranium deposits in the Ordos Basin

1 Introduction The Ordos Basin is the second largest sedimentary basin in China. During the last 10 years, a great progress has been achieved in the aspects of tectonic evolution, dynamics process, inner and outer geological processes during Mesozoic-Cen…     

鄂尔多斯盆地纸坊组微量元素地球化学特征及沉积环境指示意义

沉积岩中的微量元素对沉积环境的水介质变化有着较高的敏感度,是研究沉积物沉积时的古气候、古环境的有效手段。鄂尔多斯盆地纸坊组是三叠系具有油气显示的新层系,其古气候及古水体环境对于恢复该时期盆地沉积格局、重建古地理及成藏研究具有重要意义。采用ICP-MS对鄂尔多斯盆地纸坊组剖面及岩芯21件泥岩及粉砂岩样品进行了微量元素测试,选择对沉积环境介质较为敏感的锶（Sr）、钡（Ba）、钍（Th）、铀（U）、钒（V）、镍（Ni）、钴（Co）等元素作为判别指标,并结合沉积学标志及孢粉分析,对鄂尔多斯盆地纸坊组沉积环境及古气候特征进行研究。结果表明:通过Li、Sr、Ni、Ga含量及Sr/Ba值判别研究区为淡水-微咸水沉积环境;U/Th值分布在0.09~0.38,δU值分布在0.43~1.07,V/（V+Ni）值分布在0.69~0.89,V/Cr值分布在0.87~5.57、Ni/Co值分布在1.21~2.93,指示水体分层不强的氧化-弱还原过渡环境;纸坊组水体深度平均深度小于30 m,大型"汇水"湖泊尚未形成;Sr/Cu比值在0.85~16.7之间,大部分小于10,仅个别值大于10,表明纸坊组古气候已由和尚沟组干热气候趋于温暖气候。     

鄂尔多斯盆地南缘奥陶纪沉积充填记录的关键时限及其构造意义

鄂尔多斯盆地南缘上、下古生界呈现明显的角度不整合,标志着该区卷入了加里东造山带变形。本文以盆地内奥陶纪沉积充填记录为线索,利用地层序列中沉积凝灰岩的锫石U-Pb同位素测年,结合秦岭造山带岩体年代学研究成果,探讨了秦岭加里东期构造事件的发生与发展过程。研究表明:1)奥陶系沉积时期,沉积序列经历了海侵至海退的完整旋回,中奥陶世马五期海退序列开始,晚奥陶世背锅山期海水自鄂尔多斯盆地西南缘完全退出;2)晚奥陶世平凉期至背锅山期,地层序列中凝灰岩、滑塌构造、滑塌角砾岩普遍发育,滑塌构造和滑塌角砾岩的直接触发因素是构造活动引发的地震,构造活动性明显加强;3)中奥陶世马五期海退序列的开始,孕育着秦岭洋壳板块开始向北俯冲,时限大约为475~463 Ma;4)晚奥陶世平凉期,沉积序列中重力流、滑塌构造和凝灰岩普遍发育,孕育着秦岭洋向北的俯冲碰撞进入了高峰阶段,其时限大约为454~450 Ma。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段沉积岩元素地球化学特征及沉积环境分析

沉积岩的地球化学特征可以反映盆地沉积环境。为了探讨鄂尔多斯盆地延长组沉积时期古气候、氧化还原条件、古盐度等特征,对鄂尔多斯盆地东南部铜川延长组长7段的5个砂岩、8个页岩样品进行主量、微量以及稀土元素地球化学分析。结果显示,长7段细粒沉积物Al₂O₃/SiO₂值与K₂O/Na₂O值指示样品成分成熟度差别不大,黏土矿物含量较高。∑REE平均值为132.65×10^-6,明显低于北美页岩平均稀土元素含量,也低于全球平均大陆上地壳值;LREE分异程度较高,呈微弱的Eu正异常,无Ce异常。“C值”、Sr/Cu、Rb/Sr、Mg/Ca等指标显示延长组沉积期整体处于温暖潮湿的气候区。研究区样品富集微量元素U、Sc、Cs(平均20.11×10^-6、9.66×10^-6、6.08×10^-6),结合V、δU、Th/U、V/Cr、V/Sc、V/(V+Ni)等指标分析,结果指示延长组沉积期以底层水体呈强分层的还原环境为主。Li、Sr、Ni、Sr/Ba、(MgO/Al₂O₃)×100等值显示沉积期水体总体为淡水-微咸水。     

鄂尔多斯镇原地区下白垩统砂岩地球化学特征及其对物源区、构造背景的指示

本文通过对鄂尔多斯盆地镇原地区下白垩统砂岩进行主量元素、微量元素及稀土元素REE等地球化学分析, 就下白垩统砂岩的沉积再循坏特征、化学风化及其构造背景和物质来源等展开讨论。研究表明: ① 下白垩统洛河组、环河组和罗汉洞组的物源主体上具有相似性, 且在构造背景、物源区及物源特征上有良好的继承性。物源区总体具有富石英、富方解石胶结物、钾长石或富钾矿物较斜长石多的特点, 罗汉洞组较环河组和洛河组硅质更高、方解石胶结物更少、质更纯。稀土元素REE配分模式曲线一致, 轻重稀土分馏明显, 富集大离子亲石元素Ba、Pb、Sr和轻稀土元素, 亏损高场强元素Nb、Ta、Th、Y等,自下而上随着地层变新, 沉积岩中总的稀土含量有变小的趋势, 重稀土元素分馏程度减小; ② 研究区下白垩统砂岩原始物质主要为长英质与基性岩混合岩 (如中酸性侵入岩、长英质变质岩)及部分沉积岩。研究区大部分沉积物是鄂尔多斯盆地西南缘逆冲推覆带母岩风化剥蚀的产物搬运至此沉积形成, 系首次沉积的物质, 少数沉积物 (即风成砂)为就地再次搬运堆积形成, 系再循环沉积物质; ③ 在构造背景上具有以被动大陆边缘构造环境占主要优势的特点。碎屑物主要来源于陆块源区, 其次来源于再旋回造山带和混合源区。