厌氧菌Shewcenella putrefaciens还原U(Ⅵ)的实验研究:应用于中国层间氧化带砂岩型铀矿

报道在中国首次模拟新疆某层间氧化带砂岩型铀矿床成矿主要物理化学条件(35℃,Eh≈-0.1 V,pH = 7.0 ～ 7.4,与现代成矿流体化学成分相近的实验溶液),采用在自然界广泛分布的厌氧菌Shewcenella putrefaciens实验还原U(Ⅵ),迅速地(7昼夜)在该菌胞外壁生成纳米级晶质铀矿(沥青铀矿)沉淀.发现该类沥青铀矿中的大量纳米级(2 ～ 4 nm)晶质铀矿单晶,以其排列的完全无序性,区别于有序排列的天然沥青铀矿.最后探讨了该矿床中微生物富集铀的可能机制.本实验结果还可望为核污染水环境的修复和砂岩型铀矿的地浸开采提供生物技术思路.     

吐哈盆地西南部砂岩铀矿层间氧化带发育特征

经过研究, 总结出吐哈盆地西南部砂岩铀矿层间氧化带的发育特征: (1) 铀矿体主要赋存于中侏罗统下部西山窑组和下侏罗统下部八道湾组. (2) 铀矿体形成与有机质有着十分密切的关系. (3) 层间氧化带前锋线在平面上呈蛇曲状, 在剖面上呈叠瓦状排列; 层间氧化带发育明显, 并且分带性越明显, 铀矿化越好. 据岩性及地球化学特征, 可分为氧化带、氧化-还原过渡带和还原带. (4) 层间氧化带的发育受地质构造、地下水、砂体透水性等多种因素影响. (5) 层间氧化带型铀矿体在空间展布上有的呈卷状、板状, 有的形态复杂多变.     

层间氧化带砂岩型铀矿流体地质作用的基本特点

通过对国内典型砂岩型铀矿—吐哈盆地十红滩矿床、伊犁盆地512矿床、鄂尔多斯盆地东胜矿床流体地质及其地球化学的研究,揭示了层间氧化带型铀矿流体作用的组成、成分、成因以及各主要蚀变流体的温度、PH,Eh,盐度、压力等物理化学性质.由流体包裹体分析认为流体的基本组成可分为两部分:一是为由包裹体氢、氧同位素特征可确认其为常温表生作用的大气降水,二为含CH4等烃类气体、CO2及少量H2S,CO,H2,N2等组分的天然气,在含油气盆地中往往含有少量的液态烃.氧化蚀变带流体性质往往是氧化碱性的,矿化作用阶段流体性质为中性或弱酸-弱碱及还原性,而在2次还原或还原作用带流体是强还原碱性的.流体中的含氧地下水是铀元素活化迁移的介质,而天然气中的CH4等烃类气体以及H2,H2S,CO等则是铀矿物沉淀的重要还原剂;流体环境的PH,Eh性质的转变是铀矿化形成的主要原因.     

鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成岩作用研究

为了解东胜地区砂岩型铀矿含矿砂岩的成岩演化与成矿响应,进而探讨该矿床的成因,采用了薄片鉴定、电镜扫描、电子探针、能谱分析、阴极发光、同位素分析及包裹体测温等多种分析方法,对东胜地区直罗组砂岩进行了详细的成岩作用研究.研究表明,直罗组含矿砂岩的岩石类型主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩;成岩矿物有粘土矿物、碳酸盐、硅质矿物和铁质矿物;砂岩的物性明显受到成岩作用的控制,物性良好的砂岩有利于成矿流体在其中运移、存储并最终成矿.直罗组砂岩经历了早成岩阶段A,B期和表生成岩阶段;成岩环境演化可分为酸性氧化-碱性还原-酸性-氧化还原、酸碱过渡阶段;铀分别以预富集的铀酰离子、活化的铀酰离子、分散吸附状铀和铀矿物沉淀的形式存在.研究指出,在表生成岩阶段,砂岩型铀矿的形成不仅与氧化-还原过渡环境有关,而且与酸性-碱性过渡成岩环境密切相关;氧化-还原、酸性-碱性过渡带有利于铀在砂岩中富集成矿.     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿目标层灰绿色砂岩成因

东胜砂岩型铀矿床产于鄂尔多斯盆地北部侏罗纪直罗组灰绿色砂岩与灰色砂岩之间的过渡带中.该矿床目标层中出现的灰绿色砂岩具有独特的特征,不同于一般层间氧化带砂岩型铀矿.从岩石学、矿物学和地球化学较系统地研究了灰绿色砂岩的特征和成因,指出它是古氧化作用后经油气二次还原的产物.灰绿色砂岩之绿色主要是由覆盖于砂岩颗粒表面的针叶状绿泥石引起.鉴别铀成矿目标层灰绿色砂岩的成因、识别古氧化带不仅对查明该砂岩型铀矿床的形成机理具有理论意义,而且对指导同类砂岩型铀矿的找矿具有重要的实际意义.     

砂岩型铀矿三维地震勘探采集关键技术及效果

砂岩型铀矿凭借大矿量、低成本、开采污染小等优势,现已成为中国铀资源量增长最快和占有铀资源量最大的铀矿床类型.三维地震勘探是间接探查深部砂岩型铀矿成矿环境最有效的技术手段之一,然而在中国砂岩型铀矿勘查区:(1)目标层埋藏深度浅,一般小于1000 m,局部小于200 m,浅层资料覆盖次数较低,且易受表层采集噪声干扰,信噪比低,成像质量差;(2)目标含矿砂体常赋存于"泥砂泥"、"煤砂泥"等互层结构中,一方面目标砂体的厚度较小(几米至几十米不等),另一方面目标砂体与围岩的弹性差异小,因此导致目标体的反射信息较弱,准确分辨的难度较大.以内蒙古齐哈日格图凹陷砂岩铀矿区为试验区,开展了具有针对性的采集关键技术试验研究,建立了一套基于"小面元、中等覆盖次数、宽方位"三维观测系统设计方法,"少震动台次、宽频扫描"可控震源激发方法,"点式组合、宽频带接收"检波器接收技术,以及"多次锤击叠加相遇小折射法+高密度电法"快速表层调查方法的砂岩型铀矿三维地震数据采集技术.通过原始资料频谱、处理效果、解释反演结果的对比分析可知,该技术采集的原始资料品质较佳,是今后砂岩型铀矿三维地震勘探工作的重要参考.     

航空能谱测量数据在砂岩型铀矿找矿预测中的应用

以澳大利亚弗罗姆湖地区砂岩型铀矿为例,利用航空能谱测量铀、钍、钾元素之间的地球化学特征差异,建立并计算古铀量、活性铀、地球化学活动性指数等特征参数,综合研究区盆地构造、古河道展布及地层岩性等特征,识别研究区的铀源区、铀元素迁入区、氧化-还原地球化学障等成矿预测要素,在ARCGIS 10平台上融合这些要素,最后圈定出研究区砂岩型铀矿找矿的有利远景区.研究表明航空能谱测量可以作为一种预测砂岩型铀矿有利远景区的有效方法.     

不同温度作用下砂岩热开裂的实验研究

砂岩的热开裂研究具有广泛的工程背景,本文实时在线观察和研究了不同温度作用下平顶山砂岩的热开裂：温度低于150℃时,砂岩几乎不发生热开裂;温度从150℃升高到300℃过程中大量的热开裂发生.而不同的矿物成分发生热开裂的阈值温度不完全相同,因此热开裂的阈值温度或者阈值温度范围只具有统计意义.砂岩热开裂主要与矿物成分的热学与力学性质有关,除了受到矿物热膨胀不匹配及热膨胀各向异性的影响,更重要的还受到矿物颗粒形状的影响,如热开裂多发生在矿物颗粒的短轴方向、优势结晶取向、颗粒奇异界面等,且热开裂的分布具有随机性.实验还观察到砂岩表面微缺陷发生闭合的全过程,在冷却过程也有微裂纹形成等现象.     

压力和温度对致密砂岩纵波速度影响的实验研究

高温高压条件下测量的岩石纵波速度对于储层评价具有重要作用,但该条件下岩石声波速度的测量要比常温常压条件下复杂的多,而高温高压和常温常压条件下的岩石纵波速度的关系,受到孔隙度和孔隙结构等因素的影响.为了研究温度和压力对岩石纵波速度的作用及影响因素,测量了随压力和温度变化的致密砂岩纵波速度,得到了压力和温度对纵波速度的影响系数,建立了影响系数与孔隙度及表征孔隙结构特征的核磁参数之间的关系,从而获得了不同样品的纵波速度与压力和温度的关系.基于该关系对储层的纵波速度进行计算,并与测井数据进行对比,计算结果与测井数据有很好的一致性,说明本文建立的关系是有效的.因此基于本文的研究,可以根据常温常压下的纵波速度计算高温高压条件纵波速度,这为常规条件测量纵波速度的应用提供了支持.     

致密砂岩波速各向异性及弹性参数随围压变化规律的实验研究

为研究致密砂岩储层弹性波速度各向异性及弹性参数随围压的变化规律,应用地质力学研究所从美国New England Reaearch Inc引进的Autolab2000岩石物性实验设备,对采自长庆油田延长组储层的3组典型致密砂岩,对其X、Y、Z三个方向分别取样,进行了不同孔隙介质(干燥、饱水及饱油)条件下弹性波速度随围压(5~180 MPa)变化规律的实验研究工作,得到了X、Y、Z三个方向分别在干燥、饱水及饱油时的弹性波速度,并对X、Y、Z三个方向的各向异性进行计算和对比分析.同时根据测得的弹性波平均速度得到样品的弹性参数随围压的变化规律,对实验曲线进行拟合,获得不同孔隙介质条件下弹性波速度、各向异性、弹性参数随围压的变化规律及其拟合公式.结果表明,垂直方向速度值最低,横波各向异性指数小于纵波各向异性指数;随着围压的增加,致密砂岩波速增大,其各向异性以幂函数形式减小,体模量、弹性模量、剪切模量和拉梅常数以对数函数形式有不同程度的增加,泊松比因所含介质不同而有不同的变化趋势,除个别线外,拟合系数皆在0.956以上.在围压高于140 MPa时,干燥、饱水和饱油状态下的泊松比皆在0.24左右.     

汶川地震破裂带断层岩纵波速度与孔隙度关系的实验研究

分布于地震破裂带上的断层岩具有高孔隙度的特征.该特点造成了其弹性波速度与结晶岩石和沉积岩存在明显的差异.确定断层岩的弹性波速度与孔隙度和矿物组成的关系对于利用地震资料探测深部断层和测井资料的解释至关重要.在10~600 MPa条件下,本文对地震断层岩的纵波波速（Vp）和总孔隙度（φt）进行了测量,并深入分析了Vp与孔隙度的关系.结果表明在10~600 MPa的压力范围内,Vp（p）随着压力的增高呈现对数增加,其增长率随着压力的上升而逐渐减小,遵从∂Vp（p）/∂p=av/p的变化规律.断层岩中的孔隙度随着压力的增高呈对数减小.与传统的认识不同,实验发现在压力高达600 MPa以上,大多数断层岩中仍然可以残留可观的孔隙量.分析显示Vp与总孔隙度及总粘土含量呈负线性相关.该发现有助于认识深部流体的活动通道特征,有助于理解断层带中存在大量粘土矿物、断层带内的物质可被大量带出、围陷波的形成等地质和地球物理现象.     

断层带破裂过程与声发射特点的实验研究

本文从破裂特点、声发射特点及应力位移曲线方面讨论了软弱夹层与主压应力轴交角对断层带活动的影响。实验证明,当交角大于45°时破裂分为三阶段;主震前在断层带及其附近有大量前震,并且沿断层两盘发生较明显的位移,但交角小于45°时则没有     

采自汶川地震断层带样品渗透性的初步实验研究

断层带被认为是深部流体的主要通道和流体活动最强的区段之一.近年来,地震断层带中流体活动及其效应倍受关注,其最主要原因是地震断层流体活动与地震的孕育和发生似乎存在某种关联,流体被认为是理解地震成核、发生和断层扩展等过程的重要因素.