鄂尔多斯盆地西南缘白垩系洛河组砂岩型铀矿床铀赋存特征及铀成矿作用浅析

本文在对鄂尔多斯盆地西南缘白垩系洛河组含铀地层构造特征及沉积环境分析基础上,对铀矿床的成矿地质条件和成因进行了初步探讨;并采用电子探针分析方法,对该砂岩型铀矿中铀矿物的赋存状态进行了初步研究。研究结果表明,该区砂岩型铀矿物主要为沥青铀矿,其主要有两种存在形式:1)铀矿物赋存在碎屑颗粒间、胶结物和岩屑颗粒中,呈粒状或团块状,颗粒大小不一,且主要集中在2～15μm之间,局部团块可达20～25μm;2)铀矿物与黄铁矿共生,以粒状、网状和团块状分布在不规则黄铁矿中或包裹在其表面。初步分析认为研究区主要存在两期铀成矿作用。     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿含矿目的层——洛河组砂岩的沉积物源特征

鄂尔多斯盆地西南缘洛河组砂岩中见有较好的铀矿化现象,具有较大的铀成矿潜力。文章针对盆地西南缘洛河组砂岩开展了碎屑锆石U-Pb定年及重矿物组合分析,并综合探讨了盆地西南缘洛河组沉积物源特征。研究表明：区内洛河组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在460～95 Ma、1 133～982 Ma、2 114～1 483 Ma、2 719～2 230 Ma四个年龄区间,以锆石+赤褐铁矿+磷灰石为主的重矿物组合表示沉积物源可能以中酸性岩浆岩为主。通过与周缘岩体年龄进行对比分析,认为研究区洛河组物源主体来源于盆地北侧华北克拉通北缘地区显生宙、古元古代以及新太古代中酸性岩浆岩及变质岩,同时存在西北侧阿拉善地块与兴蒙造山带的小部分贡献。     

鄂尔多斯盆地西南缘彭阳铀矿地质特征、成矿规律及找矿标志

彭阳铀矿位于鄂尔多斯盆地西南缘, 是全球首例在风成沉积环境中发现的大型砂岩型铀矿, 具有含矿层位深、砂体厚度大、铀矿品位高等特点。通过对彭阳铀矿地质特征、物源、铀源、铀矿物赋存状态、蚀变矿物、烃类流体参与成矿等方面进行研究, 结合前人研究成果, 系统总结了彭阳铀矿的成矿规律。综合研究表明, 研究区深大断裂发育、拥有厚大砂体及稳定的“泥-沙-泥”结构, 对铀成矿极为有利。同时, 盆地西缘岩体可提供稳定铀源, 浅层富氧含铀流体顺层流动、下渗, 深部烃类流体沿断裂上升至洛河组, 导致红色砂岩褪色蚀变, 为铀成矿提供还原剂。中新世到更新世, 构造活动引发了富氧含铀流体和深层含烃流体的耦合作用, 形成了完整的“补-径-排”流体成矿系统, 最终导致铀成矿。通过分析彭阳铀矿的成矿和控矿要素, 进而建立了成矿模式, 对鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿找矿及其它地区相似地质条件下找矿勘查与研究具有重要指示意义。     

鄂尔多斯盆地南部砂岩型铀矿成矿预测

鄂尔多斯盆地是我国北方重要的产铀盆地之一,但其南部地区的铀矿地质工作相对比较薄弱。笔者从铀源、构造、沉积建造、沉积相、层间氧化作用及物化遥等方面总结了鄂尔多斯盆地南部地区的铀矿预测要素特征,在GIS平台上采用MRAS软件和特征分析法,圈定并优选出Ⅰ、Ⅱ级远景区各1处;认为店头-瑶曲地段、彬县-旬邑地段是盆地南部砂岩型铀矿找矿的有利地区。     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿中铀矿物的电子显微镜研究

鄂尔多斯盆地东胜铀矿是我国一个重要的大型砂岩型铀矿床。通过电子显微技术,对该铀矿床中铀矿物的种类、产出特征进行详细的研究。研究确定东胜砂岩型铀矿床中铀矿物主要为铀石和水硅铀矿,两者紧密共生,它们均为表生铀矿物。铀矿物的颗粒十分细小,一般粒度均为微米级。铀石和水硅铀矿往往呈板状、不规则微粒状产出,铀矿物的表面溶蚀现象明显,有的还具纳米级的溶蚀孔。铀矿物的产出与蚀变黑云母、蚀变黄铁矿密切相关,也见到微脉状铀矿物集合体穿切碎屑石英等现象。研究表明在表生作用下,该铀矿床中的铀元素存在溶解(迁移)-沉淀(富集)的反复过程。     

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。     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿“源—汇”系统研究

文章以鄂尔多斯盆地西南缘为例,将“源”到“汇”的研究思路应用到砂岩型铀矿成矿作用研究中来,提出将含铀物质从风化剥蚀到汇流、富集的整个物理化学过程看成一个完整“源—汇”系统,以此来探讨砂岩型铀矿的富集机理和成矿规律。鄂尔多期盆地西南缘下白垩统的铀源岩主要为北部、西南部的沉积岩、花岗岩,混杂了少量长英质岩和中性火成岩。沉积期富铀沉积岩和西南部富铀蚀源区为成矿提供了铀源条件,沉积期铀的预富集为铀成矿奠定了部分物质基础;盆缘古隆起区和下切沟壑古地貌单元是铀成矿时期的两种主要汇流通道,含氧含铀水在重力的驱使下沿着古隆起区和下切沟壑向盆内渗透性好的砂岩迁移流动,形成后生氧化蚀变,在氧化带前锋线附近,受有机质、黄铁矿等还原性物质作用富集成矿。砂岩型铀矿“源—汇”系统研究有助于对铀成矿规律的研究和总结,为鄂尔多斯盆地西南缘下一步铀矿地质勘查提供一定的理论依据。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿铀矿物地质地球化学特征及其成因意义

鄂尔多斯盆地北部已发现系列砂岩型铀矿,由东往西依次有东胜铀矿、杭锦旗(纳岭沟)铀矿、大营铀矿等大型、特大型矿床,成为我国目前砂岩型铀矿发现规模最大、最具远景的地区。研究表明,它们具有相似的矿床地质特征和形成环境。在矿床成矿作用研究中,铀的存在形式及铀矿物特征对砂岩铀矿来说是一项重要的内容,其认识对铀的地浸开采可提供重要依据,也是了解砂岩型铀矿形成机制或矿床形成环境及成因的重要信息。本文主要从三个方面对鄂尔多斯盆地北部大营铀矿、纳岭沟铀矿等主要砂岩型铀矿中铀矿物地质地球化学特征和成因进行了研究和探讨。通过电子探针测试,高分辨率扫描电镜观察等手段,认为盆地北部铀矿的铀矿物类型主要为铀石,含少量的沥青铀矿、钛铀矿、水硅铀石、钍铀石等;铀矿物常与黄铁矿、有机质(煤屑)及方解石相伴生。采用逐级化学提取等方法定量地分析了铀矿物占矿石中铀配分的比例关系,认为其中铀矿物和吸附态约各占铀存在形式的50%。首次对砂岩型铀矿的铀矿物进行微区原位LA-ICP-MS稀土元素分析,认为ΣREE在铀矿物铀石中高度富集,是矿石中稀土元素的主要载体;稀土元素是铀矿石中可综合利用的有益组份,其标准化曲线表现为明显的右倾型,轻稀土富集,轻重稀土分馏强烈,δEu和δCe具较弱的负异常,说明总体上铀矿化形成于外生后成环境。从上述铀矿物特征,初步探讨了铀矿化形成的环境与成因,认为铀矿化形成经历了至少为低温流体作用的环境;铀矿化形成于浅部地壳即外生后成环境而与深源作用无关。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区砂岩型铀矿流体作用与成矿

鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组富铀砂岩成岩过程复杂,铀成矿并非典型的层间氧化带模式。通过对盆地北部杭锦旗地区矿化砂岩成岩矿物、方解石碳氧同位素、流体包裹体的综合分析,探讨了杭锦旗砂岩型铀矿的流体作用特征与铀成矿过程。结果表明:矿区砂岩遭受碱性渗入水、烃类降解酸性水、碱性热液3种类型流体作用;碱性热液为最晚期的流体活动,亮晶方解石捕获的原生流体包裹体均一温度峰值为140~160℃,盐度为8.00%~16.34%,方解石δ13C明显偏负(-7.1‰~-18.3‰),为有机来源碳参与的高盐度碱性热流体。前人证实盆地北部砂岩型铀矿具有生物成因特征,与热液活动相悖;结合铀元素迁移特征,认为热液活动与微生物还原作用并不矛盾,碱性热液改变了矿区砂岩流体的物理化学环境,稳定络合物的形成对铀元素具有萃取再富集作用;热液活动是富矿流体形成的关键事件,微生物活动在热液活动停止后直接参与铀还原成矿。     

鄂尔多斯盆地泾川地区风成沉积体系砂岩型铀矿超常富集机制及成矿过程

鄂尔多斯盆地泾川800～1200 m下白垩统洛河组风成沉积砂岩中首次发现了上百米厚的铀矿化和十几米厚的铀矿工业体。本文对风成沉积体系砂岩型铀矿成矿过程开展研究,利用矿石品位与测井曲线、铀钍比值、元素地球化学等分析手段,对风成沉积体系中含铀岩系沉积特征、成矿物质赋存状态和特征、流体运移特征等进行研究。结果表明,研究区洛河组矿物质的溶出和富集情况受原含铀岩层的铀、钍含量制约,同时铀钍比值越高,铀矿物质的富集率就越高。成矿过程分为早、中、晚三个阶段,早期岩层呈差异成矿、中期呈梯状不均匀渐进成矿、晚期为均匀超常富集成矿。不同成矿阶段铀矿的产出状态,揭示了风成沉积体系内铀矿形成过程和超常富集机制。     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿赋矿地层及矿化特征

通过对鄂尔多斯盆地西南缘泾源-华亭一带的地质调查和资料综合分析,笔者重点研究了该区砂岩型铀矿的成矿地质背景、含矿层及铀矿化的基本特征,认为下白垩统六盘山群是区内的主要赋矿层位,可分为上、下两个含矿层;铀矿化与有机质、黄铁矿、黄铜矿等含量关系密切,铀以沥青铀矿或残余铀黑、硅钙铀矿、钙(铜)铀云母等矿物形式为主,部分呈分散吸附状,与Cu、 Pb、 Mn、V、 Ni、 Co等呈正相关关系。这些特征显示,研究区具有较好的砂岩型铀矿找矿前景,值得进一步开展工作。     

鄂尔多斯盆地店头地区砂岩型铀矿成因初步探讨

通过电子显微镜及电子探针分析,对鄂尔多斯盆地东南部店头地区砂岩型铀矿物的赋存状态、主要伴生元素及其沉淀机制进行了初步探讨。研究区主要的铀矿物类型为沥青质铀矿,以显微浸染状充填于砂岩孔隙及胶结物中;与U密切伴生的元素有Fe、Se、Pb、Si、Ti、Cr、S等,与铀矿物伴生的矿物组合有黄铁矿、方铅矿、钛铀矿以及与其关系密切的硒矿化;主要含铀层位富含有机质及黄铁矿,夹有透镜状、条带状煤线,具备丰富的还原物质,有利于铀元素的还原富集,因此认为影响研究区铀沉淀的主要地球化学障是还原障和吸附障。     

鄂尔多斯盆地东南缘含煤区砂岩型铀矿成矿条件

为了探讨鄂尔多斯盆地东南缘含煤区砂岩型铀矿成矿地质条件,通过分析该地区地质特征、构造、水文、地层-岩相及铀源等特征,采用资料收集、镜下鉴定、煤田资料筛查、地质编图等方法进行探讨。综合分析认为：鄂尔多斯盆地东南缘中侏罗统直罗组下段放射性异常发育,为主要找矿目的层;控矿构造有利,泥-砂-泥地层结构完整,水动力条件完善,铀源丰富。结合已有钻探验证发现工业矿体,说明该地区砂岩型铀矿成矿地质条件优越,铀成矿潜力较大。     

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿地震探测技术应用研究

针对鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿地震勘探的难点,开展地震数据采集、处理和解释技术应用研究。通过大量野外地震勘探和数据处理、解释试验工作,总结了适用于该区砂岩型铀矿的地震探测技术方法,提高了地震勘探在砂岩型铀矿找矿中的应用效果。     

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。     

鄂尔多斯盆地煤田区铀矿成矿地质条件

正21世纪初,随着铀矿勘查工作的不断深入,在北方主要含煤盆地取得铀矿找矿重要进展,鄂尔多斯盆地是我国中生代典型大型内陆沉积盆地之一,其铀源条件、构造条件、含铀建造、水动力条件等显示了较好的铀矿找矿前景(焦养泉等,2015)。尤其是近10年来,"煤铀兼探"和利用煤田资料"二次"开发技术在鄂尔多斯盆地煤田勘查区开展砂岩型铀矿地质调查工作,取得了一系列选区和找矿的重要进展,圈定一批重要铀矿成矿远景区和找矿靶     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿成矿机理和叠合成矿模式

文章从铀的来源、迁移和沉淀富集等方面论述了鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿成矿机理，提出了该铀矿化氧化还原-油气还原-热改造多重作用叠加的“叠合铀成矿模式”。     

鄂尔多斯盆地北部延安组沉积学特征与成矿潜力分析

鄂尔多斯盆地北部广泛沉积延安组,随着铀矿勘查工作的不断深入,延安组已成为研究区重要的产铀层位。通过对野外露头及钻孔岩心的系统研究,运用层序地层学与沉积学原理,建立延安组分层标志,分析其沉积体系特征,并结合砂体、氧化带发育特征,分析评价延安组铀成矿潜力。结果表明,延安组的重要标志层是延安组含煤岩系及其内部的主要煤层,据此将延安组自下而上划分为Ⅰ~Ⅴ岩段(J₂y¹~J₂y⁵)5个成因地层单元;Ⅰ岩段和Ⅱ岩段下段为曲流河沉积体系,Ⅱ岩段上段到Ⅴ岩段沉积环境演变为曲流河三角洲相;延安组Ⅰ岩段发育有利铀成矿的铀储层和氧化带,同时发现较好的铀矿化线索,成矿潜力巨大。     

鄂尔多斯盆地镇原地区洛河组黏土矿物特征及找铀意义

近年经过深入的铀矿勘查工作,在鄂尔多斯盆地西南部洛河组发现了具有工业意义的铀矿体,实现了深部铀矿勘查的重要突破。通过薄片鉴定、扫描电镜、X射线衍射、蚀变矿物光谱扫描等分析手段,对镇原地区洛河组黏土矿物的组成、含量及特征进行了系统研究。结果表明,洛河组赋矿砂岩与盆地东北部、西南部最重要的含铀岩系——直罗组具有较明显的差别。洛河组赋矿砂岩中黏土矿物总量较低,不同类型砂体中黏土矿物组合略有差异,其中泥岩、氧化砂岩、钙质砂岩、矿化砂岩中主要黏土矿物为伊蒙混层和伊利石,其次为高岭石和绿泥石。富矿砂岩和灰绿色围岩中的黏土矿物则主要是高岭石和伊蒙混层,其次为伊利石和绿泥石。扫描电镜下可见绿泥石、伊蒙混层、高岭石、少量伊利石与沥青铀矿伴生现象,但黏土矿物与铀矿物相关性不明显,表明在洛河组成矿过程中,黏土矿物可以吸附铀,但不是铀矿富集最主要的影响因素。通过对洛河组砂岩中黏土矿物赋存关系的研究,提出研究区至少存在两期绿泥石和一期高岭石的生成,揭示了由碱性→酸性→碱性流体的作用过程。黏土矿物特征可以作为铀成矿过程中后生流体示踪的重要标志。