论热液蚀变与铀成矿富集作用的关系

本文通过对华南部分花岗岩型和火山岩型热液铀矿床中蚀变围岩物理-力学性质、铀浸出率及诱发裂变径迹的研究,阐明了热液蚀变对铀成矿富集的重要作用。热液蚀变能使岩石的抗压强度降低,有效孔隙度增高。矿前期蚀变作用可改变铀在含矿岩石中的赋存状态,使铀浸出率提高,为成矿热液提供部分铀源。一些蚀变围岩为铀沉淀富集提供了有利的地球化学环境。     

东胜砂岩型铀矿后生蚀变地球化学性质及其成矿意义

东胜砂岩型铀矿具有大规模控矿绿色蚀变和漂白蚀变带、其氧化蚀变仅为蚀变残留等特征而与国内吐哈、伊犁盆地南缘等铀矿明显不同,从而引起人们的关注。本文通过对研究区该主要后生蚀变相关的地球化学研究,探讨了东胜矿床形成的特殊性:早期形成铀矿化的古层间氧化带在强还原性环境下,经二次还原作用改造形成了控矿的绿色蚀变带,二者皆具有低有机碳,低ΣS,高Th/U值的特征。铀矿化蚀变有机碳、δD、δ18O含量在各蚀变阶段中最高,Th/U值最低。分布于延安组顶部的漂白蚀变是表生氧化岩石在还原性环境下经还原改造形成,其Th/U值高,TFe含量低。总之,东胜矿床各种蚀变地球化学指标指示的矿床成因信息是,绿色蚀变和漂白蚀变及铀矿化的形成处于一种相对较强的还原性环境。在成岩作用,古氧化蚀变、漂白蚀变、绿色蚀变以及铀矿化的序列演化中,流体作用的物理化学性质或环境的过渡性转变出现在铀矿化阶段。对黄铁矿硫同位素以及砂岩碳酸盐胶结物碳、氧及其包裹体氢、氧同位素的分析,认为流体主要由大气降水、来自下部的煤成气以及与含矿目的层有机质脱羧基作用有关的有机酸混合组成。因而,东胜矿床的形成是无机—有机流体相互作用的结果。     

内蒙古东胜砂岩型铀矿床形成条件与成矿作用

鄂尔多斯盆地是中国煤、油、气、铀四大能源集一体的最大能源盆地之一,是统一在华北地台的太古宙、元古宙古老结晶岩系及古生代海、湖相台盆基础上,于中生代从华北地块分异出来并发育的中—新生代山前凹陷盆地。中—新生代盆地经历了台盆发育、断块活动及盆后活动阶段。本文分析了中—新生代盆地放射性铀成矿盆地地质及地球化学有利条件,铀的丰度(4.71×10-6～34.3×10-6)是上地壳平均丰度,甚至高出一个数量级。阐述了东胜铀矿容矿层的岩石学特征,成岩—后生—低温热液矿化蚀变特征。分析了与铀成矿作用密切相关、呈面型展布、分别产于矿体上、下盘的绿色化及漂白色蚀变形成与深盆气密切成因关系。矿床矿化蚀变作用具有:多期次多阶段成矿特点、矿化矿物组合复杂、矿化形式多样、成矿温度具低温热液特点(70～120℃)、绿色化及漂白色蚀变具面型分布,矿床属于沉积预富集—古层间氧化淋滤—后生二次还原与交代砂岩型铀矿床。     

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。     

初步探讨鄂尔多斯盆地东胜铀矿田成矿作用研究若干问题

随着973项目和北方砂岩型铀矿调查工程的深入开展,笔者从中侏罗统直罗组成岩过程对铀成矿影响的角度,初步探讨了鄂尔多斯盆地东胜铀矿田成矿作用的若干问题,主要表现在以下几个方面:(1)鄂尔多斯盆地北部的古元古代孔兹岩带为东胜铀矿田中主要含铀地层-中侏罗统直罗组碎屑物、预富集铀的主要蚀源区;(2)直罗组在同生沉积过程中预富集的大量铀,为铀成矿提供了主要铀源;(3)早成岩作用下,直罗组沉积建造水将分散的、预富集的铀迁移至灰色砂岩中富集成矿,为成矿流体;(4)基于铀矿体产状及铀矿物与载铀介质的空间关系,成矿时期应为早白垩世末期,受直罗组早成岩作用制约.     

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿后生蚀变地球化学研究

通过鄂尔多斯盆地皂火壕地区直罗组矿化蚀变砂岩中微量元素及U含量的配分特征分析认为,矿化砂岩与油气还原蚀变砂岩具有基本一致而且为V、Mo、Re、Tl变价微量元素和Ca、Ba、Sr所组成的元素组合.     

吐哈盆地西南缘古流体地质作用与砂岩型铀矿成矿作用初探

笔通过岩石后生蚀变与气-液包裹体特征研究,认为吐哈盆地西南缘中-下侏罗统水西沟群(J1—2sh)地层存在两期明显的古流体地质作用：早期酸性氧化古流体和晚期碱性还原古流体地质作用。前造成本区J1—2Sh地层由“黄色”及“红色”蚀变岩石组成的层间氧化带的广泛发育,该期古流体作用对铀成矿极其有利;后是本区“钙质层”形成的主要原因,对铀成矿不利。据气-液包裹体成分测试结果初步认为：古流体的组成主要是地下水及煤成天然气。     

东胜地区砂岩型铀矿成矿年代学及成矿铀源研究

文章研究了鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成矿年代学特征。东段铀矿体翼部的成矿年龄为120±11 Ma和80±5 Ma,矿体卷头部位的成矿年龄为20±2 Ma、8±1 Ma;中段有124±6Ma和80±5 Ma的成矿年龄。这表明早白垩世和晚白垩世是该区铀的主成矿期,它与盆地抬升的构造演化历史相一致。卷头(富矿)铀成矿作用发生在新近纪中新世和上新世,可能与该时期区内的构造热事件有关。新近纪铀的成矿作用对早期铀矿化起到改造作用。铀含量<0.01%的样品U-Pb等时线年龄为177±16 Ma,在误差范围内与直罗组的沉积年龄(中侏罗世)相吻合,这是直罗组沉积时铀预富集的直接证据。砂体原始含量(U0)的研究结果显示,U0平均值为24.64×106,也表明有铀的预富集。直罗组岩石中铀的近代得失(ΔU)研究结果表明,其ΔU的平均值为70.2%,显示非矿化岩石以带出铀为主,是铀成矿的重要铀源。     

剪切带流体与蚀变和金矿成矿作用

剪切带中流体与金矿中交代蚀变作用密切相关。剪切带中往往发育不同期次、不同类型的蚀变及交代蚀变岩 ,第二、三期交代蚀变岩的形成与金矿化关系密切。在含金断裂蚀变带中 ,由于剪切带流体的强烈交代作用 ,交代蚀变岩成为金矿的重要矿石类型。剪切带中的流体往往携带大量成矿物质而成为成矿流体 ,并在金矿形成过程中起着重要。在剪切带中 ,由于压力迅速降低 ,经常导致成矿流体发生沸腾作用 ,从而导致金矿的形成。成矿主要与脆性变形有关 ,韧性剪切变形向脆性剪切变形转变至关重要。从韧性剪切带向脆性剪切带转变的过程中 ,Au ,Ag ,Cu ,Pb发生大规模的活化迁移 ,并在较窄的脆性断裂中明显富集 ,形成矿体或矿化体。岩浆流体是剪切带成矿流体中最为重要的一种流体 ,许多金矿的成矿物质来源于岩浆流体     

鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿蚀变及其聚铀过程探讨

国内砂岩型铀矿含矿砂岩中普遍可见蚀变钛铁矿与铀矿物空间关系密切的现象,是国内砂岩型铀矿研究领域全新发现。为探讨砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿蚀变特征及其聚铀过程,本文选择鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿为例,通过镜下观察、扫描电镜、电子探针等精细微区分析手段对研究区含矿砂岩中蚀变钛铁矿与铀矿物空间赋存关系及对铀富集机理开展研究。研究结果表明,鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿主要沿其边缘、裂隙或靠近其核部等部位蚀变形成白钛石、含铀白钛石或锐钛矿;铀石呈毛刺状、微细柱状围绕锐钛矿或白钛石生长,或在钛铁矿蚀变空洞中形成大量呈针织状的铀石集合体,反映出钛铁矿—白钛石/锐钛矿—含铀白钛石—含钛铀石—铀石的矿物组合递变顺序;砂岩型铀矿中蚀变钛铁矿可通过吸附—自催化还原的方式造成铀富集沉淀,并可将蚀变钛铁矿的聚铀过程分为钛铁矿蚀变—铀吸附预富集(Ⅰ)与蚀变钛铁矿自催化还原铀成矿(Ⅱ)两阶段,其中蚀变钛铁矿吸附铀衰变过程产生β与γ射线为蚀变钛铁矿自催化还原聚铀提供了条件。     

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。     

鄂尔多斯盆地东胜区直罗组砂岩中烃类流体特征与铀成矿关系

通过对鄂尔多斯盆地东胜地区纳岭沟、大营铀矿床直罗组下段砂岩中139个样品的酸解烃分析,探讨了酸解烃中烃类气体组成特征、成因及来源,并结合该区铀矿地质特征初步分析了烃类流体与砂岩型铀成矿关系。研究结果表明,直罗组下段砂体中CH_4及C_2+含量具有从含矿砂体、灰色砂体、灰绿-绿色砂体逐渐变小的分布特征,表明该区铀成矿与烃类气体关系密切。酸解烃中气体组成特征参数C_1/ΣC、C_1/C_2~+、C_2/iC_4、C_2/C_3、iC_4/nC_4、iC_5/nC_5、ln(C_1/C_2)、ln(C_2/C_3)及δ~(13) C_(CO_2)特征表明,中侏罗统直罗组下段砂岩层中烃类气体为有机成因的油型气,烃类气主要处于成熟—高成熟阶段,是原油裂解气与原油伴生气的混合气。通过气源对比分析认为,直罗组下段砂体中的烃类气主要来源于上三叠统延长组深湖—半深湖相腐泥型烃源岩。这些原油裂解气和原油伴生气的混合气主要沿深大断裂、微裂缝等其他运移通道向上运移到直罗组砂岩中,直罗组下段砂体褪色蚀变(漂白)和绿色蚀变均是深部逸散到该层位中的烃类气体对岩石发生蚀变作用的结果,靠近断裂的直罗组下段褪色蚀变砂岩与绿色蚀变砂岩之间的氧化-还原过渡带是该区砂岩型铀矿找矿的重点方向。     

Geochemical characteristics of Dongsheng sandstone-type uranium deposit, Ordos Basin

Generally, sandstone-type uranium deposits can be divided into three zones according to their redox conditions: oxidized zone, ore zone and reduced zone. The Dongsheng uranium deposit belongs to this type. In order to study its geochemical characteristics, 11 samples were taken from the three zones of the Dongsheng uranium deposit. Five samples of them were collected from the oxidized zone, four samples from the ore zone and two samples from the reduced zone. These samples were analyzed using organic and inorganic geochemical methods. The results of GC traces and ICP-MASS indicate that the three zones show different organic and inorganic geochemical characteristics.     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床绿泥石特征及地质意义

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北部,具有明显的后期热液作用的特征,矿体空间展布主要受控于绿色-灰色砂岩的过渡界面,与绿泥石化的蚀变砂岩关系密切。通过对纳岭沟铀矿床不同颜色砂岩中的绿泥石进行详细的岩相学研究和电子探针化学成分分析,依据绿泥石的成因与共生矿物的关系,识别出绿泥石主要的3种类型:填隙物型绿泥石,片状与黄铁矿共生型绿泥石以及黑云母蚀变型绿泥石;同时通过绿泥石的Fe-Si图解确定了纳岭沟铀矿床不同颜色砂岩中的绿泥石主要为铁镁绿泥石和密绿泥石。根据Al/(Fe+Mg+Al)-Mg/(Fe+Mg)的关系图解确定出不同颜色砂岩中的绿泥石具有铁镁质流体和泥质两种来源,通过绿泥石中主要阳离子与镁的关系图解和计算得出的绿泥石形成温度共同确定出绿泥石是多期次的中低温热液流体作用的产物。综合研究表明,纳岭沟铀矿床的绿泥石形成至少经历了温度稍高的还原性流体和温度稍低的氧化性流体等两个期次的流体作用,稍高温的还原性流体与成矿关系更为重要。与绿泥石形成有关的热液流体作用不仅带入了部分铀,还促进了铀的活化和运移。     

鄂尔多斯盆地南缘店头铀矿床矿化特征及其与东胜铀矿床对比

店头铀矿床是产于中侏罗统直罗组下岩性段顶部褪色蚀变带与灰色砂岩过渡部位的砂岩型铀矿,矿化严格受褪色蚀变带与灰色岩石界线的控制,矿体形态呈似层状,矿石中铀矿物主要为铀石,并出现一套黄铁矿-黄铜矿-方铅矿-闪锌矿低温热液矿物组合,同时发现少量硒铅矿。铀成矿年龄为98～110Ma1,41.8±9.3Ma,51.0±5.8Ma。通过对店头铀矿床与东胜铀矿床主要特征研究,店头铀矿床的铀成矿地质背景和铀矿化特征与东胜铀矿床较为相似,两个矿床可以对比。但也存在较为明显的差异,店头铀矿床岩石成岩程度较高,东胜铀矿床则较低;店头铀矿床油气显示以中质油为主,而东胜铀矿床以天然气为主。店头铀矿床同东胜铀矿床主要形成于盆地由成盆坳陷向隆升剥蚀转变的过程中(K1末—N2),铀成矿作用由早期渗入层间氧化或层间—潜水氧化作用为主导,转变为晚期深部渗出的含油、气低温热液与地表渗入含氧含铀水相互作用改造、叠加富集铀成矿作用。第三纪晚期之后不再有新的铀矿物生成,主要存在逸散油、气的还原保矿作用。     

东胜砂岩型铀矿床低温热液流体的证据及意义

东胜地区砂岩型铀矿床是近年来发现的大型砂岩型铀矿床。笔者首次发现了低温热液流体成矿作用的证据：矿体中有后生的钛铀矿和锐钛矿组合。矿石流体包裹体均一温度为58～176℃，平均114．9℃。研究表明，鄂尔多斯盆地在中晚侏罗世-白垩纪发生过显著的构造热事件，造成砂岩型铀矿含矿层之下产生大量的微裂隙与裂隙带的出现，导致下部热液流体向上运移。低温热液流体的成矿作用是形成东胜铀矿床的重要因素。