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HJQ地区砂岩型铀矿铀赋存状态研究

砂岩型铀矿床是一种具有重要经济价值的铀矿类型,受到世界各国地质勘探部门的高度关注。通过电子探针、α径迹蚀刻、逐级化学提取等方法的联合应用,对鄂尔多斯盆地HJQ砂岩型铀矿铀的赋存状态进行研究。结果表明,该地区铀矿物以铀石为主,还有极少量的钍铀石和钛铀矿,这些矿物主要是以微粒吸附形式存在(1~5 μm),部分呈较大铀石微粒集合体形式存在的铀矿物颗粒主要存在于黄铁矿、绿泥石、 方解石及有机质的裂隙中,还有少数存在于石英、褐铁矿、云母等矿物的裂隙之中。逐级化学提取实验进一步证实,铀矿物占很大比例,约为50%。分散吸附态的铀约占50%。在分散吸附态的铀中又以黄铁矿和有机质吸附为主,其他矿物吸附的铀在分散吸附的铀中约占5%。     

中-东亚能源矿产成矿域基本特征及其形成的动力学环境

世界已探明的砂岩型铀矿床的82%以上与已经探明的油气田或煤田同盆共存,表明油、气、煤、铀多种能源矿产同盆共存富集存在普遍,其中尤以中-东亚地区诸能源盆地典型.中-东亚巨型能源矿产成矿域(简称为中-东亚成矿域)东起我国松辽盆地,西止里海,地跨中国、蒙古国和中亚诸国,东西连绵逾6000km.该成矿域诸盆地多种能源矿产的赋存和分布具有以下特点:空间分布复杂有序、含矿层位和地区联系密切、成藏(矿)-定位时期相同或相近、赋存环境和成藏(矿)作用有机相关、并共具丰富的矿源物质背景,表明其间有着密切的内在联系和统一的地球动力学背景.中-东亚成矿域外生铀成矿过程可以距今100,50±2,20±(2～4),8～5Ma为界划分为5个时期.各主要含铀盆地的主成矿期及其差异,与所在盆地油气的成藏-定位时期和期次基本一致;并与区域大地构造演化有明显的响应关系,总体受区域地球动力学环境演变的控制.从工业利用和商业开采考虑,油、气、煤、铀共存、成藏和定位及其相互作用的密切联系,主要发生在盆地演化晚(末)期和之后.综合分析和对比中亚和我国诸能源盆地的成藏(矿)环境认为,相对稳定的区域构造背景和适度(较弱)的构造变动,是大中型砂岩型铀矿床、油气田(区)和煤田形成、共存和保存的必要条件;适于油、气、煤、铀同盆共存成藏、且资源甚丰的盆地类型,主要为内克拉通盆地和中间地块盆地及其相关的改造盆地.     

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。     

鄂尔多斯盆地北部侏罗系泥岩地球化学特征:物源与古沉积环境恢复

鄂尔多斯盆地北部侏罗系泥岩地球化学特征记录了当时重要的地质信息。通过对该区中侏罗统直罗组及延安组泥岩的X射线荧光常量元素分析以及ICP-MS微量、稀土元素分析对其源区构造背景、源岩属性进行了综合研究。与此同时,根据泥岩典型地球化学参数的垂向变化对其古沉积环境进行了恢复。研究结果表明:盆地北部侏罗系沉积岩与北邻阴山-大青山-乌拉山地区前寒武纪古老基底的片麻岩、麻粒岩、孔兹岩等变质岩系以及各时代侵入岩具有较大的亲缘性,是其主要物源。源区构造背景主要是与大陆岛弧相关的活动大陆边缘。Sr/Cu、Rb/Sr、CIA、Sr/Ba、V/（V+Ni）、Ce_anom等泥岩地球化学指标的垂向变化特征对古沉积环境的反演表明,从延安期→直罗组沉积早期→直罗组沉积晚期,古气候由温湿气候逐渐变得越来越干旱,水体古盐度整体上由微咸水相的淡水环境逐渐向半咸水相的淡水环境转变,古氧化还原环境为水体分层不强的还原环境。     

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.      

油气耗散作用及其成岩成矿效应: 进展、认识与展望

油气生成后发生运移,在途经的围岩环境中发生流—岩相互作用而损耗,以及分散于地下或暴露地表而损失,这一过程即为油气耗散。油气耗散主要特点为流—岩地质作用,在这一过程中将产生系列成岩蚀变,如氧化砂岩的绿色化、白色化,以及局部碳酸盐化等;导致一些成矿效应,如铀矿化、高岭土化等。从而在沉积盆地中构成有机与无机、金属与非金属矿产同存共荣于一盆,此即为沉积盆地成藏(矿)系统。因而油气耗散作用内容属于交叉学科方向,目前仅在鄂尔多斯盆地得到初步研究。在油气耗散成岩及成矿作用过程中,部分微量元素、有机地球化学参数、以及碳、氢、氧、硫、硅等稳定同位素可表现出一定的标志性特征。这在目前"油气—铀溶液—砂岩"相互作用模拟实验中也已得到初步的证实。当前,沉积盆地中油气耗散方向与规模、成岩与成矿效应的地球化学作用机理、有机—无机(如烃源岩—铀等无机元素)作用效应及对相关资源评价的影响、多种能源综合协同预测与勘探等方面是未来油气耗散作用学科领域的主要发展方向。     

鄂尔多斯盆地北部延安组白色砂岩形成的稳定同位素示踪及其地质意义

鄂尔多斯盆地东北部延安组顶部存在大规模的白色砂岩,形成当地的大型高岭土矿床。该白色砂岩与东胜—杭锦旗一带发现的大型砂岩铀矿含矿层位直罗组相邻相近;研究表明白色化与铀矿的富集保存、控矿砂岩的绿色蚀变、碳酸盐化等空间关系密切,成因相似,均与盆地中部上古生界天然气向北运移耗散所导致的低温气-水热液流体中烃类还原的流-岩作用有关。文中重点从稳定同位素示踪白色砂岩形成的地球化学成因机制和过程,同时也指示了本区存在天然气耗散的动力学背景。高岭石氢氧同位素揭示白色化砂岩形成的高岭土矿床成因以低温热液作用为主,与东胜铀矿形成的低温热液作用为同一性质及事件;高岭石硅同位素与铀矿石中铀矿物铀石的硅同位素数据相近,而与成岩作用黏土的硅同位素特征相去甚远,进一步证明了白色砂岩与铀矿化是在同一低温热液事件作用下的产物。碳氧同位素说明白色砂岩形成的流体与有机质来源有关,结合东胜砂岩铀矿有机地球化学及本区天然气耗散地质事件的背景,认为该有机质来源于向北耗散的上古生界天然气。方解石包裹体氢氧同位素特征表明,流体中水的性质和来源为大气降水。系统总结和综合以上认识认为,本区白色砂岩的形成过程是,中部上古生界低温天然气向北运移耗散至浅部延安组—直罗组,与地下水一起构成低温"天然气-水"混合热液,该低温热液的烃类还原作用同时导致了本区延安组顶部白色砂岩的形成以及直罗组下部东胜铀矿的富集保存、砂岩的绿色化和碳酸盐化等蚀变现象,从而形成本区东胜超大型铀矿及大型高岭土矿床和相关的烃类还原蚀变现象,构成现今多种能源及相关资源同盆共存、共荣的局面。