世界砂岩型铀矿探明资源的分布及特征

最新核电发展规划显示未来我国对铀资源的需求很大。长久来看在继续加大国内勘探力度的同时,需尽快了解国外已探明铀资源尤其是砂岩型铀资源的分布,以更好地从全球视角完善我国的铀资源供应链。我国北方砂岩型铀矿大规模勘探始于本世纪初,起点较晚,在实际勘探和研究中也遇到较多难题及困惑。因此与全球同类型矿床的对比研究亟需展开,亦要求首先了解世界各国砂岩型铀矿的分布和基本特征。本文通过大量文献和最新勘探形势的调研整理,对比分析了近年来全球主要产铀国砂岩型铀矿资源量的变化,系统全面地编制了全新的全球和各国(或各大洲)已发现砂岩型铀矿床及其容矿层位分布图,总体可较精细地反映迄今全球各国已探明砂岩型铀矿分布面貌的现状,同时提炼了重点矿床的主要地质特征。最后总结出全球已发现砂岩型铀矿时空分布具有五大特征:(1)全球分布广泛但不均衡,跨欧亚存在东西向巨型铀矿带;(2)规模因地而异、(超)大型矿床较多;(3)平面分布与气候环境耦合明显;(4)容矿层时代跨度长、成矿时间相对较晚;(5)主要赋存于含油气或聚煤能源盆地中。本文提供了一份可以快速了解和全面把握全球砂岩型铀资源分布及其重要地质特征的材料,为科研人员提供可对比研究的国外矿床实例,同时也为我国企业"走出去"和"走向哪里"提供科学依据。     

北淮阳沙坪沟钼矿床成矿斑岩体特征与成因

沙坪沟钼矿床位于大别山北麓的北淮阳构造带,是近年来新发现的特大型斑岩钼矿床。区内燕山期岩浆岩广布,岩性有二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、石英正长岩、花岗斑岩、正长花岗岩、隐爆角砾岩等,钼矿床与最晚期的石英正长岩-花岗斑岩成因有关。对最晚期的花岗斑岩体系进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年,结合前人已发表的年代学数据,将区内岩浆岩划分为3个阶段:第一阶段141~133 Ma,主要发育二长花岗岩,具有高Sr、低Y的地球化学特征,形成于加厚下地壳的部分熔融;第二阶段132~125 Ma,包括中基性的含斜长石辉石岩、斜长角闪石岩、闪长岩和酸性的花岗岩、花岗闪长岩等,中基性岩的出现表明地幔物质参与了该阶段岩浆岩的形成,可能与加厚地壳拆沉、软流圈物质上涌有关;第三阶段120~110 Ma,主要发育石英正长(斑)岩和花岗斑岩,为壳源成因。第一阶段岩浆岩的ε_(Hf)(t)介于-28.3~-22.5,与大别造山带大范围分布的中生代岩浆岩一致,结合前人研究分析表明,沙坪沟第一阶段岩浆岩为类似南秦岭陡岭群片麻岩源区构成的加厚下地壳部分熔融的产物。相比第一阶段岩浆岩,第三阶段石英正长岩、正长花岗岩脉、隐爆角砾岩和花岗斑岩的ε_(Hf)(t)非常一致,介于-18.4~-13.3之间,与北淮阳千鹅冲钼矿成矿花岗斑岩及汤家坪钼矿成矿花岗斑岩一致,其ε_(Hf)(t)明显偏高,应为较浅岩浆源区熔融的结果。华南板块广泛分布的古生代富Mo黑色页岩具有和北淮阳成钼矿岩浆岩具有一致的模式年龄,是形成北淮阳钼矿岩浆岩的理想层位。     

中国不同气候带盐风化作用的地貌特征

盐风化作用是地球表面普遍存在的一种物理风化作用,由于盐类的周期性结晶作用而造成地表岩石和建筑材料的破坏,形成诸如风化穴或蜂窝石构造等地貌景观。盐风化作用也是差异风化的主要表现形式之一。然而,到目前为止盐风化作用在中国地学界仍然被严重忽视,以至于盐风化作用造成的地貌景观常常被地学研究者和科普人士误读为海浪冲蚀、流水侵蚀、风蚀作用等。经过近十年的野外观察与探讨,笔者等对盐风化的形成机理和表现形式有了深入的理解。本文以中国境内东部海岸带、华北半干旱区、西北干旱区和东南湿热气候带基岩露头为例,系统地分析了盐风化作用的机理及其在不同气候带的表现形式。盐风化的必要条件是:适当的可溶性盐类(如Na_2SO_4、NaCl等)供应、周期性的干湿交替和温度变化。盐风化作用主要在发育可渗性孔隙的砂砾岩类和富含微裂隙的花岗岩类之露头表面表现明显,可以形成特征显著的盐风化穴。盐风化作用形成的地貌景观在东部海岸带和西北干旱区表现尤为明显,常常形成蜂窝石构造和大型风化穴,与风蚀作用的痕迹明显有别;而在华北半干旱区和南方湿热气候带虽然受到降雨等其他因素的影响而常常遭受改造、叠加甚或清除,但在某些露头区仍然保留有重要的识别标志,形成大型风化穴以及小型蜂窝石构造。笔者等强调:地表各种地貌景观形成过程中都有盐风化作用的贡献,而建筑物和景观保护也必须考虑到盐风化作用的影响。建议地学同仁重视盐风化作用的普遍性和重要性,在相关教材中补充更新盐风化的概念,并以科普的方式通过多种媒体纠正过去的错误认识。     

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。     

高频电磁法在鄂尔多斯盆地伊盟隆起区砂岩型铀矿勘探中的应用

砂岩型铀矿已经成为中国非常重要的铀矿类型,不少资料表明,在含油气盆地中,砂岩型铀矿与油气藏的关系密切,大型沉积盆地不但是油气田勘探的重要靶区,也是寻找砂岩型铀矿的重要方向。在地球物理勘探中,每种地球物理方法都有其应用条件和优缺点,寻找一种快速经济有效的适合铀矿勘查手段显得非常重要。高频电磁法是一种野外数据采集设备轻便、观测时间短、可快速密点连续测量的方法。本文针对砂岩型铀矿的特点,在应用该项技术进行铀矿勘查方面进行了一系列研究,自行开发了针对性的二维反演软件,有效提高了测量分辨率和地质解释的精度。本文介绍了高频电磁法在寻找砂岩型铀矿勘探方面的应用实例与效果,提出了以后开展类似工作的建议。     

证据权模型与含矿网格单元蒙特卡洛法相结合的资源潜力评价新方法

本文提出了计算含矿单元数概率分布函数的新方法,在此基础上,把证据权模型矿产资源评价方法得到的含矿网格单元作为蒙特卡洛模型中的统计对象,得到了与证据权模型找矿法结合的含矿网格单元蒙特卡洛法矿产资源潜力评价方法。该方法可以把评价工作区的矿产空间分布信息、成矿模式和找矿模型、成矿-找矿空间信息引入蒙特卡洛方法中,无需估计矿床个数分布,减少了工作步骤和评价误差,可提高工作效率和自动化。对实际案例的应用表明该方法是可行的。     

铀矿沉积学研究与发展

随着铀矿床尤其是砂岩型铀矿勘探和开发的迅速发展,砂岩型铀矿沉积学的概念应运而生。铀矿沉积学是研究沉积盆地形成演化过程中铀的成矿作用、形成环境、含铀岩（层）系特征,以及沉积作用控制下铀的富集机理和分布规律的学科。它综合了铀矿地质学、盆地分析等学科的内容,具有较明显的学科交叉特点。砂岩型铀矿沉积学是铀矿沉积学最典型的代表,它以盆地分析、砂岩型铀矿地质学为重要理论平台,结合沉积学技术方法,具体研究砂岩型铀矿形成的物质来源、成岩作用与铀的预富集、沉积物的结构构造与渗透性、沉积体系与含铀岩系分析、流体作用与后期改造、层序地层与铀的空间分布、铀富集因素与沉积和古气候环境,沉积作用因素与砂岩型铀矿预测,以及管理信息化的三维可视化建模等。以新疆伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地北部等地区代表性砂岩铀矿为实例,从铀矿聚集与沉积物形成—演化过程、沉积物特征及沉积体系分析与铀矿聚集、层序地层学与铀聚集作用等方面分析了铀矿沉积学研究的最新进展和认识。同时对铀矿沉积学的发展趋势进行了展望:认为砂岩铀矿“大规模成矿作用”和铀的“超常富集”关键地质环境、含铀岩系沉积与铀的空间分布、多种高新分析测试技术的应用等方面将是铀矿沉积学未来研究和发展的重点。由于铀矿沉积学与人类生存环境关系的重要性,并且其涉及沉积学学科的方方面面,因此有理由相信,铀矿沉积学未来可能作为沉积学的一个独立分支学科将得到更好的研究和发展。     

北海盆地维京地堑渐新统砂岩侵入体形态特征及成因

砂岩侵入体是由处于浅埋藏阶段、尚未固结的砂质沉积物发生液化并侵入到上覆盖层所形成的一类软沉积物变形,在北海盆地维京地堑渐新统地层中非常发育。为探讨砂岩侵入体的形态特征及诱发机制,通过高分辨率三维地震及测井资料,利用地震反射结构分析、地震相干切片等手段对砂岩侵入现象进行了识别;并结合多边形断层系统、流体充注与砂岩侵入之间的关联性,对砂岩侵入体的成因机制进行了分析。结果表明:在地震剖面上可识别的砂岩侵入体多呈V型或W型强振幅反射特征,其横向展布规模约1~2 km,垂向侵入高度约100~200 m;流体的大规模充注及多边形断层诱发盖层破裂是形成砂体内部超压并诱发其发生液化的关键因素。砂岩侵入体在形成之后可以作为流体运移通道,对强化流体的垂向运移具有重要意义;并且砂岩侵入体本身即可作为油气的有利储集体。因此识别并分析砂岩侵入体的成因机理,对盖层封闭性评价及油气勘探具有重要指导意义。     

玄武岩发育区砂岩储层特征及控制因素:渤海南部BZ34-9区与KL6区块对比

渤海南部BZ34-9区与KL6区块位于莱北低凸起南北两侧,均发育新生代玄武岩并得到钻井证实,但储层特征差异明显.以三维地震、薄片、SEM以及X衍射等技术手段对两个区块玄武岩时空展布,沉积体系以及储层特征进行对比.研究表明,BZ34-9区构造位于缓坡带,供源速率中等.渐新世玄武岩为沉积期及准同生期喷发且位于砂体主体部位,优质层段形成白云石包壳、沸石胶结溶蚀、混层粘土包膜等成岩响应,整体对储层发育发挥积极作用;KL6区构造近物源,供源强烈,渐新世玄武岩发育在凹陷内部,对砂体影响有限,储层以高岭石及碳酸盐胶结充填为特征,在成岩期受郯庐断裂带岩浆热液影响,绢云母、菱铁矿重结晶等现象普遍.对比分析表明玄武岩对储层的影响受控于火山喷发时机、物源供给速率、砂体及火山岩配置关系等因素.      

中国北方晚中生代陆相盆地红-黑岩系耦合产出对砂岩型铀矿成矿环境的制约

为研究中国北方陆相盆地红层-黑色岩系对砂岩型铀成矿的制约,文章研究了国内外红-黑岩系与砂岩型铀矿赋存岩层的时空关系,筛选了10万余m岩心钻探资料,选择准噶尔、鄂尔多斯和松辽盆地这3个典型产铀盆地,通过编制盆地钻孔柱状图、典型地区连井剖面图及关键岩层的地球化学测试等方法,对红-黑岩系和砂岩型铀矿的赋存岩层进行了垂向、横向上综合分析与对比。研究发现:北方陆相盆地自西向东铀矿赋存地层的时代由中侏罗世过渡到晚白垩世;晚中生代至少存在6次大规模的富氧红层沉积事件:Ⅰ中侏罗世—晚侏罗世早期(BathonianOxfordian),Ⅱ早白垩世早中期(Berriasian-Barremian),Ⅲ早白垩世中期(Barremian),Ⅳ晚白垩世早期(Cenomanian),Ⅴ晚白垩世中期(Coniacian)和Ⅵ晚白垩世晚期(Campanian)。其中第Ⅰ、Ⅴ和Ⅵ期红层之下沉积了时代相近的黑色层,与之构成"红-黑岩系"的沉积结构,是北方砂岩型铀成矿的3个重要层位。典型盆地内地球化学表明,红层与黑色层的B、Sr和Cu元素含量及Fe~(2+)/Fe~(3+)、B/Ga、Sr/Cu和FeO/MnO比值具有明显的差异,结合黑色岩层中草莓状黄铁矿、碳屑、油斑和红层中碳酸盐岩的发育,认为红层为相对较强氧化环境,黑色层为相对较还原环境。连井剖面资料显示红层、黑色层与砂岩型铀矿空间关系密切,铀矿多产于红层与黑色层之间过渡带上,呈板状矿体赋存于灰色、绿灰色砂岩和细砂岩中。一般红层与黑色层垂向距离超过500 m不利于成矿。晚中生代陆相盆地内耦合产出的黑色岩系和红色岩系是古沉积环境由还原向氧化转变形成的垂向分带,前者为铀矿物质沉淀提供了"障",后者为表生流体溶解铀矿提供了"场"。文章初步提出了红-黑岩系垂向环境变化制约着北方陆相盆地砂岩型铀大规模成矿作用的新认识。这些认识不仅对砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿模式研究具有重要意义,更对目前正在开展的砂岩型铀矿勘查工作具有实践指导意义。