流体混合对砂岩型铀矿成矿作用的影响

探讨不同类型盆地中不同来源、不同组成、不同性质的流体混合对砂岩型铀矿成矿的影响。流体混合不但改变流体的物理化学条件,更重要的是改变流体的化学组成,导致流体化学平衡的破坏,引起流体卸载成矿。不同构造背景下形成的盆地、流体特征及其对砂岩型铀矿成矿的影响不同。铀一油一煤共存盆地中,浅表层含铀氧化性流体与油气有关的有机还原性流体相互作用对铀成矿起重要的控制作用;挤压构造环境下的盆地,在形成过程中造山带流体与盆地深源流体混合对成矿的影响很大;而伸展背景下的断陷盆地或裂谷盆地,往往伴随有深部岩浆和热流体的活动,应重视热液对砂岩型铀矿的改造、叠加富集的作用。     

盆地深部流体活动对砂岩型铀矿成矿过程的影响

砂岩型铀矿是世界和我国最主要的工业铀矿床类型。勘查和研究发现,部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用而且也存在深部流体作用,因此,梳理和明晰盆地深部流体活动的类型及其与砂岩型铀成矿之间的关系对开展“三新”(新区、新层位和新类型)找矿至关重要。本文从宏观和微观角度分析深部流体活动参与砂岩型铀成矿的现状,结合矿床实例,探讨其对铀富集的影响。本次研究将盆地深部流体活动分为深部烃类流体、岩浆火山热液和深部建造水等3种类型,总结了不同类型流体的典型特征与识别标志,分类论述了深部流体活动与铀矿化的时- 空关系;阐述了深部流体活动参与下铀矿物、共- 伴生矿物、矿体形态和含矿砂岩物性等的变化特征。结果表明,深部流体活动主要通过提供新的成矿物质和改变成矿环境两个方面影响砂岩型铀矿的形成,与构造- 岩浆活动有关的流体和深部地层水,对成矿铀源和温度的影响最显著,而深部烃类流体对成矿环境的影响最大,其显著的还原性可弥补或强化赋矿层的还原能力,形成地球化学障或叠加富集效应。深部流体活动参与下的砂岩型铀矿成矿作用与浅部表生氧化流体成矿存在明显的差异,随着铀矿勘查向深部迈进,需要加强深部流体活动参与铀成矿过程的精细研究,丰富砂岩型铀矿成矿理论,推动铀矿勘查的突破。     

伊犁盆地盆-山构造演化及流体演化与砂岩型铀矿成矿的关系

本文以伊犁盆地地层及构造分布格局为背景,分析研究了盆地盆-山构造演化及流体演化与砂岩型铀矿的成矿关系,认为伊犁盆地砂岩型铀矿成矿存在铀的预富集、预演化及进一步演化、叠加富集等阶段.     

华南铀成矿省火山岩-花岗岩型铀成矿作用

从构造演化—岩浆作用—成矿流体系统将火山岩-花岗岩型铀矿作为统一体开展成矿作用研究。在总结华南热液型铀矿成矿地质特征的基础上,根据区域铀时空分布特征,结合成矿溶液的氢、氧同位素组成,从动力学过程阐述了成矿物质来源,并进而分析了成矿流体演化及成矿作用过程。认为早寒武世富铀地层是华南热液型铀矿最本质的铀物质来源,成矿流体是岩浆水和降水混合的产物,岩浆作用形成了成矿物质的＂汇＂区,燕山期伸展或向伸展过渡的地球动力学背景下的岩浆作用,促成了成矿热液系统的形成、演化及成矿作用的发生,随着岩浆作用物质-能量场的减弱,华南热液型铀矿成矿作用终止。     

杭锦旗砂岩型铀矿床地质特征及成因探讨

杭锦旗铀矿产于直罗组下段辫状河三角洲平原砂体中,矿体展布受(古)层间氧化带前锋线绿色砂岩的控制。铀矿物以独立铀矿物(铀石等)和吸附态铀的形式产出;成矿物质可能来源于盆地北部含铀花岗岩与碎屑岩,甚有深部铀源参与成矿。与西部伊犁、吐哈盆地典型的层间氧化成矿模式不同,矿床成矿流体作用为含氧地下水、热液流体和烃类等多种类型的流体,矿床的形成是区内多种构造活动和地质作用相耦合的结果。     

松辽盆地西部斜坡构造-流体演化特征与铀聚集

构造与流体演化对砂岩型铀矿成矿有协同控矿作用的关系。以松辽盆地西部斜坡地层及构造演化为背景,对比分析测井等资料,通过野外地质、放射性地球物理、水文地质等调查及测量工作,应用砂岩型铀矿成矿理论分析认为:松辽盆地构造活动对西部斜坡构造演化、地下水运移及断裂的分布情况产生影响,控制铀聚集。斜坡西缘为层间氧化带砂岩型铀矿有利区,目的层为第三系地层;而斜坡中段则有利于古河道砂岩型铀矿成矿,四方台组为主要含矿层位。该区域铀矿化受深部断裂控制明显。对西部斜坡中段的后期铀矿勘查可借鉴二连盆地巴彦乌拉古河道砂岩型铀矿床成矿模式与勘探历程。     

数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制研究中的应用

砂岩型铀矿是一种主要赋存于盆地砂岩中的后生铀矿床。流体的运移在铀成矿过程中起到关键作用,是铀活化、迁移和富集的主要介质,因此流体运移机制的研究对于建立成矿模型具有重要意义。文章首先阐述了盆地流体的一般运移机制,再梳理了国内外数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制中的研究现状,最后通过数值模拟实例分析,研究盆地在隆升过程中对流体运移的影响。研究表明,流体动力学数值模拟是研究砂岩型铀矿流体运移机制的有效手段,能够为成矿规律的研究提供技术支持。     

沉积盆地油气与砂岩型铀矿成矿关系研究

国内外许多砂岩型铀矿产于含油气盆地,油气参与砂岩型铀成矿作用越来越受到人们的重视;沉积盆地控制着油气田和砂岩型铀矿床的分布,多数盆地总体形成内部油气-边部铀矿、下部油气-上部铀矿的分布规律。文章认为油气藏与砂岩铀矿床相互联系的储集层系统及盆地有机/无机成因流体是两者同盆共存的物质基础,吸附作用和还原作用是油气参与砂岩型铀矿成矿的两种主要作用方式,重力流驱动的含铀流体与油气成藏过程中油气扩散形成的烃类流体相互混合是铀成矿作用的主要动力学机制,构造则是两种流体联系的纽带;油气与铀矿相互共生、相互作用,为"以铀找油"和"以油找铀"提供了基础。根据油气与铀的成因联系,结合石油勘探开发资料,提出利用油气田资料"二次开发"寻找砂岩型铀矿的思路和方法。利用油气田资料来寻找砂岩型铀矿,可节约大量勘探资金,提高油气田经济效益,经济价值高。     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿叠合成矿模式

文章阐述了鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿成矿地质背景和矿床的基本特征;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,认为该矿床形成的铀源、成矿流体和成矿作用具有多元性和复杂叠置性,提出了该铀矿床形成的“叠合铀成矿模式”。     

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。     

鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型

地浸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。近年来,鄂尔多斯盆地在石油和天然气勘查取得重大进展的同时,于盆地东胜地区也发现大规模地浸砂岩型铀矿床,标志着中国该类型铀矿勘查取得重要突破。该文应用地球化学综合分析研究,获得成矿流体的温度、盐度条件和同位素地球化学参数。含铀砂岩中碳酸盐胶结物C-O同位素测试结果表明,胶结物中的碳属于地幔碳、生物有机体和沉积的碳酸盐混合成因。通过流体包裹体H-O同位素分析,表明成矿流体可能是原生的岩浆水上涌和大气降水混合形成的建造水,其中一部分有机质加入到成矿作用中来,这对于铀的还原具有重要的意义。结合盆地的演化特点,建立了这种砂岩型铀矿的成矿地球化学模型。笔者认为,其铀矿的形成机制可以分为两个过程,一是氧化过程,二是还原过程,成矿过程伴随各种微量元素和气液相分子的氧化、还原和迁移过程。该成矿模型的建立对认识盆地铀矿质的沉淀和富集规律以及在类似盆地寻找此类铀矿床,具有理论和现实意义。     

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。     

中国北方砂岩型铀矿深部探测新发现及其意义

在充分利用油气勘探钻井和地震资料的基础上,结合中国北方砂岩型铀矿调查工程,北方砂岩型铀能源矿产基地深部探测技术示范项目在中国北方系列盆地获得了砂岩型铀矿深部探测新发现,实现了新区、新层位找矿突破。在鄂尔多斯盆地西南缘,700～2000m深白垩系洛河组风成沉积体系内新发现了铀矿(化)体。在准噶尔、塔里木、柴达木、酒泉、松辽等盆地新发现多处深部铀异常区。这些深部铀矿(化)体和铀异常区的发现,有效拓展了砂岩型铀矿的研究领域和找矿空间,将对砂岩型铀矿的理论研究和勘查产生深远的影响。系列研究表明,中亚铀成矿带和中国北方具有相似的铀成矿地质背景,赋矿地层普遍具有红层控矿的特点。相对于早期重视在还原性地层中研究氧化砂体及其成矿机理,本次工作中新发现的铀矿(化)体或铀异常多位于红色氧化环境中,而后期还原性含烃流体的灌入对于铀成矿具有重要控制作用。因此,氧化地层(红层)中还原性砂体(褪色蚀变)的研究应引起更大的关注。中国北方具有优越的成矿地质背景和古气候条件,包括丰富的铀源、大规模的砂体、后期的构造挤压(反转)形成的断裂和构造圈闭等,为流体提供了迁移通道和聚集场所。构造活动触发了地表含氧含铀流体和深层含烃流体的运移,构筑起了补-径-排流体成矿系统,尤其在古油气藏(断裂)边缘(顶部)形成的斜坡带,两种流体相互作用、耦合,巨量铀富集成矿。     

巴音戈壁盆地塔木素地段砂岩型铀矿成矿条件及找矿前景分析

文章主要从铀成矿的区域地质背景、成矿砂体特点、铀成矿作用类型和后生改造作用等方面对巴音戈壁盆地塔木素地段的铀成矿进行分析.笔者指出,该区铀矿形成于拉分构造背景,构造的反转作用及块段差异性明显,成矿砂体为辫状三角洲砂体,铀矿化类型存在泥岩型和砂岩型两种,以砂岩型为主.铀矿化后的碳酸盐胶结作用普遍发育.综合分析认为,本区具有铀成矿的各种有利条件,存在着寻找可地浸砂岩型铀矿的前景.     

兴蒙地区中- 新生代盆地铀成矿特征、机理及其动力学背景研究进展

兴蒙地区发育多个盆地，盆地主要类型为叠合型和克拉通型，且盆地内发现了一系列铀矿床。在大量钻孔资料编录整理、编图研究等基础上，笔者阐述了各盆地发育的大地构造背景，盆地的构造、沉积充填、还原介质、流体作用和铀矿化等特征，讨论了铀成矿的构造动力学过程。在此基础上，笔者提出了铀成矿作用发生于盆地特定的构造演化阶段，一定大地构造背景下发育的富铀基底地层、岩浆岩等控制了成矿物质来源，造就了规模宏大的铀成矿域、成矿省及成矿区带。盆地在断陷、坳陷及克拉通阶段发育了还原建造和铀储层的组合类型，构造反转使得盆地不同部位遭受剥蚀，形成剥蚀窗口；剥蚀窗口主要发育于盆地的边缘、凸起和凹陷的结合部位。随着剥蚀抬升，深部油气、煤成气等向剥蚀隆升区运移和逸散。在铀成矿流体与还原介质的氧化还原作用下，形成潜水、潜水- 层间氧化带和层间氧化带，同时形成铀矿体。盆地内铀成矿作用类型为①潜水、潜水- 层间和层间氧化作用；②同沉积成矿；③构造热事件叠加成矿；④多种流体混合作用成矿。在综合中新生代兴蒙地区不同阶段大地构造演化与铀成矿作用特征研究基础上，作者阐述了各盆地的地质特征和相应的铀成矿机理，建立了兴蒙地区铀成矿动力学模型。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床成矿流体来源及与铀成矿关系：来自含矿层碳酸盐胶结物C-O同位素的约束

正近年来,随着铀矿勘查与研究程度的深入,在鄂尔多斯盆地北缘发现了皂火壕、纳岭沟、大营、东胜等一系列大型—特大型砂岩型铀矿床。大量学者对这些铀矿床的成矿环境、成矿年龄、铀源和成矿流体来源及有机质在铀成矿中的作用、成矿模式等方面做了非常系统的研究,但是关于成矿流体来源方面不同的学者具有不同的观点。一部分学者认为该区铀矿富集所需的还原剂主要来自下伏古生     

重力场特征与砂岩型铀矿的关系及地质意义

重力场变化特征能够较好地反映地下地质体信息,砂岩型铀矿分布特征与重力场具有一定联系。我国砂岩型铀矿主要分布在我国布格重力异常场中-西北部区,且砂岩型铀矿床大多位于重力场由高向低变化的梯度带上,但靠近重力场高值区。结合砂岩型铀矿成矿机理,分析中-西北部区主要含铀盆地构造演化、地层结构等特征,认为位于中-西北部区的含铀盆地所经历的“次造山运动”及其后期相对稳定的构造环境有利于砂岩型铀矿成矿。斜坡的适度抬升有利于富铀岩体风化剥蚀,含铀含氧流体运移、断裂等因素控制砂岩型铀矿成矿,斜坡处地形改变形成重力场变化梯度带,地下断裂、岩石组分变化使重力等值线产生同形扭曲或错断现象。因此,重力场变化特征对划定砂岩型铀矿勘探靶区具有一定的借鉴作用,并以松辽盆地西南部钱家店铀矿床为例,探讨其成矿条件与重力场变化特征的关系,体现其实际应用性。     

鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿板状矿体形成机制：来自含矿层不同分带砂岩中高岭石含量研究的约束

鄂尔多斯盆地北缘是中国北方最重要的砂岩型铀矿分布区之一。与层间氧化带砂岩型铀矿的卷状矿体不同，研究区矿体以板状、似层状为特征。国内中- 东部盆地砂岩型铀矿矿带砂岩中高岭石含量相对偏高指示含矿层至少经历一期与成矿密切相关的偏酸性流体，这与国外学者在研究板状铀矿体的过程中关注含矿层上覆泥岩压实作用下排出富含有机酸的酸性流体具有相似的特点。因此，本文为探讨酸性流体活动与板状矿体形成的内在关系，选择纳岭沟铀矿床为例，通过采取含矿层不同地球化学分带砂岩样品，应用扫描电镜、X- 衍射、U元素含量等分析手段，发现矿带与还原带砂岩中高岭石含量相对偏高这一特殊现象；系统研究后认为上述现象与含矿层下伏延安组煤层埋藏演化过程中产生的大量有机酸性流体垂向渗入含矿层有关；结合含矿层埋藏演化史，将板状矿体的形成过程分为封闭体系- 有机酸性流体发育、开放体系- 大规模铀成矿、油气大规模逸散- 叠加改造保矿三个阶段，并认为板状矿体的形成是偏碱性含铀含氧大气降水与有机酸性流体长期稳定相互作用的结果，产于两种流体混合接触面上，其中含矿层砂岩厚度是控制矿体形态的关键因素。     

东胜铀矿流体包裹体同位素组成与成矿流体来源研究

东胜铀矿与典型的层间氧化带砂岩型铀矿床特征明显不同。矿物流体包裹体分析表明东胜铀矿成矿流体温度主要为150～160℃。流体包裹体的3He/4He值为0.02～1.00R/Ra,是地壳比值的5～40倍,其40Ar/36Ar同位素比值高达584～1243,明显偏离大气氩的同位素组成(40Ar/36Ar=295.5)。流体包裹体的δ18OH2O在-3.0‰～-8.75‰之间,δD在-55.8‰～-71.3‰之间,具有大气降水与岩浆水混合流体的特点。铀矿底板高岭石δ18OH2O为6.1‰,δD为-77‰,具有岩浆水的特点。铀矿方解石脉的δ13CV-PDB为-8.0‰,δ18OH2O为5.76‰,显示出地幔来源的特征。东胜铀矿成矿流体He-Ar同位素和碳、氢和氧同位素组成特征一致表明,成矿流体具有地壳与深部混合流体的特征。结合区域地质分析认为,侏罗—白垩纪鄂尔多斯盆地北部隆起区大面积分布的富铀变质岩和花岗岩遭受风化剥蚀,被大气降水搬运到当时地貌较低的东胜地区沉积。中生代鄂尔多斯盆地构造热事件和岩浆活动,促使地下深部流体和浅部油气沿断裂带和活化的裂隙上涌,充注到含铀碎屑砂岩中,为铀的活化和成矿作用提供了重要的能量。     

伊犁盆地南缘构造活动及对砂岩型铀矿的制约:来自磷灰石裂变径与U-Pb定年的证据

为了探讨伊犁盆地南缘构造活动与铀成矿关系,通过采取砂岩型铀矿含矿层砂岩样品,利用磷灰石裂变径迹热年代学与U-Pb等时线定年的方法,对伊犁盆地南缘构造活动与砂岩型铀矿成矿年龄进行了研究。研究结果表明：①伊犁盆地南缘自中生代以来经历了三期强烈的隆升—剥蚀事件,三叠纪末—中侏罗世、晚侏罗世—早白垩世、中新世—现今,对应印支末期、燕山期与喜马拉雅期三期构造活动;②盆地南缘中—西段砂岩型铀矿成矿年龄可分为158~153 Ma、108~60.5 Ma、55~15 Ma,12~0.3 Ma四期,盆地东段铀成矿年龄比较新,为7.8~5.5 Ma之间;③盆地南缘构造活动时间与铀成矿年龄具有非常好的对应性,将伊犁盆地南缘铀成矿作用过程划分为三个阶段,物源区快速抬升—含矿建造形成期及铀的预富集阶段、主成矿阶段、后生叠加改造阶段。