柴达木盆地西缘砂岩型铀矿成矿条件及找矿标志

铀矿是重要的战略性矿产资源,柴达木盆地是我国主要的砂岩型铀矿分布地区之一,盆地西缘是近年来“新区、新层位、新类型”铀矿三新找矿突破的重要地区,砂岩型铀成矿潜力大。为了进一步明确该地区的新生代砂岩型铀成矿规律,为下一步的找矿预测提供依据,文章在系统地收集、整理区域多源地学信息的基础上,从铀源、构造、沉积建造、水文地质、后生蚀变等方面,分析了柴达木盆地西缘铀成矿条件,初步厘定了铀成矿控矿要素,明确了找矿标志。结果表明:该地区具有祁漫塔格山等蚀源区和本身富铀的沉积盖层双重铀源;铀矿化主要位于上油砂山组(N_(2)^(2)y)、狮子沟组(N_(2)^(3)s)、七个泉组(Q_(1-2)q)等新近系和第四系层位;背斜核部及两翼缓倾斜坡带是成矿发育的有利构造部位;三角洲平原及前缘相发育区,河道砂体发育,泥-砂-泥结构稳定,有利于砂岩型铀成矿;成矿过程受渗入含铀流体的层间氧化和油气渗出还原的复合作用控制,是叠合复成因砂岩型铀矿有利找矿地区。

砂岩型铀矿“源-汇”系统

把从“源”到“汇”的分析方法应用到我国北方盆地砂岩型铀矿成矿作用研究中来,确定不同时期含铀物质的汇流路径,有利于砂岩型铀矿的富集机理和成矿规律的研究和总结。砂岩型铀矿“源—汇”系统是富铀物质从蚀源区风化剥蚀或从盆地深部富铀烃源岩活化,经汇流体系运移,再到盆地有利赋矿砂体聚集成矿的物理、化学和生物作用的过程,主要包括铀源、汇流体系和富集体系三部分。铀源外源是指在产铀盆地边缘大面积出露的富铀基底和岩石;内源是指含矿目的层本身的含铀建造,是在沉积成岩过程中形成的铀预富集;盆地深部富铀烃源岩在高温-高压条件下排烃,通过活动断裂可为浅部砂岩铀矿提供铀源。富铀物质从铀源区风化或活化搬运迁移到赋矿砂体并在砂体中运移的统一过程称为铀成矿汇流体系,沉积盆地的含铀物质主要在沉积期和成矿期通过汇流体系进入赋矿层位中。铀富集体系是砂岩中还原性物质或微生物等将含铀流体还原沉淀富集成矿的相关整体。鄂尔多斯盆地西南部具有浅部渗入、深部渗出汇流体系特点,渗入与渗出汇流体系的相互叠加改造对铀成矿也起到了比较重要的作用。

渗出砂岩型铀矿成矿预测与找矿标志

文章基于渗出砂岩型铀矿成矿机理和模式,认为渗出砂岩型铀成矿作用不同于渗入砂岩型铀矿成矿作用,其成矿预测和找矿标志也不同;提出了渗出砂岩型铀矿成矿作用两大基本关键条件识别标志:红杂色含矿建造原生成因和其中控矿灰色砂体的后生成因识别;在提出的红杂色沉积建造中渗出砂岩型铀矿“上红下黑、上下连通、红中找灰、灰中找矿”总体找矿新思路基础上,阐明渗出砂岩型铀成矿区域预测评价条件和标志:深部富铀富有机质沉积岩建造、区域构造、区域建造、放射性异常信息和综合预测标志等,提出并阐述“小凹陷成大矿”条件;系统建立渗出砂岩型铀矿床预测定位标志体系,特别是野外可识别的宏观标志,包括控矿构造、沉积建造、蚀变改造、铀矿化砂岩颜色、外来有机质特征等,并对比了渗入和渗出砂岩型铀成矿预测标志。提出的渗出砂岩型铀矿识别标志体系不仅对区分“渗入”和“渗出”两种矿化成因,而且对厘清控矿要素、指导成矿预测和找矿工程部署具有重要意义和价值。

鄂尔多斯盆地西北部特拉敖包矿产地铀矿石物质组成特征

鄂尔多斯盆地西北部下白垩统环河组是近期新发现的铀矿找矿“新层位”,文章对特拉敖包矿产地下白垩统环河组赋矿砂岩开展了详细的岩石学和矿物学研究,旨在为阐明该地区铀成矿机理及拓展区域找矿空间提供较全面、详实的基础地质信息。通过钻孔岩心观察赋矿岩石岩性、沉积结构和构造特征,利用扫描电镜及偏光显微镜对不同颜色赋矿岩石中的铀矿物、金属矿物、非金属矿物、黏土矿物及有机质等物质成分进行系统观察和鉴定,发现不同颜色赋矿砂岩中铀矿物主要为铀石,有机质主要为少量炭屑和流动态有机质,但金属矿物、非金属矿物和黏土矿物在各色矿石中种类多样且差异明显。认为特拉敖包矿产地及周边地区沉积环境为非典型、高含砂率的辫状河三角洲沉积环境;铀成矿过程具有多种成矿流体来源,成矿过程复杂,灰绿色砂岩至少经历过还原→氧化→再还原的过程。

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿化砂岩中有机质特征及其与铀成矿的关系

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统铀矿找矿在近几年取得了重大突破,在镇原、彭阳等地区发现了新的铀矿产地,白垩系铀矿化主要赋存于洛河组与环河组,少部分赋存于泾川组和罗汉洞组,这些赋矿层位原生沉积均处在干旱环境条件下,其中缺乏肉眼可见的有机质。但在钻孔岩心中,铀矿化砂岩中往往富含浸染状的有机质,这类有机质的性质及其与铀成矿的关系目前还缺乏系统的研究。文章以鄂尔多斯盆地西南部镇原地区铀矿化砂岩为研究对象,通过岩心观察与室内研究,厘定了赋矿砂岩中的有机质类型,探讨了有机质的来源及其铀成矿的关系。研究结果表明:赋矿砂岩中的原生沉积炭屑有机质十分稀少,有机质主要为充填于砂岩微孔隙中、具有流动特征、低演化程度的大分子有机质,可能主要来源于“延7”段烃源岩。铀矿化与固体炭屑有机质关系不大,而主要与“可溶性”流动状有机质密切相关。研究区白垩系铀成矿特征具有“渗出”砂岩型铀矿成矿作用的特点。

鄂尔多斯镇原地区下白垩统砂岩地球化学特征及其对物源区、构造背景的指示

笔者等通过对鄂尔多斯盆地镇原地区下白垩统砂岩进行主量元素、微量元素及稀土元素REE等地球化学分析,就下白垩统砂岩的沉积再循坏特征、化学风化及其构造背景和物质来源等展开讨论。研究表明:(1)下白垩统洛河组、环河组和罗汉洞组的物源主体上具有相似性,且在构造背景、物源区及物源特征上有良好的继承性。物源区总体具有富石英、富方解石胶结物、钾长石或富钾矿物较斜长石多的特点,罗汉洞组较环河组和洛河组硅质更高、方解石胶结物更少、质更纯。稀土元素REE配分模式曲线一致,轻重稀土分馏明显,富集大离子亲石元素Ba、Pb、Sr和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、Th、Y等,自下而上随着地层变新,沉积岩中总的稀土含量有变小的趋势,重稀土元素分馏程度减小;(2)研究区下白垩统砂岩原始物质主要为长英质与基性岩混合岩(如中酸性侵入岩、长英质变质岩)及部分沉积岩。研究区大部分沉积物是鄂尔多斯盆地西南缘逆冲推覆带母岩风化剥蚀的产物搬运至此沉积形成,系首次沉积的物质,少数沉积物(即风成砂)为就地再次搬运堆积形成,系再循环沉积物质;(3)在构造背景上具有以被动大陆边缘构造环境占主要优势的特点。碎屑物主要来源于陆块源区,其次来源于再旋回造山带和混合源区。

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统赋矿砂岩中有机质地球化学特征及其来源

鄂尔多斯盆地是有机-无机多种能源矿产共存的典型盆地之一,近年在盆地西南部镇原地区下白垩统环河组和洛河组发现了新的铀矿化,铀矿化与有机质关系密切,目前对有机质及其与铀成矿的研究还比较有限。文章以鄂尔多斯盆地西南部镇原地区下白垩统赋矿砂岩为研究对象,通过岩心观察,选取典型样品展开了有机岩相学、有机地球化学等方面的研究,确定了赋矿砂岩中的有机质类型,明确了有机质的地球化学性质及来源,探讨其与铀成矿过程的关系。研究结果表明:①赋矿砂岩中的有机质主要为充填在碎屑颗粒的微裂隙及粒间孔隙的黑色“流动状”、“浸染状”有机质(沥青)中。②系统的可溶有机质饱和烃生物标志化合物特征表明,赋矿砂岩中的有机质成熟度不高,甾烷成熟度参数未达到平衡值;生烃母质为混合来源,以低等水生生物为主,正构烷烃表现出一定的轻碳优势,甾烷类化合物中C27甾烷略具优势;形成于还原性、低盐度的湖相环境中,Pr/Ph远小于1,C31~C35升藿烷呈现逐渐降低趋势,伽马蜡烷指数不高;有机质一定程度受到了生物降解的影响。③进一步与盆地各套烃源岩进行油源对比发现,中生界长7段烃源岩与镇原地区下白垩统赋矿砂岩中可溶有机质的生物标志物特征具有较高的一致性,赋矿砂岩中的有机质很可能来自长7段烃源岩。

伽马-伽马测井在鄂尔多斯盆地西南缘白垩系识别岩性的研究

近年来鄂尔多斯盆地西南缘白垩系砂岩型铀矿找矿取得突破,由于研究区白垩系特殊的沉积环境,环河组的泥岩和粉砂岩中广泛发育石膏类不导电矿物,导致常规测井曲线难以准确解释岩性。为了准确区分非渗透(泥岩、粉砂岩)和渗透砂岩,经过测量研究区岩石物性参数,发现泥岩、粉砂岩类岩石密度大于砂岩密度,伽马—伽马测井广泛应用在砂岩型铀矿地球物理测井工作中,用来计算地层密度,长、短源距测井参数为其中间测量参数,为了更好地发挥其作用,阐明了伽马-伽马测井原理,结合自然伽马与长、短源距拟合关系,优选了抗干扰强的短源距测井曲线,提出了自然伽马曲线消除长、短源距消除放射性矿层影响的校正方法。经钻孔岩性和测井曲线验证,伽马-伽马测井的短源距曲线可以较好地解释研究区白垩系岩性,对鄂尔多斯盆地西南缘白垩系砂岩型铀矿地球物理测井工作具有一定参考意义。

鄂尔多斯盆地店头地区直罗组下段古层间氧化带特征及铀成矿模式

鄂尔多斯盆地店头地区铀矿化的形成和分布与古层间氧化带关系密切。文章通过宏观-微观岩石矿物学和地球化学对店头地区古层间氧化带进行了识别和划分,总结了古层间氧化带的空间展布特征,分析了古层间氧化带的形成过程及不同成矿阶段铀的迁移、富集沉淀规律,进而探讨了铀成矿模式及找矿方向。研究表明,研究区古层间氧化带自南东向北西发育,依次可划分为氧化带、氧化还原过渡带、还原带;平面上,铀矿化主要位于氧化还原过渡带内;垂向上,铀矿化产于灰绿色与灰色砂岩过渡界面。结合含矿层构造-埋藏演化,建立了研究区砂岩型铀矿多阶段成矿模式,认为后续铀矿勘查应重点聚焦主河道与氧化还原过渡带,尤其是两者的叠合部位更有利于厚大矿体的产出。

鄂尔多斯盆地西北部下白垩统物源定量分析研究

下白垩统是鄂尔多斯盆地晚中生代的一个重要构造层,同时也是近年来新发现砂岩型铀矿的重要层位。恢复该时期的源汇系统对认识燕山运动晚期在华北克拉通西部的构造沉积响应、古气候转变和盆地内砂岩铀矿的富集规律均有较大的帮助。本文通过对鄂尔多斯盆地西北部下白垩统进行古流向测量、不同层位碎屑锆石U-Pb测年,优化周缘潜在物源区锆石U-Pb年龄数据集的汇编方案,定量计算出各物源区对盆内的碎屑贡献比例,恢复了鄂尔多斯盆地西北部早白垩世的源汇系统。研究结果表明,鄂尔多斯盆地西北部下白垩统中碎屑锆石具有1.79~1.64 Ga、2.02~1.82 Ga和2.58~2.45 Ga 3个稳定的前寒武纪年龄峰值,以及336~257 Ma和476~425 Ma两个稳定的显生宙年龄峰值。定量的物源分析结果表明,阴山、狼山、桌子山贺兰山和阿拉善地区以不同的贡献比例为研究区提供物源,具多物源同时供给的特征。阴山在整个早白垩世一直是主要的物源供给区,与狼山共同向盆地内部提供河流相沉积。阿拉善地区则通过原地风蚀将物质从桌子山北部和贺兰山顶以风沙搬运的方式带入鄂尔多斯盆地,在洛河罗汉洞沉积期共同构成了研究区风成与水成交替的沉积特征。

鄂尔多斯盆地西南部古构造指示的构造-沉积过程及砂岩型铀成矿意义

鄂尔多斯盆地自晚中生代以来长期处于多个板块汇聚的中心,在多期构造作用下,引起了盆地内部地层的变形和叠加。因此,通过恢复鄂尔多斯盆地西南部下白垩统不同地质历史时期的古构造特征,可以更好地理解该地区的构造-沉积与铀成矿过程。文章利用钻孔分层数据和地震剖面解释成果,采用了单一岩性逐步回剥的算法进行地层去压实校正,参考了前人的剥蚀量数据,从而恢复了鄂尔多斯盆地早白垩世末的古构造特征。早白垩世末的古构造图显示,在该时期下白垩统中并不存在现今的天环坳陷结构,华池环河组的顶面古构造特征与下部层位相比发生了显著变化。这些现象表明,华池环河组和罗汉洞组之间存在明显的二级层序界面,其转变的动力背景可能源自六盘山裂谷盆地的初始裂陷和相应的岩浆侵位作用。天环坳陷结构的初步形成可追溯到晚侏罗世末的挤压改造,在中新世晚期再次经历了叠加改造并最终定型。研究区的古构造条件及其演化过程指示了该区域存在“渗出”铀成矿作用。

柴达木盆地东北缘德令哈地区砂岩型铀矿化特征及找矿方向

德令哈地区位于柴达木盆地东北缘,砂岩型铀矿勘查找矿一直没有取得突破。基于详细的野外地质调查与室内研究,对德令哈地区新发现的德科、德东和旺尕秀三个铀矿化点进行重点剖析。研究表明:德令哈地区砂岩型铀矿赋矿层位主要以中新统下油砂山组(N_(1)y)、上油砂山组(N_(2)y)和狮子沟组(N_(2)s)为主,含矿砂岩主要包括褐红色、黄色、褐黄色、黄绿色中粗砂岩及灰绿色钙质细砂岩,矿石中有机质较为发育,常见“有机质+黄铁矿+铀矿物”组合形式。野外地质调查发现:研究区砂岩型铀矿化与断裂构造关系密切,铀矿化主要发育于背斜构造靠近核部一翼,部分断层中也发育铀矿化。石油部门资料指示德令哈地区发育一套厚约200 m的石炭系克鲁克组(C_(2)h)富铀暗色泥岩,铀含量可达30×10^(-6)~50×10^(-6)以上,可以为上覆含矿层提供深部铀源。研究区“背斜+断裂”构造组合形式是良好的构造减压区,为深部富铀成矿流体的向上运移提供了有利通道。据此分析认为柴东北缘德令哈地区的砂岩铀矿找矿方向应以“渗出型”砂岩铀矿为主,找矿目的层应以中新统下油砂山组、上油砂山组和狮子沟组为主,重点关注“背斜+断裂”的叠合部位。

自注意卷积融合的嵌入式平台红外小目标检测

针对嵌入式硬件平台下红外小目标检测存在的内存与计算资源受限问题,高帧率检测需求,以及更高的目标级检测性能要求,提出了一种名为CAMNet的检测网络。该网络结合自注意力全局建模的优势与卷积轻量快速的处理特性,采用四级堆叠的编码器和解码器架构,有效降低了算法资源需求,提升了检测帧率;同时在损失函数方面提出了质心损失函数,有效提升了算法的目标级检测性能。在公开的SIRST数据集上的实验结果显示,CAMNet在常见嵌入式平台的检测帧率达107 FPS,相比于ISTDU-Net、UIU-Net等其它先进网络,目标检测率至少提高了0.76%,虚警率至少降低了87.30%,表明所提检测网络具备较快的检测速度以及较好的目标级检测性能。

鄂尔多斯盆地西南部下白垩统赋矿砂岩成矿流体特征及其地质意义

砂岩型铀矿是全球目前最主要的开采铀矿床类型,近年鄂尔多斯盆地西南部下白垩统砂岩型铀矿获得重要找矿线索,在镇原新庄、彭阳等地区的下白垩统环河组和洛河组均发现新的铀矿化,但目前其成矿流体演化、成矿作用过程尚不清晰。为了确定赋矿砂岩的成矿流体特征以及演化过程,探讨成矿流体对铀成矿过程的影响,对镇原地区铀矿化层及其上下的典型样品展开岩相学、流体包裹体和地球化学等方面的研究。研究表明:赋矿砂岩经历复杂的成岩作用过程,包括褐铁矿化、赤铁矿化、早期碳酸盐化、绿泥石化和硫化物化(黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿)等,其中硫化物化以及与之相关的碳酸盐、重晶石充填与铀成矿密切相关;成矿流体盐度较低,温度集中130~180℃之间,高于白垩系大埋深时的温度,可能是受到早白垩世区域热事件或者深部来源流体的影响;成矿流体富含有机质和U、Fe、Mo、Re、Cu和Zn等成矿元素,很可能均来自于“延长组第7”段烃源岩,符合“渗出”型铀成矿作用特点。

鄂尔多斯盆地伊和乌素地区环河组砂岩地球化学特征及对物源区、构造背景的指示

为了探讨下白垩统环河组砂岩的构造背景和物质来源,主要通过镜下鉴定和岩矿测试,分析了鄂尔多斯盆地伊和乌素地区环河组砂岩岩石学及地球化学特征。伊和乌素地区环河组砂岩主要成分为石英、长石和云母等矿物,含有少量黄铁矿和炭屑等暗色物质。颗粒磨圆呈次棱角状,分选较差,具有近源沉积的特征。砂岩元素地球化学分析具有SiO2含量较高(平均为71.69%),Al2O3含量中等(平均为12.39%),其他元素含量较低的特点。化学蚀变指数(CIA)平均为60.92,化学风化指数(CIW)平均为68.47,表明源区源岩经历了中等强度的风化作用。微量元素地球化学结果显示:研究区环河组砂岩富集Ba、Th、La和U等元素,亏损Nb、Zr、Ho和Er等元素。稀土元素配分图反映研究区环河组砂岩Eu显示负异常,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,LREE/HREE平均为10.23,La/Yb平均为16.27,LaN/YbN平均为11.65。伊和乌素地区环河组砂岩的母岩沉积构造背景为活动大陆边缘,主要物源区为长英质火成物源区。综合研究认为:伊和乌素地区环河组砂岩母岩物源区主要来自狼山和乌拉山地区。

复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用

研究了复合垂直流人工湿地各基质层的硝化与反硝化菌数量以及硝化与反硝化作用强度 .结果表明 ,基质中硝化菌数量为 7 5× 10 3 ～ 1 1× 10 5MPN·g-1,反硝化菌数量为 7 5× 10 6～ 1 1× 10 7MPN·g-1.硝化作用强度为 0 0 1～ 6 35 μg·(g·d) -1,反硝化作用强度为 3 37～ 4 19μg·(g·d) -1.沿水流方向硝化菌数量和硝化作用强度明显降低 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 96 6 1,p <0 0 0 1) .反硝化菌数量和反硝化作用强度比较稳定 ,沿水流方向略有上升 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 772 2 ,p <0 0 2 5 ) .沿水流方向 ,硝化作用与反硝化作用强度变化呈显著负相关 (r=- 0 9776 ,p <0 0 0 1) ,这与人工湿地的溶氧状况和污水中氨氮含量较高相一致 .

复合构建湿地运行初期理化性质及氮的变化

研究了在间歇式进水条件下 ,复合构建湿地系统对氮的去除效果 ,阐述了温度、溶氧、pH等理化因子变化的原因。实验初期 ,系统尚处于不稳定时期 ,对N的去除不够理想。随着系统运转逐步步入稳定状态 ,对KN、NH+ 4 N、NO-2 N有明显的去除效果 ,平均去除率分别为 5 0 %、6 6 %和 71%。硝化 -反硝化作用是氨氮去除的主要途径。从总体上看 ,有植物系统中硝态氮的出水含量较对照系统高 ,说明间歇式进水以及植物的存在都有利于硝化作用的发生。实验发现 ,复合构建湿地在冬季仍能较好地改善水质 ,是一种有效的水链管理对策 。

塔东南寒武系-中下奥陶统碳酸盐岩台缘带的迁移与相对海平面变化的关系

在岩心、薄片以及测井资料分析的基础上,结合地震相、地震属性以及古地貌来识别台地边缘带,追踪和揭示了塔里木盆地东南部寒武系-中下奥陶统不同期台地边缘相带分布与变迁。台地边缘带发育的岩石类型主要为砂屑灰岩、生屑灰岩、鲕粒灰岩与泥晶灰岩等。台缘滩在地震反射剖面上呈杂乱反射或空白反射特征,礁(丘)滩复合体外部呈丘状外形,内部为显杂乱反射或空白反射。较大的礁(丘)滩复合体快速生长形成地层厚度增大的建隆特征,以及向盆地区沉积厚度急剧减薄形成的陡坡或远端变陡特征是判断台地边缘的证据。应用自然伽马能谱测井资料识别碳酸盐岩岩性和沉积能量的方法,结合有机碳、碳氧同位素等资料,编制塔里木盆地东南部地区的相对海平面变化曲线,探讨海平面变化对不同时期台地边缘相带迁移的控制作用。早寒武世塔东南地区以斜坡-盆地相为主,台缘不发育;中晚寒武世海平面不断下降,台地类型为局限台地,台地边缘相发育且向盆地方向迁移;早奥陶世全球海平面开始上升,蓬莱坝组沉积期台地边缘宽度变窄;鹰山组下段沉积期海平面下降,台地类型变为开阔台地,台地边缘相带变宽;鹰山组上段沉积期经历了快速的水进,海平面又开始下降,台地边缘相带向盆地内侧进一步加宽;一间房组沉积之后随海平面快速上升,台地被淹没。

生物膜-人工湿地组合工艺处理城镇生活污水的研究

采用以天然植物中空纤维作为填料的生物质-生物膜反应器(BBFR)串联复合垂直流人工湿地(IVCW)的组合工艺处理系统,研究了5种不同的运行工况,即不同的停留时间、水力及污染负荷条件下对城镇生活污水的处理效果。结果表明,5种工况下组合系统的出水均能达到一级排放标准,COD、TN和TP的平均去除率分别达到89.86%、93.5%和74.78%。各工况条件下因为装置控制参数和稳定程度的不同,各运行阶段下的净化效果也有一定的差异。通过探讨BBFR和IVCW的最佳耦合模式,即系统处理效果达到最佳时的运行参数,实现了BBFR和IVCW二者间的优势互补。