伊犁盆地南缘阔斯加尔地区砂岩型铀矿勘查历程与找矿启示

阔斯加尔地区是近年来在乌库尔其铀矿床往东探索扩大而新发现的砂岩型铀成矿地段。文章通过对阔斯加尔地区不同勘查阶段工作部署以及找矿思路的梳理,结合矿体地质特征,归纳总结铀矿体发现的经验和启示。阔斯加尔地区于20世纪50年代开始勘查工作,前期探索查证为后期的铀矿勘查工作提供了线索和依据。2008年开始带钻查证工作,通过资料梳理,重新预测了铀成矿潜力地区,落实了铀矿产地;2012-2013年进入瓶颈期,经历综合研究和系列基础图件编制,细化了控矿因素,预测了成矿有利地段;2016-2020年为突破期,矿体规模持续扩大,连续揭露到多个较富大的矿体,平米铀量持续提升,资源量规模达中型。阔斯加尔地区是伊犁盆地南缘“乌库尔其-蒙其古尔中部矿集区”的重要组成部分,西接乌库尔其矿床,南邻扎吉斯坦矿床,是伊犁盆地南缘“外围找矿,就矿找矿”的重要地区。中侏罗统西山窑组上段铀矿体为区内主要矿体,其规模较大,资源占比高。通过对已知矿床外围进行不断的探索和查证,搜集整理老资料、开展综合研究与编图等重要的经验和启示,可以作为寻找类似铀成矿地区的借鉴。

伊犁盆地南缘含煤地层水放射性环境特征分析

本文以环境评价标准为基础,辐射污染防控标准为辅,同时参考煤矿相关标准,对伊犁盆地南缘含煤地层以及生产煤矿山的水放射性地质环境进行研究和评价。发现地下水铀异常点30个,其中铀氡双核素水异常点13个,其余为单核素异常点。共确定地下水水铀异常圈9个,其中单点异常圈4个。在生产煤矿、铀矿地浸采区附近水体调查中,个别煤矿的生活饮用水水铀含量达到地下水水铀异常,但水中总α、总β放射性符合《生活饮用水卫生标准》要求。

伊犁盆地南缘煤炭开发区水中放射性特征

为了查清伊犁盆地南缘重点煤炭资源开发区放射性环境现状,同时为煤田安全开发与辐射污染防控提供基础数据。在系统收集以往铀矿水化学调查资料的基础上,通过对研究区内井水、泉水、河水、水文地质长期观测孔内水、生产矿区饮用水及铀矿地浸采区地下水等水源采样分析其放射性活度浓度,初步了解了不同含水岩层中放射性核素的分布特征。本次调查共发现30个地下水铀异常点、10个地表水铀异常点、32个地下水氡异常点,划定地下水铀异常区9处、地表水铀异常区5处、地下水氡异常区11处;铀异常区主要分布在洪海沟—加格斯台、苏阿苏—达拉地一带,多位于铀矿床及其周边;氡异常区受矿床控制明显,个别受断层控制;煤矿排水中天然放射性核素浓度与全疆水平相当,生活饮用水中总α、总β符合生活饮用水卫生标准,但铀矿地浸采区地下水中总α、总β超标,不宜饮用。综合分析认为:研究区内铀异常、氡异常的形成多与附近铀矿化的发育存在密切关系,今后其附近地下水开发利用需要开展进一步的放射性环境评价。

伊犁盆地含砂岩铀矿地层中稀土元素的富集研究

伊犁盆地位于新疆维吾尔自治区西部,地处西天山构造带,属于山间叠合盆地,矿产资源丰富。侏罗系水西沟群第Ⅴ旋回发育于伊犁盆地砂岩铀矿内,稀土元素在炭质砂岩及煤层中高度富集。经测定,煤层底板砂岩样品的稀土元素含量最高值达1589.0μg/g,煤样的稀土元素含量最高值达430.3μg/g。稀土元素配分模式以右倾的轻稀土富集型为主,呈现Eu的负异常。煤样中,稀土元素含量与铀含量呈正相关,稀土矿物以磷钇矿、水磷铈石和磷铝铈矿为主。研究表明,稀土元素源自盆地周边酸性岩风化蚀变作用,酸性岩释放的稀土元素和铀元素随着地下水流动,共同沉淀在有机质富集层位中。

新疆伊犁盆地燃煤电厂天然放射性水平评价

文章对新疆伊犁6家燃煤电厂的原煤、煤渣、煤灰及周围土壤中的天然放射性核素开展测量。结果表明:2家燃煤电厂煤渣、煤灰中天然放射性核素比活度大于1000 Bq/kg,煤渣和煤灰中天然放射性核素富集因子均值分别为1.5~6.3、4.1~16.7。原煤及周围土壤中的天然放射性核素比活度均处于本底水平。因此,建议对用作建筑材料的煤渣和煤灰进行放射性检测,严格控制高比活度的煤渣和煤灰在建筑材料中的比例。This article conducts a survey on six coal-fired power plants in Ili, Xinjiang, and analyzes and measures natural radioactive nuclides in raw coal, coal slag, coal ash, and surrounding soil. The results showed that the natural radioactive nuclide specific activity in the coal slag and coal ash of two coal-fired power plants was greater than 1000 Bq/kg, and the natural radioactive nuclide specific activity in the raw coal and the surrounding soil was at the standard level. Natural radioactive nuclides exhibit varying degrees of enrichment in coal slag and coal ash, with average enrichment index ranging from 1.5~6.3 and 4.1~16.7, respectively. Therefore, it is recommended that when cinder and coal ash are used as building materials, radioactivity testing is carried out to ensure that the radioactivity level in building materials is lower than the national standard limit.

新疆砂岩型铀矿床中稀土元素地球化学特征对比分析——以伊犁盆地铀矿床与巴什布拉克铀矿床为例

通过对伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿床稀土元素地球化学行为特征的分析和蚀源区岩石对比,初步认为该区稀土元素主要来自蚀源区的安山岩和花岗岩,与玄武岩无关;对ΣREE的研究表明,在层间氧化岩石带中ΣREE有所亏损;通过对REE的分异性的研究,认为在不同的分带中REE的分异程度不同,在矿石带中分异程度最大,更加富集LREE,并且随着岩石粒径的增大,LREE和HREE的分异也有增大的趋势;通过对巴什布拉克砂岩型铀矿床稀土元素地球化学特征分析表明,矿石ΣREE明显低于围岩的ΣREE,矿石和围岩ΣREE差别较大,这可能是由于该矿床在成岩成矿和搬运过程中有大量的REE被淋滤流失掉的缘故,但围岩的REE分布模式和矿石的REE分布模式基本一致,这也反映了该区成岩成矿的继承性特征。通过对伊犁盆地流体和岩石的pH值分布情况研究表明,层间氧化岩石带和原生还原岩石带的pH值相似,而矿石带的pH值偏低,这与在偏碱性条件下,REE和U的络合物容易形成,并且REE和U的络合物随着pH值的降低而迁移和沉淀富集是相吻合的。

新疆伊犁盆地的构造特征与形成演化

伊犁盆地是在天山造山带所夹持的微地块上发展演化而成的山间叠合盆地，其现今垂向结构为自下而上由中、新元古代变质基底、石炭纪裂谷火山岩系变形基底和二叠纪以来的盆地沉积岩系组成的３ 层结构，南北向剖面形态总体为两侧造山带相对向盆地逆冲的对冲构造几何学样式，伊犁盆地内则呈现为二山三盆的复杂次级山 盆构造组合。伊犁盆地的形成演化与天山造山带，尤其与其南北两侧相邻的不同性质造山带密切相关。伊犁地块和盆地的形成演化可概括为４ 个大的构造阶段和４ 个成盆期。现今的伊犁盆地正是不同成盆期的原型盆地复合叠置的综合产物。石炭－ 二叠纪和侏罗纪是伊犁山 盆构造系统的主造山成盆期。

伊犁盆地南缘西段中下侏罗统水西沟群沉积体系及其对铀成矿的控制作用

通过野外地质露头和钻孔岩心观察以及对大量钻孔岩心编录和测井解释资料的综合统计分析,笔者将伊犁盆地南缘西段中下侏罗统水西沟群划分出4个大的沉积体系:八道湾组(J1b)的冲积扇沉积体系、三工河组—西山窑组一段的辫状河三角洲沉积体系、西山窑组二段至三段的浅湖沼泽沉积体系和西山窑组四段至五段的曲流河三角洲沉积体系。文中详细讨论了伊犁盆地南缘西段水西沟群各沉积体系的沉积相特征,研究了水西沟群沉积体系及沉积相与砂岩型铀矿的成矿关系,指出辫状河三角洲沉积体系是砂岩型铀矿成矿最有利的沉积体系,三角洲前缘河口坝及席状砂亚相、三角洲平原辫状河流亚相、扇中-扇端亚相及三角洲平原分流河道亚相是砂岩型铀矿主要的控矿沉积相。

伊犁盆地油气与地浸砂岩型铀矿成矿关系研究

伊犁盆地南缘中、下侏罗统水西沟群产有数个可地浸的砂岩型铀矿床。前人对这些铀矿床的成因认识基本上都是层间氧化带成因观点,但对铀矿化的富集机理研究不够深入,普遍认为铀成矿富集机理是含矿层沉积时堆积的有机质及沉积成岩阶段形成的硫化物对层间渗入氧化水中铀的还原吸附作用。油气包裹体及其气相色谱特征研究表明,盆地至少发育过一期石油和一期天然气运移、聚集过程;铀矿床含矿砂岩中的油气来源于深部二叠纪或更老地层的较成熟的烃源层。油气一方面消耗了含矿含水层中的大量氧气,造就了含矿层较强的还原环境;另一方面也参与了铀成矿过程的氧化还原反应,加速了铀还原、沉淀、富集成矿的速度。结合盆地断裂构造研究,本文推断深部油气主要沿近EW向东曼里塔勒迪深大断裂和NWW—SEE向霍城托开深大断裂向上运移,造成断裂附近形成较强的还原障,进而控制了盆地砂岩型铀矿床(点)的空间分布。

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床层间氧化带中粘土矿物特征及与铀矿化关系研究

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床,由于规模大、成矿环境和成矿条件好,在同类型矿床中具有良好的代表性,研究矿床的成矿作用对今后找矿勘查以及开采具有重要理论意义。本文在区域赋铀层位沉积环境研究基础上,以赋矿围岩为研究主体,对伊犁盆地典型铀矿床沉积序列和矿床的控矿层位开展研究,通过对赋矿沉积层位中粘土质对铀矿成矿的控制作用及与铀矿的空间联系和成因分析,开展系统的铀矿床学、能谱测试、显微结构、扫描电镜、地球化学、氢氧同位素等研究,特别是开展了富矿砂体中粘土矿物的种类、成分、结构、同位素、成因等的研究,对粘土质矿物对铀矿成矿的控制作用进行了系统研究。通过研究粘土矿物在伊犁盆地蒙其古尔砂岩型铀矿床成矿过程中的作用及与铀矿的空间联系和成因分析表明:粘土矿物在层间氧化带中分布较为广泛,在主要矿体的氧化还原过渡带中,尤其是部分具有强烈粘土蚀变的砂岩层中铀含量较其他层位要高,反映出粘土矿物与铀成矿是有成因关联的。通过系统的扫描电镜、能谱测试研究,从微观证明粘土矿物与铀成矿有相关关系;粘土矿物的存在导致在近地表含氧含铀水在经过砂岩孔隙时被具有较强吸附能力和巨大表面自由能的粘土矿物所吸附,形成了铀含量较高的片状,团块状的粘土矿物,其在铀成矿作用中起到了吸附和界面的作用,有利于赋矿空间的形成及定位。结合沉积作用、构造活动和后期流体成矿作用等因素,分析了成矿机制和成矿作用,赋矿层位中的粘土矿物、其它成矿条件如岩性(赋矿层和矿源层)、构造(对铀矿化的动力和对地下水径流及铀矿体)等共同控制了铀成矿作用。

伊犁盆地南缘中下侏罗统碎屑岩地球化学特征及对物源制约

对可地浸砂岩铀矿找矿和评价而言，明确赋铀砂体的物源是关键。伊犁盆地南缘中下侏罗统为重要砂岩型铀矿赋矿层位。来自盆地南缘坎乡苏阿苏沟中下侏罗统剖面碎屑岩岩石学及地球化学特征分析，对该套碎屑岩物源区特征及构造环境进行研究。下侏罗统八道湾组以杂色砾岩、含砾粗砂岩为主，颗粒具有较差的分选性和磨圆度。砾岩中可见块状层理，正粒序层理，砂岩中可见大型板状层理，砂岩主要为岩屑砂岩，岩屑成分主要为硅质岩屑和流纹岩岩屑；下侏罗统三工河组以细砂岩，粉砂岩，泥岩为主，细粉砂岩中可见沙纹层理，泥岩中可见到水平层理；中侏罗统西山窑组主要发育含砾粗砂岩-砂岩-泥岩组合，砂岩中发育大型槽状层理，平行层理，泥岩可见水平层理；来自该剖面19件样品的地球化学测试数据显示，该套碎屑岩具有较高的SiO2（53.01%~85.52%，平均值为71.22%）和Al2O3（7.45~23.83%，平均值为13.96%），低TFe2O3＋MgO（0.95~10.77%，平均值为3.64%）和TiO2（0.20~1.32%，平均值为0.74%），其微量元素和稀土元素组成与上地壳相似，轻稀土富集，重稀土较平坦，铕亏损较明显。微量元素和稀土元素特征显示其物源来源于上地壳长英质岩石，母岩沉积构造背景为与大陆岛弧相关沉积盆地。结合前人资料，认为伊犁盆地南缘中下侏罗统物源可能来源于石炭系大陆岛弧环境下形成的岩石。

伊犁盆地洪海沟地区中侏罗统西山窑组上段沉积特征及其与铀成矿的关系

研究伊犁盆地南缘洪海沟地区主力含铀层系——中侏罗统西山窑组上段的沉积特征,为该区下一步铀矿地质勘查提供理论依据。根据沉积结构、岩性组合、沉积韵律、沉积构造、测井曲线等特征,认为西山窑组上段在洪海沟地区主要发育曲流河沉积。根据连井剖面特征,以及砂体厚度、砂地比等沉积特征在平面上的变化,洪海沟地区西山窑组上段沉积相的平面分布规律明显,中间为沿北西—南东向展布的曲流河道,河道南部为河漫沼泽,北部为河漫滩。综合研究区岩性、构造、铀源等成矿条件,西山窑组上段赋存的铀矿体主要受河道砂体展布方向、河道砂体厚度、砂体粒度、砂体中的泥岩夹层、地层产状等因素控制。

层间氧化带分散元素铼与硒的超常富集机制探讨——以伊犁盆地扎吉斯坦层间氧化带砂岩型铀矿床为例

本文以伊犁盆地扎吉斯坦层间氧化带砂岩型铀矿床为例,阐述了其中分散元素Re与Se的超常富集规律。研究表明分散元素Re与Se在空间上与砂岩U矿体密切共生,但其超常富集又具有独立性;在矿源等条件具备的情况下,层间氧化作用可以促使分散元素Re与Se超常富集并独立成矿,是一种潜在的分散元素成矿新机制。

伊犁盆地南部新构造特征及其对砂岩型铀矿的控制作用

伊犁盆地新构造运动研究在该区铀矿研究中占有很重要的地位。本文通过新构造基本特征的描述、擦痕和节理的统计分析、构造产物的ESR(电子自旋共振)测年等手段研究了伊犁盆地新构造运动特征,并探讨了其对铀矿形成和展布的控制作用。研究表明,新构造以断裂构造为主,是区域近南北向挤压应力作用的结果;结合前人研究成果,可以将伊犁盆地新构造运动分为五期始新世晚期-渐新世、中新世、上新世末期-早更新世、早更新世-中更新世、中更新世至今。新构造活动与铀成矿作用有时间上的一致性,并控制了伊犁盆地南部砂岩型铀矿的形成和展布,尤以东西向断裂对铀矿的控制作用最为明显;与新构造作用东强西弱相对应,西部的成矿条件比东部好。

伊犁盆地南缘隆升剥蚀及其盆地南部的沉积响应——利用磷灰石裂变径迹分析

分析了伊犁盆地南缘蚀源区14件磷灰石样品,其中南缘中西部10件,东部4件。磷灰石裂变径迹表观年龄及其与高程的关系、单颗粒年龄、封闭径迹分布特征表明,伊犁盆地南缘样品均遭受了不同程度的退火,但没有发生明显的区域性热事件。通过封闭径迹正演热史模拟得出,伊犁盆地南缘中新生代构造演化经历了三叠纪—侏罗纪晚期快速隆升,白垩纪—古近纪相对稳定和新构造快速隆升三个阶段。东西两段略有不同,西段隆升时间较早,样品所在地在早三叠世就开始强烈隆升,说明当时该处离原型盆地边界较近,而东段此时样品所在位置还可能接受沉积,直至中侏罗世末期才开始隆升剥蚀。侏罗纪原型盆地南部边界至少跨过大板煤矿,因为在该处出露中侏罗世西山窑组残留地层。相应的稳定阶段东段要滞后一些,稳定时间相对较短,西段该时段长达100Ma,而东段多在50～60Ma。新构造运动强烈活动的时间东段相对较早,局部地段在38Ma就开始隆升。盆地南缘沉积相带的发育特征和新近纪(或第四纪)内给出的电子自旋共振年龄(ESR)均说明,沉积对构造具明显的响应,盆缘快速隆升阶段其盆地内相应的沉积物较粗,相对稳定阶段对应的沉积较细或缺失。

伊犁盆地蒙其古尔地区水西沟群砂岩型铀矿目的层岩石学特征及其意义

蒙其古尔地区位于伊犁盆地南缘东部构造活动区与西部构造稳定区的过渡部位,中下侏罗统水西沟群是该区可地浸砂岩型铀矿床的成矿主岩,具有较好产铀前景。为深入了解该区砂体的岩石学特征,通过野外详细地质调查、钻孔观察、岩心编录等方法,结合室内工作和前人的研究成果,详细研究了该区砂岩的碎屑骨架组分、结构及成岩作用等岩石学方面的特征,并对其后生铀成矿和物源环境进行了综合分析。结果表明该区砂岩成分成熟度和结构成熟度均较低,成岩作用较强,具有发育铀储层的物质基础,其物源很可能是来自于周边的火山岩。

伊犁盆地砂岩型铀矿同位素地质特征

本项目试图探讨砂岩型铀矿床的同位素地质特征 ,开拓同位素地质研究的新领域。对伊犁盆地砂岩型铀矿床及其蚀源区的初步研究表明 ,该区砂岩型铀矿具有期成矿作用的特点 ,成矿年龄有 82Ma、6 0Ma、11 4Ma、7 1Ma和 3 5Ma。从含矿砂体中精选出的碎屑锆石的U Pb等线年龄为 380Ma,与蚀源区花岗岩和火山岩的年龄一致 ,从而限定了含铀砂体的物源。笔者认为 ,伊犁盆地砂岩型铀矿床具有多铀源富集的特征 ,铀源主要来自沉积过程中形成的富铀砂体 ,也有部分来自蚀源区富铀岩石风化淋滤作用而释出的铀。

伊犁盆地新构造运动与砂岩型铀矿成矿关系

伊犁盆地新构造运动在地貌、断裂活动和地层接触关系等方面表现十分明显.通过构造地貌和构造年代学的分析方法,对其表现特征和运动特征及其与铀成矿之间的关系进行研究.伊犁盆地新构造具 4 个演化阶段:①始新世晚期—渐新世盆地新构造运动起始活动阶段;②中新世盆地南缘隆升、北缘差异沉降阶段;③上新世末—早更新世盆地新构造强烈挤压隆升与沉降阶段;④中更新世至今盆地新构造差异升降运动阶段.伊犁盆地新构造运动对区内砂岩型铀矿成矿在空间上和时间上均具有明显的控制作用,活动期次决定了铀成矿时间上的分段性,活动强度决定铀成矿空间分布的不均一性.

伊犁盆地二叠系烃源岩沉积环境

据不同岩类烃源岩有机碳含量分布、饱和烃气相色谱及有机质类型等特征 ,研究了烃源岩的沉积环境 ,分析了沉积环境对有机质丰度和类型的影响。研究认为 ,伊犁盆地二叠系烃源岩主要集中在塔姆齐萨依组和巴斯尔干组 ,沉积时总体具温带气候特征 ,水体的古盐度较高 ,水介质条件呈弱碱性 -碱性 ,沉积环境为弱还原 -还原相。其中还原程度强、具一定深度水体的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所 ,沉积有机质能及时沉积、保存下来。因此 ,烃源岩有机质丰度普遍较高 ,类型好 ;反之 ,则明显变差。

伊犁盆地阔斯加尔地区西山窑组下段岩性岩相特征及与铀成矿关系

研究伊犁盆地阔斯加尔地区含铀层系西山窑组下段的岩性岩相特征,总结其与铀成矿的关系,为该区下一步铀矿地质勘查提供理论依据。根据研究区西山窑组下段岩性特征、二维连井剖面特征、砂体发育特征、岩相平面结构展布特征,结合整个盆地南缘的沉积地质背景,阔斯加尔地区主要赋矿层位中侏罗统西山窑组下段下亚段主要为扇三角洲前缘沉积,并发育有朝北和北东方向展布的水下分流河道以及河道间的水下分流间湾等沉积微相。通过对研究区目的层段岩性岩相与铀成矿关系的研究,阔斯加尔地区西山窑组下段赋存的铀矿体主要受分流河道砂体展布方向、分流河道砂体厚度、沉积作用的水动力、沉积微相的形态或突变,以及沉积期后的构造演化等因素的控制。