松辽盆地海力锦铀矿床黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其对成矿流体性质的指示

海力锦铀矿床控矿灰色砂岩垂向上具有“两红夹一灰”特征,铀矿体呈多层板状,与传统的层间氧化带砂岩型铀矿明显不同。文章通过对赋矿灰色砂岩中黄铁矿微区微量元素和硫同位素特征研究,反演海力锦铀矿床成矿流体性质及来源,主要获得了以下几点认识:(1)海力锦铀矿床含矿层黄铁矿赋存形式包括胶状、草莓状,铀矿物常与草莓状或胶状黄铁矿共伴生于有机质胞腔内或矿物粒间孔隙。(2)黄铁矿微量元素特征显示,As、Mo、Sb等亲硫性元素从核部到边部含量增高,Mo、Ni、Zn、Cu、Ba等元素与U具有较好的正相关性,这些元素在大气降水中难以沉淀和富集,往往富集于深部还原性流体中。硫同位素δ34SV-CDT值显示从核部到边部明显降低的特征,表明黄铁矿形成环境发生了较大改变,指示海力锦铀矿床成矿流体可能为深部具有一定温度的还原性流体。(3)松辽盆地西南部深部发育厚度大且面积广的富铀烃源岩,海力锦铀矿床东南部F1断裂为沟通深部富铀烃源岩和含矿层的深大断裂,据此认为海力锦铀矿床成矿流体可能来自深部还原性流体(富铀烃源岩),控矿灰色砂岩为还原性流体对原生氧化沉积建造的还原改造。

松辽盆地西南部大林地区铀成矿特征分析

大林铀矿床是松辽盆地西南部新近探明的砂岩型铀矿床。文章对大林铀矿床的矿体产出特征、铀的赋存状态等成矿特征开展研究。研究表明,宏观上,含矿层姚家组下段氧化砂岩十分发育,铀矿体呈多层产出且受氧化带控制明显。微观上,铀主要呈吸附态,独立铀矿物与含铀矿物较少,沥青铀矿是主要的独立铀矿物,存在含钛铀矿物与闪锌矿的热液矿物组合。根据成矿特征初步判断,大林铀矿床与邻近的钱家店铀矿床和宝龙山铀矿床成因相似,是表生流体与深部流体叠加作用的结果。

数字化铀矿勘查服务平台数据资源共享与安全策略

随着“数字核工业”建设的全面铺开,数据资源成为铀矿地质勘查业务中不可或缺的核心生产要素。核工业北京地质研究院基于开源软件架构,研发了基于统一架构、研产一体的“数字化铀矿勘查服务平台”,该平台是基于各类实用型软件功能和丰富的勘查数据资源开展数据共享与应用,在铀矿地质勘查工作中提高勘查效率和准确性的一种服务型软件系统。为了满足铀矿地质勘查不同类型的数据及服务需求,建立了一套较为健全的数据资源和服务体系,提供了一批基础地质、铀矿勘查物化探等相关数据资源,并严格划分数据权限和用户权限,实现根据数据所有权划分审批权限的功能。同时,在国家网络安全和信息安全的要求下,开展了数据安全策略研究,以保障平台安全稳定运行。面向四代勘查项目,面向铀矿地质勘查领域,初步构建了“快速存储、方便查询、灵活调用、共享发布、动态更新、分析应用”的数据资源管理、共享和应用服务平台。

松辽盆地中-新生代构造-沉积演化及其对铀成矿地控制作用

松辽盆地为大型断-坳复合型沉积盆地,复杂的盆地演化和充填作用形成了盆地有利的铀成矿地质背景和成矿条件,控制了盆地大规模铀成矿作用,开展盆地构造-充填特征研究是深化盆地铀成矿机理研究的基础性工作。文章通过对松辽盆地构造-充填特征研究,总结了成盆动力学机制,初步恢复了原形盆地形态与特征,查明盆地构造-沉积演化特征与盖层建造类型。研究表明,松辽盆地主要经历早白垩世裂谷(断陷)与晚白垩世坳陷两个主要成盆阶段,形成下断上坳的充填结构,在垂向上发育三套上红下黑的成矿建造组合。将盆地中-新生代演化划分为6个阶段,其中古新统—始新统(E1—E2),盆地在挤压背景下发育全区隆升剥蚀,深部成矿流体大规模渗出改造成矿,是盆地的主成矿期。

地浸砂岩型铀矿松散岩层单动双管取心钻具的研制与试验

为解决单管钻具取心工艺方法在深部目的层/矿层等松散岩层取心中存在的取心质量差、取心效率低和操作难度大的问题,开展了地浸砂岩型铀矿松散岩层单动双管钻具的研制和试验。通过设计和改进单动机构、断心结构、液力退心机构和快拆机构,研制了两类分别具有可直接液力退心和快速拆卸功能的SD型单动双管钻具。试验结果表明:SD110型双管钻具可在免拆内管的情况下实现地表快速液力退心,提高双管钻具退心效率;SDKC110型钻具可快速拆装更换内管,实现退心和钻进平行作业。与单管钻具相比,SD系列单动双管钻具在松散岩层的平均回次长度提高28.62%,平均机械钻速提高11.61%;与常规单动双管钻具相比,退心操作时间降低了32.69%。SD系列单动双管钻具适用于在松散破碎地层进行取心钻进应用,可有效提高岩心采取效率和岩心质量。

新型单水口PDC钻头在铀矿地质钻探中的适用性研究

北方地区铀矿地质钻探施工地层大多为砂泥岩,在钻进过程中,冲洗液固相含量较高、孔底净化困难,严重降低钻探施工进尺效率以及成孔质量。为了提高铀矿地质钻探的效率,改善孔底净化条件,设计和研制一种新型3翼单水口PDC(Polycrystalline Diamond Compac,聚晶金刚石复合片)钻头,通过数值模拟验证该钻头在结构与材料方面的可靠性;通过流体场模拟验证该钻头水路结构设计的合理性;通过现场4个钻孔试验,并与传统4翼多水口PDC钻头钻探指标进行对比,验证该钻头在实钻中能够更快在泥岩地层钻进,提高机械钻速约20%,且能预防较为严重的烧钻事故。新型3翼单水口PDC钻头在铀矿地质钻探中具有较强的适用性和推广应用价值。

铀矿地质钻探移动式泥浆净化设备设计

环保要求和泥浆性能维护在地质勘探中的重要性日渐突显,使得铀矿钻探建设对泥浆清洁处理的标准变得更为严格。基于铀矿钻探工作单孔施工周期较短、机台搬家频次较高以及泥浆处理量较小的特点,研制了一种适用于砂岩型铀矿钻探的移动式泥浆净化设备。该设备采用模块化集成设计,主要由泥浆收集系统、除砂系统、自动化控制系统等组成,整合泥浆收集、净化、排放等多项传统泥浆处理设备设施及工艺,并可实现拖拽行走,在机台短途搬迁时能有效节约人力、物力。现场试验证明,该设备在砂岩型铀矿钻探过程中实现了优良的环保效果和经济效益,达成了一次配浆多孔使用和泥浆零排放的目标,并提高了钻孔质量。

连山关地区铀矿地质钻探技术优化

由于连山关地区存在着地层复杂、岩石胶结松散、水敏性强等诸多不利因素,钻探施工中存在钻孔漏失、掉块卡钻以及坍塌埋钻等问题,导致钻孔报废,降低了铀矿地质钻探施工的经济效益。为了解决以上问题,以ZK93-1孔钻为对象,针对铀矿地质地层特性以及常用设备、泥浆等存在的不利因素,对钻孔设备进行优化,选用CSD-1800A型全液压动力头钻机、HQ绳索取心钻具,并配备镦粗钻杆的NQ绳索取心钻具,提高了钻进效率及安全性,也降低了劳动强度;选用成膜防塌无固相冲洗液,有效降低钻孔偏斜,保证了岩矿心采取率,降低了施工成本,为类似地质条件地区的钻探工作提供参考依据。

基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究

砂岩型铀矿勘查队伍在进行铀矿勘查的过程中收集了大量勘查区内地震剖面,部分地震剖面中隐藏的地质信息未得到充分发掘,文章从地质、物探相结合的研究视角,依托历年铀矿勘查工作经验对收集的地震剖面进行综合分析和二次开发利用,提高地震资料利用率,进一步发挥地震资料在砂岩型铀矿勘查过程中的指导作用。在地震剖面中识别构造、沉积等要素,将各类要素投影至平面图中进行叠合并筛选,进而确定铀成矿有利部位。该找矿预测方法综合反转与走滑构造预测成果、辫状河砂体预测成果、削截不整合预测成果、隆起构造预测成果、洼地预测成果,以岩性地化环境作为控制性指标,结合周围钻孔单孔、连孔信息,实现对铀成矿有利砂体的预测。文章提出松辽盆地南部坳陷期沉积地层处于右旋走滑构造背景下,走滑断裂的局部地区形成挤压应力场造成反转构造,进而形成了古隆起,这一过程同时伴生形成拉伸应力场,进而形成了深洼地,古隆起和深洼地之间过渡带形成一系列发育辫状河的山间河谷地形,应力场的转换形成一系列不整合界面和局部隆起构造,控制了铀矿化的具体位置,其能否最终形成富矿体取决于该具体位置是否处于氧化—还原的过渡带。文章预测了13片外围铀成矿潜力较大且可供下一步钻探工程查证的砂体,预测结果与部分外围铀矿体位置一致,在其中两片有利砂体附近勘查发现两处铀矿产地。文中基于地震剖面中地质信息的找矿预测方法对铀矿找矿具有一定指导和借鉴意义。

大兴安岭阿尔山地区宝力高庙组浅变质岩年代学、地球化学特征及原岩建造探讨

大兴安岭阿尔山地区宝力高庙组为一套以沉积碎屑岩、安山岩为主的陆相沉积-火山岩系,经历了区域变质作用后转变为低绿片岩相。笔者对宝力高庙组浅变质岩开展了锆石U-Pb定年、地球化学的研究,结合岩性岩相学和变质变形特征,试图恢复其原岩建造,并在此基础上,探讨了沉积背景。结果表明,阿尔山地区变质安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(312.1±1.2)Ma,地质时代属晚石炭世—早二叠世,将其厘定为宝力高庙组,原岩组合属典型的滨湖相陆源中酸性火山-沉积建造,沉积构造环境为活动大陆边缘的弧内盆地,与区域上二连—贺根山蛇绿—增生杂岩带晚石炭世—早二叠世时期的构造环境一致。

松辽盆地南部砂岩型铀矿储层结构与铀成矿作用

以松辽盆地南部DL地区砂岩型铀矿为目标,在沉积学背景研究的基础上,开展铀储层结构与铀成矿作用研究。通过钻孔数据统计及系统的取样分析并编制铀储层非均质性图件,精细地刻画了姚家组铀储层的几何形态和复杂结构,充分展示了铀储层的定量非均质性。结果显示,区内灰色砂体多为原生灰色砂体,而下氧化带在沉积期后经历了较强的表生流体改造,为后生氧化带,矿体主要分布于河道砂体分岔处,以及从无隔挡层到隔挡层突然变厚的河道砂体边缘而非河道中央,其形态受氧化还原界面控制以板状为主。综合分析认为,表生流体成矿作用经历了晚白垩世姚家组含矿主岩预富集与表生流体叠加改造成矿2个阶段。通过对比DL地区储层结构对铀成矿的控制作用,在BL地区优选出3片找矿靶区,为下一步的勘查工作提供理论依据。

基于小波Mallat算法的自然电位曲线基线漂移校正方法研究

在石油、煤田及金属矿勘探中,自然电位测井能够用于渗透性地层划分、地层水电阻率确定、地层对比和沉积相分析等。由于受钻孔内环境、地面电极环材质和探管结构等多种因素的影响,自然电位曲线存在基线漂移、分辨率低、干扰大等问题,尤其是自然电位曲线的基线漂移,影响了测井曲线的质量,降低了测井曲线的解释精度。因此,文章提出了一种基于小波分解与重构算法的自然电位曲线基线漂移校正的方法,对地浸砂岩铀矿成矿预测和环境分析具有重要的指导意义。

松辽盆地富铀有机质建造发育特征及其对渗出型砂岩型铀矿的制约

在采用渗出成矿新思路进行松辽盆地砂岩型铀矿勘查时,对盆地中提供铀源的黑色富铀有机质建造研究显得格外重要。文章在系统梳理松辽盆地烃源岩特征的基础上,对松辽盆地富铀有机质建造的产出层位、分布规律与铀含量的研究发现:松辽盆地区域上分布上、中、下3套富铀有机质建造,分别与下白垩统、青山口组底部、嫩江组底部烃源岩对应,其中上部富铀有机质建造对盆地中北部铀成矿作用的影响大,而盆地南部主要受下部富铀有机质建造的制约;松辽盆地铀工业孔空间多产于具有深大断裂沟通的富铀有机质建造铀含量高值中心区边缘,表明富铀有机质建造对松辽盆地砂岩型铀矿化具有明显的制约作用,推断黑色烃源岩不但为铀成矿提供了一定的还原物质,而且可能是砂岩型铀成矿作用的重要的潜在深部铀源。该研究可为以红杂色建造为主的姚家组、四方台组等主攻层位的渗出成矿预测提供“下黑”成矿要素的支持,更好地指导松辽盆地渗出型砂岩型铀矿的勘查。

抽水试验确定松辽盆地主要水文地质参数方法讨论

近年来,松辽盆地铀矿找矿成果颇丰,中型至大型铀矿床的发现为我国铀资源的开发和利用奠定了重要基础。在地浸开采过程中,水文地质参数的精确度对于提升采矿效益和确保安全生产至关重要。水文地质参数的主要获取途径为抽水试验,所采纳的试验手段与参数计算方法的挑选,对试验结果的精确性和经济性起到关键作用。何种方法所得渗透系数最接近实际值,经济性最佳,目前国内水文地质界尚未达成共识。文章通过对松辽盆地南部海力锦、钱家店及大林3个典型铀矿床抽水试验展开深入研究,结合工作目的和水文地质条件,确定了松辽盆地南部地浸砂岩型铀矿床适合定流量非稳定流抽水试验方法。分别用双对数标准曲线配线法、半对数直线图解法及水位恢复法计算了渗透系数、影响半径、贮水系数及压力传导系数等水文地质参数,并对以上3种方法求得的参数的准确性进行了分析和讨论,同时总结了各种方法的利弊,旨在为我国类似铀矿床的水文地质工作提供借鉴。

松辽盆地南部青山口组沉积充填与铀矿找矿方向

随着钱家店矿区及外围铀矿带内的找矿空间越来越小,目前铀矿勘查工作对松辽盆地南部新区、新层位的找矿需求越来越大。为重新系统认识松辽盆地南部区域上的青山口组,文章通过大量钻孔岩心、测井资料,结合地质背景及前人研究成果,对松辽盆地南部青山口组的沉积充填特征进行了阐述,认为:研究区青山口组受坳陷盆地结构及中部架玛吐隆起的影响,区域上地层厚度变化较大,呈现凹隆相间的格局,整体表现为“中间薄、南北两侧厚;东部厚、西部整体缺失”的充填特征;研究区由南到北青山口组表现为冲积扇-河流-三角洲-湖泊的沉积体系,且以古隆起为界构成“南河北洲”的沉积格局;砂体主要发育于西南部开鲁坳陷内,且河道存在向中部古隆起、“鞍部”汇聚的特点,水流汇聚的区域即为目前有利灰色成矿砂体的发育部位。在此基础上,运用沉积学及砂岩型铀成矿理论对研究区铀矿找矿方向提出了两点建议:新增青山口组为研究区主攻目标层位,且其赋矿段具有由南往北不断上移的变化规律;将河流相河道汇水-砂体叠置部位及末端沉积相变部位、古隆起和凹陷的衔接部位、具古隆起“鞍状沟谷”格局汇水地貌特征的部位作为研究区砂岩型铀矿找矿方向。本研究首次全面系统地阐述了松辽盆地南部青山口组的沉积充填特征,完善了该地区基础地质理论研究,同时对扩大研究区找矿空间,有效支持科研生产具有指导意义。

松辽盆地开鲁坳陷上白垩统姚家组与青山口组地层发育特征及铀成矿条件

松辽盆地开鲁坳陷找铀目标层主要为上白垩统姚家组和青山口组,二者同为红杂色建造,在区域上不易识别,层序格架不明,制约了找矿成果的扩大。文章通过岩性组合、地震界面追踪、测井相识别、生物化石组合、地球化学及重矿物分析指标等方法,初步识别出姚家组与青山口组的地层划分标志。结果显示:青山口组顶部以紫红色泥岩为主,下部为紫红色、灰色细砂岩、泥质中-粗砂岩夹薄层紫红色泥岩,地震相上表现为反射波连续性差、振幅小或中等、微弱的特征,测井曲线呈钟型、指型、箱型,风化指数(CIA)平均为57.16,重矿物以钛铁矿+石榴子石+重晶石+锆石为主;姚家组可分为上下两段,下段以褐红、砖红、灰色细砂岩、中砂岩、砂质砾岩为主,上段由一套灰绿、紫红色泥岩和灰白色粉砂岩、细砂岩、中砂岩组成,地震相上表现为反射波连续、振幅高或较高,底部中低振幅、中连续的反射同相轴等特征,测井曲线呈箱型、钟型,少量指型,风化指数(CIA)平均为65.22,底部风化指数(CIA)表现为突变增高,重矿物以锆石+石榴子石+白钛矿+锐钛矿+钛铁矿的组合为主。在此基础上,对姚家组与青山口组的铀成矿条件进行分析对比,研究认为,两者铀源主要来自松辽盆地南缘中、新生代火山岩和海西期、燕山期花岗岩,均具备充足铀源;青山口-姚家期均发育南西向北东展布河道,从上游至下游形成了冲积扇-辫状河-曲流河-三角洲-湖泊的典型沉积环境;青山口组及姚家组含矿灰色砂体中含有丰富的有机质、炭化植物碎屑、黄铁矿等还原剂,统计其有机碳含量为0.11%~0.56%,显示均具有较好的还原性;姚家组氧化带主要呈面状展布,余粮堡—钱家店及架玛吐—保康等地段成矿潜力巨大;青山口组氧化带呈环带状展布,奈曼、通辽—钱家店等地段成矿潜力较大。

松辽盆地东南部外围红庙子断陷油气勘探前景分析--以辽新地1井下白垩统鹰嘴砬子组为例

红庙子断陷位于桓仁盆地北部,是一东断西超的箕状断陷,露头及少量钻探揭示其内发育较好的烃源岩条件.本研究利用该断陷西部辽新地1井的钻探资料,详细分析了前人研究薄弱的鹰嘴砬子组油气地质条件与成藏前景.测试分析表明,红庙子断陷鹰嘴砬子组油气显示较好,烃源岩以半湖相灰黑色泥岩为主,有机质丰度较高,且有机质主体进入成熟生烃阶段,属中等-好烃源岩.储层虽以特低孔、低渗型为主,但其上覆林子头组和下伏果松组均发育安山质火山岩建造储层,为油气藏形成提供了多套储集空间.同时,电法勘探综合解释剖面显示,烃源岩发育的鹰嘴砬子组不仅夹持在林子头组和果松组2套火山岩建造储层之间,并直接与果松组火山建造储层对顶相接,形成了有利的生储盖组合.推测红庙子断陷具有较好的油气勘探前景.

松辽盆地西南部姚家组下段局部排泄源特征及与铀矿化关系分析

松辽盆地西南部上白垩统姚家组下段含水层是重要的铀矿化区域。为了深入了解该地区的铀成矿机制,文章采用水文地质分析、放射性元素含量测定、水化学特征分析等手段,结合区域构造和含水层结构研究,对姚家组下段局部排泄源及其与铀矿化的关系进行了深入研究。研究揭示了姚家组下段具备完整的补给-径流-排泄体系;补给区大面积发育潜水氧化带,径流区发育层间氧化带;更重要的是,确定了局部排泄源为隐伏排泄源,并发现含矿含水层地下水向上部第四系含水层排泄过程中,在局部排泄源区域引起了一系列水文地质特征的变化。局部排泄源的空间存在对铀矿化形成具有控制作用,这为松辽盆地西南部铀矿的进一步勘探提供了重要的理论依据。

松辽盆地海力锦铀矿床含矿地层岩石弹性参数特征研究

当前,地震勘探技术在砂岩型铀矿勘查中主要用于查明地层展布、构造和砂体等成矿环境要素,而在分辨地层岩石是否含矿等铀矿信息直接获取方面尚存在欠缺。砂岩型铀矿含矿砂体与围岩的弹性参数差异是开展含矿砂体地震识别技术研究的基础,针对松辽盆地海力锦铀矿床的含矿地层,采集三口钻井的岩心,在实验室采用“线切割+全程样品防护”方式制获岩心样品,通过“量积法+超声脉冲透射法”开展测量,获取钻井岩心样品的纵波速度、横波速度和密度等弹性参数,并计算钻井岩心的纵波阻抗和横波阻抗,在此基础上开展海力锦铀矿床含矿地层岩石的弹性参数特征研究。研究结果表明:在含矿层深度范围内,岩石弹性参数差异主要受岩石岩性影响,而受深度变化的影响可忽略不计;地层岩石不同岩性的速度、密度和波阻抗等弹性参数存在差异,特别是含矿中砂岩的密度和速度参数与围岩存在一定差异,可根据密度和纵波速度差异识别含矿中砂岩,并给出相应的技术方案,为开展岩石岩性及含矿砂体的地震精细识别研究提供依据。

铀矿测井资料解释与管理一体化网络平台设计与开发

文章从铀矿勘查生产过程中对测井资料的需求出发,采用面向对象的现代软件工程开发思想和技术手段,设计了一套测井资料处理解释和管理一体化网络平台。平台集测井数据管理、测井数据处理解释和系统维护与管理等功能模块于一体,实现核工业系统内铀矿测井资料标准化解释、规范化存储管理和网络共享应用,以提高铀矿勘查生产研究与决策的科学性和时效性。铀矿测井资料处理解释和管理一体化网络平台在鄂尔多斯和松辽盆地进行了大量钻孔的测试工作,平台运行稳定,成果资料准确可靠。