新世纪以来我国铀矿地质科技创新重要进展及展望

新世纪以来,我国铀矿地质勘查领域重大理论和技术创新成果,极大地改变了我国砂岩型、热液型铀矿的找矿思路、找矿方向,引领、支撑了系列找矿重大突破,重塑了铀矿勘查新格局。文章首先分析了我国20余年来铀矿地质科研布局的总体思路与演进方向;然后总结了铀矿重大基础地质与成矿理论研究进展,系统凝练了地质、物化探、遥感、钻探工艺、分析测试等领域的技术创新及核心勘查装备研制成果,梳理了铀资源预测评价技术研究进展及应用成效;最后,在重大基础前沿和成矿理论、先进铀矿勘查技术研发、非常规核能裂变资源勘查技术研究、数字铀矿勘查技术开发等方面提出了未来10~15年主要发展趋势和方向,指出在“双碳”目标和核能大发展对铀资源保障需求背景下,必须继续坚持并加强铀矿地质科技创新,高质量引领和推动“新区、新层位、新类型、新深度”找矿突破。

新疆巴什布拉克地区有机地球化学特征及其对铀成矿的控制

巴什布拉克铀矿床是新疆典型的与地沥青有关的砂岩型铀矿床。研究该矿床油气有机质来源、演化程度及后期降解过程,有助于深入解读原生红层在油气二次还原条件下的铀富集机理。本文针对该区铀矿化与油气密切相关的特点,采集了钻孔中具明显油浸的铀矿化砂岩和砾岩进行提取物分析。通过对提取物氯仿沥青“A”及其族组成和饱和烃气相色谱分析可见,有机质正构烷烃主峰碳为C17、C18、C20、C24和C25;（C21＋C22）/（C28＋C29）为0.58-12.17;Pr/Ph为0.40-1.47;Ts/Tm为1.3-16.1,高含量的系列重排藿烷化合物和“V”型甾烷分布,显示该区油气有机质主要来源于中下侏罗统湖相沉积。OEP为1.04-1.14,深部样品的OEP〈1.0;C-21/C＋22为0.18-2.11,指示局部烃源岩可能受到热改造提前进入生油门限,导致矿区深部浸入的油气有机质演化程度较高。早期浸入的油气有机质饱和烃气相色谱基线呈上飘“鼓包”状突出,Pr/nC17为0.6-0.9,Ph/nC18为0.8-11.98,表明受到氧化和微生物降解作用,在此过程中铀发生沉淀和富集。铀矿化主要受油气氧化和降解产物地沥青分布范围控制。

准噶尔盆地南缘构造抬升剥蚀不均一性对砂岩型铀矿的制约

准噶尔盆地南缘与伊犁和吐哈典型产铀盆地成矿地质背景相似,然而,至今未发现铀矿床。现存铀矿(化)点主要受控于构造形态和抬升剥蚀程度,本文主要通过恢复准噶尔盆地南缘构造抬升剥蚀量,探讨构造抬升剥蚀不均一性对砂岩型铀成矿的制约,指出有利构造保矿的适宜地段。采用镜质体反射率(Ro)反演技术,结合目的层成岩作用研究,估算出四棵树和硫磺沟地区剥蚀量分别为2880~3680 m和2400~3680 m,相对较小。分析抬升剥蚀不均一性的形成机制发现,两个地区发育走滑断层主导的传递带致使抬升剥蚀量相对较小,主要表现为地层的逆冲缩量相对较小和发育不同的构造调节方式(盆山耦合方式)。四棵树地区主要发育逆掩冲断型盆山耦合方式,对后期铀成矿不利;硫磺沟地区发育冲隆-掀斜型盆山耦合方式,对铀成矿的保存较为有利。地表露头和深部钻孔均显示硫磺沟地区存在层间氧化带及其铀矿体的可能,是寻找剥蚀残留"古矿"的优选地段。

南天山中、新生代造山作用与萨瓦甫齐铀矿床叠加富集效应

天山造山带中、新生代陆内造山过程对天山山间盆地和两侧盆地内的砂岩型铀矿有明显的控制作用。本文系统采集萨瓦甫齐铀矿床矿石样品,通过薄片镜下观察、α径迹放射性照相、电子探针和扫描电镜等多种技术手段,识别出萨瓦甫齐铀矿床三种矿化类型:含铀碎屑原生沉积型铀矿化、层间氧化带型铀矿化和由低温热液脉型铀矿化。三种铀矿化具有明显的先后形成顺序,原生沉积型铀矿化形成了矿区早期铀预富集,层间氧化带铀矿化构成了本区主要铀矿体,而晚期低温热液脉型铀矿化则是对前期铀矿体的叠加富集。结合南天山中、新生代造山作用指出,三叠纪隆升作用形成了萨瓦甫齐铀矿床原生沉积型铀矿化;始新世-渐新世相对稳定的构造环境形成了层间氧化带型铀矿化;中新世开始,伴随天山强烈褶皱造山,来自深部的造山热液改造了前期铀矿体,形成了低温热液脉型铀矿化叠加富集。

新疆蒙其古尔铀矿床高岭石氢氧同位素组成及其指示意义

蒙其古尔铀矿床是目前罕见的特富砂岩型铀矿床,其赋矿砂岩高岭石化强烈,探讨该高岭石化成因,将有助于深入解读该矿床的超常富集机理。通过采集强烈高岭石化赋矿层砂岩,经过黏土矿物定量分析、扫描电镜观测、高岭石分离及其 H、O 同位素测试,可见赋矿层各地球化学分带高岭石含量相差不大,变化范围为68.5%-75.7%,高岭石化具有普遍性；高岭石有两种成因形态,沉积成岩过程中形成的高岭石结晶形态较好,晶体大小为10-20μm,较少见；后期长石淋滤形成大量的微晶、片状高岭石, 晶 体 大 小 为1 - 5μm。高岭石的δD（水）V-SMOW =-93‰-48.3‰,δ^18 O （水）V-SMOW =9.55‰-4.49‰,显示其成因与大气降水沿层间渗入作用有关。在此过程中不仅形成了高岭石化,也发生铀的沉淀和富集。

新疆头屯河地区砂岩型铀矿第二成矿斜坡带的发现及其找矿意义

准噶尔盆地南缘与著名的中亚砂岩型铀矿集区毗邻,在其东西两侧的吐哈盆地和伊犁盆地均有大型砂岩型铀矿床产出,而且与吐哈盆地和伊犁盆地在中、新生代经历了相似的构造演化历程和岩石沉积组合(刘和甫等,1994;李胜祥等,2006;李卫红等,2010),然而至今却没有发现砂岩型铀矿床,只是在地表发现星点状铀异常。前人普遍认为,地表的异常点带具有潜水氧化成因特点,并且与新构造活动导致的油气渗出作用有关。但最新研究表明,局部地段(如头屯河地区)的铀异常应属层间氧化带型"古矿"

新疆蒙其古尔铀矿床高岭石化蚀变特征研究

蒙其古尔铀矿床位于新疆伊犁盆地南缘,该矿床在我国北方已知砂岩型铀矿床中,铀矿石品位最高,埋藏深度较大(局部地段超过500 m),层间氧化带发育最为典型的地区。本次研究主要针对蒙其古尔铀矿床矿石粘土化蚀变异常强烈的特点,从粘土矿物种类、含量和规模角度。

新疆巴什布拉克铀矿床成矿地球化学环境分析

从地球化学角度,利用古气候条件和相关地球化学指标分析,指出研究区赋矿岩石形成于干旱的氧化环境;通过分析与铀矿化常见伴生元素组合结果,指出目的层曾遭受过不同程度还原性流体的改造,并在构造抬升期,地表氧化性流体顺层对目的层进行了再次改造,铀矿化则发生于两种不同性质流体混合改造部位。

新疆萨瓦布其地区含铀煤成因分析

萨瓦布其地区煤岩型铀矿化产于中-下侏罗统克拉苏群煤层中,该套含煤地层形成于温湿条件下的山前辫状河和辫状河三角洲沉积环境中,在成岩以后的后生阶段遭受了3次构造运动的影响,其中喜山期构造运动对煤岩型铀矿化最为有利。该区含铀煤变质程度较低,在后期构造运动中发生高角度倾斜甚至倒转,煤岩型铀矿化主要受后期的潜水氧化带、煤层产状以及断裂控制,具明显的后生富集成因特征。

新疆喀什凹陷巴什布拉克地区油气特征及其与铀成矿关系

喀什凹陷北部地区自上世纪50年代开展野外石油地质工作以来,已先后发现十多处地表及井下油气显示,油气显示主要集中在中新统和下白垩统地层中。核工业系统在该区寻找砂岩型铀矿时,在野外露头剖面和钻孔中也发现多处油气显示,主要呈固体沥青及液态石油,赋存于砂、砾岩中。

新疆萨瓦布其地区侏罗系沉积特征与铀成矿

萨瓦布其铀矿床为经构造抬升破坏残留的古矿,矿体产状陡立,品位高。它主要有两种成因类型,即层间氧化带砂岩型与后生煤岩型,前者为主要类型。通过对萨瓦布其地区侏罗系沉积特征的研究,识别出4种沉积相,划分出7个沉积旋回,指出砂岩型铀矿化主要产于辫状河三角洲相砂体中,并对其成因进行了初步探讨。

塔里木盆地北缘典型铀矿床硫化物中硫同位素特征及其地质意义

砂岩型铀矿化是在富铀古流体的作用下,使赋矿岩石产生粘土化、黄铁矿化及后期碳酸盐化等蚀变,并在特定的氧化-还原障处铀元素富集成矿。通过对后生蚀变岩石以及矿石矿物(如黄铁矿等)的相关同位素分析,不仅可以追踪古流体的成因或来源,而且还可以判定矿物(黄铁矿等)的形成期次,从而可以推断矿床所遭受古流体改造期次。

准噶尔盆地东北部侏罗系砂岩型铀矿成矿环境与找矿方向探讨

文章从蚀源区铀源条件、中新生代构造演化条件、侏罗系沉积建造特征及后生蚀变特征等角度分析了准噶尔盆地东北部砂岩型铀矿的区域成矿条件,认为卡拉麦里山的富铀花岗岩体为该区砂岩型铀成矿提供了丰富的铀源,中侏罗统含煤碎屑岩建造为砂岩型铀成矿提供了良好的容矿空间,侏罗纪以来多期次不整合面的发育为含铀含氧水的渗入改造提供了通道及时间,为大规模层间氧化带的发育提供了物质基础。研究结果显示,卡拉麦里山北坡为最有利的砂岩型铀矿找矿部位,其主要找矿目标层位为中侏罗统头屯河组,找矿类型为层间氧化带型。

准噶尔盆地砂岩型铀矿成矿环境与找矿方向研究

准噶尔盆地位于新疆北部,是我国重要的多能源矿产产出盆地之一。本文首先从基底构造、中新生代构造演化、沉积建造特征、后生蚀变特征等角度阐述了准噶尔盆地砂岩型铀矿的区域成矿环境条件,在此基础上分析了已知铀矿化的发育特征,划分了已知铀矿化的类型,提出了不同盆段铀矿化的成因地质模式。最后,从全盆尺度对盆地资源突破方向进行了探讨,认为该盆地具有良好的基底演化条件,砂岩型铀矿总体成矿潜力好,层间氧化带型应作为铀资源突破的主攻类型,首选目标层位为中—下侏罗统,首选突破盆段应为东准地区,其次为西准和什托洛盖坳陷等地区;西北缘"油气掩盖"型砂岩铀矿亦具备较大的找矿潜力;盆地南缘需坚持"强中找弱",以萨瓦布齐式铀矿为重点找矿方向。

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区铀矿化砂岩流体包裹体及有机地球化学特征

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区伴随铀矿化发育较多地沥青、油气残留物。为查明两者间的关联性,对含地沥青铀矿化砂岩进行了流体包裹体测试和有机地球化学分析。镜下观察发现,包裹体以含烃盐水包裹体和液烃包裹体为主,少量气烃包裹体。测温结果表明,含烃盐水包裹体均一温度及盐度整体中等偏低,分别集中于60~90℃、0%~8%NaCl。结合GOI统计及酸解烃测试结果得出含矿砂体主要存在一期中等偏弱的油气充注。气相色谱-质谱分析得出：主峰碳为C_（14）~C_（25）,单峰型;OEP与CPI分别为0.474~1.58、0.887~2.70,分布较分散;Pr/Ph为0.40~1.43,多小于1;Pr/nC_（17）、Ph/nC_（18）分别为0.164~0.833、0.595~1.54,质量色谱图基线＂鼓包＂不明显。以上表明油气有机质来源以低等藻类为主,总体处于较强还原环境,成熟度差异较大,生物降解微弱。基于油气还原与铀成矿间的关系及野外地质特征,认为油气还原对本区铀成矿有两大作用：一是对下中侏罗纪的早期铀矿体起保矿及隐蔽作用;二是进一步提高上侏罗统砂岩层的还原容量,为后期铀成矿提供所必需的还原场。

准噶尔盆地中新生代砂岩型铀矿地层沉积特征与产铀远景预测

分析准噶尔盆地周缘中新生代的地层结构、含铀"泥-砂-泥"结构、含铀沉积类型及展布特征,认为垂向上叠置的湖退进积-湖进退积组合所形成的"泥-砂-泥"结构为大尺度上定位砂岩型铀成矿的有利地层结构,其中低位体系域(湖进退积)形成的辫状河-辫状河三角洲沉积是盆地砂岩型铀矿最为有利的沉积相带。主物源、转换带以及相带的变化进一步控制了砂岩型铀成矿的有利区分布:(1)原生灰色(还原)沉积地层中有利砂体分布往往受到主物源以及构造转换带的影响,主物源方向的河道砂体及构造转换带处的富砂区域是砂岩型铀矿主要的远景区域;(2)杂色沉积地层中的有利砂体分布主要受局部沉积环境变化的影响,有利砂体多发育在局部沉积相带突变(砂岩层有机质含量增加)的区域。

准噶尔盆地中新生代构造沉积演化与砂岩型铀成矿作用关系探讨

准噶尔盆地是我国重要的多能源矿产产出盆地之一。本文从盆地中新生代构造演化、沉积建造及古气候演化特征等基础砂岩型铀矿成矿地质背景入手,结合已知铀矿化发育层位、类型及分布范围特征,综合分析了准噶尔盆地中新生代构造沉积演化对砂岩型铀成矿的控制作用,认为:潮湿或半潮湿古气候环境有利于砂岩型铀矿含矿建造的发育;沉积建造类型控制铀矿化发育层位及容矿空间;构造活动期次及强度控制铀矿化发育时间、期次及保存与破坏。

新疆中新生代构造演化特征与砂岩型铀成矿作用初探

新疆地区砂岩型铀成矿作用与其特定的大地构造背景及其构造演化密不可分,多期挤压-弱伸展构造运动、多阶段隆升剥蚀以及后期的差异性升降为本区砂岩型铀成矿作用奠定了铀源、构造、含矿建造、后期改造等一系列必要条件,同时也决定了本区砂岩型铀矿化的多样性以及铀矿勘查找矿工作的复杂性。

成岩作用与油气侵位对砂岩铀成矿的约束——以准南硫磺沟地区头屯河组砂岩铀成矿为例

为了解准噶尔盆地南缘硫磺沟地区中侏罗统头屯河组砂岩成岩—流体演化与铀成矿响应,进而客观评价其成矿潜力。通过光薄片鉴定、X衍射、扫描电镜分析得出:目的层主要为岩屑细砂岩,依次经历了浅埋藏、深埋藏和表生—热液成岩阶段,遭受较强的机械压实、胶结及溶蚀作用。其黏土矿物以高岭石为主,碳酸盐矿物有细亮晶和泥晶两类,硅质胶结微弱,局部见细晶黄铁矿及其褐铁矿氧化产物。成岩环境可能经历了由酸性到弱碱性再到酸性,由同生期氧化—浅埋期还原—短暂抬升期氧化还原过渡—缓慢沉降期还原增强—快速抬升期氧化的演化过程。砂岩中存在较多油气包裹体;酸解总烃为5.72~449.14μL/kg,以CH4为主;方解石脉δ13CV-PDB为-25‰^-6.7‰,δ18OV-SMOW为11.1‰~18.9‰;结合野外调查认为目的层存在一期中等偏弱的后生油气侵位,从而影响了砂体的Eh及p H值。以上成岩过程及烃类流体活动使得目的层早期形成了小型层间氧化带型铀矿并得以局部保存,晚期形成了一定规模的地表潜水氧化带型铀矿体。

内蒙古克鲁伦凹陷伊敏组下段砂岩铀成矿条件、特征及成因

为查明内蒙古克鲁伦凹陷伊敏组下段砂岩铀成矿规律和成因,系统总结了内外部铀源、构造环境、岩性-岩相特征、后生氧化作用等关键控矿条件以及铀成矿特征,较精准厘定了目的层时代及其铀成矿年龄,进而构建了砂岩铀成矿模式。结果表明:克鲁伦凹陷的主攻找矿目的层为伊敏组下段,侏罗纪中酸性火山岩、海西期花岗岩、下白垩统伊敏组和地下水的U含量高,指示了内外部铀源十分丰富;目的层形成于断-坳转换期,发育扇三角洲相—滨浅湖相沉积体系,(水下)分流河道微相灰色砂体发育,岩性以含砾粗砂岩、砂砾岩为主,结构疏松,透水性好;原生砂体中富含碳屑及植物茎干,自身还原容量较高,是一套良好的含矿建造;该砂体普遍发育强烈的褐黄色面状古潜水(局部古潜水-层间)后生氧化作用,进而控制了矿体的形成和形态;矿体埋深一般小于150 m,每平方米U质量为0.46~1.00 kg,主要呈透镜状和似层状;铀矿化砂岩全岩U-Pb定年获得了(67.1±5.9)Ma和(63.7±5.2)Ma的等时线成矿年龄;结合凹陷构造演化史,建立了伊敏组下段4个阶段的古潜水-层间氧化铀成矿模式,即早白垩世早期成矿前富铀建造准备阶段、早白垩世中晚期含矿目的层形成阶段、古近纪主成矿阶段和新近纪成矿停滞保存阶段,并指出区内深部(500 m以浅)仍具有较好的古潜水-层间氧化带型铀矿成矿潜力。