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。

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。

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。

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。

湘西北北部地区黑色岩系铀多金属成矿环境研究

湘西北北部地区主要包括晓坪坳陷、慈利断陷盆地等区域,是湘西北成矿带上有用元素种类和矿物类型最为丰富的地区。文章通过对湘西北北部地区开展系统的地质调查评价和取样分析,研究表明区内铀多金属矿化形成环境主要为深水环境向浅水环境的过渡区域,海洋中的边缘浅海环境具有更佳的铀成矿条件。微量元素特征参数表明,研究区从震旦纪到寒武纪海洋环境是由相对富氧向缺氧环境的转变,寒武纪在海水缺氧的大背景下,发生过一到两次短时间小规模的充氧事件。对U、Th、稀土等元素的研究表明湘西北北部地区从震旦纪晚期到寒武纪早期U的富集速率明显加快,而后U富集速率逐渐降低,指示研究区在寒武纪早期海洋中的热水作用最为强烈,而后逐步减弱,且成矿作用过程中有深部物质的参与,矿化越好,受深部热水影响越强。对Ce的研究结果表明,研究区震旦纪到寒武纪在大的海退背景下存在3个较为明显的海平面“升-降”转化界面,可以将这段地质历史划分为4个海平面升降变化阶段,在海平面升高阶段,沉积物中Ce异常减小,海洋中还原性增强,有利于有机质和铀多金属元素的富集。研究区矿物学方面的发现与通过地球化学方法得出的结论具有较好的一致性,晶质铀矿、铀石等矿物的晶型、共生关系和所包含的Y、Se等元素指示寒武纪时期研究区黑色岩系成矿处于较高温度、强还原的条件下,且海底热流喷涌过程中携带有深源物质参与成矿。

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。

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。

四川盆地北部砂岩型铀矿岩石学特征及矿床成因研究

【研究目的】铀资源是中国重要的战略资源和能源矿产,为更好地勘探和开发四川盆地北部砂岩型铀矿,有必要深入了解其地质特征和成矿模式。【研究方法】本文通过野外调查、岩矿鉴定和地球化学分析研究了砂岩型铀矿的岩石学特征,分析了其成矿过程。【研究结果】含矿主岩主要为下白垩统苍溪组钙质胶结中—细粒砂岩和砾岩。铀以自生铀矿物的形式存在,铀矿物主要为铀石,呈他形、半自形和自形柱状。【结论】米仓山铁船山组变质酸性火山岩和花岗岩为盆地砂岩型铀矿的形成提供了初始铀源。铀在水溶液中以碳酸铀酰离子的形式迁移,富含有机质和黄铁矿的沼泽和停滞水还原环境破坏了碳酸铀酰离子,使铀元素以沉积成岩为主局部叠加后生富集作用成矿。

基于哨兵-2数据的白岗岩型铀矿构造蚀变特征研究——以纳米比亚罗辛矿区为例

白岗岩型铀矿是重要的铀矿资源,但针对该类铀矿典型矿床遥感特征的研究还十分薄弱。文章以纳米比亚罗辛铀矿区为研究对象,获取了该矿区哨兵-2遥感影像,总结了矿区典型蚀变矿物的光谱吸收特征,建立了针对矿区地质体的增强与构造解译方法。在此基础上,对获取的遥感影像进行了大气校正与几何校正,并应用主成分分析、波段比值等方法,提取了铁染、羟基和碳酸盐化蚀变信息。结果表明,罗辛铀矿中碳酸盐化蚀变在空间上与卡里毕比组的分布较为一致。通过选取合理的阈值,识别出与铀成矿相关的含大理岩地层。同时,对图像进行增强,并利用建立的构造解译方法,对罗辛铀矿的构造进行了识别。经野外查证,发现遥感识别构造、蚀变与野外查证结果一致,说明利用哨兵-2数据可以对白岗岩型铀矿的成矿条件与控矿要素进行识别,进而为铀矿勘查提供参考。

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。

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。

新一轮战略找矿中国地质调查局天津地质调查中心在行动:北方盆地取得多处铀矿找矿重大突破

新一轮找矿突破战略行动实施以来,由中国地质调查局天津地质调查中心牵头组织实施的铀矿调查项目和国家重点研发计划项目,紧密围绕国家需求,聚焦北方砂岩型铀矿,以推动建设大型资源基地建设为目标,积极创新成矿理论和技术方法,落实推进“央地企”协调联动机制,针对北方系列盆地开展砂岩型铀矿调查工作,取得显著的找矿成果,引领和带动了商业性勘查取得重大突破。

砂岩型铀矿形成的新模式:来自深部有机流体的成矿作用

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键问题是铀成矿物质的来源。对研究区的代表性矿物铀石(形成于强还原环境)及其共生的矿物进行多种地球化学测试分析发现:铀矿区存在淡水低温和中高盐度热液两类截然不同的铀矿化环境;铀成矿年龄主体小于80 Ma。结合盆地煤系气源岩富铀、天然气耗散量巨大和在伊盟隆起发现大面积分布的多种与成熟煤型气耗散有关的蚀变产物和凝析油苗,综合相关模拟实验和测试分析,提出了铀源来自深部的铀成矿新模式:来自盆地中部深层富铀煤系地层中的溶气热流体,在向伊盟隆起东部高部位运移耗散过程中,萃取并携带母岩和沿途围岩富铀地层中的铀元素运移到浅层,随温压降低亮晶方解石与铀石相伴沉淀完成了热液成矿过程,被析出的大规模有机天然气则在浅表层低温成矿同时为铀矿的保存创造了还原环境。此铀成矿新模式拓展了盆地勘探铀矿的思路和领域,提升了多种能源矿产相互作用的成矿效应和综合评价预测的科学性。

渤海湾盆地大港探区明化镇组多级别层序格架及砂岩型铀成矿条件

渤海湾盆地位于世界两大砂岩型铀矿成矿带之一的欧亚成矿带内,具有砂岩型铀成矿的潜力。大港探区测井结果显示明化镇组发育着大范围的高伽马异常,为探究其铀成矿条件并指明找矿方向,建立了大港探区明化镇组多级别层序格架,并开展了层序内沉积微相研究,对氧化还原带进行了划分。研究表明,依据测井曲线特征和岩石性质,将明化镇组划分为五级层序,铀异常主要见于明化镇组下段上亚段和上段下亚段2个五级层序内。其沉积微相主要发育曲流河河道、边滩、溢岸沉积和泛滥平原4种,其中铀异常主要发育于边滩、河道砂体。2个层序内的氧化还原带可划分出氧化带、过渡带和还原带,其中铀异常主要位于过渡带内。叠合沉积微相、氧化还原带展布、铀异常展布和油气分布等特征,认为油气富集带附近的过渡带中,边滩和河道微相砂体中均具有良好的铀成矿条件。综合分析认为,港东港西地区西7-14-2、西1603、港3-6-20和港8-15-1井区是大港探区砂岩型铀矿的有利找矿位置,研究结果为渤海湾盆地砂岩型铀矿勘探提供了启示意义。

库车坳陷日达里克地区铀成矿控矿要素与成因分析

塔里木盆地日达里克地区上新统库车组存在较大的砂岩型铀矿成矿潜力。笔者按照水成铀矿基本理论,充分运用和研究野外地质调查、钻孔资料和微观地球化学等第一手资料,系统总结了区内基本地质条件和铀矿化特征,重点分析了与铀成矿相关的岩性岩相、构造、还原介质以及层间氧化带含矿性等控矿要素,并对铀矿成因和成矿类型进行尝试性探讨,初步分析认为日达里克地区上新统库车组铀矿化与层间氧化带密切相关。

四川攀枝花大田地区铀矿化透镜地质体特征、成因及其对深源铀成矿的启示

提要:【研究目的】近期在四川省攀枝花大田地区发现了呈雁列式展布铀矿化透镜体群,无论是在铀矿化特征上还是在成因上均极为特殊,具有重要的研究价值。【研究方法】通过对铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究。【研究结果】铀矿化透镜体基本由斜长石组成并发生了强烈钠黝帘石化,具有岩浆岩常见的镶嵌结构,形成年龄为821 Ma(SIMS锆石U-Pb)。化学组成上具有富Na_(2)O(含量3.95%~5.68%,平均为5.09%)、CaO(含量4.40%~7.35%,平均为5.46%),贫SiO_(2)(含量51.52%~55.09%,平均为53.34%)的特征。微量元素分析结果显示铀矿化透镜体具有极低的ΣREE含量(含量9.96×10^(-6)~33.63×10^(-6),平均为22.03×10^(-6)),特殊的铕正异常(δEu=1.59~5.51,平均为2.68)稀土配分模式。I_(Sr)值介于0.7060~0.7088,平均为0.7074,具有地幔来源特征。透镜体中铀主要呈独特的“铀钛矿物聚集体”形式存在,主要由“金红石+铀钛混合物+钛铀矿+晶质铀矿+锆石”等矿物组成,且上述矿物具有由“金红石(Ti)→铀钛混合物(Ti>U)→钛铀矿(Ti700℃)高压(>15 kbar)的环境中,U与Ti具有极强的亲和性,形成以Na U^(4+)(Ti^(4+))[Ti O_(4)]^(4+)(F,Cl)为主要形式的络合物,并在熔体中向富钠的部位迁移、富集。铀与透镜体具有同源、同成因特征,而“铀钛矿物聚集体”是在等压降温过程中因温度降低从浆状体中分离出来所形成。攀枝花大田地区铀矿化透镜体的发现提供了深源铀成矿的地质实例,为探讨深源铀成矿提供了参考。

塔里木盆地巴什布拉克铀矿床黑色泥岩成因及其对铀成矿的指示

巴什布拉克矿床是塔里木盆地重要的铀矿床,具有蚀变类型多样、矿石品位高、矿体呈多层板状等特点。铀矿化的分布与地沥青关系紧密,但地沥青的形成时间及其与铀成矿的关系仍不清楚,影响了矿床成因的认识和勘查方向的选择。文章选择以灰黑色泥岩和泥砾为研究对象,通过野外观察、岩石矿物学和X荧光光谱仪测量等,查明黑色泥岩的特征,厘定地沥青的发育时间及其与铀成矿的关系。结果表明,黑色泥岩产于砂砾岩层内部,呈薄夹层状产出,主要由泥晶白云石、半自形黄铁矿和大量团块状地沥青组成;铀矿物以铀石-细晶黄铁矿和UO_(2)/TiO_(2)混合物-地沥青矿物组合赋存在黑色泥岩矿石中,且U与Pb、Zn、Cu等同步富集。地沥青为下部油气逸散运移至近浅表地层中氧化分解的产物,形成于克孜勒苏群沉积-早成岩阶段,其形成与早白垩世的末期(115~113 Ma)塔西南地区岩浆活动造成的区域热事件有关。克孜勒苏群沉积-早成岩阶段的富U烃类流体是形成该矿床的关键因素,富U烃类还原性盆地流体与盆浅层地层水的流体混合作用导致U和Pb、Zn、Cu、Se等矿质的大规模沉淀,也为后期地表的氧化改造提供基础。

隆起对砂岩型铀矿成矿的控制及找矿启示

沉积盆地古隆起对油气成藏起到明显控制作用,对砂岩型铀矿成矿的制约也不可忽视。砂岩型铀矿通常就位于盆地边缘构造斜坡带和盆地内部隆起附近。隆起对砂岩型铀矿成矿的控制具体体现在:控制地下水补-径-排体系、控制层间氧化作用、控制沉积相带发育、伴生断裂促进物质输运以及为成矿供给铀等。中国北方沉积盆地中新生代以来经历复杂的构造活动,盆地域内非均衡发展而多形成隆起,因此我国铀矿找矿尤其需要重视隆起对铀成矿的控制。其中,盆地内部找矿应重点关注被大幅抬升的隆起,而盆地边缘构造斜坡带上找矿需重视微隆起以及基底上覆地层的褶皱。将隆起作为关键控矿要素,优选适用的攻深找盲方法,精细刻画盆地基底隆升形成的背斜、褶皱及伴生断裂,可有效提高铀矿找矿效率并拓展铀矿找矿空间。

湘西北黑色岩系中钛铀矿的结晶方式及对铀多金属成矿的指示意义

钛铀矿由于其特殊的矿物学性质,在自然界中基本均以变生态产出,因此其原始结构数据很难被准确测定。文章通过α粒子径迹蚀刻、扫描电镜背散射图像、能谱分析、元素面扫描等综合手段发现,湘西北地区黑色岩系中的钛铀矿大部分从成矿溶液中直接晶出,自形程度较高,主要呈针状、板条状;少部分以交代金红石、钛铁矿等早先矿物的方式形成,此种方式形成的钛铀矿晶型差,自形程度低,多数情况下还可见被交代矿物的残留晶形;少数钛铀矿以含矿溶液对含铀、钛的氢氧化物或氧化物进行热液改造和重结晶作用的方式形成,此种方式形成的钛铀矿矿物颗粒较为细小,大多呈针状,有时以放射状集合体的形式出现。以上发现不仅能为研究自然条件下的钛铀矿提供较为详实的实物样本,也能为开发利用黑色岩系中铀多金属的采冶工艺提供矿物学方面的依据。统计研究发现鲕粒状磷灰石,平均有机碳含量为21.18%;部分溶蚀磷灰石,平均有机碳含量为11.49%;重结晶磷灰石,大部分不含有机碳。结合黑色岩系矿物学方面的研究认为,海底喷流热水中所携带的矿化元素会通过出溶作用和还原作用在黑色岩系的微孔洞、微裂隙和矿物间隙中沉淀富集,生成钛铀矿、沥青铀矿、辉砷镍矿、方铅矿等不同类型的铀多金属矿物。

吐哈盆地八仙口地区砂岩型铀矿微量元素的特征

天山造山带上的伊犁和吐哈盆地是中国重要的砂岩型铀矿产区,吐哈盆地八仙口地区是近年来铀矿勘查的重要地段,铀矿化具有矿带窄、厚度不大、品位较低和钙质含量较高等特点。八仙口地区微量元素地球化学变化规律研究薄弱,制约了矿化规模成因的分析。以氧化流体蚀变空间分带研究为基础,开展微量元素分布规律和特征元素在不同蚀变分带的定量迁移富集研究,并通过与伊犁蒙其古尔矿床的对比,揭示八仙口地区氧化流体作用下铀的富集过程与富集规模成因。研究认为,U与Re等变价元素在矿化带内同步富集指示氧化还原是最主要成矿作用;Sc、Co、Ni、Th等不易变价元素和稀土元素(rare earth element,REE)在氧化带内富集而矿带内亏损与地下水性质有关,高矿化度地下水造成的水解和黏土化,增强了氧化带内碎屑颗粒对溶液中离子的吸附;上新世以来天山快速的隆升造成吐哈盆地极端干旱气候出现,造成微量元素和稀土元素在不同蚀变带内再分配。在铀矿化成因分析中可加强对其中变价与不变价元素变化量的表征,在找矿过程中需对氧化带渗入阶段的古气候加以重视。