中国北方盆地大规模铀成矿作用:地层篇

“红黑”耦合沉积建造是中国北方中—新生代盆地(简称北方盆地)砂岩型铀矿的重要控矿要素之一,在勘查实践中得到了广泛证实和应用,指导发现找矿靶区和矿产地300余处,在成矿理论方面取得重要进展。本文系统总结了北方产铀盆地的60万余米铀矿岩芯钻探成果,通过典型矿床赋矿层沉积学、地球化学等对比研究,系统分析了北方盆地侏罗系、白垩系、新近系等赋矿层形成的沉积环境、物质组成等,进一步明确了制约成矿流体运移、铀矿物沉淀的赋矿层条件。结果显示:①北方盆地自侏罗纪以来,发育了Ⅰ中侏罗世—晚侏罗世早期(Bathonian-Oxfordian)、Ⅱ早白垩世早期(Valanginian)、Ⅲ早白垩世晚期(Aptian)、Ⅳ晚白垩世早期(Cenomanian)、Ⅴ晚白垩世晚期—早古近纪(Campanian-Thanetian)、Ⅵ早新近纪(Aquitanian-Burdigalian)和Ⅶ晚新近纪(ZancleanPiacenzian)7期红层,与下伏富还原性组分的黑色层构成了典型的对偶沉积建造,为北方盆地大规模成矿奠定了赋矿层基础。②地球化学指标显示:红层中Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于0.29~1.47(n=78),黑层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于0.57~53.96(n=223),赋矿层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值介于1.00~26.45(n=52)。赋矿层、黑层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值一般大于1,以发育黄铁矿、炭屑、油斑为特征,为相对较还原的环境。红层Fe^(2+)/Fe^(3+)比值一般小于1,以发育钙质结核为特征,为相对较强氧化的环境。③总有机碳含量显示红层为0~0.16%(n=107),含矿层为0.01%~2.65%(n=137),黑层为0.01%~2.66%(n=339),含矿层总有机碳含量略低于黑层,与铀矿的富集沉淀有密切关系。④砂岩型铀矿体呈“板状”或“楔状”产出于黑层顶部的灰色、灰绿色砂岩和细砂岩,甚至泥岩,红层为含氧含铀流体的运移通道,黑层为含氧含铀流体的富集沉淀的化学屏障。因此,北方盆地红层和黑层对偶沉积、旋回充填是大规模铀成矿必要的地层条件,这些认识打破常规思维,“红黑”旋回叠加导致了北方盆地多层成矿的现象,矿体一般呈板状就位于红层和黑层的过渡带,这对深入理解砂岩型铀矿成矿环境、成矿规律及成矿机理等工作和勘查工作部署具有重要实践意义。

CSAMT在巴音戈壁盆地铀储层识别中的应用

在电磁法数值模拟中,正演模拟是认识各种地电条件下的大地电磁响应特征的良好途径,模型正演得到的结论,对于资料处理、反演、解释具有积极的指导作用。通过在巴音戈壁盆地开展可控源音频大地电磁测量(CSAMT),结合巴音戈壁盆地已知钻孔资料,建立了初始地电模型,进行模型正演计算得出正演数据,通过对正演数据进行反演计算,确定合理的反演模型和反演参数,提高资料反演的准确性,最后根据对实测数据的反演计算、资料解释、综合分析结果,推断研究区铀储层巴音戈壁组的空间展布特征,解释结果得到钻孔资料的验证,在砂岩型铀矿勘查中取得较好的效果。

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。

广西金鸡盆地砂岩型铀矿成矿机理和成矿模式研究

广西金鸡盆地是广西境内最早发现砂岩型铀矿化的中-新生代陆相断陷盆地,盆地内的铀储层具有较典型的红夹灰地质特征,其成矿机理和成矿模式研究可为相同地区、构造背景、层位的铀矿找矿工作提供借鉴。文章通过地面调查、钻探揭露,结合类比分析等手段,从岩相古地理、古气候、氧化还原带、铀储层、铀源5个方面分析了盆地铀成矿地质条件,通过分析矿体形态、围岩蚀变和矿石岩性、蚀变特征等,总结盆地铀成矿机理和成矿模式。金鸡盆地铀成矿空间受到灰色还原砂体的限制,研究表明金鸡盆地铀成矿经历了4个阶段,下白垩统早期沉积的较厚的紫红色氧化砂体为汇聚的铀原提供了存储空间,下白垩统晚期沉积的灰色还原砂体为铀成矿提供了必要的成矿地质条件,在压实成岩过程中氧化砂体中的U6+随孔隙水排出,在还原砂体中被还原为U^(4+),并被灰色砂岩中的碳质碎屑和含有机质泥砾所吸附成矿,后期构造活动带来的流体由于岩石孔隙度较小仅在构造面两侧形成有限的叠加改造。

低频振动下某尾矿库坝体氡析出稳定性与坝体损伤标定方法

铀尾矿库坝体在低频振动下会产生裂隙或孔隙导致放射性气体氡逸出,危害人们生命健康及环境。为探讨在振动条件下尾矿库坝体氡析出稳定性与坝体损伤,通过制作尾矿库坝体模型,使用激振台实验模拟,在低频振动条件下收集氡析出数据,得到振动频率与尾矿库坝体损伤后氡析出之间的关系、坝体损伤等级与氡析出率、表面位移等物理数据的关系表。

基于机器学习的铀储层渗透系数预测

在地浸砂岩型铀矿勘查过程中,铀储层渗透系数既是影响地下水渗流方向和溶质运移的重要因素,也是评价地浸开采有效性的重要指标,而铀储层渗透系数预测及其空间分布特征是铀矿勘查最为困难的问题之(刘富强,2002)。机器学习算法在各领域得到了广泛应用,将机器学习算法引入到铀矿地质勘查中能够快速有效地解决测井数据与铀储层渗透系数之间复杂的非线性问题。

适合铀矿储层钻探施工的低伤害钻井液体系研究

为了降低铀矿储层钻探施工过程中钻井液对储层的损害程度,有效提高钻探效率,通过大量室内实验,研制出了一套适合铀矿储层钻探施工的低伤害钻井液体系,并对钻井液体系的流变性能、抑制性能、静态滤失性能和动态污染损害性能进行了评价。结果表明:低伤害钻井液体系在80~120℃范围内老化后的流变性能较为稳定,具有良好的耐温性能;体系对目标铀矿储层段岩屑的抑制性能较好,线性膨胀率小于5%,岩屑滚动回收率大于95%;当老化温度为120℃时,钻井液体系的常温常压滤失量为5.8m L,高温高压滤失量为9.8m L,静态降滤失效果较好;低伤害钻井液体系在不同渗透率岩心中,240min累积动态滤失量均小于15m L,动态降滤失效果也较好;经过低伤害钻井液体系污染后的岩心渗透率均有所降低,但酸化后岩心的渗透率恢复值均能达到100%以上,储层保护效果较好。

广西十万大山盆地大廖地区铀储层砂体沉积特征及与铀矿化关系

广西十万大山盆地铀矿化层位多,不同矿化层位铀储层砂体沉积特征不同,在后期富集成矿过程中所起作用不同。在综合前人研究成果的基础上,通过野外地质调查、剖面对比、钻孔岩心观察,系统分析了大廖地区那荡组上段铀储层砂体岩性岩相、沉积构造以及砂体展布特征,认为大廖地区那荡组上段铀储层砂体为辫状河三角洲沉积体系,发育三角洲前缘亚相沉积,主要的控矿微相为水下分流河道;砂体呈厚薄相间透镜状形态,整体表现为“下粗上细”的特征;铀矿(化)体主要赋存在砂体中下部,且与砂体厚度呈明显的正相关关系。综合上述研究,初步预测大廖地区铀成矿的有利区块,为大廖地区铀资源勘查工作提供依据。

基于SSO的铀尾矿库无线传感器网络定位算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)定位算法的定位精度和收敛速度,利用优化的麻雀搜索算法(SSA)改进基于信号强度指示(RSSI)的定位算法。首先,引入混沌映射和精英方向学习初始化麻雀种群,丰富种群多样性,提高算法的全局寻优能力;其次,采用莱维飞行策略改进搜索者的位置更新方式,避免陷入局部最优;然后,采用优化的SSA代替最小二乘法来定位未知节点,并将定位算法应用于铀尾矿库放射性核素污染监测定位;最后,在不同的锚节点数、通信半径以及噪声标准差条件下,对比麻雀搜索优化定位算法(SSOLA)与加权质心定位算法(WCLA)、接收信号强度指示差定位算法(RSSID)、麻雀搜索定位算法(SSA)、粒子群定位算法(PSO)以及樽海鞘群定位算法(SAP)的性能。结果表明:SSOLA与其余5种算法相比定位误差平均下降41.9%、45.2%、26.8%、39.9%和36.9%,定位精度更高,收敛速度更快。

含夹层砂岩铀矿床可浸出资源量计算及储层改造影响分析

鄂尔多斯某砂岩铀矿床含矿层中钙质夹层的铀矿品位高、夹层厚度大,是否考虑钙质夹层对于计算整个矿层的储量和可浸出资源量影响显著。基于试验井测井解释资料,描述了含钙质夹层铀矿床矿层特征,识别了钙质夹层主要测井响应特征,通过线性插值方法,计算了铀矿层的储量。结果显示,钙质夹层储量占总储量的25.2%。结合柱浸试验和岩心样品试验数据,构建了含夹层砂岩型铀矿床可浸出资源量计算方法,应用结果表明,中性浸出条件下,在不考虑夹层时,该单元可浸出资源量为16978 kg。考虑夹层的储量及CO_(2)增渗效果时,可浸出资源量为17210 kg,较不考虑夹层时提高了1.36%,其中钙质夹层中铀矿浸出率为2.37%。定量考虑了多种增渗技术对可浸出性的影响,酸法和超声波增渗技术约能分别提高钙质夹层浸出率到7.84%和9.42%,该单元可浸出资源量较不考虑夹层时分别提高了4.51%和5.43%。理想条件下爆破增渗可实现钙质夹层的最大化开采,但会抑制常规矿层的高效浸出。研究表明,含夹层铀矿床中钙质夹层的铀矿能否有效浸出对总浸出量影响较大,对夹层采取一定的矿层增渗技术可显著提高浸出量。

铀储层结构与成矿流场研究：揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙

以鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿为目标,在铀储层形成发育的沉积学背景研究基础上,重点通过砂分散体系、沉积物粒度、隔挡层厚度和孔隙度的定量分析,精细地刻画了直罗组铀储层的外部几何形态和内部复杂结构,充分展示了铀储层的定量非均质性。依据盆地构造充填演化阶段、铀成矿年代学和地学空间信息三维可视化平台,分别对5个演化阶段的古地貌进行了恢复,并对不同演化时期的铀储层空间位置给予了准确定位,从而揭示了直罗组铀储层从沉积到接受铀成矿再到铀矿被改造期间的空间形态演化历史。在盆地构造充填演化研究、古地貌恢复和铀储层定量非均质性分析的基础上,重建了5个不同时期古地下水系统结构和参数的空间变化面貌,并运用地下水数值模拟方法再现了研究区5个演化阶段成矿古流场的特征及其演化规律。综合分析认为,铀储层的空间演变和内部非均质性制约了成矿流场的基本格局,成矿流场又无疑控制着层间氧化带的发育和铀成矿。当铀储层形成期的古水流方向与主成矿期地下水流场方向总体一致时有利于铀成矿,而当两者流向垂直时则成矿效率降低。

鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组古地貌及其对铀成矿的影响

以鄂尔多斯盆地南部彬县地区侏罗系直罗组下段为研究对象,采用层拉平法精细恢复彬县地区直罗组下段各个时期的古地貌特征并划分古地貌单元,探讨古地貌特征对有利沉积相带分布的控制,揭示直罗组下段铀储集层的空间演化特征,明确不同时期地下水流的流向,探讨古地貌特征对层间氧化带的控制作用。辫状河道砂体为有利的铀储集层,铀矿(化)体主要赋存于辫状河砂体中,受沉积古地貌控制,主要发育在下切谷中。古地貌控制了地下古水流的流向,从而控制着氧化带的发育和铀成矿。晚侏罗世,彬县地区北部为古隆起区,容易被淋滤氧化,不利于铀矿的预富集;早白垩世—古新世主成矿阶段,直罗组底部古地貌变为"东南高、北西低"特征,含氧含铀水主要来自盆地东南缘,呈扇形沿着直罗组下段辫状河道砂体渗流,形成层间氧化带。古地貌恢复对铀储集层砂体的分布特征和铀成矿规律的研究具有重要的指导意义。

铀储层——砂岩型铀矿地质学的新概念

中国大规模的砂岩型铀矿勘查起始于20世纪90年代,这期间适逢层序地层、沉积体系、砂体内部构成单位和等级界面等技术的成熟与完善时期,这为沉积学家研究砂岩型铀矿床带来了新的切入点。在吐哈盆地和鄂尔多斯盆地的勘查实践发现,结构和规模适中的大型骨架砂体是砂岩型铀矿的储层(简称铀储层),它不仅能提供铀成矿流体的运移空间(输导通道),同时也为铀矿的储存提供了空间。铀储层研究的主要内容包括铀储层的识别、铀储层的空间定位与形态描述、铀储层的内部特征结构与品质评价、铀储层的成因分析以及沉积作用控制下的铀成矿机理等。沉积盆地分析和砂岩型铀矿地质学是铀储层研究的重要理论支撑点,其中层序地层分析、沉积体系分析、砂体内部构成分析是铀储层分析的关键技术。由于铀储层是砂岩型铀矿勘查和开发的目标层,所以针对铀储层的研究将能更好地服务于砂岩型铀矿的勘查预测与地浸开发。

松辽盆地钱家店地区姚家组铀储层岩石学特征及成岩作用

通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜分析等手段,将松辽盆地钱家店地区姚家组铀储层划分为姜黄色-紫红色氧化砂岩、含矿灰色砂岩、原生灰色砂岩3种类型,并讨论了含矿岩系主要的成岩作用类型,划分了成岩演化序列。研究表明:该区砂岩的成分成熟度和结构成熟度都较低,轻矿物的成熟度指数(Q/(F+R))平均值仅为0.56,SiO2/Al2O3为6.69;含矿岩系成岩作用较强,主要类型有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用及黏土矿物的转化等;通过对矿物之间穿插关系的分析,确立了成岩演化序列为苺球状、细粒状黄铁矿—早期方解石胶结(泥晶方解石)—石英次生加大—碎屑颗粒溶解次生矿物形成(黏土矿物交代碎屑颗粒)—孔隙充填方解石(亮晶方解石、含铁白云石形成)—方解石交代碎屑颗粒—黑云母水解、自形、他形黄铁矿。本研究探讨了砂岩赋铀性与岩石结构组分的关系,为揭示成岩作用对铀运移沉淀富集的影响提供参考。

“煤铀兼探”找矿新思路在云南的初次应用--以滇西户撒盆地铀矿勘探为例

通过对滇西户撒盆地煤田资料二次开发利用,文章首次提出"潜在储铀层"的概念,即煤田等勘探钻孔测井资料中自然伽马值显示高于50γ(或3.5PA/kg或150API或12.6纳库(n·C)/Kg·小时)时所对应的砂岩、砾岩层,并筛查出主要赋存在新近系芒棒组一至三段的潜在储铀层40层。自然伽马异常等厚图与等值线图指示盆地北东部姐来-小寨地区、中部曼统-曼燕地区、南西部帕董-老汪寨地区可作为首选钻探验证靶区,验证孔当优先部署在以上区域。芒棒组一、二段因赋存的潜在储铀层数量多、伽马异常厚度较大、伽马异常值高,赋矿潜力大,可作为重点验证层位。

伊盟隆起东胜地区热演化史与多种能源矿产的关系

伊盟隆起东胜地区在古生代和中生代早期,地温梯度低,烃源岩热演化程度低,中生代晚期地温梯度增高,地温梯度可达每百米3.3℃。伊盟隆起东胜地区在中生代晚期发生的构造热事件,以及后期的持续抬升是热流体运动活跃时期,并使该区石炭-二叠系、三叠系及侏罗系的煤化作用主要发生在中侏罗—早白垩世,早白垩世是古生代煤系地层的主要生气期,从早白垩世至今为煤成气的主要运移与破坏时期,也是东胜砂岩铀矿主要的成矿时期。通过镜质体反射率、磷灰石裂变径迹等资料对区内构造演化及生烃史的分析,由于伊盟隆起东胜地区石炭-二叠系及侏罗系煤系地层尚处于低成熟或未熟演化阶段,促使铀矿富集的还原剂-油气只能来自伊盟隆起以南成熟度较高地区的石炭-二叠系煤系地层。

松辽盆地北部反转构造特征及对铀成矿的作用

松辽盆地是一个大型平缓的正反转盆地，通过地震资料解释共识别出压性和压扭性2种正反转构造。在深断裂和基底断裂控制下反转构造具有东西分区成带、南北分块的平面分布特征。燕山和喜山构造运动形成了嫩江组末、明水组末和早第三纪末3个构造反转期，其中明水组末期的反转作用最强。受反转构造运动影响，大庆长垣顶部、长春岭背斜带轴部形成得天独厚的规模较大的构造天窗，为含铀含氧水的渗入创造了良好条件，贯穿盆地的黑鱼泡一头台断裂带、齐西一敖古拉一哈拉海断裂带既是良好泄水通道又是深部还原性烃类向上运移进入铀储层的通道。

基于多层次集对分析的退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价

退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系存在不足。根据库区污染物的垂向迁移过程划分3个理想层并逐层进行污染风险分析,整合常用地下水污染风险的评价方法建立评价指标体系。为降低评价系统的不确定性,在采用层次分析法确定各层指标权重的基础上,由指标层确定系统层的综合指数,将该综合指数当作观测值通过直线形测度函数确定系统层未知测度评价矩阵,由此建立了污染风险评价等级与集对分析联系数的对应关系,并进行集对势分析呈现风险态势,构建退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系。通过评价实例验证了构建的退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系可行,评价结果属于中等污染风险等级,且集对势分析结果表明实际系统的污染风险态势较低。

二连盆地第四系沉积物天然热释光特征及其找矿意义

简要阐述了天然热释光形成机理 ,详细叙述了实用的室内热释光测量技术及最佳加热程序及相应参数。根据二连盆地 370个实测的第四系沉积物样品热释光数据及 2 6条典型热释发光曲线 ,将该盆地沉积物热释光发光曲线分为 3种类型 ,并综合分析了 2条剖面共 6 0测线公里的地表物化探资料———U、Th、K、2 10

中国北方砂岩型铀矿中铀的储集空间类型探讨

在中国北方的大多数沉积盆地里均发现有砂岩型铀矿床或铀矿化现象。通过样品薄片电子探针背散射图像分析,结合前人对各盆地砂岩型铀矿中铀矿物的赋存状态及近年来铀储层的研究成果,认为中国北方砂岩型铀矿中铀矿物的主要储集空间类型可分为原生孔隙(主要是炭屑)、缩小(残留)粒间孔隙、次生溶蚀孔隙、晶间孔隙及微裂缝。通过对铀储层孔隙类型的分析讨论,有利于进一步从微观了解砂岩铀储层内部结构的不均一性及铀矿物的成因。