准噶尔盆地南缘硫磺沟地区砂岩型铀矿成矿条件分析

硫磺沟地区位于新疆昌吉市南西约50 km,大地构造位于准噶尔盆地南缘,跨天山山系和准噶尔盆地两大构造区,是古生代准噶尔-吐鲁番古块体与伊犁-中天山古块体结合区,南侧为塔里木板块,北侧为西伯利亚与哈萨克斯坦板块。准噶尔盆地南缘位于北天山的山前地带,中、新生界三叠系、侏罗系、白垩系及古近—新近系在南缘出露齐全,其中侏罗系为本地区主要的砂岩型铀矿找矿目标层。侏罗系在盆地南缘一般以角度不整合覆于下伏地层,其中中—下侏罗统为含煤岩系,上统为红色地层建造。近年来在硫磺沟地区部署实施的砂岩型铀矿找矿工作成果显著,目前主要见矿层位为中侏罗统头屯河组,在研究区出露广泛,为研究区主要找矿目标层,与下伏西山窑组为整合接触。出露岩性为厚层的块状砂岩与灰绿色、灰色夹紫红色、褐红色的条带状泥岩、砂质泥岩的互层,夹炭质泥岩、薄煤层和煤线;底部多为砂砾岩,中上部变细,以泥质沉积为主,构成一个正旋回;下部地层以灰绿、灰色碎屑岩为主,红色较少,上部则以红色、杂色碎屑岩为主,条带明显,局部全为红色,总厚度170~958 m。成矿层位主要位于该组下段的粗粒砂岩中。头屯河组沉积相变化较大,从下部冲、洪积扇堆积到中上部河流相、三角洲相直至浅湖相,沉积环境也由初期的温湿气候转变为晚期的干旱-半干旱环境。头屯河组底部槽状交错层理、向上变细的正粒序,以砂岩为主体发育特征,表明其形成于辫状河环境,而上段主要发育以泥岩夹薄层砂岩为主的砂泥二元结构,显示其形成于曲流河环境。根据最新的钻探成果显示,头屯河组下段的含矿砂岩主要分2层:(1)第一层含砾粗砂岩砂体厚度约50 m,深度位于420~470 m;(2)第二层含砾粗砂岩砂体厚约60 m,深度为480~540 m,且向西有加深的趋势。在两层含砾粗砂岩中可见较为丰富的有机质,主要为条带状和不规则状的碳屑及呈星点状分布的黄铁矿。砂体总体为次疏松-次致密,显示良好的成矿条件。综上所述,硫磺沟地区的头屯河组下段岩性以灰色的含砾粗砂岩为主,岩石次疏松-次致密,含丰富的碳屑和黄铁矿等有机质,形成于辫状河环境,砂体厚大,具备良好的砂岩型铀矿成矿条件,找矿前景良好。

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区头屯河组沉积特征及其铀成矿远景分析

为了准确客观评价准噶尔盆地南缘砂岩型铀矿的成矿潜力和成矿远景,以层序地层学、沉积学和水成铀矿理论为指导,通过野外调研,钻井和测井等资料分析,对盆地南缘各地层进行分析,探究准南砂岩型铀矿的沉积与分布规律,重点对硫磺沟地区中侏罗统头屯河组(J_(2)t)进行研究,建立等时地层桥架,分析头屯河组沉积期的物源方向、砂体厚度、沉积环境及沉积体系,明确头屯河组的空间展布及主砂体发育特征。根据研究结果,结合已知的准南铀矿化分布和头屯河组岩相岩性地球化学性质综合分析,认为:硫磺沟地区头屯河组可细分为下段下亚段(J_(2)t^(1-1))、下段上亚段(J_(2)t^(1-2))、上段下亚段(J_(2)t^(2-1))和上段上亚段(J_(2)t 2-2),自下而上为辫状河—曲流河沉积体系,其中下段下亚段的大型辫状河道砂体是最有利的成矿层位,其次上段下亚段(J_(2)t^(2-1))也是潜在的找矿层位;砂体沿NWW向展布,往NE向逐渐变薄,与主体矿化趋势方向一致,目的层物源主要来自于该区的西南方向;矿化受盆地后期改造及油气保护作用明显,剥蚀程度中等;铀矿化受新构造运动的断褶带的背斜构造核部两翼地层控制。因此,准南硫磺沟地区头屯河组具备有利的砂岩铀矿的成矿和找矿条件与潜力。

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。

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征及其对煤层气富集的影响

水文地质特征对煤层气的富集有很大的影响。从水化学类型和水动力条件方面分析了准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征,探讨了水文地质条件对该区低煤阶煤层气富集的控制作用。结果表明:研究区地表水水化学类型为HCO3·SO4–Ca·Na·Mg,地下水水化学类型主要为Cl·SO4–(K+Na)·Ca·Mg或者SO4·Cl–(K+Na)·Ca·Mg。研究区地下水受地形和地质构造的控制,地下水流向大致为由南向北,汇聚到研究区北部的向斜核部。在地下水水化学类型和水动力条件对煤层气富集影响分析的基础上,认为研究区北部的向斜核部有利于煤层气富集。

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区中侏罗统头屯河组铀的赋存状态研究

准噶尔盆地南缘硫磺沟铀矿是近年来“煤铀兼探”发现的砂岩型铀矿床。详细研究该矿铀的赋存状态,对其矿床成因认识及选冶开采均具有重要的意义。通过扫描电镜、α径迹蚀刻、逐级化学提取等方法,对该区重要含矿层头屯河组发育的铀的赋存状态进行了研究。结果发现,铀主要以铀矿物产出,主要是沥青铀矿,另外存在少量钛铀矿和含U、Si、P、Y等元素的未知铀矿物;其次呈吸附态产出。这些铀矿物多呈不规则状、胶状、肾状、葡萄状和超显微状,分布在粘土矿物、黄铁矿及有机质中。逐级化学提取分析发现,各形态铀的含量不均一,其中主要为残渣态,平均为87.71%;其次为弱酸提取态和可氧化态,分别平均占6.51%和5.09%。综上所述,硫磺沟地区头屯河组铀的赋存状态主要为铀矿物和吸附态两种形式。含U、Si、P、Y等元素的未知铀矿物还需进一步研究,可能有发现新矿物的可能。