松辽盆地西南部钱家店矿山地质条件及成矿作用分析

钱家店矿床位于松辽盆地西南部的钱家店凹陷以内,是我国在东部地区发现的首个超大型矿床。但是,关于钱家店矿床的成矿地质条件及成矿作用模式一直存在争论,因此,理清控制成矿因素,明确成矿作用模式,将有效地指导同类型矿床的勘查,有利于在松辽盆地西南部更好地进行矿床研究。本文通过对钱家店矿床的构造、古气候环境、沉积相和砂体等进行研究,探索其与钱家店成矿的关系,理清了其对成矿的影响,明确了钱家店矿床的成矿地质条件及成矿作用,由此相应建立了多成因多阶段的“沉积成矿预富集-层间氧化下渗成矿-富集成矿-还原护矿”四阶段成矿模式。

钱家店铀矿田草莓状黄铁矿特征及其地质意义

钱家店铀矿田主要赋矿层位为青山口组、姚家组原生红杂色岩系,目前关于其内部灰色砂体沉积期的原生氧化还原性仍存在较大分歧,直接影响了区内找矿部署,而草莓状黄铁矿对沉积岩形成的古环境具有重要指示作用。文章通过系统研究青山口组和姚家组灰色砂体内草莓状黄铁矿的赋存、硫同位素、粒径等特征,首次利用其粒径特征反演目标层位沉积-成岩期水体的古氧化还原条件,进而探讨其对铀成矿的意义。结果表明,钱家店铀矿田灰色砂体中草莓状黄铁矿主要形成于沉积-成岩期,全岩δ34S值为-37.5‰~-23.4‰,为低温微生物还原作用成因。姚家组、青山口组的草莓状黄铁矿粒径分布范围分别为1.6~28.0μm、0.8~52.0μm,平均粒径分别为8.0μm、9.3μm,最大粒径分别为28.0μm、52.0μm,粒径大于10μm的颗粒分别占21.8%、28.3%,表现出姚家组草莓状黄铁矿粒径整体较青山口组小,青山口组具较广的分布范围,但两者具有相似的粒径统计学分布规律。综合草莓状黄铁矿平均粒径对标准偏差和偏态系数二元图解表明,含矿目标层沉积时古水体为次氧化环境,这是目前含矿层不发育翼部矿体和具有“两红夹一灰”纵向氧化还原分带的主要原因之一;而底部灰色砂体的原生还原容量有限,本身不足以形成规模性工业铀矿,这侧面说明下白垩统内的油气渗出还原是区内砂岩大规模铀成矿的关键因素和必要条件。该研究结果为原生红杂色含矿层砂岩型铀矿找矿方向提供了重要参考依据。

开鲁盆地钱家店地区含铀岩系岩石矿物学特征与铀成矿作用

松辽盆地钱家店地区姚家组岩石矿物类型,成分特征与该区铀矿化密切相关。姚家组含铀岩系从砾岩到泥岩,随着岩石粒度的减小,黏土矿物的种类和含量有所增加。而且泥岩中出现了砂岩中没有出现的蒙脱石和绿泥石两类黏土矿物。还原带中灰色细砂岩的黏土矿物以高岭石和伊利石为主,多不含绿泥石,矿化细砂岩中的黏土矿物高岭石和伊利石同样呈现高含量的特征,少量矿化样品中含有些许蒙脱石和绿泥石。相比于还原带中的灰色细砂岩,矿化细砂岩中具有高岭石明显偏高的特征;氧化带中的红色细砂岩中高岭石含量明显偏低,同时蒙脱石明显偏高。矿化灰色细砂岩中高岭石含量普遍比无矿灰色细砂岩中的高,反映了铀的矿化作用与黏土矿物的类型密切相关。

微动探测在钱家店凹陷的试验研究

微动探测是一种将场地背景噪声当作信号源的天然源面波勘探方法,具有成本低、效率高等优势,近年来在探测地层速度结构、地热勘探中得到了广泛应用。本文通过在松辽盆地南部钱家店凹陷选择了不同的参数进行试验,通过分析对比不同参数的频散曲线,筛选出了在研究区中试验效果较好的参数,参数选择为最大半径160 m采集时长60 min的三重圆排列。通过对数据进行地球物理反演,并与钻孔资料进行对比,发现微动探测方法所划分的地层与钻孔结果相比较为吻合,为今后微动探测这一地球物理勘探方法在钱家店凹陷开展矿产资源勘查等工作提供了依据。

开鲁盆地钱家店地区姚家组还原剂特征及铀成矿作用

在开鲁盆地钱家店地区发现超大型铀矿床,为了界定储层还原剂对铀成矿作用的影响,通过岩心、镜下观察及相关测试技术的应用,进行了还原剂特征研究。结果表明:研究区铀储层内部的还原剂主要以有机质-碳化植物碎屑、烃类、黄铁矿等形式为主。其中,有机质中常见的黄铁矿可以为铀成矿提供大量优质的还原剂;矿化砂岩中甲烷含量及烃类总量较其他类型的砂岩高,并且随着铀的富集,气烃/重烃的比值明显升高,表明铀的富集与烃类也具有密切关系;铀储层内部常见的黄铁矿类型包括莓球状黄铁矿、胶状黄铁矿、自形和它形黄铁矿,其作为还原剂以多种形式与铀共存。矿化层位的砂岩中,总有机碳(total organic carbon,TOC)含量与S_(全)含量普遍较高,而Fe_(2)O_(3)/FeO值则明显偏低;与此相反,在非矿化层位的砂岩中,TOC含量与S_(全)含量普遍较低,而Fe_(2)O_(3)/FeO值较高,表明铀矿化与TOC、S_(全)含量具有一定的正相关关系,而与Fe_(2)O_(3)/FeO值呈负相关。对铀储层内部还原剂特征的深入研究,反映出还原剂对铀成矿作用的制约机理具有重要意义,为砂岩型铀矿的勘查预测提供理论指导。

对松辽盆地钱家店凹陷铀成矿作用的重新认识

钱家店凹陷中的含矿层位主要为上白垩统姚家组,前人认为其中的红色砂岩为原生成因,但大量的证据证实砂岩原生应以灰色为主,红色砂岩为后生氧化蚀变造成,并控制着钱家店铀矿床铀矿化的产出。在此基础上建立该矿床的后生蚀变分带,依次为红色蚀变带、黄色蚀变带、灰白色蚀变带、过渡带、原生带,红色蚀变带为主要的氧化带,铀矿化主要集中在过渡带。平面上铀矿化主要分布于层间氧化带前锋线附近的位置,并在氧化舌状体的前端和两个氧化舌状体之间存在铀的富集。文章最后还建立了该矿床的成矿模式,并对区域上层间氧化带的展布进行了讨论。

开鲁坳陷钱家店铀矿床铀的赋存状态及铀矿形成时代研究

本文对开鲁坳陷钱家店铀矿床铀的存在形式及铀矿成矿作用进行了研究。钱家店铀矿床矿石中铀的存在形式有铀矿物、吸附铀及含铀矿物,其中以铀矿物和吸附铀形式为主。U6+/U4+比值为0.266～1.116,平均为0.761。铀矿石中铀在各种粒级碎屑中均有分布,但集中分布在0.1～0.25mm粒级中,铀分布率27.89%～76.98%,平均为46.55%。钱家店砂岩型铀矿床UPb等时线年龄为53±3Ma和7±0Ma。

松辽盆地钱家店铀矿床成矿作用特征及成矿模式

笔者通过对钱家店铀矿床地质特征、成矿作用地球化学特征的研究,认为钱家店铀矿床为典型的同生沉积后生叠造复成因可地浸砂岩型铀矿床。矿床定位受晚白垩世姚家期辫状河道洼地、晚白垩世嫩江期末至古近纪构造反转隆升剥蚀构造窗及浅层含氧含铀水与深部油田还原性流体交替混合地球化学障等地质因素控制。矿床成矿作用历经了同生沉积成矿、油田流体叠加成矿和含氧含铀流体叠加成矿3个阶段。矿床形成年龄为96±14 Ma、67±5 Ma和40±3 Ma。在总结矿床成矿地质特征、成矿作用地球化学特征的基础上,建立了钱家店铀矿床成矿模式。

钱家店铀矿床沉积特征及其与铀成矿的关系

钱家店铀矿床是层间氧化带成因的砂岩型铀矿床,其形成不但受层间氧化带制约,还受沉积砂体的控制。通过对含矿层位姚家组的岩性组合、沉积构造、粒度特征、沉积岩石学、岩石地球化学等多方面的研究,认为姚家组主要为辫状河三角洲沉积,其沉积砂体具有较好的成层性及泛连通性,有利于含铀含氧水的沿层流动,并于氧化还原过渡带处沉淀、富集。铀矿富集程度受砂体规模、储层物性、泥岩发育程度等多种因素影响,铀成矿与沉积特征密切相关。

开鲁盆地钱家店凹陷含铀岩系姚家组沉积环境及其富铀意义

利用10多口钻孔岩心、电测曲线和分析化验资料,对钱家店凹陷含铀岩系姚家组沉积环境及古气候进行了分析。姚家组为一套以中细粒为主的砂质辫状河沉积产物。含矿层主岩为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,粒度概率累积曲线以悬浮总体含量较高为特征的两段式。一个完整的垂向序列由含砾砂岩或中细砂岩向上变细为粉砂岩和少量泥岩组成的正韵律。碎屑组分含量变化和重矿物分析表明,沉积物源主要来自盆地西北部古隆起的酸性岩浆岩和变质岩。泥岩元素分析、孢粉分析及泥岩颜色等指示,姚家组沉积期古气候主要为亚热带干旱气候,在这一大的气候背景下有过程度较弱的短暂潮湿化事件发生。干旱—半干旱气候为层间氧化带的形成提供了有利的气候条件,周边古隆起或更远山地的酸性火山岩、古老结晶岩和变质岩为该区提供了丰富的铀源,广泛发育、物性较好的辫状河道砂体为铀矿化提供了良好的储渗空间。

松辽盆地钱家店铀矿床含矿层位的岩相特征及其与铀成矿的关系

松辽盆地钱家店铀矿床含矿主岩为姚家组中的厚层砂岩。该砂岩上、下隔水层发育,局部夹较多不连续的泥岩透镜体,为辫状河流相沉积成因。平面上辫状河道周围为泛滥平原,以泥质沉积为主,在河道中间局部夹有河道间的沉积,其泥岩夹层多、厚度大,非均质性较强。通过与氧化带、铀矿化的对比分析,发现姚家组的岩相特征和砂体的非均质性对氧化带和铀矿化的分布、形态有明显的控制作用。河道间沉积及砂体中的泥质夹层可以阻碍含铀含氧水的流动,在其附近形成氧化还原过渡带和铀的富集。砂体均质性较强的部位有利于氧化带的发育,而非均质性较强的部位则有利于铀成矿。

松辽盆地钱家店铀矿床层间氧化与铀成矿作用

通过系统的岩心观察、剖面对比和分析,笔者认为松辽盆地钱家店铀矿床的控矿层间氧化带主要由红色氧化砂岩与局部分布的黄色砂岩和灰白色砂岩组成。红色砂岩中含炭屑、黄铁矿、钛铁矿、菱铁矿,并遭强烈氧化,推断其原生色应主要为灰色,由后生氧化作用将其改造而呈现红色。层间氧化带的形态和展布特征主要受沉积相控制,后者也同时控制着铀矿化的产出。铀矿化在剖面上主要定位于红色氧化带减薄或尖灭部位,平面上主要分布于红色氧化带前锋线附近。

松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床含矿岩系组成特征与铀成矿作用

松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床自勘查以来不断获得重大发现,已成为超大型铀矿床。该区矿床地质特征、成矿特点有过不少报道,但就其含矿建造的详细岩石学特征(蚀源区母岩)及有利的成矿条件等还需要随着研究程度的加深不断完善。铀矿的成矿作用包括导致铀元素集中形成铀矿的各种地质作用,其中,铀含量高且容易析出铀的源岩是铀成矿的物质基础,后期的氧化-还原、矿化蚀变是铀矿形成的关键。作者主要利用微观实验分析的方法,通过对钱家店砂岩型铀矿床赋矿岩石岩石学特征的详细分析,提出了矿层岩性主要为中-细粒长石岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩和含泥砾砂岩和砂砾岩等,并且石英和长石总量与岩屑含量相近,岩屑主要以流纹岩、流纹质凝灰岩为主,次为粗面岩、正长细晶岩、花岗岩、花岗斑岩、安山岩、硅质岩和泥岩等。后生蚀变碳酸盐化、高岭石化较为普遍,局部强烈,其次黄铁矿化、氧化铁化,偶见重晶石化。常见深部油气渗入在赋矿层中出现油渍、油斑、溢散晕圈,共生黄铁矿莓球群及微细粒黄铁矿聚晶。铀的存在形式为铀矿物(沥青油矿、铀石)和吸附状态。分析了多成因-多阶段成矿模式,即沉积预富集阶段-层间渗入成矿阶段-油气改造富集成矿阶段-油气还原护矿阶段。

钱家店凹陷胡力海洼陷成藏条件分析

利用地震、钻井、测井及分析化验等资料 ,对胡力海洼陷的成藏条件进行分析 ,以搞清区内的断裂展布、构造特征、砂体分布及油气富集规律 ;进行圈闭评价并优选有利的勘探目标。研究结果认为 :胡力海洼陷构造带为凹陷内的有利构造带 ,东、西部断阶带位于该带两侧 ;该区带构造背景、地质条件复杂 ,具有两套生油岩系、多种储集体类型和多种构造类型 ;生、储、盖组合以自生自储和下生上储式为主 ;区内大、小断层发育 ,为油气运移提供了有利条件。

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。

钱家店铀矿床U-Ra平衡系数特征研究

本文探讨了可地浸砂岩型铀矿U Ra平衡系数的计算方法 ,研究了钱家店砂岩型铀矿床U Ra平衡系数的变化特征。这些成果为钱家店铀矿床放射性测井数据的修正、矿体边界的确定。

钱家店凹陷HLJ铀矿带姚家组下段铀的赋存状态及成矿时代

钱家店凹陷HLJ铀矿带是近年来松辽盆地西南部砂岩型铀矿找矿取得的重大新突破。文章通过对含矿层姚家组下段富铀砂岩矿石开展详细的宏微观岩矿鉴定、扫描电镜、能谱分析和全岩U-Pb同位素测年等工作,查明了矿石的基本岩石学、矿物学、铀赋存状态和年代学特征,初步探讨了砂岩铀成矿机制及过程。结果表明,砂岩矿石本身的炭屑和黄铁矿等还原介质偏低,属于一套成分和结构成熟度中等的原生弱还原性的河流相碎屑沉积建造,并发育了高岭石化、蒙脱石化、铁白云石化、黄铁矿化等酸性和碱性伴生的蚀变矿物组合;矿石中铀主要为热液改造成因的胶状含铀、钛、锆、硅的复合物,且不均匀地赋存在矿石局部强吸附还原域内的黏土杂基、各类碎屑、含钛矿物及铁白云石的边部或孔隙中,并不与某种组分呈明显的正相关性。矿石全岩U-Pb同位素测年结果表明,区内姚家组下段砂岩存在(79±14)Ma和(44.4±5.6)Ma的两期成矿作用,分别对应于嫩江期末的坳陷构造初始反转-挤压抬升持续成矿事件和始新世早期的碱性热液瞬时渗出-叠加改造成矿事件。钱家店控凹F1断裂反转活动和深部热液渗出联合控制了该区姚家组下段砂岩渗入-渗出耦合叠加铀成矿作用和过程,导致了铀矿带偏窄、矿体埋深较大、品位富、后期无氧化叠加的典型特征。

松辽盆地西南部钱家店矿田板状铀矿体成矿条件、特征及模式

松辽盆地西南部钱家店矿田是上白垩统原生红杂色陆源碎屑建造中多重流体耦合叠加作用的产物。根据前人研究成果及最新勘探结果,文章重新系统地总结了该矿田的铀源、构造、沉积建造、水文地质、古气候、后生氧化及深部流体改造等关键铀成矿条件和特征,探讨了板状铀矿体的成因。区内矿床的主要含矿层为半干旱-干旱古气候条件下形成的青山口组和姚家组红杂色建造,内外部的铀源和还原剂均丰富,灰色层控制显著,深部热液和油气流体叠加改造作用明显,地下水具有多向补给,并沿构造剥蚀天窗或断裂统一方向排泄;含矿层中氧化带与矿体总体存在断陷中央“脱节”式和断陷边缘“两红夹一灰”式两种空间展布特征。基于断坳转换型叠合盆地“牛角式”构造-沉积演化特征,初步构建了上白垩统超覆式坳陷层的“基底角度不整合界面、辫状河道灰色砂体、后生氧化带、深部流体及天窗或断裂泄水构造”五位一体的板状铀矿体成矿模式:(1)下白垩统生油含煤断陷沉积建造形成期;(2)泉头期-嫩江期超覆式沉积建造形成和成岩期;(3)嫩江期末-古近纪多重流体耦合叠加层间氧化主成矿期;(4)新近纪表生流体潜水渗入叠加改造期。

松辽盆地西南部钱家店—架玛吐地区姚家组铀成矿条件及控矿因素分析

通过对钱家店—架玛吐地区铀成矿地质条件和控矿因素,以及油气还原、油气冲顶及基性脉岩在成矿过程中的作用分析,认为该区砂岩型铀矿的形成有别于国内、外典型层间氧化带砂岩型铀矿,具有特殊性。铀矿体并非呈卷状产在氧化-还原过渡带,而是呈板状产出于氧化带的下部。并提出天窗构造的翼部、雁列式断裂F1、F2和F3构造夹持区的姚家组红灰叠置部位的灰色层为有利的成矿层位。由此建立了该区的铀成矿模式。

开鲁坳陷钱家店凹陷构造演化与铀成矿

本文通过对钱家店地区构造及其演化的研究,较系统地阐述了各构造演化阶段对铀成矿的作用。不同的演化阶段对砂岩铀矿的形成给予了不同的贡献。其早白垩世伸展断陷阶段形成了含煤、石油、天然气的断陷层序建造,为砂岩型铀成矿作用的进行准备了充足的还原剂;晚白垩世早期热降拗陷阶段,沉积了研究区有利的成矿砂体组合;晚白垩世晚期构造反转、隆升剥蚀阶段形成的构造剥蚀天窗,构成完整的补-径-排成矿流体系统;新近纪-第四纪差异升降阶段铀矿体进一步叠加富集。