内蒙古巴彦乌拉铀矿床赛汉组砂岩地球化学特征及古环境意义

内蒙古巴彦乌拉铀矿床位于二连盆地,是我国北方砂岩型铀矿床的重要组成部分。研究表明,古气候条件能直接影响砂岩型铀矿成矿作用,而其对巴彦乌拉砂岩型铀矿形成的影响还存在争论。以内蒙古巴彦乌拉铀矿床赛汉组不同类型砂岩为研究对象,通过岩相学和地球化学的研究,还原赛汉组沉积时期古沉积环境,进而探讨古气候条件对该矿床的影响。赛汉组砂岩主要为中、细粒砂岩,成分成熟度较低,反映物源区相对稳定;稀土元素北美页岩标准化图解较为平坦且一致,指示该区具有统一的物源;B含量为8.04×10^(-6)~195.43×10^(-6)和n(Sr)/n(Ba)值为0.08~0.46等特征均指示沉淀水体为淡水,反映沉积初期为温暖潮湿环境;n(V)/n(V+Ni)值为0.21~0.73、δU值为1.27~1.99以及较富集的氧化-还原环境敏感元素U和Mo特征等表明,沉积时水体中含氧量较低,为还原环境。结合n(Sr)/n(Cu)值为1.42~24.45和w(SiO_(2))/w(Al_(2)O_(3))值为3.03~8.24,认为内蒙古巴彦乌拉铀矿床赛汉组砂岩沉积末期处于干热气候条件。综合研究认为赛汉组初期为温暖潮湿的还原条件,有利于黄铁矿和有机质富集,并为地层中铀的富集提供了良好条件,而沉积末期为干热气候条件,有利于铀的活化迁移,为内蒙古巴彦乌拉铀矿床的形成奠定了基础。

二连盆地巴彦乌拉地区砂岩型铀矿目的层电测井曲线响应分析

针对巴彦乌拉地区赛汉组沉积微相的电测井响应特征进行分析,并分析该地区的沉积微相特征。结果表明,巴彦乌拉地区的赛汉组属于辫状河沉积,河道砂体发育,单层砂体及多期河道叠置砂体厚度大,砂岩胶结物少,连通性和渗透性好,是良好的铀矿目的层。但由于泛滥平原微相不太发育,泥岩在局部地段薄,对形成理想的砂泥结构不利。

二连盆地巴彦乌拉铀矿床控矿成因相特征及成矿规律研究

巴彦乌拉矿床位于马尼特坳陷的西部,通过对其控矿成因相研究,研究其控矿体系域、控矿沉积体系、控矿结构面等特征,总结其成矿规律。矿床控矿成因相为辫状河—层间氧化型,控矿体系域类型为水退体系域,矿体和异常主要位于进积型、加积型准层序组中。控矿沉积体系为辫状河沉积体系,控矿成因亚相为辫状河道亚相、心滩微相。控矿结构面主要为地球化学结构面和物理结构面,地球化学特征主要为氧化还原地球化学障控矿,横向上主要划分为氧化带、氧化还原过渡带、还原带。通过价态铀分析,认为由于流体动力学变化导致的机械、吸附沉淀对成矿起重要作用。通过控矿成因相研究,希望对巴彦乌拉铀矿床外围及其他区域找矿具有指导意义。

二连盆地巴彦乌拉铀矿区花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及地质意义

二连盆地中部巴彦乌拉地区位于中亚造山带东段,发育有多个砂岩型铀矿床(点)。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素和Hf同位素分析对巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起东部花岗岩开展了年代学研究。结果显示,2个样品的锆石U-Pb年龄在292±3~288±2 Ma之间,与巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起中西部发育的早二叠世花岗岩及流纹岩的年龄范围基本一致。结合区域成岩年代学数据可知,巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起发育一条主要由晚石炭世—早二叠世花岗岩及火山岩组成的岩浆岩带。锆石Hf同位素数据显示,2个花岗岩样品的εHf(t)值为+10.6^+18.2,表明其源区为新生下地壳物质。综合区域地质特征可知,中亚造山带东段显生宙的构造-岩浆活动与二连盆地中部及巴彦乌拉地区赛汉组上段砂岩型铀成矿作用关系密切,为砂岩型铀矿床的形成提供了一系列有利条件。

二连盆地巴彦乌拉铀矿航空弱铀微磁组合异常识别及其成因模式

二连盆地因其独特的"同盆多类型"铀成矿特点,一直是铀矿勘查与科研的热点盆地,巴彦乌拉铀矿为盆内最为典型的古河道砂岩型铀矿床,围绕沉积体系及充填特征、盆地结构、成矿模式、烃类流体与铀成矿关系、综合物化探找矿等方面积累了大量研究成果(聂逢君等,2015),但在矿体尺度上对其利用航放航磁技术开展信息识别的研究报道尚为空白。

综合物探方法在内蒙古巴彦乌拉铜多金属矿中的应用

采用多种物探方法对深部及隐伏矿体进行定位预测,可以减少或避免异常解释的多解性,提高解释的可靠性和勘查效果。文章以内蒙巴彦乌拉铜多金属矿勘探为例,结合地质、物性等资料,通过对研究区开展高精度重磁测量,初步推断了该区岩性的分布状况;通过CSAMT测量,进一步了解到岩性在空间上的展布情况;对重磁和CSAMT圈定出的找矿有利地段进行了钻孔验证,多孔见到工业矿体;由上述研究可知在该区使用重力、磁法和CSAMT测量进行综合找矿是可行的。

二连盆地马尼特坳陷西部砂岩型铀矿成矿的沉积学背景

在二连盆地马尼特坳陷西部巴彦乌拉地区,有关赛汉组上段砂岩型铀矿储矿砂体的成因目前存有争议。笔者通过地震剖面、钻孔岩心分析和砂分散体系制图,对赛汉组上段进行了成因分析。研究发现,赛汉组具有特征的断坳转换期构造背景并由此决定了其优质铀储层的发育;赛汉组上段并非传统认识上的纵向辫状河成因,而是剥蚀残留的多个侧向上源自巴音宝力格隆起物源区的辫状河三角洲体系的集合体;构造反转和剥蚀作用对赛汉组地层进行了强烈改造,辫状河三角洲遭受强烈剥蚀,保存了具有多个朵状分割性的带状砂体,形成构造天窗和氧化带并发育铀矿化;砂体的平面非均质性控制了铀成矿作用,砂分散体系的变异部位、沉积相变部位是成矿的有利区域。

Surpac软件在巴彦乌拉铀矿床三维地质建模中的应用

三维地质建模能够对大量复杂的地质体进行直观显示和表达,有利于展现地质体的内部形态特征,便于成矿规律的研究。以二连盆地巴彦乌拉砂岩型铀矿床为研究对象,对该地区相关地质资料进行整理和收集,对钻孔数据进行信息化处理。借助三维矿业软件Surpac,先后建立了巴彦乌拉铀矿床地质数据库、地质体实体模型以及块体模型和品位模型。在此基础上总结了构建地质体三维模型的原理方法,并探讨了三维地质建模可视化的应用。

二连盆地巴彦乌拉铀矿床微量元素地球化学特征

二连盆地是我国重要的砂岩型铀矿产铀盆地之一,巴彦乌拉矿床是其中铀资源量大、矿体埋藏浅、矿层渗透性好,利于地浸开采的矿床,在该盆地铀矿床中占有重要的地位。为研究矿床中铀的富集特征,探讨铀成矿作用过程中元素的地球化学信息及建立矿床勘查地球化学标志,对该矿床进行了系统取样,分析了氧化带、氧化还原过渡带、还原带砂岩及泥岩中微量元素的地球化学特征,结果显示:过渡带砂岩相对于泥岩明显富集Mo、 Cd、 U元素,亏损Sc、 Cr、 Zn、 In、 Ta、 Bi、 Th;Mo和U关系紧密, Mo可作为巴彦乌拉矿床的指示元素;氧化带、氧化还原过渡带及还原带中稀土配分模式相似,表明它们在含矿建造形成期和后生改造成矿期具有相同的物质来源,排除热液改造成矿的可能;同时,由于氧化还原过渡带中总稀土含量远高于其他砂体,可作为铀成矿的找矿标志。

二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层黏土矿物特征及其意义

二连盆地巴彦乌拉铀矿床是我国典型的古河谷砂岩型铀矿床,铀主要经潜水-层间氧化作用富集成矿。为了研究其黏土矿物组成、含量、形态特征及其产状,对区内目的层黏土矿物进行了X射线衍射、扫描电镜及能谱分析。分析结果表明,二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层黏土矿物成分基本一致,主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,个别样品中见少量绿泥石。蒙脱石集合体呈花朵状、片状,高岭石集合体呈书页状、扇状,伊利石集合体呈片状,绿泥石集合体呈玫瑰花朵状。黏土矿物以分散质点式不完全充填于孔隙中和薄膜式贴附于颗粒表面。根据分析结果,总结了该矿床氧化带分带黏土矿物特征;并探讨了黏土矿物对砂岩的孔隙度和渗透率的影响及其与铀成矿的关系。

内蒙古巴彦乌拉铀矿含矿层堵塞的水文地球化学机理

铀浸出是溶浸液与铀矿物之间发生一系列水文地球化学作用来实现的,巴彦乌拉铀矿酸法地浸开采过程中出现了含矿层堵塞问题。基于含矿层矿物特征,根据浸出液化学成分,采用地球化学模式程序PHREEQCI对浸出液-矿物平衡进行模拟,计算了矿物的饱和指数与反应条件指数,确定了矿物溶解沉淀状态,揭示了含矿层堵塞水文地球化学机理。结果表明,含矿层堵塞水文地球化学原因是溶浸液中Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)与Fe^(3+)处于过饱和状态,产生了石膏、针铁矿、赤铁矿沉淀,其饱和指数分别为0.06~0.20、0.01~-0.83、0.94~2.58;石膏的反应条件指数RCICa=0.34~0.42,RCIS=1.17~1.35,Ca^(2+)浓度是其溶解—沉淀的主要影响因素,赤铁矿、针铁矿的RCIpH=-3.47~-3.27、RCIEh=-599.44~-474.72mV、RCIFe=0.96~1.37,均处于沉淀状态,石膏、铁矿物沉淀是溶浸液与含矿层中的矿物作用后其离子活度积超过了其溶液积常数的结果。

巴彦乌拉铀矿床酸法浸铀的水岩反应堵塞机理

为探讨酸法浸铀过程中含矿含水层的地球化学堵塞机理,运用PHREEQC模拟软件的化学形态和溶解度模拟,分析酸法浸泡试验中浸出液化学反应的化学组成成分,确定含矿含水层化学堵塞矿物的类型,得到含矿含水层发生化学堵塞的原因以及形成条件。模拟结果表明:巴彦乌拉地下铀矿中碳酸钙和针铁矿的含量相对较高,当高浓度的溶浸液注入地下含矿含水层之后,溶浸液会溶解碳酸钙和针铁矿,使Ca^(2+)、Fe^(3+)的浓度大幅度上升;当Ca^(2+)、Fe^(3+)浓度反应条件指数大于0时,Ca^(2+)会与SO_(4)^(2-)发生反应,生成石膏沉淀,而Fe^(3+)会与阴离子发生反应,生成铁矿物沉淀,导致孔隙率下降,渗透性降低,注液压力增大,注液流量减小,抽液量降低,地浸效益下降。基于以上研究,可为后续实际铀矿床的堵塞和铀的浸出提供参考。

二连盆地巴彦乌拉铀矿床水文地质条件与铀成矿关系

二连盆地是我国北方一个大型中新生代产铀盆地,随着勘查工作的不断推进,找矿成果尤显突出,先后发现了多个大中型铀矿床,其中巴彦乌拉铀矿床位于二连盆地马尼特坳陷的西部,其铀矿化主要产于赛汉组上段古河谷砂体中,在该盆地铀矿床中占有重要的地位。在系统分析巴彦乌拉铀矿床地质、水文地质特征的基础上,通过对前人的工作总结及野外现场勘查,结合该地区水系的补给、径流、排泄条件及铀矿床成矿地质规律,分析总结巴彦乌拉砂岩型铀矿成矿与水文地质条件关系,并得出对该区铀成矿水文地质条件的认识。认为该区晚白垩世—第四纪更新世地下水水动力系统始终保持纵向上从南西向北东径流、横向上以河谷北西侧补给为主的特征,地下水补-径-排系统完整,为盆地内部铀的迁移提供了动力。其赛汉组上段古河谷砂体展布稳定、厚度适中,砂体赋存承压水,构成的含水层、隔水层配置完好,具有稳定的隔水-含水-隔水水文地质结构,为层间氧化带的发育与形成提供了有利条件,同时层间含水层渗透性好,富含有机质,是形成砂岩型铀矿的最佳层位。

内蒙古巴彦乌拉铀矿床西南段铀矿石地球化学特征

为了了解巴彦乌拉铀矿床西南段铀矿石地球化学特征,通过运用偏光显微镜、扫描电镜(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱等仪器对该区含矿层的岩芯进行了岩石学、矿物学和全岩主微量元素分析。结果显示:矿石的主要岩性为砾岩和含砾中粗粒砂岩,矿物组成主要为石英、长石、云母等,其中长石表面粗糙,黏土化较严重,酸法浸出导致长石进一步黏土化可能会在地浸过程中引起堵塞;铀矿石中主量元素SiO_(2)含量与K_(2)O、Na_(2)O含量呈正相关性,与CaO、Al_(2)O_(3)、P_(2)O_(5)、TiO_(2)、Fe_(2)O_(3)含量及烧失量呈负相关性;微量元素Nb,Sr,Sm,Y,Tm,Yb相对亏损。铀矿石轻稀土富集,且轻稀土分异较明显,重稀土分异不明显。矿石中的铀主要以显微颗粒的四价铀矿物或吸附态的铀酰离子产出。S和U、U^(6+)、U^(4+)含量存在较好的正相关性,表明黄铁矿的还原作用是控制铀沉淀富集的关键因素。

二连盆地巴彦乌拉铀矿床赛汉组下段煤层与铀成矿关系研究

巴彦乌拉铀矿床是我国发现的第一个古河谷可地浸砂岩型铀矿床,铀矿体产于赛汉组上段古河道砂体中,主要受层间氧化带控制。含矿砂体底部与赛汉组下段顶部煤层直接接触,煤层在变质过程中释放出大量的CH_4、NH_3、H_2S、H_2等煤成气,提供氧化-还原过程中的主体还原介质,形成"气障"效应,减缓了含氧含铀层间水的运移,一定程度上控制了层间氧化带的产出部位和形态。

内蒙某铀矿床地浸水文地质特征

内蒙某铀矿床是我国内蒙古开发的第一个酸法地浸铀矿山。在分析该矿床地质背景的基础上,对含矿含水层结构,水文地质参数及水文地球化学特征进行了系统研究。研究结果表明,该矿床含矿含水层具有良好的地浸水文地质结构,其普遍发育的隔夹层及水文地质参数都十分有利于地浸采铀,这些特征可以为地浸工艺方法与参数的确定提供科学依据。

二连盆地巴彦乌拉矿床辫状河砂体赋矿规律

以河流沉积学、高分辨率层序地层学和水成铀矿理论为指导,充分利用钻孔岩心和测井资料,对巴彦乌拉矿床下白垩统赛汉组上段(K_1s^2)辫状河相铀储层进行了沉积微相精细研究,深入分析了受基准面旋回控制的辫状河砂体在垂向上和横向上的分布规律与成因特征,总结了巴彦乌拉矿床辫状河砂体的赋矿规律,并建立了心滩坝砂体赋矿模式.研究认为该矿床的矿体主要赋存于低可容纳空间下形成的具有一定规模的心滩坝砂体内部,以及辫状河道与心滩坝交汇处,可为该矿床外围找矿,以及相似古河谷型铀矿找矿提供借鉴意义.