巴音戈壁盆地塔木素铀矿床成矿作用新认识:热水白云石化-渗出叠加-渗入改造模式

为了解释巴音戈壁盆地塔木素铀矿床矿体多层性、高品位成因,提炼新的关键控矿要素,重建塔木素铀矿床成矿模式,进而指导矿床外围和深部乃至类似地区铀矿找矿。文章基于因格井凹陷构造演化史、沉积充填史和生排烃史特征,通过塔木素铀矿床构造、建造、蚀变、铀矿化、铀成矿时代分析,详细阐述了矿床矿石矿物、矿石元素地球化学、矿石包裹体特征,确认本铀矿床含矿目的层为下白垩统巴音戈壁组上段,受扇三角洲沉积体系、20%~70%含砂率、20%~60%灰砂率、深切箕状凹陷、断裂、白云石化-渗出还原-渗入氧化蚀变等要素控制;认为铀矿化与同沉积热水白云石化程度呈正比,全岩白云石含量达12%以上,以富含Ca、Fe、P_(2)O_(5),低SiO_(2)含量为特征,并富含Co、Ni、Pb、Zn等深源元素;铀矿床成矿年龄多样,可分为三期,第一期为全岩年龄113.3~109.7 Ma,与沉积成岩期相当;第二期为富矿石沥青铀矿年龄70.9 Ma、69.6 Ma,与油气大规模渗出时间相吻合;第三期为富矿石沥青铀矿年龄45.4 Ma、34.7 Ma和20.6 Ma,与区内挤压快速抬升蚀剥时间相符;建立了塔木素砂岩铀矿床渗出复成因型铀成矿模式,认为在沉积成岩阶段发育与白云石化有关的热液铀成矿作用,形成品位于小于0.05%铀矿化;在80~65 Ma,发育渗出还原叠加铀成矿作用;65 Ma以来,发育渗入氧化铀活化再富集铀成矿作用,形成品位大于0.2%的富矿化。

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床水岩作用特征及其与铀成矿关系研究

在较封闭的环境中,塔木素铀矿床高矿化度(平均矿化度为35.4 g/L)NaCl型地下水中的Na+替换了斜长石中的Ca2+,使斜长石由更长石(An≈13)转变为钠长石(An≈1),被替换出的Ca_2+(以CaO计,约占斜长石总质量的4.5%)与地下水中的HCO_3^-、CO_3^(2-)及Mg^(2+)等结合形成了白云石等碳酸盐胶结物。在此过程中发生了脱碳作用,促使地下水中以[UO_2(CO_3)_3]^(4-)、[UO_2(CO_3)_3]^(2-)等碳酸铀酰络合离子及Mg CO_3·Na_2UO_2(CO_3)_2复盐发生分离而形成了铀的沉淀,并受扩散作用影响,水中的铀趋向于向水岩作用相对强烈地段迁移,从而促使铀在特定的层位集中、富集。同时,斜长石因水岩作用(溶解、溶蚀等),在解理面及表面形成了次生的缝隙及孔洞等,为铀沉淀提供了空间。成岩后,含SO_4^(2-)等的酸性地表水沿层间下渗,溶解了砂岩中碳酸盐胶结物而形成了溶洞,为后期再次迁移的铀提供了沉淀空间,并形成了铀的进一步叠加、富集。

塔木素铀矿床下白垩统巴音戈壁组含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化关系研究

位于巴音戈壁盆地南部的塔木素铀矿床为典型的硬砂岩型铀矿床,这种特殊硬砂岩型铀矿与我国北方其他典型砂岩铀矿床最主要的不同就是表现在成岩特征上。运用岩石学、岩相学、岩石地球化学、阴极发光、扫描电子显微镜等对塔木素铀矿床下白垩统巴音戈壁组上段(K_(1)b^(2))含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化的关系进行了研究。结果表明含铀砂岩碎屑物主要有石英(平均含量12.38%)、长石(平均含量50.33%),胶结物主要有石膏(平均含量12.57%)、铁白云石(平均含量3.20%)、含铁白云石(平均含量9.33%)、白云石(平均含量9.76%)及少量杂基(平均含量2.62%),以孔隙式和基底式胶结为主。含铀砂岩具有盐湖盆地早成岩阶段B期和晚成岩阶段A期的成岩特征,成岩的水介质条件为高矿化度(35.4 g/L)的碱性水(pH=7.52)。在早成岩阶段B期形成了以化学胶结作用、水岩作用、溶蚀作用及交代作用为主的成岩特征。胶结物具有由铁白云石—含铁白云石—白云石—石膏的生成顺序,碳酸盐胶结物由中心到边缘依次为自形铁白云石、半自形—自形的含铁白云石、最外面为他形—半自形的白云石。石膏形成最晚,并可见石膏交代石英、长石及白云石现象。在此过程中,高矿化度水中的Na^(+)替换了斜长石中的Ca^(2+),使斜长石全部转化为钠长石,并在斜长石表面形成了溶蚀微孔洞并沿解理形成微裂隙。受碱性地下水影响,基本无自生胶结作用及黏土矿物生成。晚成岩阶段A期以溶解作用为特征,酸性的地表水溶解了砂岩中的碳酸盐胶结物并形成了溶洞。含铀砂岩整体具有孔隙度低及渗透率低等特征,不利于层间氧化作用的形成。根据含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化关系的研究发现,塔木素地区铀矿化具有沉积成岩及层间氧化双重成因特征。

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床铀赋存特征研究

位于巴音戈壁盆地南部的塔木素铀矿床为典型的硬砂岩型铀矿床,其铀的赋存特征也明显有别于我国北方其他砂岩型铀矿床,文章运用电子探针、扫描电子显微镜、径迹蚀刻等方法对该矿床铀的赋存状态进行了研究,研究结果表明塔木素铀矿床铀主要以铀矿物的形式存在,极少量为吸附铀,铀矿物基本都是沥青铀矿而未发现其他砂岩铀矿中常见的铀石。沥青铀矿主要分布于矿物内部、粒间、胶结物中及植物碎屑中,并根据沥青铀矿结构特征等将其分为微粒浸染状结构、环边结构、薄膜结构、球粒结构、交替环带结构、瓜瓤结构、交代结构、混合结构等。进一步研究发现,不同的铀矿物的结构形式与矿石类型、矿化阶段、地下水环境、水岩作用过程等有关,通过铀的赋存状态及其结构研究,有助于了解塔木素这种特殊硬砂岩的成矿过程及探讨铀矿化成因。

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床地质特征及铀成矿模式研究

巴音戈壁盆地为中国北方重要的能源盆地。笔者通过对盆地内塔木素铀矿床地质特征研究,发现矿床产于因格井凹陷巴音戈壁期微斜坡,晚白垩世和古近纪剥蚀窗口的发育,为成矿流体向盆地内运移提供了有利条件;矿床的主要目的层为下白垩统巴音戈壁组上段二岩段,为扇三角洲-湖泊沉积,扇三角洲砂体发育。巴音戈壁组上段二岩段与巴音戈壁组上段一岩段、三岩段构成有利的“泥-砂-泥”地层结构,有利于含铀含氧水向盆地内运移和层间氧化作用的发生。矿床内氧化带可划分为完全氧化带、氧化还原过渡带和还原带,矿体主要位于氧化还原过渡带中,受氧化带前锋线和氧化还原过渡带控制。矿床内参与铀成矿作用的还原介质主要为内部还原介质和外部还原介质。内部还原介质为目的层本身的有机质、黄铁矿等;外部还原介质为巴音戈壁组上段一岩段、三岩段暗色泥岩中发育的有机质、深部油(气)等。盆地内铀矿化与盆地的构造热事件密切相关,铀成矿作用表现为3期,第一期早白垩世中-晚期((109.7±1.5)Ma^(115.5±1.5)Ma),第二期为晚白垩世晚期—古近纪((45.4±0.6)Ma^(70.9±1.0)Ma)、第三期为新近纪((12.3±0.2)Ma^(2.5±0)Ma)。塔木素铀矿床矿体主要为砂岩型、砂泥混合型、后生泥岩型和同沉积泥岩型,矿体受层间氧化带和沉积相变控制明显。通过矿床构造、目的层沉积体系、氧化带、有机质和铀矿化等特征的研究,建立了矿床铀成矿模式和矿体成因模型,为后期铀成矿作用标志的研究奠定了基础。

巴音戈壁盆地中南部中新生代构造-沉积演化对铀成矿的制约及找矿预测

【研究目的】巴音戈壁盆地中新生代主要经历了早白垩世断陷、断坳转折以及晚白垩世坳陷发育阶段,多期次构造改造对铀成矿的制约尚不清晰,影响下一步的找矿预测工作。【研究方法】本文选择盆地中南部凹陷带为研究区,综合以往成果认识与地质剖面对比研究,系统研究了凹陷构造样式、构造演化对沉积充填的影响。【研究结果】在早白垩世中晚期、晚白垩世晚期—古近纪以及新近纪,盆地内构造-沉积演化一方面利于形成剥蚀天窗,进而发育大规模层间氧化以及多期次的后生叠加作用,控制着成矿流体以及层间氧化带由凹陷边缘向凹陷中心发育,在氧化还原障附近形成铀矿化;另一方面致使盆地南部地下水由径流—弱径流转为滞水,利于水岩作用下成矿流体中铀元素分解、析出、富集成矿。【结论】巴音戈壁盆地中南部铀成矿在有利的构造背景下,主要受沉积相控制与层间氧化带制约。

巴音戈壁盆地沙拉扎山南缘砂岩型铀矿控矿因素

巴音戈壁盆地沙拉扎山南部已取得砂岩型铀矿勘查重大突破,发现了塔木素铀矿床,但是盆地大部分地区工作程度还很低,属于有待开发的"空白地段"。文章通过对沙拉扎山南缘构造、地层、沉积体系、后生蚀变等地质特征的分析,认为该区铀成矿的主要控制因素为控盆构造、扇三角洲沉积、层间氧化带的分布。铀成矿主要受构造反转控制,形成于层间氧化带氧化还原界面附近。

巴音戈壁盆地构造演化对砂岩型铀成矿作用的制约

巴音戈壁盆地为中国北方重要的中新生代产铀盆地,盆地内发现多个铀矿床。通过研究发现,盆地构造演化与盆地内铀成矿作用的关系密切。盆地的构造演化可划分为早白垩世巴音戈壁-苏红图断陷期,该期形成盆地铀成矿的主要目的层巴音戈壁组上段,主要为扇三角洲-湖泊沉积,垂向上具有泥-砂-泥的储层结构,有利于层间氧化的发育;早白垩世银根期为断坳转换期,晚期转为坳陷期,主要为河流相沉积,盆地内保存有限;晚白垩世乌兰苏海期,主要为坳陷期,主要发育曲流河-冲积平原沉积。在古近纪盆地发生大规模反转抬升,形成区域剥蚀窗口,有利于成矿流体的运移和后生氧化。盆地内已发现铀矿床的成矿作用与主要的构造热事件密切相关,主要有三期,第一期早白垩世中晚109.7±1.5 Ma^115.5±1.5 Ma,第二期为晚白垩世晚期-古近纪45.4±0.6 Ma^70.9±1.0 Ma和第三期为新近纪12.3±0.2 Ma^2.5±0.0 Ma。矿床成矿作用整体表现为同沉积预富集,后期具有叠生铀成矿的特点。通过构造演化与铀成矿作用关系的研究,对盆地内铀成矿潜力进行了初步评价。