Uranium mineralization formed through multi-stage superposition: Case of the Qianjiadian deposit in Songliao Basin, China

The Qianjiadian uranium deposit is located in the Kailu Depression of Songliao Basin.It is a large-scale in-situ leachable uranium deposit of sandstone type and provides a typical case of the uranium deposits in the Songliao Basin.Here we analyze the impact of oil and gas on reduction alteration,and factors including low grade mineralization.The Qianjiadian uranium deposit is characterized as a typical rolltype deposit with interlayers in oxidized zone.The occurrence of reductive low-permeability sandstone in uranium reservoirs controls the morphology of the uranium-rich orebody.We propose a metallogenic model involving multi-stage superposition characterized by“primary sediment enrichment-interlayer oxidation-superimposed transformation”.Our model would be helpful for formulating guidelines in the exploration for sandstone-type uranium deposits in the Songliao Basin.

松辽盆地砂岩型铀矿铀含量配分比例的半定量分析

钱家店铀矿是位于松辽盆地南部的复成因砂岩型铀矿,受表生淋滤、辉绿岩中低温热液和深部油气等多流体影响,目前铀矿物赋存状态尚有一定争议,铀在矿石内不同矿物中的配分尚不明确。为了进一步明确铀赋存状态和在不同矿物中的配分,计算钱家店矿石中不同矿物中铀的配分比例,本文运用岩矿鉴定、铀化学逐级提取、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位分析技术开展综合测试分析。明确了钱家店铀矿物的赋存状态,认为钱家店铀矿物以吸附态为主,约占总铀含量的80%,结合态铀矿物或含铀矿物约占比20%。其中吸附态铀矿物主要富集在方解石等碳酸盐矿物中,占总铀含量的47.86%,其次是在黏土矿物中占17.94%,在铁锰氧化物矿物中占12.21%。独立铀矿物是与黄铁矿密切共生的沥青铀矿为主,约占铀总含量的9.07%,另有少量含钛铀矿物和铀石约占5.08%。这种矿石中各碎屑组分中铀的占比量化研究,为矿床地浸开采及资源量计算提供依据。

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。

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。

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。

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。

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。

钱家店铀矿床漂白砂岩成因探讨

钱家店铀矿床是近年来松辽盆地发现的1个砂岩型铀矿床。铀矿体呈板状、透镜状,受漂白砂岩与灰色砂岩接触带控制。漂白砂岩呈灰白色,胶结疏松,基本不含有机碳及黄铁矿,且有铀的富集。通过研究漂白砂岩的地球化学特征以及黏土矿物类型与组合,认为漂白砂岩是层间氧化带氧化作用的产物,是层间氧化带的一部分。漂白砂岩呈白色调的主要原因是铁离子的迁移、有机碳的氧化和岩石的高岭石化。

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。

钱家店铀矿床含矿地层——姚家组沉积环境分析

钱家店铀矿床是发现于松辽盆地的砂岩型铀矿床。文章从岩性组合、沉积构造、测井曲线、砂岩-泥岩厚度比值、沉积岩石学及岩石地球化学等多方面研究了矿区含矿地层姚家组的沉积环境特征及其与铀成矿的关系。该区姚家组的砂岩-泥岩厚度比值平均为5.0,板状交错层理及槽状交错层理发育,显示其辫状河流相沉积特征。姚家组地层岩性总体上以中细粒砂岩及泥岩为主,砾岩很少,其沉积物碎屑颗粒的分选及磨圆度中等,表明其物源较远,沉积物经过较长距离的搬运才沉积下来。因此,本区姚家组沉积环境应为统一的松辽盆地环境下的远源砂质辫状河性质。该矿床铀矿化主要受辫状河流相的心滩及边滩亚相砂体控制,其矿化规律与砂体规模有密切的关系。

从遥感地质角度对钱家店铀矿区的再认识

在前人研究工作的基础上,从遥感地质的角度对钱家店铀矿区进行了再认识。发现钱家店铀矿区在褶皱抬升之后,发生了断块隆起,形成断隆构造,控制了本区的铀成矿后生改造和多期成矿作用。认为钱家店铀矿区的成矿演化,经历了断陷→坳陷→褶皱抬升→断块隆起几个阶段,提出本区的构造反转成矿不限于前人认为的褶皱抬升和断层上下的反向错动,更具成矿意义的是断陷向断隆的构造反转。依据上述认识,探讨了开鲁坳陷进一步区域找铀矿的新思路和遥感地质的具体做法。

钱家店铀矿床辉绿岩元素及同位素地球化学特征

松辽盆地钱家店铀矿床辉绿岩MgO含量为7.14%,SiO2含量为49.69%,具有富镁、低硅特征,属亚碱性系列。轻、重稀土元素之间分离较为明显,稀土配分模式呈右倾的轻稀土元素富集型特点。^(87)Sr/^(86)Sr(±2σ)为0.704198±0.000013,略低于原始地幔现在值;ε_(Nd)^(t)为4.75,是相对较高的正值,结合δ^(30)Si_(NBS-28)及δ^(34)S_(V-CDT)同位素组成,反映出岩浆可能来自过渡型地幔源区;^(207)Pb/^(204)Pb、^(206)Pb/^(204)Pb及δ^(18)O_(V-SMOW)组成显示岩浆源区有下地壳物质的加入。钱家店铀矿床辉绿岩40Ar-39Ar法年龄为50.7±0.3 Ma,揭示该地区在始新世早期发生辉绿岩侵入活动,辉绿岩来源于过渡型地幔和下地壳物质的混合源区,处于板内玄武岩构造环境,表征构造背景为强度相对较弱的伸展作用。该岩体提供热流体,对砂岩型铀矿形成具有重要作用。

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。

砂岩型铀矿蚀变矿物研究中的岩心光谱扫描技术

以松辽盆地典型砂岩型铀矿钻孔岩心归档资料为基础,系统总结了岩心光谱扫描技术在砂岩型铀矿中的应用流程,并在前人光谱强度与矿物含量研究的基础上,补充开展了不同时间域的矿物扫描结果对比。研究结果表明,岩心光谱扫描技术能快速、有效地提取岩心中的蚀变矿物空间分布信息,开展蚀变矿物填图,包括常见的粘土矿物、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物和Fe^(3+)氧化物等;沉积岩长期放置带来的风化作用对光谱数据的影响主要反映在蚀变矿物的整体含量变化上,对蚀变矿物种类未产生明显变化;利用岩心光谱扫描技术完成的蚀变矿物填图,获取的宏观蚀变矿物及其组合变化对砂岩型铀矿地层划分、氧化还原分带、成矿流体特征反演和矿床勘查等具有重要意义,应用前景广阔。

开鲁盆地钱家店铀矿床成矿地质条件及勘探潜力分析

钱家店铀矿床赋存于开鲁盆地上白垩统姚家组辫状河流相沉积体系中,经过对矿床铀矿化特征、成矿地质条件及成因机理的研究,认为其成矿类型归属于层间氧化带砂岩型。该矿床铀源丰富,有适宜的水文地质条件,平缓西倾的单斜地层和贯通的深大断裂,以及发育良好的辫状河流相砂体,这些都为铀矿床的形成提供了良好条件。姚家组地层中还原组分含量相对较高,局部形成了有利于铀富集的地球化学障。泥-砂-泥岩石组合及油气提供的还原环境,对铀矿床的形成及保矿起到一定作用。近期,在钱家店凹陷北段和中部地区又有新的铀矿化发现,极大提升了该区的勘探潜力,已成为矿床今后勘探的重点区块。

松辽盆地钱家店凹陷铀成矿条件分析

松辽盆地含有丰富的油气资源,为层间氧化带型砂岩铀矿的形成创造了条件。对松辽盆地的区域地质调查及钱家店铀矿的钻探取样等进行综合分析,阐述了松辽盆地钱家店凹陷铀矿床的成矿条件以及油气作用对铀矿床的影响,初步确定了钱家店铀矿的成矿机制。钱家店铀矿床作为松辽盆地的第1个铀矿床,它的成矿及勘探模式对松辽盆地铀矿勘探将起到重要的指导作用。

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。

松辽盆地南部海力锦铀矿床姚家组下段黏土矿物特征及其铀成矿意义

黏土矿物是表征盆地砂岩型铀矿含矿建造地球化学环境以及反演其经历的表生流体作用的重要指示性矿物。文章以钱家店凹陷新发现的海力锦铀矿床含矿层姚家组下段为研究对象,通过偏光显微镜、X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法,系统开展了不同地球化学分带的岩石学、黏土矿物类型、形貌及含量等特征研究。姚家组下段红色和灰色泥岩原生黏土矿物组合为伊利石+伊蒙混层,高岭石含量较低,总体反映了沉积期偏干旱炎热古气候环境。泥岩中不同类型黏土矿物含量具有一定的相关性,推测其在沉积-成岩过程中存在一定的相互转化关系。与泥岩明显不同,各地球化学分带砂岩中的黏土矿物主要为高岭石,其次为伊利石和伊蒙混层,显示具有后生外来酸性流体改造的特点,应发生在区域层间氧化水渗入之前。铀含量与黏土矿物含量间没有明显的相关性,结合镜下铀-黏土矿物空间赋存关系和区内构造-流体演化史显示,矿石中铀沉淀富集受多种吸附还原剂控制,局部与高岭石关系密切,存在一期深部酸性还原流体渗出改造作用,为原生偏弱还原性的姚家组下段砂岩铀成矿提供了有利条件。