鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型

鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型
鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型

第16卷第2期2009年3月

地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)

Eart h Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beijing ;Peking University )

Vol.16No.2Mar.2009

收稿日期:2008210206;修回日期:2008212208

基金项目:国家重点基础研究发展计划“973”项目“多种能源矿产共存成藏(矿)机理与富集分布规律”

(2003CB214600);国家大学生创新性实验计划及中国地质大学地质过程与矿产资源重点实验室开放基金项目(GPMR0506)

作者简介:杨晓勇(1964—

),男,博士,教授,矿床地球化学专业。E 2mail :xyyang555@https://www.360docs.net/doc/941380354.html, 鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型

杨晓勇1,2, 凌明星1, 赖小东1

11中国科学院壳2幔物质与环境重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,安徽合肥23002621中国地质大学地质过程与矿产资源重点实验室,北京100083,湖北武汉430074

Yang Xiaoyong 1,2, Ling Mingxing 1, Lai Xiaodong 1

11CA S Key L aboratory of Crust 2M antle M aterials and Envi ronments ;S chool of Eart h and S pace S ciences ,Universit y S cience and Tech 2

nology of China ,Hef ei 230026,China

21S tate Key L aboratory of Geological Processes and Mineral Resources ,China Universit y of Geosciences ,Bei j i ng 100083,W uhan 430074,China

Yang Xiaoyong ,Ling Mingxing ,Lai Xiaodong 1Metallogenic model of the Dongsheng in 2situ leaching sandstone 2type uranium de 2posit in the Ordos B asin.Ea rt h Science F rontiers ,2009,16(2):2392249

Abstract :The in 2situ leaching sandstone 2type uranium deposit is one of the uranium deposits with important industrial values ,and the main target of exploration in Chinese nuclear geology 1With the development of oil and natural gas exploration in the Ordos basin ,a breakthrough in exploration of in 2situ leaching sandstone 2type uranium deposit in the northern part of the basin has been achieved 1After a brief introduction to the metallo 2genic geological conditions of this type of uranium deposit in Ordos basin ,we provide the temperature and sa 2linity conditions as well as the isotopic geochemical parameters of the ore 2forming fluid ,which are obtained by the comprehensive geochemical analyses 1The hydrogen and oxygen isotopic analyses of fluid inclusions indicate that the fluid as the formation water was derived f rom the mixture of magmatic water and meteoric water 1The carbon and oxygen stable isotopic analyses of cements of U 2bearing sandstones show that the genesis of carbon 2ate cements was the mixtures of mantle carbon ,organic carbon and sedimentary carbon 1This information pres 2ents the evidence that the organic material did come into the ore 2forming process ,which is of significance to the formation of in 2situ leaching sandstone 2type uranium deposit 1The ore 2forming geochemical model for this type of uranium deposit has been established 1The uranium ore 2forming processes include oxidizing and reducing processes ,during which some elements are enriched and some are depleted ,accompanied with the uranium mi 2gration 1This study is of significance for understanding the enrichment and sedimentation of uranium as well as for finding the similar types of uranium deposits in other related basins.

K ey w ords :sandstone 2type uranium deposit ;fluid inclusion ;stable isotope ;geochemistry ;metallogenic mod 2els ;the Ordos Basin

摘 要:地浸砂岩型铀矿床是一种具有重要经济价值的铀矿类型,受到世界各国地质勘探部门的高度关注。近年来,鄂尔多斯盆地在石油和天然气勘查取得重大进展的同时,于盆地东胜地区也发现大规模地浸砂岩型铀矿床,标志着中国该类型铀矿勘查取得重要突破。该文应用地球化学综合分析研究,获得成矿流体的温度、盐度条件和同位素地球化学参数。含铀砂岩中碳酸盐胶结物C 2O 同位素测试结果表明,胶结物中的碳属

于地幔碳、生物有机体和沉积的碳酸盐混合成因。通过流体包裹体H2O同位素分析,表明成矿流体可能是原生的岩浆水上涌和大气降水混合形成的建造水,其中一部分有机质加入到成矿作用中来,这对于铀的还原具有重要的意义。结合盆地的演化特点,建立了这种砂岩型铀矿的成矿地球化学模型。笔者认为,其铀矿的形成机制可以分为两个过程,一是氧化过程,二是还原过程,成矿过程伴随各种微量元素和气液相分子的氧化、还原和迁移过程。该成矿模型的建立对认识盆地铀矿质的沉淀和富集规律以及在类似盆地寻找此类铀矿床,具有理论和现实意义。

关键词:砂岩型铀矿;流体包裹体;稳定同位素;地球化学;成矿模型;鄂尔多斯盆地

中图分类号:TE121111 文献标志码:A 文章编号:100522321(2009)022*******

砂岩型铀矿床是世界上最早发现的铀矿类型之

一[1],后来在世界各大洲都有发现和报道。在含油气盆地中,砂岩型铀矿可以作为一种有用的伴生资源进行工业开采,从而使得盆地的资源量有很大的提高。近年来在鄂尔多斯盆地北部东胜地区,发现大型砂岩型铀矿,表明该盆地是一个多种资源和能源共存的大型沉积型盆地。

1 矿床地质特征

鄂尔多斯盆地侏罗世直罗组中的铀矿是产于河道中的砂岩铀矿,该矿床有发育较好的矿体。在矿化赋存的部位上,含铀砂体通常发育在基底之上或不同建造之间;在古气候演变上,成矿作用发生在干旱气候条件下,或由潮湿向干旱的气候转变阶段[2]。含矿地层直罗组可分为上、下两段:下段又分为上、下两个亚段,其中下亚段主要为容矿的灰色砂岩;上亚段主要为灰绿色砂岩、泥岩;上段为杂色的中细砂岩、泥岩。岩石疏松,一般砂体厚20~40m。含矿的砂体中自北向南发育了氧化带—氧化还原带—还原带的岩石地球化学分带,其特征为:氧化带在地表为褐黄色,钻孔中为浅灰绿色、浅灰蓝色,氧化还原前锋线平面上总体呈东西向展布,形态为复杂的蛇曲状;氧化还原过渡带呈灰色、浅灰色,富含有机质和结核状黄铁矿;还原带呈灰色,富含有机质,可见结晶状黄铁矿。铀矿化产于层间氧化还原带前锋线附近,铀矿体呈板状和透镜状[3]。通过对直罗组砂岩岩相学研究在垂向上确立了岩石的后生蚀变分带特征:直罗组下段下亚段为灰色灰白色砂岩(含矿段)的绿化(主要为长石的绿帘石化)+碳酸盐化带;上亚段为灰绿色砂岩的绿化(主要为黑云母绿泥石化,也有长石绿泥石化和绿帘石化)+粘土化+碳酸盐化带;砂岩呈现灰绿色的原因主要在于含较多绿色黑云母,而非绿泥石,其本质原因在于矿物中Fe2+含量较高[4]。2 流体包裹体温度、盐度

鄂尔多斯盆地东胜地区含矿砂岩流体包裹体的显微照片如图1所示,图中标示了对应的流体包裹体的均一温度。砂岩型铀矿中存在大量次生流体包裹体,主要集中在矿化的石英脉中,流体包裹体主要分布在石英颗粒内裂纹中,穿石英颗粒和石英的次生加大边。这些流体包裹体的特征表明,它们均属于次生包裹体。

流体包裹体测试数据显示:鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿样品的均一温度范围为7912~200℃,这与同层的方解石胶结物的流体包裹体均一温度58~176℃数据接近[5],但相对要高一些,这可能是因为石英在约低于80℃时,不再生长或增生,而方解石的临界温度明显要低,直到58℃。

流体包裹体主要类型是低温的NaCl2H2O体系,由于不含子矿物,可以进行精确的温度测定[627]。

鄂尔多斯盆地东胜地区的砂岩型铀矿多口钻孔岩心样品的流体包裹体的均一温度、盐度频率分布与钻孔ZK63和ZK64不同深度样品的U含量的对比关系如图2所示,样品分别取自钻孔ZK63、ZK64、ZKA27和ZKA79的不同深度岩心。

从上述矿化砂岩4个钻孔的流体包裹体均一温度频率直方图可知:ZK64的4个样品的测温结果在98~180℃都有分布,没有大于180℃的测温结果;但可以区分为两个主要温度段即100~120℃和140~180℃。ZK720211的1个样品的测温结果在100~200℃都有分布;可以区分为两个主要温度段即100~140℃和160~200℃。ZK79211207的1个样品的测温结果在120~190℃都有分布;可以区分为两个主要温度段即120~130℃和160~190℃。由此矿化砂岩流体包裹体测温结果可以得出,成矿流体的温度有两个峰值:高温段为140~180℃,低温段为100~120℃。因此该砂岩型铀矿赋矿砂岩至少

图1 鄂尔多斯盆地东胜地区流体包裹体显微照片

Fig11 The microscopic images of t he fluid inclusions in the Ordos Basin

注:照片中的数字代表对应流体包裹体的均一温度(℃)。A:ZK6421272S208,穿石英颗粒裂纹中流体包裹体;B:ZK642 1272S209,一组穿石英颗粒裂纹中流体包裹体;C:A79211207,穿石英颗粒裂纹中流体包裹体;D:ZK6421272S204,一组穿石英颗粒裂纹中流体包裹体;E:ZK63202S206,穿石英颗粒裂纹中流体包裹体;F:ZK63202S209,一组石英颗粒内裂纹中流体包裹体

经历过两期热流体活动。

铀矿化砂岩钻孔ZK63的7个样品的盐度测定结果显示,盐度段为0153%~16134%(NaCl质量分数)[8];其中可以分为三个主要盐度范围:2%~4%、6%~8%和8%~12%(NaCl质量分数)。

矿化砂岩钻孔ZK64的4个样品的盐度测定结果显示,盐度为0135%~12162%(NaCl质量分数),可以分为三个主要盐度段,即2%~4%、4%~7%和8%~12%(NaCl质量分数)。总的来说,成矿流体的盐度范围为0135%~16134%,主要集中在4%~8%(NaCl质量分数)范围内。但不同的钻孔测定获得有多个峰值:主要是0%~2%、2%~4%、6%~8%和8%~12%(NaCl质量分数)。

钻孔ZK63样品的U富集深度区间为65~75 m,对应的均一温度范围在90~120℃和140~200℃两个区间,值得注意的是在U含量最高的深度,对应的样品均一温度明显向两极分化,高温段达到180~200℃,低温段达到90~110℃,不同深度样品盐度为0%~8%和6%~12%不等,没有很明显的特征。钻孔ZK64样品的U富集深度区间分为

图2 样品流体包裹体均一温度、盐度频率分布与不同深度样品U含量的关系

(测温据文献[9])

Fig12 The relation among the frequencies of the homogenization temperature, salinity and depth in the drilling holes of the Ordos Basin

A—ZK63;B—ZK64

250~260m和260~267m两段,对应均一温度为100~120℃和130~170℃两段,盐度为2%~4%和6%~14%两段。

3 流体包裹体成分及H2O同位素分析

应用爆裂抽提装置对石英单矿物的流体包裹体的化学主成分采样,根据流体包裹体均一温度数据,采取200℃以内的加热控制温度,收集足量的气体和流体分别进行测定。采用SP3420气相色谱仪测定包裹体气相成分(H2、N2、CO、CO2、C H4、H2O),采用DX2120离子色谱仪测定离子成分(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、SO2-4)。氢同位素采用锌还原剂制取H2,氧同位素采用Br F5制取O2,最后再用MA T2252气体质谱仪进行测定。

流体包裹体激光拉曼测试在中国地质大学地质

过程与矿产资源国家重点实验室RM21000(英国Renishaw公司)型显微激光拉曼光谱仪上进行。实验结果描述见表1。从表1中的流体包裹体的激光拉曼数据可知:包裹体主要成分为H2O、CO2和少量CH4。这与前面流体包裹体成分的测定结果一致,同时也证明前面的测试方法对获得流体包裹体的上述信息是有效的。

表1 鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿流体包裹体

激光拉曼测试结果

Table1 The Raman2spectrometer measurements on the fluid inclusions in sandstone2type uranium

deposit f rom the Ordos Basin

序号样品编号编号结果描述

1WZ39A 1v:CO2,v/l比大2v:CO2,v/l比小3l:H2O

2ZK63202S210B 1l:H2O

1v:两相CO2 2:CO2

3A720211C 1v:纯CO2,气液两相

2v:纯CO2,气液两相

3v:CH4,CO2,v/l比较大

4ZK6421272S211D1:CH4单相、纯气相

5ZK63202S206F 1v:纯CO2,两相

2v/2l:CO2,气液两相,液:水,气:CO2

3:H2O,纯液相

不同深度样品的U含量与SO2-4、CO/CH4的相关性总体上比较微弱,但U含量与高含量的SO2-4还是存在一定的耦合关系:U的含量越高,其对应的SO2-4含量也越高。因为SO2-4中S为最高价态,所以反映矿化层流体处于氧化态。而U含量和高CO/CH4存在一定的相反的耦合关系(图3)。

含铀砂岩流体包裹体H2O同位素分析结果如表2所示。表2数据表明,成矿流体的δD值分布为2619‰~-4816‰,正的δD值是典型的大气水特征,比沉积岩的数值高。δ18O值比较一致,范围为919‰~1213‰,比大气水数值高[10]。

H2O同位素结果如图4所示,同时加入大气降水线和高岭石线作为参照。图中的投点全部落在建造水的范围内,这些H2O同位素数据特征可以解释为铀矿层上方发生的同位素的水岩交换,因为在砂岩中氧含量比较高,所以δ18O差异不大,而砂岩中氢含量比较少,所以发生水岩交换时极容易受影响而导致很大的分异

图3 不同深度样品的U含量与SO2-4、CO/CH4的关系Fig13 The relation among uranium content,SO2-4

and CO/CH4in the Ordos Basin

表2 鄂尔多斯盆地砂岩流体包裹体H2O

同位素分析结果

Table2 The H2O stable isotopes of the fluid inclusions in the sandstone2type uranium deposit from the Ordos Basin 样品编号δD SMOW/‰δ18O SMOW/‰

ZK183279206-14121017

ZK183279208-39171111

ZK183287205-35141010

ZK183287210-18131114

ZKA13923521326151211

ZKA139214204-24141014

ZKA79211202-4412919

ZKA79211205111918

ZKA79211210-20171110

ZKA9521120826191113

ZKA95211211-1101114

ZKA20203-20141112

ZK0720204-5101213

ZK341260203-48161116

注:分析测试在中国有色金属总公司桂林地质研究总院流体包裹体实验室完成(分析者:张芳)。

图4 流体包裹体H2O同位素组成

Fig14 The H2O isotopic compositions of fluid inclusions in the U2bearing sandstones in the Ordos Basin

注:图中大气降水线是我国各地大气降水的汇集,数据来自文献[11];高岭石线数据引自文献[12]

4 碳酸盐胶结物C、O同位素测定

实验分析含铀砂岩中碳酸盐胶结物样品共15件,用100%的磷酸在25℃反应4h,提取出胶结物碳酸盐中的CO2,实验方法按照常规的方法进行[13]。收集得到的CO2在中国科学院壳2幔物质与环境重点实验室Delta+质谱仪上测量,氧同位素比值以SMOW为标准,碳同位素比值以PDB为标准,分别记为δ18O和δ13C,δ13C单位为PDB标准,分析精度优于±012‰。分析中使用的碳酸盐参考标准为G BW04417方解石标准,其δ18O和δ13C 分别是-24112‰和-6110‰。实验测得数据如表3所示。

表3 碳酸盐胶结物C、O同位素及碳酸盐岩含量[14] Table3 The C2O stable isotopes of the carbonate cements in the sandstone2type uranium deposit from the Ordos Basin

样品号δ13C PDB/‰δ18O SMOW/‰碳酸盐岩含量/% ZK183279209-131761915216112

ZK183279212-7195181052151

ZK6421272S207-7114101780149

ZKA139235203-4183181872138

ZKA139235205-101431819312108

ZKA183287208-10170191009185

ZKA183287210-131931*********

ZKA39214204-9167181147162

ZKA39214206-9103181391190

ZKA79211209-9184181234143

A39214201-23162161911161

ZK63202S206-6124121100198

ZK63202S211-4124101326142

ZK63202S203-14189131954147

ZK63202S210-5127111743198

从鄂尔多斯盆地含铀岩系6个钻孔15个样品碳酸盐胶结物的碳氧同位素测定结果可以看出,含铀岩系δ13C PDB值和δ18O SMOW值变化范围都不是很大(图5),所有样品δ18O SMOW范围为10132‰~19152‰,比流体包裹体的δ18O要高,变化范围比较大,但仍然在沉积岩的范围内[10]。有限的流体包裹体2胶结物对显示两者间的氧同位素差异接近水和文石大约在150℃的平衡分馏[14]。考虑到石英中次生流体包裹体的均一温度与方解石胶结物均一温度有交叠的情况,部分次生流体包裹体可能在与周围的平衡环境中形成。δ13C PDB值变化范围为-23162‰~-4124‰,超出了海、湖相碳酸盐的数值[10],其中一个数据-23162‰,落在有机碳同位素范围之内[10]

图5 含铀岩系碳酸盐胶结物碳氧同位素组成相关图

Fig15 The C2O isotopic compositions of carbonate cement in the U2bearing sandstones in t he Ordos Basin

从表3可以看出,11个样品δ13C PDB值落在碳酸盐岩δ13C PDB值范围内或略低,碳酸盐岩δ13C PDB值为-10‰~3‰,样品中碳酸盐胶结物碳含量变化范围是015%~16112%。样品的碳来源主要为沉积的碳酸盐胶结物成分,非海相沉积,属河流湖泊相沉积。其余4个样品δ13C PDB值均低于-10‰,如样品A39214201的δ13C PDB值可低至-23162‰左右,这是因为这些样品中含有较多的有机碳,由于有机物中亏损δ13C,其值可以低至-25‰~-40‰[15216],有机质的参与必然使得已沉积的岩石中碳酸盐胶结物的δ13C PDB值偏低,而且鄂尔多斯盆地含铀岩系是一个油气含量比较丰富的地区,大量的研究表明,鄂尔多斯盆地北部上古生界油气具有向上往侏罗纪地层运移的普遍现象,并对沉积盆地中铀矿的形成具有明显的控制作用[17]。我们分析正是由于油气中有

机质的参与,导致含铀砂岩中碳酸盐胶结物的δ13C PDB 值偏低。另外,δ13C PDB 和碳酸盐岩含量存在负相关关系(图6)。表明随着岩石的碳含量增加(包括有机碳的加入),岩石的碳同位素(δ13

C )是逐渐变负的,也从另一个侧面印证了盆地有机质对含铀砂岩的影响,是控制铀矿物还原沉淀的一个有利佐证

。图6 胶结物δ13

C 和碳酸盐岩含量相关图

Fig 16 The relation between δ13

C and carbonate content in

the U 2bearing sandstones from Ordos Basin

5 鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿

成矿模型

流体作用实际上就是流体2矿物界面的地球化学过程,即水2岩反应的过程,它主要包括吸附作用、解吸作用和氧化2还原作用[17218],并导致岩石中某些矿物的溶蚀和另一些矿物的生成。金属元素的活化迁移与沉淀是流体2矿物界面反应的直接结果[19]。

有关稀土元素特别是在有流体参与条件下的地球化学行为,已经成为近年来争论的焦点之一。对稀土元素的行为研究表明,岩石的稀土元素保持相对惰性的行为[20221],但在某些条件下稀土元素则表现出一定的活动性[22223]。由于流体中稀土元素的含量相对岩石而言极低,所以在水岩比值不大的情况下,流体对岩石中稀土元素的活化将很困难,所以岩石的稀土元素通常显示惰性行为[24]。

流体在成矿过程中扮演非常重要的角色,对元

素的迁移搬运起着关键性的作用,在砂岩型铀矿成矿过程中,对U (Ⅵ)离子、微量元素和各种不同状态的气体分子、离子进行运移,在特定的环境发生氧化、还原成矿。

511 前人的观点

铀成矿的机理一直是备受争议的论题[25234]。假

定砂岩中铀矿物通常与含碳物质和硫化物共存,或

者靠近石油,铀矿物的形成通常归因于U 被还原性物质的还原,这些还原性物质包括有机质、硫化物等[35238]。其他人认为,U 被硫化物或者有机质还原

过程在低温下是个缓慢的过程[39240],而这样的话,U 的早期富集是必需的[41]。相反,硫酸盐还原性细菌

能更有效地把U (Ⅵ

)还原成U (Ⅳ)[42246]。尽管如此,U 的微生物成矿作用还是在一些研究案例中被一些学者提出,其中包括鄂尔多斯盆地,主要是基于形态观察[47248]和S 、C 同位素数据[25]。

通过综合分析伊犁盆地南缘、吐哈盆地西南缘、

鄂尔多斯盆地东北部地区等可地浸砂岩型铀矿重点成矿区的成矿环境和主要控制因素,探讨了我国可地浸砂岩型铀矿的成矿模式,认为伊犁盆地南缘、吐哈盆地西南缘层间氧化带型铀矿床主要受有利的构造、沉积建造和层间氧化带控制,具有含矿建造铀预富集、表生后成改造成矿及矿后构造活动进一步叠加富集的特征,而鄂尔多斯盆地东北部地区的铀矿化主要受古层间氧化带型铀矿化控制,并遭受二次还原的改造作用,其矿化规模显得较前者更大[49]。

通过对砂岩型铀矿床中铀在不同地球化学环境中的行为、存在形式及铀矿物种类的分析,论述了主要工业铀矿物———沥青铀矿的形成机理:(1)铀是变价元素,在氧化环境中活化迁移,在还原环境中还原沉淀;(2)来自于氧化环境的[UO 2(CO 3)3]4-、[UO 2(CO 3)2]2-在氧化还原过渡带与有机质、硫化物及低价铁等还原剂发生反应,形成沥青铀矿;(3)

有机质、粘土矿物及胶体物质等吸附UO 2+

2

,加快了其被还原的速度,有利于铀的富集。因此我们认为:

有机质还原SO 2-4形成H 2S 和H 2S 还原UO 2+

2

的作用是沥青铀矿形成的主要原因之一,这一反应在

中性2弱碱性碳酸盐溶液中广泛和普遍存在。H 2S 等还原剂的存在是环境Eh 值下降的主要原因,从

而使水中的UO 2+

2在氧化还原过渡带处于过饱和状态,加速了铀的吸附和沉淀[50]。

盆地演化和造山作用分别影响无机流体和有机

流体的活动,进而控制无机矿产的分布。造山带含

有中低温热液,在重力作用下沿透水层向盆地内部

输运,而盆地内部地层孔隙中的油气在水平挤压及

上覆地层压力作用下则向盆地边缘运移,盖层岩系

中发育的大量节理和断裂系是油气由下而上、由内而外输运的通道。油气渗出和氧化性含铀水渗入的交汇部位(盆2山过渡带)是砂岩铀矿成矿的有利场所。还原性有机溶体使氧化性无机流体的物理化学参数发生突变,使铀元素沉淀富集,同时,还原性油气对铀矿后期保存也有重要作用[26,51]

。图7 鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿模式

Fig 17 The metallogenic model of the sandstone 2type uranium deposit in the Ordos Basin

1—地层代号;2—中酸性侵入体;3—造山带与基底;4—铀矿体;5—运移通道;6—成矿流体运移方向;7—油气运移方向;

8—流体运移方向;9—大气降水;10—断层

从鄂尔多斯盆地多种能源矿产共存系统的解析可以看出,共存系统存在的必要条件是成矿(藏)作用的发生要具备各自的成矿要素,且无机成矿和有机成藏两种性质完全不同的地质过程之间存在耦合作用。主要成矿过程可概括为两种[52254]

:一是地

球化学作用过程,氧化状态的含铀无机流体与还原

状态的碳氢化合物通过化学反应形成氧化2还原障

并在氧化2还原界面处形成铀矿;二是有机流体的

物理输运过程,有机流体向盆地减压部位运移聚

集,形成油气藏或煤层气藏。在造山2成盆构造演

化背景下,共存系统中有机和无机矿产的形成过程

相互联系,就位空间彼此相邻[55]。

众多学者开展了对中国西北部铀矿的研究,部分学者认为铀矿成因与浅成低温热液有关[425,56257],有的学者认为与微生物活动有关[25,47]。512 鄂尔多斯盆地东胜地区地浸砂岩型铀矿成矿模型

砂岩中碳酸盐胶结物的C 同位素中具有很负

的δ13C 值(<-24‰

),表明位于U 矿下部的层位的系煤层和油气参与了成矿作用,所起的主要是还原作用。流体包裹体均一温度和裂变径迹测定结果显示[5]

,盆地中砂岩的变质温度较高,一般大于100

℃,有的超过200℃,这样的高温条件下微生物一般

不能生存,所以传统的关于微生物参与铀成矿作用

在鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿中很难成立,因为低温

的情况下微生物才比较活跃[58]。

根据前述分析,我们建立了鄂尔多斯盆地砂岩

型铀矿的成矿机制(图7)。我们认为将U 的成矿过

程分为两步:一是氧化过程,二是还原过程。图7展

示了鄂尔多斯盆地边缘地区铀矿产出的成矿过程,

因为盆地周缘的强烈构造活动,产生大量的破碎带和裂隙,这个因素为最早的流体如大气降水和地下水的运移提供了有利的通道,H同位素数据提供了很好的证据。另外构造活动带中有中酸性侵入体(如花岗岩等),为U元素富集提供了最初的积累。U元素通常呈络合物形式存在于流体之中,伴随着成矿流体运移进入氧化带,U(Ⅳ)离子被氧化成容易运移的U(Ⅵ)离子,Ce3+被氧化成Ce4+,并在一定的条件下发生水解、沉淀,这就导致砂岩型铀矿样品中大量的Ce负异常,S元素也在氧化条件下以最高价态的SO2-4存在,Fe2+被氧化成Fe3+。

油气、煤等还原性物质从侏罗系到奥陶系沿特定通道往上运移,同时有一定的深部流体随中酸性侵入体上涌,三者汇聚于特定的环境,即过渡带。在此U(Ⅵ)离子被还原成U(Ⅳ),并富集成矿,形成铀石微细颗粒沉淀,或以胶结物形式填充。Fe3+被还原成Fe2+,SO2-4被还原成S2-,并形成黄铁矿。石英、长石、方解石等矿物捕获当时的成矿流体,形成不同期次的流体包裹体。

整个流体的运移过程都伴随着微量元素和其他不同相态的分子、离子。如Hf、Ti、P、Na、K、Cl、Mo、Zr、Zn、Cu、Ni、Co、Cr等元素,它们通常以离子或络合离子运移,另外还包括CO2、CH4分子。

6 结论

(1)鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿产出大量的次生流体包裹体。流体包裹体均一温度数据表明,成矿流体为低温流体,并且可以分为两个峰值:高温段为140~180℃,低温段为100~120℃。盐度主要分布在0135%~16134%(NaCl质量分数),但不同的钻孔测定获得有多个峰值。

(2)浅变质砂岩中碳酸盐胶结物C2O同位素分析表明,胶结物中的碳属于地幔碳、生物有机体和沉积的碳酸盐混合成因。通过流体包裹体H2O同位素分析,表明成矿流体可能是原生的岩浆水上涌和大气降水混合形成的建造水,其中一部分有机质加入到成矿作用中来,这对于铀的还原具有重要的意义。

(3)鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿的成矿模型,其铀矿的形成机制可以分为两个过程:一是氧化过程,二是还原过程。成矿过程伴随各种微量元素和气液相分子的氧化、还原和迁移过程。对鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿的成矿模型的建立,对在其他类似沉积盆地中寻找砂岩型铀矿具有指导和借鉴作用。

R eferences:

[1] Drew M https://www.360docs.net/doc/941380354.html, uranium deposit s:A geostatistical model[J].

Resources Policy,1977,3:60270.

[2] Wu R G,Zhu M Q,Yu D G,et al.Geological characteristics

of basal2channel sandstone2type uranium deposit s in t he

nort hern of Ordos Basin[J].Journal of East China Institute

of Technology:Natural Science Edition,2006,29:126(in

Chinese).

[3] Zhu X Y,Wang Y L,Wang Z C,et al.Trace element geo2

chemistry of sandstone2type uranium deposit s in Dongsheng

area[J].Geology2Geochemist ry,2003,31:39245(in Chi2

nese).

[4] Xiao X J,Li Z Y,Chen A P.Study on alteration zones of

Dongsheng sandstone2type uranium deposit in t he Ordos Ba2

sin[J].Uranium Geology,2004,20:1362140(in Chinese).

[5] Ren Z L,Zhang S,Gao S L,et al.Relationship between

t hermal history and various energy mineral deposit s in Dong2

sheng area,Y imen uplift[J].Oil and Gas Geology,2006,

27:1872193.

[6] Lu H Z,Fan H R,Ni P,et al.Fluid Inclusions[M].Bei2

jing:Science Press,2004(in Chinese).

[7] Mao J W,Li X F,Zhang R H,et al.Ore2formation Syatem

in t he Deep Fluids[M].Wuhan:China University of Geosci2

ences Press,2005(in Chinese).

[8] Fan H R,Hu F F,Yang K F,et al.Fluid unmixing/immis2

cibility as an ore2forming process in t he giant REE2Nb2Fe de2

posit,Inner Mongolian,China:Evidence from fluid inclu2

sions[J].J Geochem Explor,2006,89:1042107.

[9] Yang X Y,Ling M X,Sun W,et al.study on t he fluid inclu2

sion in sandstone2type uranium deposit in Ordos Basin[J].

Acta Petrolei Sinica,2006,25:30237(in Chinese).

[10] Hoef s J.Stable Isotope Geochemistry[M].Berlin:Springer2

Verlag,1987.

[11] Zheng H S,Hou F G,Ni B L.Study of hydrogen and oxygen

isotopes of meteoric water in China[J]Chinese Science Bulle2

tin,1983,28:8012806(in Chinese).

[12] Lorilleux G,Cuney M,Jebrak M,et al.Chemical brecciation

processes in t he Sue unconformity2type uranium deposit s,

Eastern At habasca Basin(Canada)[J].Journal of Geochemi2

cal Exploration,2003,80:2412258.

[13] McCrea J M.On t he isotope chemistry of carbonate rocks and

a paleotemperature scale[J].Journal of Chemistry and Phys2

ics,1950,18:8492857.

[14] Yang X Y,Luo X D,Ling M X.C2O stable isotopes of car2

bonate from cement s of u2bearing sandstone deposit in t he Or2

dos Basin:It s geological significance[J].Journal of China U2

niversity of Science and Technology,2007,37:9792985(in

Chinese).

[15] Kerridge J F.Carbon,hydrogen and nitrogen in carbonaceous

chondrites:Abundances and isotopic compositions in bulk

samples[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1985,49:

170721714.

[16] Lohmann K C.Geochemical Patterns of Meteoric Diagenetic

Systems and Their Application to Studies of Paleokarst[M].

New Y ork:Springer2Verlag,1988:58280.

[17] Feng Q,Zhang X L,Wang Y P,et al.Characteristics of mi2

gration and accumulation of hydrocarbon and it s deposit2form2 ing signification in Upper Paleozoic in nort h Ordos Basin[J].

Acta Geologica Sinica,2006,80:7482752(in Chinese). [18] Hua R M.The significance of fluid during t he metal ore for2

mation[J].Journal of Nanjing University:Eart h Science Edi2

tion,1993,5:3512360(in Chinese).

[19] Wang G,Hua R M,Qin L F.The function of fluid during

t he formation uranium deposit s of interlayer oxidized zone

type sandstone uranium deposit in Wukuer Region[J].Min2

eral Deposit s,2000,19:3402349(in Chinese).

[20] Murray R W,Buchholtz M R,Brink T,et al.Rare eart h,

major,and t race element composition of Monterey and DSDP

chert and associated host sediment:Assessing t he influence of

chemical fractionation during diagenesis[J].Geochimica et

Cosmochimica Acta,1992,56:265722671.

[21] Taylor S R,Mclcnnan S M.The Continental Crust:It s Com2

position and Evolution[M].Oxford:Blackwell Scientific

Press,1985:12312.

[22] Bach W,Irber W.Rare eart h element mobility in t he oceanic

lower sheeted dyke complex:Evidence from geochemical data

and leaching experiment s[J].Chemical Geology,1998,151:

3092326.

[23] Bau M,Usui A,Pracejus B,et al.Geochemistry of low2tem2

perature water2rock interaction:Evidence from natural wa2

ters,andesite,and iron2oxyhydroxide precipitates at Nishiki2

numa iron2spring,Hokkaido,J apan[J].Chemical Geology,

1998,151:2932307.

[24] Ding Z J,Liu C Q,Yao S Z,et al.REE composition and im2

plication of hydrot hermal sedimentation of sea2floor[J].Geo2

logical Science and Technology Information,2000,19:272

35.

[25] Cai C F,Dong H L,Li H T,et al.Mineralogical and geo2

chemical evidence for coupled bacterial uranium mineralization

and hydrocarbon oxidation in t he Shashagetai deposit,NW

China[J].Chemical Geology,2007,236:1672179.

[26] Charles S.The roles of organic matter in t he formation of u2

ranium deposit s in sedimentary rocks[J].Ore Geology Re2

views,1996,11:54255.

[27] Dahlkamp F J.Uranium Ore Deposit[M].Washington:

Springer2Verlag,1993:26233.

[28] Granger H C,Finch W I.The Colorado Plateau Uranium

Province[M].Washington:Springer2Verlag,1989:1572189. [29] Granger H C,Santos E S,Dean B G,et al.Moore,Sand2

stone2type uranium deposit s at Ambrosia Lake,New

Mexico—An interim report[J].Economic Geology,1961,

56:117921209.

[30] Kat hy T B.Uranium depositional controls at t he Prairie Flat s

surficial uranium deposit,Summerland,British Columbia[J].

Environmental Geology,2001,40:124221251.

[31] Le Roux J P,Grobler L E,Smit P H.Monoclines and palae2

ochannels:Evidence for syntectonic sedimentation in t he

Beaufort Group of t he Karoo Basin[J].Sout h Africa Journal

of Africa Eart h Sciences,1994,18:2192226.

[32] Lorilleux G,J ebrak M,Cuney M,et al.Polyphase hydro2

t hermal breccias associated wit h unconformity2related urani2

um mineralization(Canada):From fractal analysis to struc2

tural significance[J].Journal of Structural Geology2002,

24:3232338.

[33] Meunier J D,Bruhlet J,Pagel M,et al.Uranium mobility in

t he sediment2hosted uranium deposit of Coutras,France[J].

Applied Geochemistry,1992,7:1112121.

[34] Meunier J D,Trouiller A.Uranium and organic matter in a

Paleodeltaic environment:The Coutras deposit[J].Economic

Geology,1989,84:154621549.

[35] Langmuir D.Uranium solution2mineral equilibria at low tem2

peratures wit h applications to sedimentary ore deposit s[J].

Geochimica et Cosmochimica Acta,1978,42:5472569. [36] Rackley R I.Environment of Wyoming Tertiary uranium

deposit s[J].American Association of Petroleum Geologist s

Bulletin,1972,56:7552774.

[37] Reynolds R L,G oldhaber M B.Biogenic and nonbiogenic ore2

forming processes in t he Sout h Texas uranium district:Evi2

dence from t he Panna Maria deposit[J].Economic Geology,

1982,77:5412556.

[38] Spirakis C S.The roles of organic matter in t he formation of

uranium deposit s in sedimentary rocks[J].Ore Geology Re2

views,1996,11:53269.

[39] Ganesh R,Robinson K G,Reed G D,et al.Reduction of

hexavalent uranium from organic complexes by sulfate2and i2

ron2reducing bacteria[J].Appl Environ Microbiol,1997,63:

438524391.

[40] G orby Y A,Lovley D R.Enzymatic uranium precipitation

[J].Environ Sci Technol,1992,26:2052207.

[41] Grent he I,Fuger J,K onings R J M,et al.Chemical Ther2

modynamics of Uranium[M]∥Grent he I,et al.Chemical

Thermodynamics Series 1.Amsterdam:Elsevier Science

Publishers,1992.

[42] Abdelouas A,Lu Y M,Lutze W,et al.Reduction of U(VI)

to U(IV)by indigenous bacteria in contaminated ground wa2

ter[J].Journal of Contaminant Hydrology,1998,35:2172

233.

[43] Abdelouas A,Lutze W,G ong W L,et al.Biological reduc2

tion of uranium in groundwater and subsurface soil[J].Sci2

ence of t he Total Environment,2000,250:21235.

[44] Lovley D R,Phillips E J P.Reduction of uranium by

desulfo1desulfuricans[J].Appl Environ Microbiol,1992,58:

8502856.

[45] Sani R K,Peyton B M,Amonette J E,et al.Reduction of u2

ranium(VI)under sulfate2reducing conditions in t he presence

of Fe(III)2(hydr)oxides[J].Geochimica et Cosmochimica

Acta,2004,68:263922648.

[46] Spear J R,Figueroa L A,Honeyman B D.Modeling reduc2

tion of uranium U(VI)under variable sulfate concentrations

by sulfate2reducing bacteria[J].Appl Environ Microbiol,

2000,66:371123721.

[47] Min M Z,Chen J,Wang J P,et al.Mineral paragenesis and

text ures associated wit h sandstone2hosted roll2front uranium

deposit s,NW China[J].Ore Geology Reviews,2005,26:

51269.

[48] Mischke S,Herzschuh U,Sun N D,et al.A large Middle

Pleistocene freshwater to oligohaline lake in t he contemporary

hyperarid Qaidam Basin(China)[J].Episodes,2006,29:342

38.

[49] Zhang J D,Xu G Z,Chen A P,et al.Preliminary discussion

on uranium metallogenic models of Chinaπs in2sit u leachable

sandstone2type uranium deposit s[J].Uranium Geology,

2005,21:1392145(in Chinese).

[50] Li S F,Zhang Y.Formation mechanism of uranium minerals

at sandstone2type uranium deposit s[J].Uranium Geology,

2004,20:80284,90.

[51] Sun Y,Li Z Y,Xiao X J,et al.Relationship between oil2gas

trap and uranium metallogenesis at nort hern Ordos Basin[J].

Uranium Geology,2004,20:3372343(in Chinese).

[52] Zhai Y S,Deng J,Li X B.Regional Metallogenesis[M].Bei2

jing:Geological Publishing House,1999:287(in Chinese).

[53] Zhai Y S,Deng J,Tang Z L.Metallogenic System Along t he

Paleo2Land Edge[M].Beijing:Geological Publishing House,

2002:416(in Chinese).

[54] Deng J,Wang Q F,Gao B F,et al.Distribution and tectonic

background of various energy resources in Ordos Basin[J].

Eart h Science—Journal of China University of Geosciences,

2006:31(3):3302336(in Chinese).

[55] Deng J,Wang Q F,Gao B F,et al.Evolution of Ordos Basin

and it s distribution of various energy resources[J].Geosci2

ence,2005,19:5382545(in Chinese).

[56] Wei G H,Chen H B.Geological and geochemical characteris2

tics of interlayer oxidized zone type sandstone uranium deposit

in a large sandstone2type uranium deposit in Y ili[J].Uranium

Geology,1995,11:627(in Chinese).

[57] Zhu X Y,Peng X J,Wang Y L,et al.Isotope geochemist ry

of Shihongtan interlayer oxidized zone type sandstone urani2

um deposit[J].Mineral Deposit s,2004,19:4432451(in Chi2

nese).

[58] Wilhelms A,Larter S R,Head I,et al.Biodegradation of oil

in uplifted basins prevented by deep2burial sterilisation[J].

Nature,2000,411:103421037.参考文献:

[2] 吴仁贵,祝民强,余达淦,等.鄂尔多斯盆地北部底河道砂

岩型铀矿地质特征[J].东华理工学院学报:自然科学版,

2006,29:126.

[3] 朱西养,汪云亮,王志畅,等.东胜砂岩型铀矿微量元素地

球化学特征初探[J].地质地球化学,2003,31:39245. [4] 肖新建,李子颖,陈安平.东胜地区砂岩型铀矿床后生蚀变

矿物分带特征初步研究[J].铀矿地质,2004,20:1362140.

[6] 卢焕章,范宏瑞,倪培,等.流体包裹体[M].北京:科学出

版社,2004.

[7] 毛景文,李晓峰,张荣华,等.深部流体成矿系统[M].武

汉:中国地质大学出版社,2005.

[9] 杨晓勇,凌明星,孙卫,等.鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿流体

包裹体研究及意义[J].石油学报,2006,25:30237.

[11] 郑淑蕙,侯发高,倪葆龄.我国大气降水的氢氧稳定同位素

研究[J].科学通报,1983,28:8012806.

[14] 杨晓勇,罗贤冬,凌明星.鄂尔多斯盆地含铀砂岩胶结物C2O

同位素研究及其地质意义[J].中国科学技术大学学报,

2007,37:9792985.

[17] 冯乔,张小莉,王云鹏,等.鄂尔多斯盆地北部上古生界油

气运聚特征及其铀成矿意义[J].地质学报,2006,80:7482

752.

[18] 华仁民.流体在金属矿床形成过程中的作用和意义[J].南京

大学学报:地球科学版,1993,5:3512360.

[19] 王果,华仁民,秦立峰.乌库尔其地区层间铀成矿过程中的

流体作用研究[J].矿床地质,2000,19:3402349.

[24] 丁振举,刘丛强,姚书振,等.海底热液沉积物稀土元素组

成及其意义[J].地质科技情报,2000,19:27235.

[49] 张金带,徐高中,陈安平,等.我国可地浸砂岩型铀矿成矿

模式初步探讨[J].铀矿地质,2005,21:1392145.

[50] 李盛富,张蕴.砂岩型铀矿床中铀矿物的形成机理[J].铀矿

地质,2004,20:80284,90.

[51] 孙晔,李子颖,肖新建,等.油气圈闭与鄂尔多斯盆地北部

铀成矿关系探讨[J].铀矿地质,2004,20:3372343.

[52] 翟裕生,邓军,李小波.区域成矿学[M].北京:地质出版

社,1999:287.

[53] 翟裕生,邓军,汤中立.古陆边缘成矿系统[M].北京:地质

出版社,2002:416.

[54] 邓军,王庆飞,高帮飞,等.鄂尔多斯盆地多种能源矿产分

布及其构造背景[J].地球科学———中国地质大学学报,

2006,31(3):3302336.

[55] 邓军,王庆飞,高帮飞,等.鄂尔多斯盆地演化与多种能源

矿产分布[J].现代地质,2005,19:5382545.

[56] 魏观辉,陈宏斌.我国伊犁大型砂岩型层间氧化带铀矿床地

质地球化学特征[J].铀矿地质,1995,11:627.

[57] 朱西养,彭新建,汪云亮,等.新疆十红滩层间氧化带型砂

岩铀矿同位素地球化学研究[J].矿床地质,2004,19:4432

451.

第九章 砂岩型铀矿床

第九章砂岩型铀矿床 概念:砂岩型铀矿床是指工业铀矿化主要产于砂岩(包括含砾砂岩、粉砂岩、泥岩)中的铀矿床。 二、成矿地质条件 1、大地构造背景条件 ■所有砂岩铀矿的产出都与沉积盆地有关。 ■铀矿化多产于邻近基底的中、新生代盆地之中。 ■盆地形成的大地构造背景多数以稳定克拉通盆地和介于相对活动褶皱造山带之间的克拉通边缘活动带。 砂岩型铀矿床的有利地质环境包含两方面的涵义即: ■主岩沉积时的相对稳定和成矿时的活化。 2、产铀盆地条件 卷状亚型砂岩铀矿成矿必须具备两个阶段: 早期赋矿砂体的形成→晚期活化构造产生→层间氧化带形成。 盆地动力学条件往往有个转化过程,常表现为: 早期弱伸展(主岩沉积时期)→晚期转为弱挤压(成矿时期),从而形成盆地双层结构 3、岩相古地理条件 砂岩型铀矿化的岩相古地理主要是河流相,滨湖三角洲相和滨海三角洲相,重要矿化多数产于河流相中 矿化多分布于辫状河所形成的岩层中。 以河流作用为主的三角洲对铀成矿较为有利。 4、赋矿砂岩的沉积相和沉积体系条件 ■砂体的规模; ■砂体的渗透性; ■砂体间的连通性; ■砂体的成层性 从铀的成矿条件分析,有利于后生砂岩型铀矿化形成的砂体类型必须是渗透性好的层状砂体、或席状砂体、或似层状砂体、或带状砂体。 5、古气候条件 ■炎热干旱、半干旱的交替气候有利于后生铀矿床的形成。 ■蒸发作用使水中铀含量不断提高,这样高铀含量的水溶液,进入上述潮湿气候条件下形成的或其他富含还原剂和吸附剂的岩层,经过较长时间的持续作用,就能形成一定规模的后生铀矿床。 6、水文地质条件 ■地浸砂岩铀矿只存在于渗入方式的成矿类型中。 2)渗入水的成矿其地质条件必须具备: (1)透水岩层或构造破碎带处于开启状态 (2)成矿盆地处于相对缓慢上升过程。 (3)存在蓄水构造和滞水构造。 7、层间氧化与潜水氧化作用条件 层间氧化属成岩后的氧化,对于地浸砂岩型铀矿床具有特别重要的意义。 潜水氧化一般发生在成岩期或紧随其后,但在盖层沉积覆盖之前。目前很多底河道型砂岩铀矿

国外地浸砂岩型铀矿地质发展现状

第18卷 第1期铀 矿 地 质Vol.18 No.1 2002年 1月 Uranium Geology Jan. 2002 [收稿日期]2001-10-12 [作者简介]王正邦(1936-),男,高级工程师(研究员级),博士生导师,1961年毕业于前苏联列宁格勒大学,1981)1983年在美国地质调查局进修。 国外地浸砂岩型铀矿地质发展现状与展望 王正邦 (核工业北京地质研究院 北京 100029) [摘要]本文首先以地浸砂岩型铀矿为重点,分4个阶段概要回顾了世界铀矿勘查和科研工作发展 的历史,总结了基本的历史经验。其次,全面阐述了当前国外地浸砂岩型铀矿地质发展的现状,对砂岩型铀矿在世界铀资源中的重要战略地位、矿床分类、时空展布特点和规律及地浸砂岩型铀矿的成矿理论和找矿技术方法的发展现状进行全面剖析,重点从构造条件、古气候条件、水文地质条件、岩相古地理和岩性条件及铀源条件等5个方面对地浸砂岩型铀矿的成矿条件进行了深入分析,对3类表生后生渗入型砂岩型铀矿的评价准则进行了概括性总结。以美国和中亚两个砂岩型铀矿主产区为代表,概述了国外地浸砂岩型铀矿勘查技术方法的发展现状。最后,在展望世界铀资源供需发展趋势的前提下,明确指出我国铀矿地质战线所面临的严峻挑战,有针对性地论述了我们应采取4个方面的战略对策。 [关键词] 国外地浸砂岩型铀矿;历史回顾;发展现状;展望和对策 [文章编号] 1000-0658(2002)01-0009-13 [中图分类号] P598 [文献标识码]C 为满足我国的经济发展和国防现代化对铀资源的需求,加速铀矿找矿勘查和科技工作,寻找新的铀资源基地,是我国铀矿地质战线面临的十分紧迫的战略任务。由于地浸砂岩型铀矿具有开采成本低、矿量大和有利于环保等优势,目前已成为世界铀矿找矿领域的主攻类型之一。鉴于我国特定的地质背景条件,该类型已成为我国铀矿勘查工作的主攻方向,也是我国铀矿地质科技工作的重点。因此,以地浸砂岩型铀矿为重点,简要回顾铀矿找矿和铀矿地质科技发展的历程,总结历史经验;全面分析其发展现状和市场需求;展望其发展的趋势,对把握时代的脉搏,明确我们的任务和奋斗目标,抓住 关键性科技前沿问题,正确制定对策,具有十分重要的意义。中国是世界的一部分,研究中国问题,将其置于世界的大背景中,才能取得全面认识,有利于借鉴国外经验,正确进行决策。本文的目的就是重点对国外地浸砂岩型铀矿地质发展历史和现状进行概要分析,对其发展趋势和前景进行展望,并针对我们面临的挑战,提出应采取的对策。 1 历史回顾 自1850年捷克首先把铀矿石作为主要产品开采以来,铀矿勘查和铀矿地质科技发展已经历了一个半世纪的漫长历程 [1] 。这一历史

国内北方砂岩型铀矿成矿模式

国内北方砂岩型铀矿成矿模式 国内砂岩型铀矿的成矿模式通常认定为山盆构造基础上的后生水氧化理论。在我国北方中新生代盆地将砂岩型铀矿看成是“造山一造盆”作用后的结果[[26],其中铀的成矿演化与成矿作用经常受到造盆过程的控制。同时,造盆过程也会控制着铀、煤、盐、油、气共存的成矿系统。陈戴生[[27」认为铀矿成矿可分为后生改造型和沉积 成岩型2种类型。其中后生改造型还可再次划分成潜水氧化带型与层间氧化带型。 在鄂尔多斯盆地中成矿大致可分为潜水氧化板状矿体形成阶段、层间氧化作用卷状矿体形成阶段、油气还原保矿阶段、晚期铀矿体改造叠加阶段4个阶段。对于东胜砂岩型铀矿的形成模式国内又有了新的解释。李子颖等[[28」认为东胜铀矿经过了构造“动一静”祸合、油气与热流体改造、潜水氧化与层间演化作用的叠加等过程,这一系列的成矿模式可称为“叠合成矿模式”。铀是通过络合物形式搬运。含铀体的物化条件会随着有机质的还原作用、酸化作用和吸附作用而改变。这些变化导致络合物不稳定最终形成卸载沉淀成矿。于文斌[[29」将松辽盆地钱家店铀矿成矿阶段分为富铀基底建造形成阶段、还原流体烃源岩系发育阶段、含矿主岩形成及铀预富集阶段、 层间渗入氧化主成矿阶段、铀叠加成矿阶段和油气扩散还原保护阶段6种阶段。对于我国北方砂岩型铀矿的时期界限推断,含矿的砂体沉积要比铀矿成矿年龄大很多。 夏毓亮等[[30」认为这些铀矿都是后生的,成矿时代大部分集中在上

世纪以后的古近纪和新近纪。这一结论与当时干旱地质环境背景相一致。 国内砂岩型铀矿模式试举如下两例(图4.2,图4.3。图4.2表示传统层间氧化 带砂岩型铀矿成矿观点模型图。图4.3表示砂岩型铀矿氧化还原分带模型图。通过两张图的比较可以发现,图4.2并没有详细的表明宏观分带,只显示出层间氧化带的理论分带。通过图4.3可知铀矿与盆地环境是呈关联的。图4.3不仅表示有成矿物的储藏、运输及源头,同时,也表示有萃矿层和储矿层。除此之外,图4.3显示了沉积环 境的颜色呈水平分带特征。图4.3中也显示了铀源不仅来自山区深部也有来自于山区剥蚀,相对于盆地短轴61的挤压方向63为长轴的延伸方向。

砂岩铀矿勘查信息系统的研制及应用

砂岩铀矿勘查信息系统的研制及应用 文章研究的目的是在地理信息系统(GIS)技术基础上对铀矿的勘察进行研究。大体上根据以ArcView3.2为开发平台,应用其提供的A VENUE语言进行二次开发,然后在现在已经具备条件的基础之上,对多种地质学信息资料进行综合评价,然后通过A VENUE语言编写程序代码,以此来增加新的功能,改善界面,从而更好地对数据库的管理、查询、输出等功能进行改善。 标签:砂岩铀矿;信息系统;综合分析;远景区预测 引言 在上个世纪美国和苏联就开始针对采铀技术进行研究,而且提出了相关的理论,我国铀矿事业起步较晚,相关的铀知识也是从苏联和美国引进的。但是因为我国的地质构造具有独特性,而且核心关键技术被美苏封锁,也没有相关的理论和技术支持,准确的说,当时国内的地浸砂岩型铀矿的现状是“三无”状态:没有规范的理论,没有先进的勘察技术,没有施工的标准规范。 1 信息系统的基本设计 在可地浸砂岩铀矿勘查中,通过对很多方面的勘察可以获得很多的信息数据,例如对区域和地址的调查等等。实际上,地质以及地球化学等都是对区域信息的侧面反映,所以这样得到的各种数据对于成矿信息的反应是十分准确的。在地理系统GIS技术的引入过程中,为地质勘察提供了很大的便利,将这一技术引入到铀资源勘查评价中能够提高相关工作效率。 砂岩铀矿勘查信息系统是砂岩铀矿勘查中的微机系统,这一系统是在软件ArcView3.2基础上开发的,程序语言是AENUE,这种系统适合的界面是Windows98、和Windows2000的中文版操作系统,这一系统包含多种功能,其中最主要的就是数据的获取、建模、界面设计以及数据库建立等。 1.1 什么是ArcView3.2 ArcView3.2是美国环境研究所的人员研制的一种新的系统,是一种普及型桌面GIS软件。这一系统在使用过程中十分的稳定,而且数据在拓扑、矢量、叠加向栅格转换和土层显示方面都有着自身十分优越的特点,正是在这样的特点基础上,这一系统地到了迅速的扩展和推广。 1.2 系统的相关设计思路 这一系统地基础平台是ArcView3.2,这一软件在对砂岩铀矿的勘查中可以对各种数据、图表以及方法都进行综合的分析和评价,然后将得到的数据加以集合。在ArcView3.2当前具备的功能的基础上,结合当前地质学信息管理和评价中的

砂岩型铀矿编录细则

砂岩型铀矿编录细则(仅供参考) 编录必备:地质锤、编录刀、放大镜、钢卷尺、直尺、量角器、10%HCL溶液、编录夹、钻孔原始地质编录表、2H铅笔、彩色铅笔、γ+β编录仪、数码照相机 编录前:检查钻机小班记录表,简易水文记录表,岩心箱编号,回次牌,岩心摆放顺序,大于10cm的岩心编号,拍岩心照片。 地质、水文编录: 1.泥:微细粒土状<0.004mm,手触有粘性、粘手;且无砂粒感。 2.粉砂:细砂粒状<0.06~>0.004mm,手摸有砂感;无明显砂粒,多发育有细砂纹、波纹及水平砂纹层。 3.细砂:细砂粒状<0.25~>0.06mm,手摸为砂粒状;粒度均匀、无较粗砂粒感。见水平及小型交错层理。 4.中砂:为砂粒状<0.5~>0.25mm,手摸为砂粒状;但粒度略粗、无较粗砂粒感。多见有交错层理等。 5.粗砂:为粗粒状<2.0~>0.5mm,手摸为粗粒状;但粒度较粗。多见有多种大、中型交错层理等。 6.砾:细砾<8~>2.0mm,中砾<32~>8mm,粗砾<128~>32mm,巨砾~>128mm 编录格式: 颜色+定名,层理,结构,构造,主要岩石矿物成分,胶结类型,磨圆度,分选性,渗透性,特殊夹层,岩心块度,其他(黄铁矿、结核、煤屑、沥青、碳屑、植物化石)。 1、胶结类型:泥质胶结,钙质胶结,硅质胶结,铁质胶结; 2、胶结程度:按疏松程度进行描述,如疏松,较疏松,致密; 3、胶结物含量:按泥质或钙质的百分比含量进行描述; 4、磨圆度:按岩石的形状描述,如圆状,次圆状,次棱角状,棱角状; 5、分选性:采用三级描述,如分选性差(某一粒级含量<50%),分选性中等(某一粒 级含量50~75%),分选性好(某一粒级含量>75%); 7、特殊夹层;铝土层,石膏薄层,煤线; 6、岩石块度与RQD值:长柱状(岩心块段>20cm),短柱状10~20cm,块状5~10cm, 碎块状2~5cm,碎屑状<2cm;

松软砂岩型铀矿床的地浸开采技术

中国矿业第21卷 收稿日期:2012-7-11 作者简介: 武伟(1967—),男,河南许昌人,硕士研究生,高级工程师,长期从事地浸采铀工作,E-mail :zl-2000n@https://www.360docs.net/doc/941380354.html, 。 1松软砂岩型铀矿床1.1 铀的富集与沉淀 砂岩型铀矿床指产于砂岩、砂砾岩等碎屑岩中的外生后成铀矿床。松软砂岩型铀矿床特指岩矿胶结疏松,颗粒之间存在孔隙,便于孔隙水流动的矿床。外生松软砂岩型铀矿床是在地球表面天然因素影响下,所形成的地球化学作用产物,是地浸方法开采的重点。 砂岩型铀矿床成因上主要有两类,即层间氧化带型和潜水氧化带型。这两类矿床中的铀,来自矿床以外的岩石和矿床以及自含矿层本身及其上覆的富铀层。沉积成矿时,地层中的U 4+在富含游离氧 的地表水或地下水的长期作用下氧化成U 6+,逐渐被淋滤出来,在天然流场的作用下沿可渗滤的地层迁移。由于地层中黄铁矿、有机质等还原性物质的不断作用,地下水中的游离氧逐渐消耗,在合适的地球化学环境下,溶解的U 6+被还原成U 4+而沉淀,产生铀的富集,形成矿石。层间氧化带铀矿床铀的富集与成矿作用的必要条件,是在含水层的岩石中存在铁的硫化物和碳酸盐[1-3]。 1.2地下水特征 矿层赋存在地下水水位以下是地浸开采的前 提,松软砂岩型铀矿床正是具备了这一必要的条件,才成为地浸采铀研究的重点。 地浸采铀发生在承压含水层或潜水中,承压含水层是处于地下水面以下,储存于任意两个弱透水层之间的具有承压性质的饱和水。典型的承压含水 摘要: 讨论了松软砂岩型铀矿床的地浸特点,及在浸出剂的作用下金属溶解到溶液中的过程。国外地浸采铀技术的应用侧重在钻孔施工和成井工艺、中子测井、浸出液处理、地下水污染治理及抽注状态动态模拟等方面;而新技术的开发则以埋藏深、地下水高矿化度的地浸开采为主。而国内地浸采铀技术的应用侧重在浸出过程溶液流动检测、碱法工艺、现场试验技术等方面;新技术的开发则以钻孔施工与成井工艺、翼部矿体和多层矿体开采为主。 关键词: 松软砂岩型;铀矿;地浸中图分类号:TL212.12文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2012)zk-0324-04 The technology of in-situ leaching uranium mining in soft sandstone-type deposit WU Wei ,JIANG Xiao-hui (Tianshan Uranium Co .,Ltd .,China National Nuclear Corporation ,Yining 835000,China ) Abstract:In this paper ,it is discussed on in-situ leaching characteristics in the soft sandstone-type uranium deposit and the process of metal dissolved into solution under chemical action of leaching agent .The uranium mining technology emphasizes on well -drilling ,well completion technique ,neutron logging ,leaching solution handling ,the harness and preventing of groundwater pollution ,the dynamic simulation on pumping and injection state ,and so on overseas .The development of new technology mainly emphasizes on in-situ leaching mining in deep-buried-depth and high-salinity groundwater deposit .While uranium mining technology focus on in flow detection of leaching process solution ,alkaline method ,field test technology etc .The development of new technology mainly emphasizes on well -drilling ,well completion technology ,and the mining in wing-orebody deposit and multilayer deposit . Key words:sandstone-type ;uranium deposit ;leaching 松软砂岩型铀矿床的地浸开采技术 武伟,蒋小辉 (新疆中核天山铀业有限公司,新疆伊宁835000) 第21卷增刊2012年8月 中国矿业CHINA MINING MAGAZINE Vol.21,zk August 2012

相关文档
最新文档