In this paper,the lithology-lithofacies characteristics,sedimentary characteristics,sand body morphology and plane distribution characteristics and sedimentary evolution of Jurassic in different epoch were researched in detail by the observation of a large number of borehole core,statistics on drilling and logging data and the analysis of the tectonic-sedimentary response of the basin.It was concluded that a set of coal-bearing coarse clastic sediments of braided river-braided river delta were developed in the sedimentary stage of Badaowan Formation of Jurassic in Kamusite.Sangonghe Formation was formed in the lake expansion epoch and developed fine-grained lacustrine deposits;Xishanyao Formation was a set of lacustrine coal-bearing clastic deposits;Toutunhe Formation was developed with a set of large lacustrine regressive lithologic-facies sequence,which was the sedimentary response to the lake-basin atrophy caused by regional tectonic uplift in Middle Jurassic.Three sedimentary formations favorable for sandstone-type uranium mineralization were developed in Jurassic strata from bottom to top,namely,the grey coal-bearing sedimentary formation at the bottom of the upper part of Badaowan Formation,the dark coal-rock formation of Xishanyao Formation and the primary grey sedimentary formation in the lower part of Toutunhe Formation.The sedimentary evolution of Jurassic determined the vertical lithologic-lithofacies combination characteristics and controlled the development horizon and sand body type for sandstone-type uranium mineralization.A series of sedimentary products of low stand system tract and high stand system tract were formed in the continuous lake regression-lake transgression in space,which is easy to form large skeleton sand bodies and resulting the formation of target horizons with good lithologic-lithofacies conditions and spatial configuration for uranium mineralization in Toutunhe Formation and Baodaowan Formation and Xishanyao Formation.
《铀矿地质》是由中国核工业集团有限公司主管、中国核学会主办、核工业北京地质研究院承办的全国性学术和技术兼顾的核地质类核心期刊,先后被《中文科技期刊数据库》、《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊》(光盘版)等收录,并入编"中国知网""万方数据——知识服务平台",为中国地学领域高质量科技期刊分级目录T2类(2020)、CA化学文摘(美)(2014,2020),EBSCO学术数据库(美),JST日本科学技术振兴机构数据库(日)(2018),CSCD中国科学引文数据库(2021-2022年度)(扩展库)、北京大学《中文核心期刊要目总览》(1992版)收录期刊.
库车坳陷处于的塔里木盆地北部,其局部地区已有新的找矿发现,但整体而言仍未获得实质性找矿突破.文章依据区域地质和勘查钻孔资料,结合野外地质调查和样品采集测试,通过综合分析,探讨了库车坳陷在构造-地形地貌的盆山耦合过程中,上新统库车组区域成矿流场的迁移、汇聚过程,区域氧化带及砂岩型铀矿的构造改造特点和分类,并分析了不同构造改造型氧化带的铀成矿潜力.主要认识有:库车坳陷新生代以来的盆山耦合体制有利于"盆地"尺度初始氧化带及铀成矿流场的发育,上新统库车组中的含氧含铀成矿流体总体具自北向南渗流趋势.在库车坳陷内,东西向构造带限定了库车组成矿流场和大规模氧化带的发育空间和南部边界.随着同生长性质的秋里塔格构造带的逐步褶皱抬升,在拜城凹陷南部形成大型"拦水坝"(构造阻水带)和区域性排泄区,库车组区域成矿流场和氧化带被"阻拦"在秋里塔格构造带北翼,"新""老"两套铀成矿系统在此处叠加,从而形成库车组最具规模的工业铀成矿带.库车组的构造改造型氧化带可划分为3类:早期铀成矿系统被后续氧化成矿流体进一步叠加改造型,铀成矿规模最大并最具找矿潜力,代表区段为日达里克—赛里木一带;早期铀成矿系统后期被构造阻断型,具备一定的成矿潜力,代表区段为温宿、东阿瓦特及却勒一带;早期铀成矿系统被后期氧化再迁移型,成矿潜力有限,代表区段为吐孜塔格及克拉苏构造带.
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、P2O5,低SiO2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.
文章通过分析鄂尔多斯盆地南部镇原地区赋矿砂岩下白垩统环河组下段的沉积学、岩石学、地球化学等基本特征,分析了赋矿砂岩与铀矿形成的关系,旨在促进该地区找矿工作.通过地表调查、钻孔岩心观察、电子显微镜对赋矿砂岩进行观察和鉴定,环河组下段是该区主要的含矿层位,发育冲积扇-辫状河-辫状河三角洲相-湖泊相沉积体系,主要发育棕红色、浅黄色、灰色中细砂岩和灰绿色中砂岩,填隙物主要为碳酸盐和少量高岭石和绿泥石等黏土矿物,见有少量褐铁矿、黄铁矿等;灰色岩系具有较好的还原能力,有利于铀矿的还原成矿.环河组下段NWW—SEE向氧化—还原过渡带控制铀矿化分布,与NE—SW向断裂关系密切.晚白垩世以来,伴随盆地西缘及周缘岩石中的铀顺层向盆地中心发生层间渗入作用,深部油气藏的大规模排烃沿断裂上涌发生油气渗出作用,富氧含铀流体中的铀离子与油气中的还原剂发生强烈的氧化还原作用,导致铀沉淀成矿.
文章分析了鄂尔多斯盆地西北部下白垩统环河组铀成矿环境和特拉敖包矿产地铀成矿特征,开展了砂岩致色原因和灰绿色砂体成因分析,对下白垩统砂岩型铀成矿机理和成矿模式进行了探讨.西北部环河组铀矿体位于巨厚层辫状河砂体内部,发育由成岩作用形成的致密-疏松-致密的砂岩结构.下白垩统红色砂岩铀本底值非常低,灰绿色和褐灰色砂体存在后期铀富集.特拉敖包矿产地铀矿体主要呈多层板状、透镜状发育于灰绿色砂体中.铀矿物主要以铀石为主,铀矿物叠加富集与铁的氧化物共存.Fe3+和Fe2+的相对含量是砂岩致色的主要因素,后期渗出流体还原改造是灰绿色砂岩主要成因.西北部下白垩统铀成矿可划分为沉积期、渗出-渗入成矿和渗出保矿三个阶段,铀矿物与铁的氧化物共存是深部富铀还原性流体与含氧含铀水相对强弱变化、渗入-渗出交汇面上升和下降、不同蚀变带相互叠加的结果,是特拉敖包铀矿产地多层板状、透镜状矿体形成的主要因素.
鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿资源丰富,其成因与深部油气和富铀烃源岩密切相关,因而具有优越的铀成矿条件和找矿前景.文章总结了盆地南部烃源岩分布特征、含铀性和富铀机理,探讨了铀成矿期与深部富铀烃源岩生排烃高峰期的耦合关系.结果表明,三叠系延长组湖相烃源岩具有整体较高的铀含量,其中长7段烃源岩铀含量最高,平均值达32.8×10-6,具有较高的深部铀源潜力;上古生界海陆过渡相的煤系烃源岩铀含量次之,二叠系山西组和泥盆纪本溪组铀含量较高,层段内平均含量分别为 8.0×10-6 和 11.9×10-6;下古生界海相烃源岩铀含量整体较低,平均值均小于 3.0×10-6.古水体环境是控制烃源岩铀元素丰度的重要因素,古氧相指示因子UEF-MoEF交会图显示延长组沉积时期古水体多呈缺氧—还原环境,因而具有整体较高的铀含量.盆地南部铀主成矿年龄与三叠系延长组烃源岩生排烃高峰期一致,且最大成矿年龄与烃源岩低熟阶段压实作用孔隙水排出阶段相近,表明盆地深部烃源岩成因流体与铀成矿作用关系密切,深部富铀页岩具有一定的铀源潜力.
文章通过鄂尔多斯盆地西南部白垩系砂岩型铀矿成矿特征研究,识别并划分了砂岩型铀矿矿石类型,把鄂尔多斯盆地西南部白垩系砂岩型铀矿划分为灰色砂岩型铀矿、灰黑色有机质砂岩型铀矿、红色砂岩型铀矿、黄色砂岩型铀矿4种矿石类型,总结了砂岩型铀矿矿化特征.铀矿化具有垂向分带性,自下而上划分为灰色砂岩铀矿化带、黄色砂岩铀矿化带、红色砂岩铀矿化带、灰黑色有机质斑团铀矿化带、灰黑色有机质脉体铀矿化带5个铀矿化带,总结了不同铀矿化带的铀矿化蚀变矿物组合、铀矿物组合、相关元素含量特征,从深部到浅部还原成矿作用由强到弱,铀主要富集在下部灰色砂岩铀矿化带,有机质(碳质)主要富集在上部灰黑色有机质斑团、脉体铀矿化带.认为鄂尔多斯盆地西南部白垩系不同矿石类型铀矿化特征相似,均为深部有机成矿流体渗出还原、富集成矿的产物,具有渗出成因铀矿成矿特征.
文章重在全面、客观、详实地描述鄂尔多斯盆地镇原地区下白垩统环河组和洛河组赋矿砂岩结构、构造和砂岩中的物质组成及分布特征,旨在为阐明该地区铀成矿机理提供基础信息.通过钻孔岩心观察赋矿岩石岩性、沉积结构和构造特征,利用扫描电镜及电子显微镜对不同颜色赋矿岩石中的铀矿物、金属矿物、非金属矿物、黏土矿物及有机质等物质成分进行系统观察和鉴定,发现不同颜色赋矿砂岩中物质组成各有差异,矿石中可见多种铀矿物、金属矿物、非金属矿物,见少量黏土矿物和有机质.认为赋矿砂岩主要为近源水系沉积物,铀成矿过程具有多种成矿流体来源,成矿作用既有渗入成矿作用,也有深部渗出成矿作用.
沉积盖层的原生沉积环境特征是其铀成矿条件分析的关键要素之一,文章在宏观沉积特征和微观岩石学特征基础上,结合岩石样品主微量元素分析、黏土矿物分析及古生物孢粉组合测试数据,综合分析了研究区上白垩统红砾山组红杂色碎屑建造的原生沉积环境.结果表明:1)红砾山组具有"下砂上泥、下黄上红、下粗上细"的沉积特征,岩石类型以岩屑长石砂岩为主,少量为长石岩屑砂岩和长石砂岩;2)CIA、ICV指数反映红砾山组沉积时期,物源区岩石遭受了较强的化学风化作用,并指示周缘物源区开始进入了构造活动期;3)一系列微量元素组合比值对比趋势指示红砾山组沉积时为陆相淡水、循环较为顺畅的富氧-次富氧环境,并且灰-灰白色砂岩的还原能力较为有限;4)红砾山组沉积时期,黏土矿物组合类型以蒙皂石+伊利石+绿泥石型为主,孢粉以裸子植物占优势,苔藓、蕨类植物孢子居次要位置,整体反映红砾山组沉积时期古地理环境属干旱-半干旱、较炎热、贫K+、碱性、强氧化、强蒸发条件下的河流相沉积.
松辽盆地主力产铀层位——姚下段红色砂体的成因是制约砂岩型铀矿找矿思路的关键问题之一.文章通过开展盆地西南部姚下段红色砂岩的岩石学、矿物学及时空特征的系统研究,明确了松辽盆地西南部姚下段的红色砂体宏微观特征.在此基础上,结合姚下段沉积期古气候、伴生红色泥岩、古河道、古水深等多因素耦合分析,认为姚下段红色砂体呈面状展布、砂体厚度中心严格受古河道控制、岩石孔隙间发育强烈赤铁矿化等一系列宏微观特征是姚下段沉积期受极热气候事件影响的炎热干旱古气候背景中的震荡变热旋回的陆上河流相沉积的地质记录,提出松辽盆地西南部姚下段红色砂体主体以极热古气候控制下的原生河流相沉积成因为主.在此基础上提出盆地西南部钱家店断陷、龙湾筒断陷等深部富铀建造之上红杂色建造中原色红色砂岩断裂附近的灰色砂岩透镜体,姚下段红色砂岩中夹的薄层灰色泥岩附近的灰色砂岩集中区,均是有利的渗出成矿目标地质体.该研究明确了盆地西南部主力产铀层位红杂色建造的原生性,指出姚下段具备渗出成矿的先决条件,进而为区内利用渗出找矿新思路开展找矿工作指明了方向.
为研究盆地南部镇原地区下白垩统环河组铀矿化特征及找矿方向,综合分析现有钻孔资料以及收集的相关地质信息,以水成铀成矿理论为指导,对环河组铀成矿地质特征和控矿因素进行研究,系统总结断裂构造位置、岩性岩相、地球化学分带等定位条件.研究结果表明,下白垩统环河组下段主要发育冲积扇-辫状河-辫状河三角洲沉积体系,河流作用明显,三角洲水下分流河道与砂坝是有利的成矿部位,铀矿化主要发育在该段.另外,环河组上段泥-砂-泥结构发育,层间氧化带具有多层性、多期叠加的特点,主砂体埋深浅且已经发现薄层铀矿化,也是下一步找矿方向;镇原地区铀矿化分布与岩性岩相、岩性地球化学以及断裂构造等联合控制,黄色氧化带是重要找矿标志.
现阶段砂岩铀矿岩心编录中颜色的辨识和描述依赖编录人员的感知与经验知识来完成,急需引入自动化手段,实现颜色识别的定量化和描述的规范化.文章分析了砂岩铀矿颜色和成像光谱数据的特点,参考石油行业岩石颜色参数命名规范,设计了可见—近红外全谱段法和真彩色三通道法的岩心颜色识别流程、结果优化与定名方法,开发了相应的软件代码.在庆阳地区ZKH3孔岩心颜色自动识别与定名实验中,针对岩心块之间空隙和岩心箱残留等干扰会造成颜色异常的问题,提出了通过判别待识别单元及前后色段颜色来去除异常色的方法,提高了颜色和定名的准确率.实验结果表明,三通道法识别的颜色偏暗且分段位置不准确,全谱段法识别结果与彩色相机照片一致,可以作为岩心颜色自动识别的有效方法.
鄂尔多斯盆地是位于华北克拉通西部的一大型多旋回叠合盆地,自晚中生代以来长期处于多个板块汇聚的中心,在盆地不同构造部位也不可避免地发生构造叠加作用和盆山结构的变化.因此准确厘定和恢复鄂尔多斯盆地晚中生代以来的构造活动期次、变形过程和深部动力学是理解东亚地区多板块汇聚的一把关键钥匙,同时也有助于认识盆地内部沉积矿产的关键控矿要素.文章通过解析鄂尔多斯盆地西南部晚三叠世以来的盆-山结构、构造-地层特征、变形和断层的演化序列,结合前人的盆山隆升史和区域动力背景研究成果,系统恢复了鄂尔多斯盆地西南部晚中生代-新生代的盆山演化过程和相应的构造-沉积响应.研究认为早白垩世末—古近纪,鄂尔多斯盆地西南部大部分地区处于夷平阶段,与盆缘具有不同的隆升过程,直至 30 Ma以来盆地内部才发生强烈的垂直隆升剥露事件.盆地西南部大量切穿下白垩统的走滑断层为中新世-更新世早期北西向左旋走滑剪切应力作用下形成的不同走滑断层组合,是青藏高原向东北扩展过程中贯入到相对刚性盆地内部的弱应变响应.
通过对鄂尔多斯盆地彬长地区直罗组后生蚀变特征进行系统研究,认为彬长地区中侏罗统直罗组存在早期紫红色氧化蚀变和晚期灰白色、灰绿色还原褪色蚀变两种蚀变类型.早期氧化蚀变的主要蚀变矿物为微粒状褐铁矿和褐铁矿集合体,而晚期灰白色、灰绿色褪色还原蚀变的蚀变矿物主要为黄铁矿、绿泥石以及部分残留未完全氧化的炭屑.研究区直罗组蚀变在垂向上分带明显,在垂向上铀矿化主要受灰绿色褪色蚀变砂体与原生灰色砂体的过渡部位控制,铀矿物主要为铀石,常分布于炭屑中且与黄铁矿伴(共)生;平面上,铀矿化产于氧化—还原过渡带内.
鄂尔多斯盆地南部彬州地区作为近年来中侏罗统直罗组砂岩型铀矿勘查的重点区域,对其铀储层粒度特征与古水动力意义的研究可为该地区铀成矿沉积条件、成矿机理分析提供重要依据.文章以覆盖全区的310个钻孔为基础,通过统计学原理,对中侏罗统直罗组下段铀储层砂体厚度进行统计并绘图,通过采集铀储层粒度样品33件,研究其相应的C-M图、累积概率曲线图、频率直方图、粒度参数散点图,结合该区中侏罗统直罗组下段沉积相特征,明确研究区铀储层的空间分布特征,分析铀储层沉积环境和古水动力条件.结果表明:研究区存在水口-胡家河近南北向铀储层砂体和景家河东西向铀储层砂体,其中水口-胡家河铀储层砂体可细分为水口-鸭河湾、朱家山-鸭河湾两部分,皆从南东向北西方向延伸.从样品分析得出直罗组下段铀储层具有较典型的辫状河沉积体系特征,且水口-胡家河铀储层砂体具有靠近物源、水流能量较高的特点,铀储层砂体沉积期水口-胡家河水动力自南向北逐渐有减弱趋势,景家河地段水动力自西向东逐渐有减弱趋势,水口-胡家河水动力条件整体较景家河偏低,证明水口-胡家河地区辫状河自南向北汇入景家河地区主河道.
特拉敖包铀矿产地位于鄂尔多斯盆地西北部,区内白垩系发育大量铀矿化.目前,针对该区的铀成矿作用尚未开展深入研究,但发现华池-环河组黄铁矿与铀富集关系密切.黄铁矿常具有一定的标型特征,因此文章在野外地质调查和岩相学基础上,利用扫描电镜、电子探针与LA-ICP-MS 原位分析等技术,对特拉敖包铀矿产地黄铁矿矿物学特征、主微量元素和硫同位素开展研究.结果表明:特拉敖包铀矿产地华池-环河组黄铁矿分布形式多样,黄铁矿根据其形态差异主要分为三类:单颗粒自形晶黄铁矿、胶状黄铁矿和莓球状黄铁矿.胶结状黄铁矿含有较高的Co、Ni、Mo与As,单颗粒黄铁矿与莓球状黄铁矿含有生长薄边,薄边的Co与As含量较高.黄铁矿的特征表明特拉敖包铀矿产地华池-环河组砂岩还经历了高温流体与低温流体的双重作用.
文章根据盆地形成的地球动力学构造环境、盆地所处大地构造位置及其基底结构,将中国含铀沉积盆地划分为裂谷型盆地、前陆盆地、挤压挠曲盆地、山间盆地和走滑拉分盆地等 5种类型.在分析各类型含铀沉积盆地地质特征的基础上,总结了各类型含铀沉积盆地的铀成矿特征;提出裂谷型盆地、前陆盆地以及山间盆地等3类中-新生代沉积盆地是我国地浸砂岩型铀矿找矿最有利的沉积盆地,也是今后我国地浸砂岩型铀矿的主要找矿方向;挤压挠曲盆地的铀矿找矿在我国已经取得重要进展,其找矿前景十分广阔;走滑拉分盆地的地浸砂岩型铀矿成矿条件相对较弱,但因其常常叠加热液改造成矿作用,其找矿前景还是值得探索的.
蒙其古尔铀矿床是伊犁盆地南缘可地浸砂岩型铀矿田的重要组成部分,自西向东划为西段、中段、东段3个地段,不同地段矿体形态和规模又存在显著差异.文章通过野外地质调查和钻孔资料分析,研究了西山窑组下段不同地段砂体的规模、厚度、粒度变化以及不同构造条件下氧化带发育规模、层间氧化流体运移关系、地球化学障等差异性,并对不同地段矿体差异性进行了对比分析,认为构造样式决定着矿体展布,含矿砂体展布与矿体连续性密切相关,矿体空间形态受控于层间氧化流体差异性,还原介质含量的差异与铀矿化的富集强度存在明显的正相关性.
在全球碳减排的倡议下,核电又逐渐成为世界上主要经济体和碳排放大国构建能源保障新格局、落实碳减排目标的重要选择.天然铀作为核电发展的重要基础原料,其供应保障能力对核电发展的规模和运行成本将产生较大影响.文章从天然铀市场供需关系的角度,在充分引用国际原子能机构、相应咨询公司和业内人士及专家的有关铀资源、核电发展等相关数据,从核电发展对天然铀的总体需求及铀资源总量和生产保障能力对核电供应影响角度进行分析预判,初步形成了全球铀资源总量和供应能力应能满足核电发展需要的预判结论,即目前全球的铀资源不应成为核电发展的瓶颈.同时也对我国核电发展对天然铀需求的多少和来源进行了分析,结果表明:我国核电发展所需的天然铀供应只要措施有力,应对及时,也不会成为我国核电发展的瓶颈.
