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松辽盆地南部DL铀矿床姚家.地球化学特征与铀矿化的关系_武飞.pdf
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1、为深入探究地球化学特征与铀矿化的关系,以松辽盆地南部 铀矿床为研究对象,对姚家组下段各亚带砂体地化环境和微量铀钍系统取样,分析地球化学元素特征及铀富集规律。研究表明,当岩体 值为 和 有机含量为 时发现铀相对富集,且氧化带对矿体控制明显,整体表现为第一亚层底部氧化带铀迁出率较高,号矿体靠近底部氧化带上翼发育,而号矿体则靠近第二亚层顶部氧化带下翼发育。说明号矿体形成于同生沉积预富集作用,而、号矿体为流体混合改造作用叠加成矿。关键词:铀矿床;姚家组下段;地球化学特征;松辽盆地南部中图分类号:文献标志码:文章编号:()武飞,张亮亮,姜山,等,松辽盆地南部 铀矿床姚家组下段地球化学特征与铀矿化的关系
2、东华理工大学学报(自然科学版),():,(),():松辽盆地是地处中国东北地区具有断、坳双重结构的大型中 新生代陆相沉积盆地,同时又位于中亚砂岩型铀矿成矿带的东延伸段,具有良好的铀成矿潜力(封志兵等,;,)。盆地南部现已探明钱家店、宝龙山等大中型铀矿床。近年,核工业二四三大队在盆地西南部取得找矿突破,发现了 砂岩型铀矿床,规模有望达到特大型。聂逢君等()认为钱家店 白兴吐砂岩型铀矿成矿作用为 期,包括地层沉积后不久的氧化带成矿作用和后期的热流体改造成矿作用;封志兵等()认为多期次、多源性的构造活动及其衍生效应、赋矿层位的非均质性和多因素叠加成矿作用等都会对铀矿体形态产生深刻影响;章展铭()将铀
3、成矿过程划分为沉积预富集、构造反转及热流体改造、层间氧化成矿三个阶段;罗毅等()认为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三个阶段,但并未对每个矿层的成矿作用开展更细化的研究。同时,杨松林()认为 铀矿床北部的钱家店矿床中的有机碳、指标对铀成矿作用具有明显的分带指示意义,但未说明地球化学与铀矿体在空间上的配置关系。目前已在 矿床目的层姚家组下段揭露三层铀矿体,三层矿体均呈板状、层状和透镜状,与传统层间氧化带作用形成的卷状矿体具有显著区别。在前人研究的基础上,笔者系统采集 铀矿床中氧化带、还原带、氧化 还原过渡带的砂岩样品,对其开展地球化学分析研究,探讨各分带铀含量及
4、迁移规律,研究其成矿作用,为 铀矿勘查及工程部署提供地质理论依据。地质概况松辽盆地处于中亚造山带东段(图),四面环山,盆山之间以深大断裂为界。研究区位于二级图 松辽盆地大地构造位置()及其西南部构造单元区划图()()()二级构造单元及编号;盆地界线;二级构造单元界线;三级构造单元界线;铀工业矿孔;铀矿化孔;研究区;开鲁坳陷区;西南隆起区;东南隆起区;西部斜坡区;中央坳陷区。构造单元开鲁坳陷与西南隆起区的过渡部位(图),盆地内部发育厚层的白垩纪陆相碎屑沉积地层。其中:早白垩世的断陷盆地阶段发育九佛堂组、沙海组及阜新组等;晚白垩世的坳陷期阶段发育了泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组
5、等(李娟等,;蔡建芳等,;王海涛等,)。姚家组下段为研究区主要找矿目的层。姚家组下段为半干旱 半潮湿气候条件下河道沉积。根据旋回特征,将河道沉积进一步细分为四个亚层(图),自下而上分别为第一、第二、第三和第四亚层。第一亚层上覆于基底花岗岩之上,顶部为薄层泥岩,底部常发育河道滞留沉积砾岩,中部为中、粗砂岩,砂质砾岩,粒度偏粗,渗透性好;第二亚层与下伏第一亚层呈突变接触,其顶部泥岩基线值与第一亚层区别不大,砂岩粒度、渗透性相对较均一;第三亚层粒度偏细,以中、细砂岩为主;第四亚层为姚家组下段顶部隔水层,岩性以紫红色泥岩为主。第一、第二和第三亚层砂体中均发育层间氧化带。氧化带的形成是由于氧化作用使岩石
6、中的 转变为 ,导致 含量升高,平均值大于 (杨松林,)。研究区氧化带在平面上呈舌状北东向蜿蜒展布,垂向上呈现出“上、下层状氧化,中部舌状延伸”的特点。氧化带内发育砖红色、褐红色、褐黄色氧东 华 理 工 大 学 学 报(自 然 科 学 版)年图 地区地层柱状图 化砂岩,普遍发育强烈的赤铁矿化及浸染状褐铁矿化。灰色砂体呈带状分布于氧化带东侧,沿氧化作用方向可依次划分为过渡带与还原带,岩性为灰色和浅灰色细、中、粗砂岩,常见炭化植物碎屑、灰色泥砾和黄铁矿。过渡带内发生褪色现象,见较强黏土化,岩石呈浅灰色。与典型层间氧化带结构明显第 期武飞等:松辽盆地南部 铀矿床姚家组下段地球化学特征与铀矿化的关系不
7、同的是,研究区过渡带与还原带内除发育灰色砂体外,还具有上、下双层氧化带,残留灰色砂体呈透镜体状“夹持”于层状氧化砂体中。区内目前揭露、号矿体,分别位于一、二、三亚层过渡带中。矿体受氧化带控制,呈板状、透镜状产出(图)。号矿层为区内主要矿层,产于第一亚层含矿灰色砂体中,多赋存于灰色层下部靠近下氧化带上翼,呈板状、透镜体状展布,平均铀量为 ,揭露品位最高达 ,单矿体最高铀量为 ;号矿层产于第二亚层灰色层上部,靠近上氧化带发育,平均厚度为 ,平均铀量为 ;号矿层位于第三亚层透镜状含矿灰色砂体中,该层矿体规模小、品位低(小于 ),而埋深浅(小于 )、厚度一般较大,与、号矿层矿体差异较明显。样品采集及分
8、析测试 年笔者对工作区 个钻孔(图)进行了跟踪取样,在找矿目的层姚家组下段砂体中采集 组地化环境和微量铀钍样品。采样质量关系到样品数据的真实性和可利用性,所有样品的采集参照国际科学技术工业委员会()。首先,每口井采样前,根据钻孔设计书及实际岩芯情况并结合相邻剖面图,布置相应的姚家组下段各亚层取样图,确保样品选择的均匀性和代表性,并按照“同层位、同砂体、同岩性、同颜色、同环境”分类;其次,所有样品均现场采取新鲜岩(矿)芯,及时用石蜡封存,防止样品失水和氧化,样品重量为 。测试工作由核工业二四三大队化验室完成。全硫、有机硫测定采用高频燃烧红外吸收法、有机碳测定采用非水溶液滴定法、测定采用感耦离子体
9、原子发射光谱法(上海宝英光电科技有限公司)、测定则采用重铬酸钾容量法。微量铀测试仪器为 型铀分析仪(核工业北京地质研究院),二氧化碳及硫元素测试仪器为高频碳硫分析仪(珀金埃尔默股份有限公司)。姚家组下段地球化学特征对研究区姚家组第一、第二、第三亚层的氧化带、还原带、过渡带砂岩中的地球化学环境样品进行均值统计,总结分析不同亚层砂岩中 、有机、全、等含量(表)及地球化学特征。氧化带样品的岩性为砖红色、褐黄色、褐红色中细砂岩,还原带为灰色、深灰色中粗砂岩,过渡带为浅灰色、灰白色、浅砖红色中细砂岩。()对比各亚层不同分带砂岩 的数值(图),可以看出氧化带中 的比值最高,第一、第二、第三亚层平均值分别达
10、 、。氧化带中铁比值较高是因为氧化作用将砂体中 转变为 ,导致 含量升高(杨松林,);而 的比值代表氧化作用强度,说明氧化作用的强度第一亚层最高。在还原带中 的比值较低,第一、第二、第三亚层还原带平均值分别为 、,代表还原环境,通过数据对比,说明第三亚层岩石较其他亚层还原能力强。过渡带位置的 比值平均值为 ,指示了一种混杂的地球化学环境,氧化流体中的 被黄铁矿等还原物质还原为 ,铀在其中沉淀,同时部分还原物质中的 转化为。而在此过程中,过渡带岩石中 比值高于还原带,低于氧化带,成矿作用主要发生在过渡带。()岩石中有机碳含量是衡量还原能力的重要指标,一般认为其含量大于 时,岩石就具备比较好的还原
11、能力(杨松林,)。由图 可知,还原带中 有机含量最高(),第一、第二、第三亚层平均值分别为 、,高于过渡带中第一、第二、第三亚层砂岩的平均值(分别为、),各亚层氧化带砂岩中最低,平均值分别为 、和 。这与灰色砂岩中可见炭屑,而红色、浅灰白色砂岩中少见炭屑是相符合的。造成该现象的原因可能是层间氧化作用所致,红色和黄色砂岩中有机质碎屑被氧化,转变为有机酸随铀共同迁移,导致含量降低。而灰色砂岩处于还原环境,有机碳保存最好,含量最高,部分灰色矿化砂岩位于过渡带,有机碳含量有所下降。通过数据对比,总体上第三亚层各分带岩石中有机含量远高于其他亚层,说明第三亚层砂体有机质碎屑未遭受氧化作用,有机碳没有损耗,
12、进一步说明第三亚层矿体为原生预富集成矿,未进行后期流体叠加改造。()全在不同地球化学类型砂岩中的含量变化较大(图)。过渡带砂岩中的 全含量较高,第一、第二、第三亚层平均值分别为 、东 华 理 工 大 学 学 报(自 然 科 学 版)年书 书 书图 3 典型铀矿体展布图F i g.3 D i st r i b u t i o nma po f t yp i ca l-u r a n i u mo r e-b o d i e s1.上白垩统姚家组上段;2.上白垩统姚家组下段第四亚层;3.上白垩统姚家组下段第三亚层;4.上白垩统姚家组下段第二亚层;5.上白垩统姚家组下段第一亚层;6.海西期花岗岩体;
13、7.泥岩;8.砂岩;9.砂质砾岩;10.花岗岩;11.氧化带;12.过渡带;13.还原带;14.泥岩隔水层;15.铀矿体;16.铀矿化体。第 期武飞等:松辽盆地南部 铀矿床姚家组下段地球化学特征与铀矿化的关系书 书 书表 1 姚家组下段不同分带砂岩地球化学环境指标对比表T a b l e1 C o mp a r i so no f g e o ch e mi ca l e n vi r o n me n t a l i n d i ca t o r s i nd i f f e r e n t sa n d st o n e s o f t h el o w e r Y a o j i aF
14、o r ma t i o n地化指标第一亚层第二亚层第三亚层氧化带过渡带还原带氧化带过渡带还原带氧化带过渡带还原带C有机/%0.027 0.256(0.080)0.032 0.964(0.099)0.032 1.204(0.181)0.018 0.143(0.072)0.050 0.389(0.108)0.029 1.515(0.103)0.027 0.133(0.127)0.042 0.178(0.133)0.037 0.230(0.156)C O2/%0.076 9.955(1.912)0.590 24.153(4.476)0.513 6.816(2.301)0.086 5.958(1.4
15、98)0.381 8.370(2.013)0.287 10.919(2.660)0.044 2.502(0.832)0.099 0.700(0.363)0.147 6.237(3.163)S全/%0.005 0.076(0.017)0.014 0.534(0.211)0.005 0.943(0.089)0.005 0.065(0.016)0.007 1.295(0.243)0.005 6.704(0.282)0.006 0.165(0.021)0.007 0.069(0.025)0.006 0.013(0.026)S有机/%0.002 0.027(0.005)0.004 0.062(0.019
16、)0.002 0.094(0.011)0.003 0.044(0.006)0.004 0.538(0.023)0.002 0.120(0.017)0.002 0.013(0.005)0.004 0.051(0.016)0.004 0.057(0.011)F e3+/%0.310 2.893(1.276)0.248 2.822(0.850)0.022 1.573(0.574)0.454 11.190(1.694)0.319 1.617(0.842)0.116 9.980(0.836)0.470 2.129(1.075)0.191 1.328(0.611)0.227 1.332(0.482)F e
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