松遼盆地南部斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造對砂巖型鈾礦成礦的作用

總結(jié)介紹了松遼盆地可地浸砂巖鈾礦鉆探的施工工藝,沖洗液配制及管理,可地浸砂巖鈾礦鉆探的目的層———松散砂體的取心技術(shù)和退心技術(shù),鉆探管材的使用及孔內(nèi)事故的預(yù)防與處理。

本文通過用鈾礦石的ura平衡系數(shù)修正樣品的鈾含量,再進行upb等時線擬合,獲得了北方主要產(chǎn)鈾盆地的實際成礦年齡:伊犁盆地為12ma、5～6ma、1～2ma;吐哈盆地為48ma和28ma;巴彥塔拉凹陷為7ma;鄂爾多斯盆地東勝地區(qū)為107ma。對含礦砂體中的碎屑鋯石與相應(yīng)蝕源區(qū)中酸性火成巖類的鋯石upb同位素年齡進行對比,發(fā)現(xiàn)含礦砂體的物質(zhì)成分直接來自中酸性火成巖類的剝蝕產(chǎn)物。該物源是形成富鈾砂體的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過對蝕源區(qū)巖石和盆地含礦地層不同部位砂體巖石樣品的upb同位素體系演化特征的研究,論證了可地浸砂巖型鈾礦的鈾源主要來自兩方面,一是蝕源區(qū)活性鈾含量高的中酸性火成巖類,另一是已經(jīng)發(fā)生鈾預(yù)富集的沉積砂體。

以煤田鉆孔資料\"二次開發(fā)\"作為鈾礦勘查新思路,在三道明水盆地共收集和篩查煤田鉆孔15個,其中鈾礦孔2個,放射性異?？?個;對收集的煤田鉆孔放射性測井成果開展了綜合研究,簡要分析了該盆地的砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)條件和成礦潛力,確立了中侏羅世大山口群和下白堊統(tǒng)赤金堡組為鈾找礦目的層;根據(jù)煤田孔中白堊系地層鈾礦化類型,在該盆地劃分出潛水氧化帶和層間氧化帶型兩個砂巖型鈾礦找礦靶區(qū),為在該盆地開展砂巖型鈾礦找礦工作指出了方向。

從古構(gòu)造、古地理重塑入手,系統(tǒng)分析伊犁盆地各沉積時期的沉積建造特征,并探討其與砂巖型鈾礦的關(guān)系。研究表明,伊犁盆地雙基底建造形成了盆地的富鈾基底,盆地早—中侏羅世在弱伸展環(huán)境下形成的暗色含煤碎屑巖建造成為盆地的含礦建造形成期,盆地晚白堊世—新近紀(jì)在弱擠壓環(huán)境下形成的紅色碎屑巖建造有利于鈾的后生改造富集成礦。經(jīng)統(tǒng)計分析表明,伊犁盆地砂巖型鈾礦化與含礦層的沉積相類型、單層砂體厚度及巖性結(jié)構(gòu)等建造特征密切相關(guān)。

簡要分析了在梁河盆地開展瞬變電磁勘探的電性基礎(chǔ),對多測道剖面曲線和視電阻率斷面圖進行了定性解釋,解釋成果對鉆孔布置起到了良好的指導(dǎo)作用。

以煤田鉆孔資料\"二次開發(fā)\"作為鈾礦勘查新思路,擇優(yōu)選取三道明水盆地收集的煤田放射性異?？走M行原位鉆孔驗證,通過驗證結(jié)果對比分析,認為三道明水盆地鈾礦化可能為層間氧化帶和潛水氧化帶復(fù)合型鈾礦化。結(jié)合該盆地的成礦地質(zhì)條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據(jù)該模式又探討了兩個靶區(qū)的找礦方向,為在該盆地繼續(xù)開展砂巖型鈾礦找礦工作提供了新思路。

馬尼特坳陷是二連盆地五大坳陷之一,近年來成為尋找砂巖型鈾礦重點工作區(qū).為了快速有效地在該區(qū)尋找和控制砂巖型鈾礦體,利用地質(zhì)、物探和樣品數(shù)據(jù)等手段在工作中對其進行了分析和研究.在馬尼特坳陷已知工作區(qū)的鈾礦化特征基礎(chǔ)上,通過對成礦砂體分布研究來定位鉆探評價區(qū)的范圍,利用目的層底板和巖芯編錄來分析砂體的還原能力和水動力變異部位,利用測井曲線和樣品分析數(shù)據(jù)等確定砂體的含鈾性和礦化部位.利用以上方法對鈾礦(化)體的富集規(guī)律進行了探討和分析,從而達到準(zhǔn)確定位鈾礦(化)體的目的,也為進一步鈾礦找礦工作提供參考.

以煤田鉆孔資料“二次開發(fā)”作為鈾礦勘查新思路,擇優(yōu)選取三道明水盆地收集的煤田放射性異?？走M行原位鉆孔驗證,通過驗證結(jié)果對比分析,認為三道明水盆地鈾礦化可能為層間氧化帶和潛水氧化帶復(fù)合型鈾礦化。結(jié)合該盆地的成礦地質(zhì)條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據(jù)該模式又探討了兩個靶區(qū)的找礦方向,為在該盆地繼續(xù)開展砂巖型鈾礦找礦工作提供了新思路。

砂巖型鈾礦床是一種具有重要經(jīng)濟價值的鈾礦類型,受到世界各國地質(zhì)勘探部門的高度關(guān)注。本文應(yīng)用電子探針和高分辨分析型電鏡聯(lián)合研究鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦鈾的賦存狀態(tài);對砂巖中鈾、釷及稀土含量的分布進行了線掃描分析,觀察到鈾礦物微粒主要分布在砂巖的主要造巖礦物裂隙中及其膠結(jié)物中。鈾礦物主要存在形式是以鈾石微粒(uo2)的形式存在,以微粒吸附形式存在(小于1μm)。鈾石微粒一般富集在砂巖中的鉀長石、微斜長石、白云母裂隙和解理縫或膠結(jié)物中,分析數(shù)據(jù)顯示氧化鈾的含量可達1%～3.46%,在石英和方解石顆粒裂隙或解理縫中比較低。應(yīng)用高分辨的電鏡還觀察到少數(shù)呈較大鈾石微粒集合體形式存在,最大可達200μm。從電子探針分析數(shù)據(jù)上看,uo2含量可以從0至幾個百分含量,一般來說含鈾高的部位,其對應(yīng)的稀土元素、tho2含量也較高。本文的研究對含油氣盆地的鈾礦質(zhì)的沉淀、運移和富集的認識具有重要意義,同時對鄂爾多斯盆地鈾礦開發(fā)過程的選冶工藝的確定,具有借鑒價值。

自20世紀(jì)中期開始,人們就對砂巖型鈾礦有了更新的認識,并在越來越先進的勘探、開采技術(shù)的良好配合下,使砂巖型鈾礦變成了一種被世界公認的重要礦種之一。另外,越來越多不同種類的鈾礦床被發(fā)現(xiàn)也對原子能事業(yè)起到了推波助瀾的作用。我國于20世紀(jì)末將砂巖型鈾礦列為四大鈾礦之一。反觀我國核工業(yè)幾十年的發(fā)展歷程可以斷定,未來鈾礦床搜尋的主要方向還應(yīng)是鎖定在我國北方中新生代盆地。本文筆者將就我國國內(nèi)目前對砂巖型鈾礦沉積環(huán)境的研究現(xiàn)狀進行初步探討。

提出用鈾礦石樣品ura平衡系數(shù)修正樣品的鈾含量,再進行upb等時線擬合,從而獲得北方主要產(chǎn)鈾盆地更符合實際的成礦年齡。對含礦砂體中碎屑鋯石與相應(yīng)蝕源區(qū)中酸性火成巖類鋯石upb同位素年齡的對比研究,證明了含礦砂體直接來自中酸性火成巖類的剝蝕,指出該物源是形成富鈾砂體的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過對蝕源區(qū)巖石和盆地含礦地層不同部位的砂體巖石樣品的upb同位素體系演化特征的研究,論證了地浸型砂巖鈾礦的鈾源一是蝕源區(qū)活性鈾高的中酸性火成巖類;另一鈾源是有鈾預(yù)富集的沉積砂體。

針對北方地浸砂巖型鈾礦超過400m鉆孔鉆進中彈塑性致密泥巖鉆進效率低的問題,研究試驗了鉆頭,提高了鉆進效率,總結(jié)了操作技術(shù)。用φ104mm中八角階梯肋骨鉆頭鉆進較軟彈塑性致密的光滑的紅褐色、淺綠色"打滑"泥巖;用φ104mm中八角階梯肋骨鉆頭鉆進較軟彈塑性致密的灰色致密泥巖;用φ104mm交錯式圓片狀復(fù)合片鉆頭鉆進脆性較大的黑灰色彈塑性致密泥巖;用φ104mm交錯式圓片狀復(fù)合片鉆頭鉆進灰白色脆性較大的彈塑性致密泥巖;用φ104mm雙環(huán)式齒形復(fù)合片鉆頭鉆進彈塑性致密硬泥巖。

介紹了金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭在內(nèi)蒙古某地區(qū)鈾礦床卵礫石層中的生產(chǎn)試驗情況。在鉆進卵礫石層時,保徑未做加強的金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進效率為2.50m/h,鉆頭的平均壽命為7.34m/個;保徑加強型金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進效率為2.82m/h,鉆頭的平均壽命為10.18m/個;而普通合金鉆頭的平均鉆進效率為1.29m/h,鉆頭的平均壽命為1.19m/個。試驗表明金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭是一種理想的鉆進卵礫石層的鉆頭。

在新疆吐哈盆地、準(zhǔn)噶爾盆地開展的地浸砂巖型鈾礦鉆探工作中,常遇到涌水地層,給施工增加了困難。對此有針對性地開展技術(shù)攻關(guān),優(yōu)化治理方案,摸索涌水地層變化規(guī)律,制訂有效的工藝措施,配制各種加重泥漿,較好地解決了涌水層施工難題,為安全、快速施工提供了技術(shù)保障。

針對砂巖型鈾礦的成礦特點,以下對比各種地球物理方法在尋找地浸砂巖型鈾礦中的應(yīng)用,總結(jié)了解決砂巖型鈾礦的不同階段地質(zhì)任務(wù)的一套快速勘查方法技術(shù)。

松遼盆地南部乾安油田青山口組發(fā)育大量含片鈉鋁石砂巖。通過偏光顯微鏡、掃描電鏡、茜素紅-s染色和x-射線衍射分析等,對含片鈉鋁石砂巖的骨架碎屑成分、膠結(jié)物與自生礦物、成巖共生序列和流體演化等進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明:松遼盆地南部乾安油田含片鈉鋁石砂巖的粒度為粉砂、微粒—細粒,分選中—好,巖石類型為微粒含片鈉鋁石長石砂巖、微粒含片鈉鋁石巖屑長石砂巖。膠結(jié)物與自生礦物主要為片鈉鋁石、鐵白云石、方解石、次生加大石英、自生粘土礦物(高嶺石及伊利石)。片鈉鋁石一部分以放射狀、束狀和板狀等產(chǎn)出,另一部分呈凝塊狀大面積地連片出現(xiàn),尤為特殊。成巖共生序列依次為方解石-自生高嶺石、次生加大石英-伊利石-片鈉鋁石、鐵白云石。co2注入前形成的自生礦物組合主要為多期方解石組合,高嶺石、次生加大石英組合;co2注入之后形成了片鈉鋁石和鐵白云石組合。流體演化過程為堿性流體環(huán)境—酸性流體環(huán)境—酸性流體向堿性流體過渡或偏堿性流體環(huán)境—堿性流體環(huán)境。

分析了十紅灘鈾礦床南段的地層結(jié)構(gòu)、地球化學(xué)、礦物成分和化學(xué)組成、水文地質(zhì)、水文地球化學(xué)等特征。結(jié)果表明:礦層具有地浸必要的穩(wěn)定隔水頂、底板,埋藏深度適宜,但含水層連續(xù)性不好,存在多層鈣質(zhì)夾層;鈾礦物以瀝青鈾礦為主,與黃鐵礦、方解石緊密共生,礦石中的sio2偏低,al2o3、cao、fe2o3偏高,易產(chǎn)生ca、fe等化合物的沉淀;鈾礦石中以四價形式存在為主,六價鈾偏少,提高鈾的浸出率難度大;地下水礦化度過高,水中的硫酸鈣及碳酸鈣的飽和指數(shù)都大于零。因此,南礦段地浸條件決定了無論采用常規(guī)的規(guī)酸法或與堿法開采都無法正常進行高效的浸出,新的工藝研究勢在必行。

歐亞大陸上存在一條橫穿大陸的東西向鈾礦帶(серых,1999),該帶東段大致與中央亞洲活動帶重合,向西沿東歐陸塊(俄羅斯地臺)南緣的古生代褶皺帶延伸,直抵大西洋東岸。該帶中已探明眾多不同類型的鈾礦床,特別是砂巖型鈾礦占據(jù)著舉足輕重的地位。經(jīng)初步估算,該鈾礦帶集中了世界鈾資源量的50%和俄羅斯鈾資源量

以松遼盆地齊家凹陷青山口組為例,探討應(yīng)用地震沉積學(xué)和實驗室?guī)r心分析手段,采用常規(guī)三維地震資料預(yù)測砂巖成巖相的可行性。用地震資料劃分地層和成巖相單元、建立巖心成巖相與地震屬性的聯(lián)系以及尋找有效的地震成巖相成圖方法,是地震成巖相研究的3個關(guān)鍵步驟。井-震高分辨率層序分析和地層切片的制作可提供儲集層尺度(20m)成巖相單元的合理載體。砂巖成巖相分析和成巖序列的建立可揭示影響儲集層質(zhì)量的最重要因素——成巖作用。通過儲集層參數(shù)和巖石物性分析可進一步了解成巖作用和波阻抗的關(guān)系并篩選適用地震檢測的主要成巖作用。地震巖性體(如90°相位地震體)轉(zhuǎn)換提供了成巖相的振幅(波阻抗)檢測信號,用地震巖性體制作的地層切片可用于識別沉積相。在沉積相圖上分析沉積相、波阻抗和成巖相的關(guān)系,可最終形成地震成巖相圖。對青山口組泥質(zhì)膠結(jié)砂巖和方解石膠結(jié)砂巖的實際分析表明,雖然砂巖成巖相地震檢測尚處于起步階段,但目前用常規(guī)三維地震資料預(yù)測砂巖成巖相是可行的。

沅麻盆地為一中生代斷陷盆地,是湖南省最重要的銅礦成礦區(qū)之一,區(qū)內(nèi)銅礦床(點)較多,砂巖型銅礦為主要礦床類型,具有規(guī)模較大、品位較高、礦石選冶性能良好等特點,九曲灣銅礦是其典型礦床。本文通過對九曲灣銅礦礦床特征進行總結(jié)分析,結(jié)合現(xiàn)代沉積學(xué)理論,對原有“含銅巖系由地殼震蕩運動造成”的論點提出質(zhì)疑,提出“盆地的不斷下陷及周期性的氣候變化是形成含銅巖系的關(guān)鍵因素”,并對區(qū)內(nèi)銅礦其它控礦條件進行了歸納、總結(jié)。

針對近年在巴音戈壁盆地及鄂爾多斯盆地鉆探所遇到的復(fù)雜地質(zhì)情況,研究試驗了pdc鉆頭,在地浸砂巖鈾礦鉆探生產(chǎn)中取得了良好的效果,并制定總結(jié)了相應(yīng)的鉆進參數(shù)。

分析了十紅灘砂巖型鈾礦床地浸采鈾水文地質(zhì)條件,對浸鈾的有利和不利因素進行了評價,并運用地球化學(xué)模式證明傳統(tǒng)的酸法和堿法浸鈾試驗不適合十紅灘鈾礦床,并對浸鈾的方法提出了一些建議和設(shè)想。