中國北方產鈾盆地砂巖型鈾礦成礦年代學研究

簡要分析了在梁河盆地開展瞬變電磁勘探的電性基礎,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作用。

松遼盆地東南隆起區(qū)嫩江組沉積期末形成了大量的正反轉構造,主要發(fā)育斷陷和坳陷層序反轉背斜型、斷陷層序中斷層下正上逆型、坳陷層序中斷層上下皆逆型、斷陷層序中斷層上下皆逆型4種樣式。構造反轉改變淺部坳陷層的構造形態(tài)、物理性能、地下水的循環(huán)方式和巖石地球化學性質,導致深部油氣和co2向上運移,有利于形成砂巖型鈾礦床。因此,盆地東南部找鈾礦應注重由反轉構造形成的剝蝕天窗地區(qū)。

松遼盆地南部遭受了多期不同性質的斷裂構造運動,形成了多種形式的斷裂反轉構造。在斷陷期,斷裂反轉構造主要表現(xiàn)為正斷層;反轉期,斷裂反轉構造發(fā)生逆沖,并在斷裂的上盤形成了反轉背斜帶。在局部反轉背斜構造上,由于地層褶皺隆升,形成了剝蝕構造天窗。其中,反轉斷裂切割了基巖至嫩江組地層,導致深部沙河子組、營城組等烴源巖所形成的油氣、co2和煤成氣等還原性流體沿反轉斷裂向上運移,引起淺部較為疏松的泉頭組和姚家組紅色砂體發(fā)生后生還原蝕變,形成有利于鈾成礦的灰色砂巖目的層。同時,反轉作用形成的剝蝕構造天窗,使目的層裸露于地表,接受含氧含鈾水的滲入和氧化作用,為層間氧化帶及其鈾礦化的形成創(chuàng)造了有利條件。

總結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和退心技術,鉆探管材的使用及孔內事故的預防與處理。

從古構造、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構等建造特征密切相關。

松遼盆地為一個含有油、氣、鈾多能源的陸相沉積盆地.綜合整理前人關于松遼盆地西部斜坡的地質資料,闡述了西部斜坡區(qū)域構造位置,構造演化特征及地下含氧含鈾流體對斜坡區(qū)砂巖型鈾礦控制作用.筆者運用砂巖型鈾礦成礦理論分析認為松遼盆地西部斜坡帶具有良好的砂巖型鈾礦找礦前景.

自20世紀中期開始,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是鎖定在我國北方中新生代盆地。本文筆者將就我國國內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。

砂巖型鈾礦床是一種具有重要經濟價值的鈾礦類型,受到世界各國地質勘探部門的高度關注。本文應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物中,分析數據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。應用高分辨的電鏡還觀察到少數呈較大鈾石微粒集合體形式存在,最大可達200μm。從電子探針分析數據上看,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。

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、物探和樣品數據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據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合型鈾礦化。結合該盆地的成礦地質條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據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。

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合型鈾礦化。結合該盆地的成礦地質條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據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。

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,總結了操作技術。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)式齒形復合片鉆頭鉆進彈塑性致密硬泥巖。

砂巖型鈾礦弱信息提取及綜合評價技術是當前鈾礦勘查中的重要研究內容之一。通過近幾年的研究，提出了航磁、航放弱信息提取的內涵，研究了航磁、航放弱信息形成理論，建立了有效的弱信息提取數學模型；基于gis軟件，實現(xiàn)了弱信息提取模型，并開發(fā)了專家打分綜合評價模型。在某地區(qū)，應用gis軟件完成了航磁、航放弱信息提取試驗和鈾資源綜合評價。研究結果表明，弱信息提取和綜合評價技術可快速縮小砂巖型鈾礦找礦靶區(qū)，提高預測精度。

對砂巖型鈾礦的大規(guī)模研究源于自上世紀九十年代開始的鈾礦戰(zhàn)略大轉移,為保證后續(xù)分析成礦機制及物質來源等的準確性,對于砂巖型鈾礦成礦時代的研究則是不可缺少的內容之一。目前,用以研究鈾礦物年齡的最廣泛的方法主要分為全巖-單礦物u-pb等時線測試方法以及微區(qū)原位定年方法,而微區(qū)原位方法又分為電子探針化學測年和同位素原位微區(qū)精確定年。本文將通過對鈾礦年代學的研究現(xiàn)狀來總結對比,具體闡述和介紹目前定年的主要研究方法,從而為能夠更為精確的分析構造演化歷程提供具體依據。

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用,總結了解決砂巖型鈾礦的不同階段地質任務的一套快速勘查方法技術。

介紹了金剛石—硬質合金復合球齒鉆頭在內蒙古某地區(qū)鈾礦床卵礫石層中的生產試驗情況。在鉆進卵礫石層時,保徑未做加強的金剛石—硬質合金復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—硬質合金復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—硬質合金復合球齒鉆頭是一種理想的鉆進卵礫石層的鉆頭。

通過瞬變電磁測深方法在公婆泉地區(qū)尋找砂巖型鈾礦中的應用，以視電阻率斷面特征的定性分析，結合孔旁測深、正演擬合、反演計算，劃出了4個大的地層界面。根據地層的隆起、凹陷特征分析了地下水的補、徑、排條件。探討了砂巖型鈾礦成礦地質環(huán)境。

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分析,結合現(xiàn)代沉積學理論,對原有“含銅巖系由地殼震蕩運動造成”的論點提出質疑,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鍵因素”,并對區(qū)內銅礦其它控礦條件進行了歸納、總結。

在新疆吐哈盆地、準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攻關,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保障。

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著舉足輕重的地位。經初步估算,該鈾礦帶集中了世界鈾資源量的50%和俄羅斯鈾資源量

分析了十紅灘鈾礦床南段的地層結構、地球化學、礦物成分和化學組成、水文地質、水文地球化學等特征。結果表明: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。

分析了十紅灘砂巖型鈾礦床地浸采鈾水文地質條件,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想。