中國(guó)北方產(chǎn)鈾盆地砂巖型鈾礦成礦年代學(xué)研究

簡(jiǎn)要分析了在梁河盆地開展瞬變電磁勘探的電性基礎(chǔ),對(duì)多測(cè)道剖面曲線和視電阻率斷面圖進(jìn)行了定性解釋,解釋成果對(duì)鉆孔布置起到了良好的指導(dǎo)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(zhuǎn)構(gòu)造,主要發(fā)育斷陷和坳陷層序反轉(zhuǎn)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(gòu)造反轉(zhuǎn)改變淺部坳陷層的構(gòu)造形態(tài)、物理性能、地下水的循環(huán)方式和巖石地球化學(xué)性質(zhì),導(dǎo)致深部油氣和co2向上運(yùn)移,有利于形成砂巖型鈾礦床。因此,盆地東南部找鈾礦應(yīng)注重由反轉(zhuǎn)構(gòu)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(zhì)的斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng),形成了多種形式的斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造。在斷陷期,斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造主要表現(xiàn)為正斷層;反轉(zhuǎn)期,斷裂反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)生逆沖,并在斷裂的上盤形成了反轉(zhuǎn)背斜帶。在局部反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造上,由于地層褶皺隆升,形成了剝蝕構(gòu)造天窗。其中,反轉(zhuǎn)斷裂切割了基巖至嫩江組地層,導(dǎo)致深部沙河子組、營(yíng)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(zhuǎn)斷裂向上運(yùn)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(shí),反轉(zhuǎn)作用形成的剝蝕構(gòu)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(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。

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(shí)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(jì)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)。

松遼盆地為一個(gè)含有油、氣、鈾多能源的陸相沉積盆地.綜合整理前人關(guān)于松遼盆地西部斜坡的地質(zhì)資料,闡述了西部斜坡區(qū)域構(gòu)造位置,構(gòu)造演化特征及地下含氧含鈾流體對(duì)斜坡區(qū)砂巖型鈾礦控制作用.筆者運(yùn)用砂巖型鈾礦成礦理論分析認(rèn)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(jì)中期開始,人們就對(duì)砂巖型鈾礦有了更新的認(rèn)識(shí),并在越來(lái)越先進(jìn)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(rèn)的重要礦種之一。另外,越來(lái)越多不同種類的鈾礦床被發(fā)現(xiàn)也對(duì)原子能事業(yè)起到了推波助瀾的作用。我國(guó)于20世紀(jì)末將砂巖型鈾礦列為四大鈾礦之一。反觀我國(guó)核工業(yè)幾十年的發(fā)展歷程可以斷定,未來(lái)鈾礦床搜尋的主要方向還應(yīng)是鎖定在我國(guó)北方中新生代盆地。本文筆者將就我國(guó)國(guó)內(nèi)目前對(duì)砂巖型鈾礦沉積環(huán)境的研究現(xiàn)狀進(jìn)行初步探討。

砂巖型鈾礦床是一種具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鈾礦類型,受到世界各國(guó)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(duì)砂巖中鈾、釷及稀土含量的分布進(jìn)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(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)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(dá)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(dá)200μm。從電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)上看,uo2含量可以從0至幾個(gè)百分含量,一般來(lái)說(shuō)含鈾高的部位,其對(duì)應(yīng)的稀土元素、tho2含量也較高。本文的研究對(duì)含油氣盆地的鈾礦質(zhì)的沉淀、運(yùn)移和富集的認(rèn)識(shí)具有重要意義,同時(shí)對(duì)鄂爾多斯盆地鈾礦開發(fā)過(guò)程的選冶工藝的確定,具有借鑒價(jià)值。

馬尼特坳陷是二連盆地五大坳陷之一,近年來(lái)成為尋找砂巖型鈾礦重點(diǎn)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(duì)其進(jìn)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(guò)對(duì)成礦砂體分布研究來(lái)定位鉆探評(píng)價(jià)區(qū)的范圍,利用目的層底板和巖芯編錄來(lái)分析砂體的還原能力和水動(dòng)力變異部位,利用測(cè)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(duì)鈾礦(化)體的富集規(guī)律進(jìn)行了探討和分析,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位鈾礦(化)體的目的,也為進(jìn)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(jìn)行原位鉆孔驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析,認(rèn)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(gè)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(jìn)行原位鉆孔驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析,認(rèn)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(gè)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(duì)北方地浸砂巖型鈾礦超過(guò)400m鉆孔鉆進(jìn)中彈塑性致密泥巖鉆進(jìn)效率低的問(wèn)題,研究試驗(yàn)了鉆頭,提高了鉆進(jìn)效率,總結(jié)了操作技術(shù)。用φ104mm中八角階梯肋骨鉆頭鉆進(jìn)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(jìn)較軟彈塑性致密的灰色致密泥巖;用φ104mm交錯(cuò)式圓片狀復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)脆性較大的黑灰色彈塑性致密泥巖;用φ104mm交錯(cuò)式圓片狀復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)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(jìn)彈塑性致密硬泥巖。

砂巖型鈾礦弱信息提取及綜合評(píng)價(jià)技術(shù)是當(dāng)前鈾礦勘查中的重要研究?jī)?nèi)容之一。通過(guò)近幾年的研究，提出了航磁、航放弱信息提取的內(nèi)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(shù)學(xué)模型；基于gis軟件，實(shí)現(xiàn)了弱信息提取模型，并開發(fā)了專家打分綜合評(píng)價(jià)模型。在某地區(qū)，應(yīng)用gis軟件完成了航磁、航放弱信息提取試驗(yàn)和鈾資源綜合評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，弱信息提取和綜合評(píng)價(jià)技術(shù)可快速縮小砂巖型鈾礦找礦靶區(qū)，提高預(yù)測(cè)精度。

對(duì)砂巖型鈾礦的大規(guī)模研究源于自上世紀(jì)九十年代開始的鈾礦戰(zhàn)略大轉(zhuǎn)移,為保證后續(xù)分析成礦機(jī)制及物質(zhì)來(lái)源等的準(zhǔn)確性,對(duì)于砂巖型鈾礦成礦時(shí)代的研究則是不可缺少的內(nèi)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(shí)線測(cè)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(xué)測(cè)年和同位素原位微區(qū)精確定年。本文將通過(guò)對(duì)鈾礦年代學(xué)的研究現(xiàn)狀來(lái)總結(jié)對(duì)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(gòu)造演化歷程提供具體依據(jù)。

針對(duì)砂巖型鈾礦的成礦特點(diǎn),以下對(duì)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)。

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(yàn)情況。在鉆進(jìn)卵礫石層時(shí),保徑未做加強(qiáng)的金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為2.50m/h,鉆頭的平均壽命為7.34m/個(gè);保徑加強(qiáng)型金剛石—硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為2.82m/h,鉆頭的平均壽命為10.18m/個(gè);而普通合金鉆頭的平均鉆進(jìn)效率為1.29m/h,鉆頭的平均壽命為1.19m/個(gè)。試驗(yàn)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(jìn)卵礫石層的鉆頭。

通過(guò)瞬變電磁測(cè)深方法在公婆泉地區(qū)尋找砂巖型鈾礦中的應(yīng)用，以視電阻率斷面特征的定性分析，結(jié)合孔旁測(cè)深、正演擬合、反演計(jì)算，劃出了4個(gè)大的地層界面。根據(jù)地層的隆起、凹陷特征分析了地下水的補(bǔ)、徑、排條件。探討了砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)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(nèi)銅礦床(點(diǎn))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(diǎn),九曲灣銅礦是其典型礦床。本文通過(guò)對(duì)九曲灣銅礦礦床特征進(jìn)行總結(jié)分析,結(jié)合現(xiàn)代沉積學(xué)理論,對(duì)原有“含銅巖系由地殼震蕩運(yùn)動(dòng)造成”的論點(diǎn)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(duì)區(qū)內(nèi)銅礦其它控礦條件進(jìn)行了歸納、總結(jié)。

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(duì)此有針對(duì)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。

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(dòng)帶重合,向西沿東歐陸塊(俄羅斯地臺(tái))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

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(jià)形式存在為主,六價(jià)鈾偏少,提高鈾的浸出率難度大;地下水礦化度過(guò)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(wú)論采用常規(guī)的規(guī)酸法或與堿法開采都無(wú)法正常進(jìn)行高效的浸出,新的工藝研究勢(shì)在必行。

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