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鄂尔多斯盆地东胜铀矿区侏罗系成岩作用的成矿约束

樊爱萍  
【摘要】: 鄂尔多斯盆地集石油、天然气、铀及煤等多种能源矿产于一盆,是多种能源矿产共存关系及其机理研究的理想场所。选择东胜地区侏罗系砂岩型铀矿床作为重点剖析对象,从成岩作用角度对其成矿环境、成矿机理进行深入的研究,不仅对鄂尔多斯盆地多种能源成生—富集环境和成矿(藏)机理的探索有重要的理论意义,而且对砂岩型铀矿床的勘探开发具有实际经济意义。 应用储层地质学、矿床地质学、石油天然气地质学、煤地质学及地球化学等理论和方法,在野外剖面和钻孔岩心观察的基础上,借助偏光显微镜、扫描电镜、电子探针、X-射线衍射、阴极发光、镜质体反射率、流体包裹体、稳定同位素和微量元素分析等多种手段,对盆地多种能源矿产之间的相互关系以及东胜地区侏罗系直罗组砂岩在成岩作用各阶段的成岩-成矿响应进行了研究,取得了以下认识: 1.东胜地区侏罗系铀矿与煤、有机质(分散有机质)共存,是天然气逸散指向区,铀矿的形成与煤、有机质及天然气的参与密切相关,煤、有机质及天然气可通过吸附、络合、或还原等方式与铀发生作用,并对成岩-成矿环境的改变产生重要影响。 2.同生成岩阶段,东胜地区直罗组为开放体系,地层中的有机质和煤在转化过程中释放出CO_2,成岩环境为氧化和弱酸性环境。此环境中,吸附铀与解吸铀总是处于动态平衡中,使得沉积物孔隙水中具有较高的铀含量。 3.早成岩A阶段,东胜铀矿区直罗组体系为封闭体系,地层中的有机质和煤向腐殖质转化,成岩环境向碱性和还原性质转变,一部分同生期预富集的铀发生还原、沉淀。然而这一阶段由于缺乏大规模富铀地下水的注入,以及腐殖质和蒙脱石强的吸附能力,故难以形成具有工业价值的铀矿床。 4.早成岩B阶段,随埋深增加,东胜铀矿区直罗组中的腐殖质向干酪根转变,褐煤向长焰煤转化,对铀的吸附能力降低,一部分铀沉淀;随成岩程度继续增强,部分干酪根成熟过程中裂解形成大量的短链有机酸和CO_2进入到孔隙水中,造成地层向酸性转化,此时,孔隙流体中的CO_3~(2-)离子与铀酰离子以及沉淀的铀矿物形成碳酸合铀酰离子,使得铀主要以解吸形式存在。 5.表生成岩作用阶段,地层中有机质和煤的转化趋于停止,地层压力的释放和构造裂隙的发育使得上古生界的天然气向上运移;同时,在干旱、半干旱的古气候条件下,来自蚀源区的碱性地表水通过孔隙和裂缝向下渗滤,将沿途岩石中预富集的铀离子活化。浅部地层富铀的氧化性流体和深部地层的还原性有机流体在此混合,原先的水-岩平衡被打破,这种酸性向碱性转化,氧化向还原转变的成岩环境,加上充足的铀源和还原性流体的参与,十分有利于铀矿的沉淀、富集,这一阶段是铀矿形成的主要阶段。 6.将镇原地区与东胜地区成矿条件进行对比,发现该区在砂岩孔渗性方面、地下水补给—径流—排泄条件等方面与东胜地区具有相似之处;但由于缺乏有效的隔挡层、铀源和有效的还原剂,且成岩环境主要为氧化环境,因而与东胜地区差异较大。两者之间的差异性造成了镇原地区泾川组和罗汉洞组浅层砂岩的铀成矿前景不甚明朗,故应将勘探重点转向下白垩统下部的环河-华池组和洛河组。


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