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1、 地质勘探论文：开鲁盆地钱家店铀矿床成矿地质条件及勘地质勘探论文：开鲁盆地钱家店铀矿床成矿地质条件及勘探潜力分析探潜力分析摘要钱家店铀矿床赋存于开鲁盆地上白垩统姚家组辫状河流相沉积体系中,论 文经过对矿床铀矿化特征、成矿地质条件及成因机理的研究,论文认为其成矿类 型归属于层间氧化带砂岩型。该矿床铀源丰富,有适宜的水文地质条件,平缓西倾 的单斜地层和贯通的深大断裂,以及发育良好的辫状河流相砂体,这些都为铀矿床 的形成提供了良好条件。姚家组地层中还原组分含量相对较高,局部形成了有利 于铀富集的地球化学障。泥-砂-泥岩石组合及油气提供的还原环境,对铀矿床的 形成及保矿起到一定作用。近期,在钱家店凹陷
2、北段和中部地区又有新的铀矿化 发现,极大提升了该区的勘探潜力,已成为矿床今后勘探的重点区块。 关键词开鲁盆地;钱家店铀矿床;成矿地质条件;成矿机理;勘探潜力 Geological setting and exploration potentialof Qianjiadian uranium deposit in Kailu basin Abstract:Qianjiandian uranium deposit occurs in the sediments of braided river system inYaojia forma-tion of Upper Cretaceous in Ka
3、ilu basinResearches on mineralization features, metallogenic geology andgenesis found that the deposit falls into interlayer oxidazed sandstone typeThe deposit was formed withrichful uranium source, suitable hydrologic condition, monocline strata gently tilted westward, deeplypenetrated fault and we
4、ll devoloped sandbody of braided river facesDue to the high content reductant inYaojia formation, local geochemical barrier was formed to foster uranium mineralizationAquifer of mud-stone-sandtone-mudstone combination and reductant environment caused by oil-gas play an positive role tothe formmation
5、 and reservation of uranium mineralizationRecent discovery in the north and centre part ofQianjiadian depression has greatly increased the exploration potential in this area. Keywords:Kailu basin; Qianjiadian uranium deposit; metallogenisis; geological setting; exploration poten-tial 1、钱家店铀矿床是在开鲁盆地钱
6、家店凹陷进行石油勘查过程中发现的可 地浸砂岩型铀矿。该矿床的勘探始于上世纪末,经过多年的工作已提交了一批工 业储量,并先后开展多项地质研究,取得许多研究成果17。近年来,对于钱家店 铀矿床是否还具有勘探价值,勘探潜力到底有多大,颇有争议。本文旨在通过对钱 家店铀矿床的铀矿化特征、成矿地质条件和成矿机理的研究,结合地浸砂岩型铀 矿成矿理论,分析该矿床继续扩大的潜力,为进一步勘探提供依据。 1、区域地质概况 开鲁盆地位于松辽盆地西南部。钱家店凹陷属开鲁盆地内的次级负向构造 单元。该凹陷呈 NNE-NE 向窄条状展布,长约 100 km,宽为 920 km,面积约 1300 km2。钱家店铀矿床位于
7、钱家店凹陷的北部地区开鲁盆地的基底主要为前震旦 系花岗片麻岩和上古生界石炭-二叠系的变质岩系,物源区主要为中生代火山岩和 海西期、燕山期花岗岩,以及古生界变质岩。盖层主要由中生界下白垩统义县组、 九佛堂组、沙海组、阜新组的断陷湖盆沉积和上白垩统泉头组、青山口组、姚 家组、嫩江组、四方台组、明水组坳陷型河流-湖相沉积构成,其上被古近系、新近系和第四系覆盖。开鲁盆地是在海西地槽褶皱基底之上发育起来的中生代断 陷型沉积盆地。盆地的形成和发展经历了早白垩世的断陷、早白垩世末期的剥 蚀抬升、晚白垩世的拗陷及末期嫩江运动的反转、抬升剥蚀等阶段。断陷阶段 沉积了一套湖泊至滨浅湖、沼泽相为主的沉积,九佛堂组、
8、沙海组为盆地的主要 生、储油层。拗陷阶段广泛发育了河流相和滨浅湖湘的沉积,钱家店铀矿床主要 发育于姚家组地层中。 2 铀矿化特征21 铀的存在形式、矿石类型及矿体形态钱家店铀矿床铀的主要存在形式为铀矿物及吸附铀,少量含铀矿物。铀矿 物为沥青铀矿,分布于草莓状黄铁矿中或草莓状黄铁矿边部，或呈条带状及分散 显微粒状、显微粒状集合体形式分布在砂岩胶结物中,部分以团块状充填在砂岩 胶结物中或以团块状与胶状黄铁矿共生。吸附铀主要被有机质及黏土吸附,而含 铀矿物主要是砂岩中的碎屑锆石及含铀钛铁矿等副矿物,但后者不具工业意义。 按矿石结构及含矿岩石类型可划分为 4 种类型铀矿,即细粒砂岩型铀矿、中粒砂 岩型
9、铀矿、粉砂岩型铀矿和泥岩型铀矿。其中以细粒砂岩型铀矿为主,中粒砂岩 型铀矿次之。该矿床的矿体形态较简单,平面上呈菱形、近似方形(或方形)、多 边形的板状体;剖面上矿体形态为板状、透镜状,以及板状透镜状的组合。矿体产 状与地层(含矿砂体)产状一致。22 含矿主岩及沉积相含矿主岩以灰色、灰白色岩屑长石砂岩为主,其次为含泥砾岩屑长石粗砂 岩、砂砾岩、灰色粉砂岩和灰色泥岩。灰色、灰白色岩屑长石细砂岩为细粒结 构,碎屑成分以中酸性火山岩岩屑为主,少量花岗岩岩屑,占 20%35%;长石占 25%30%,石英少于 20%,黑云母少量。岩石呈孔隙式胶结,胶结物主要为黏土,其 次为碳酸盐、黄铁矿等。碎屑磨圆度多
10、为次棱角状或次圆状,成分成熟度低,结构 成熟度中等。含矿砂岩的 Fe3+/Fe2+含量比值为 129, Fe3+含量略大于 Fe2+含 量,为弱氧化环境的产物。含矿粉砂岩、泥岩的 Fe3+/Fe2+含量比值为 077, Fe3+含量略小于 Fe2+含量,属于还原环境的产物。钱家店铀矿床赋存于上白垩 统姚家组,其沉积相属区域冲积扇-河流沉积体系的一部分,为典型的辫状河沉积 体系,主要由砂质辫状河道和泛滥平原亚相组成。23 含矿层系水质姚家组中的地下水化学成分较单一,水质类型以 HCO3-Na 型和 HCO3Cl- Na 型为主,矿化度为 3157g/L, pH 值为 7284, Eh 值为 15
11、0400mV,属 微咸水。矿区东北部以 HCO3Cl-Na 型水为主,西南部则以 HCO3-Na 型水为主,在 水平方向上有明显的分带性。矿化度和水中铀含量由西南向北东呈增高趋势,而 pH 值、Eh 值则呈降低趋势, Fe3+/Fe2+值由 15 降至 05,说明水体属于氧化- 还原过渡环境。水中铀含量为 4001720g/L,最高可达 2580g/L,显示其具有 良好的成矿前景。24 铀成矿年龄采用质谱法对姚家组 31 块铀矿石样品进行 U-Pb 同位素组成测定,获得钱家店铀矿床 4 个主要铀成矿年龄,分别为 8911Ma、675Ma、533Ma 和414Ma,相当于 4 个主要成矿期(表
12、1)。8911Ma 的成矿年龄与上白垩统姚家组的沉积年龄相当,属同生沉积成矿期; 675Ma 的成矿年龄与晚白垩世嫩江期 末反转隆升构造活动期相当,为晚白垩世晚期油田流体渗出还原叠加成矿期; 533Ma 的成矿年龄与古近纪辉绿岩脉侵入活动期相当,为古近纪油田流体渗出及热水叠加成矿期; 414Ma 的成矿年龄与古近纪中晚期断块抬升掀斜构造活 动期相当,为古近纪中晚期含氧含铀流体叠加成矿期。 3 成矿地质条件31 铀源条件研究表明,钱家店铀矿床铀源丰富,主要来自两个方面:一是来自盆地周边物 源区富铀地质体的风化淋滤,二是来源于含矿地层本身遭受后生氧化浸出。 (1)物源区为钱家店铀矿床的形成提供较丰
13、富的铀源。钱家店凹陷东侧为 架马吐突起,出露岩性有火山岩、花岗岩、大理岩等。钱家店铀矿床砂岩中碎屑 成分主要为石英、长石和火山岩岩屑,岩石薄片镜下所见的流纹岩、流纹斑岩、 石英粗面岩及石英粗安岩等砾石表明其源岩为火山岩(酸性或中酸性火山岩)。 所见的片麻状黑云母花岗岩、微斜长石砾石表明其源岩为花岗岩类岩石。另外, 姚家组含矿泥岩的稀土元素配分模式与北美页岩有一定的相似性,其 Eu 平均 值为 062,泥岩中的 Eu 负异常记录了姚家组沉积岩源岩中花岗岩的 Eu 亏损。 此外,本区姚家组砂岩碎屑的磨圆度中等,长石含量较多,一般为 10%15%,个别可 达 25%,特别是在矿床的边缘地区,砂体几乎
14、为长石砂岩所组成。其化学成分特征 (如 K2ONa2O)趋于花岗质岩石,也表明其源岩为花岗岩类岩石。这说明距离该 矿床不远的架马吐突起即是该矿床的物源区。赵忠华等(1998)研究认为,该区中 生代酸性火山岩含铀量较高,为(510)10-6,浸出率为 20%40%8,表明该区铀 源丰富。因此,物源区的岩石为钱家店铀矿床的形成提供了最原始的物质基础。 (2)地层隆起形成的剥蚀区及含矿层层间氧化带中的“溶解铀”,为本区铀 的叠加成矿提供丰富的铀源。嫩江运动后,盆地发生构造反转作用,矿区以南及东 南的地层掀斜,裸露地表,接受剥蚀作用。由于盆地隆起区长期裸露、风化剥蚀, 形成构造天窗,含氧的古地表水很容
15、易淋滤出其中的铀,并沿构造天窗渗入到含矿 层中,在适宜的环境中叠加成矿。此外,早期形成的含矿层砂体在后生含氧含铀水 的作用下,其砂体中的铀也很容易被溶解进入地下水,并随含氧含铀地下水一起迁 移。当地下水中的自由氧耗尽时,水中铀被还原、吸附沉淀而富集成矿。32 导矿条件适宜的水文地质条件、平缓西倾的单斜地层、贯通的深大断裂及辫状河流 相砂体都为钱家店铀矿床提供了良好的导矿条件。 (1)含氧地下水是铀迁移的载体。铀成矿首先要有铀源,由于铀在氧化环境 中有较强的水迁移能力,因此无论是物源区、地层隆起区还是层间氧化带中的铀 溶解后都会随含氧地下水一起迁移。只要含氧地下水补给充分,物源区、地层隆 起区及
16、层间氧化带中的铀,就会源源不断地被溶解,并随含氧地下水进入地层中, 在适宜的环境中还原并聚集成矿。钱家店铀矿床西北部 NE、NNE 向断层密集区为局部泄水区。因此,含氧地下水补给充分,适宜的水文地质条件为铀矿体的形 成,特别是后期改造、富集提供了有利条件。 (2)单斜地层形成的水文梯度为补、迳、排水动力系统的形成提供了适宜 的空间。嫩江末期至古近纪、新近纪,钱家店铀矿床东南部上白垩统大面积长期 裸露地表,为地下水补给提供了条件。区内姚家组下段含矿砂体与姚家组上段含 矿砂体产状相近,含矿砂体沿走向产状稳定,总体走向北东 37,倾向北西,倾角小 于 10。平缓西倾的单斜地层形成良好的水文梯度,为铀矿床补、迳、排水动力 系统的形成提供了适宜的空间,含氧含铀地下水在地层中易迁移、溶解,并富集成 矿。 (3)贯通的深大断裂是含氧含铀地下水运移的通道,也是深部油气田水上升 的通道。钱家店凹陷地处松辽盆地东南部,目的层产状平缓,褶皱不发育,属构造
