内蒙古新巴尔虎右旗克鲁伦断陷地浸砂岩型铀矿成矿地球化学作用研究
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摘要
本文通过对克鲁伦断陷沉积构造演化、成矿地球化学背景、成矿流体成份、性质、潜水氧化带蚀变分带地球化学特征等方面研究,对克鲁伦盆地潜水氧化带铀矿的矿化特征、潜水氧化带砂岩铀矿的形成条件及矿化赋存的部位进行了深入分析,建立了该区潜水氧化带铀成矿模式,总结了潜水氧化带铀矿的找矿判据,在此基础上对海拉尔盆地找矿方向进行了探讨,并对其找矿前景进行了分析。
克鲁伦断陷处于额尔古纳-乔巴山前寒武纪中间地块上,属于海拉尔中新生代盆地扎赉诺尔拗陷带的南西端,断陷基底由前寒武纪佳疙瘩群中深变质岩、混合岩、混合花岗岩,海西期酸性花岗岩及侏罗纪中酸性火山岩组成,断陷盖层主要由下白垩统大磨拐河组构成。该盆地的演化经过了四个阶段:晚侏罗世裂陷期、早白垩世早期断陷期、早白垩世晚期萎缩期、晚白垩世-第三纪差异升降夷平期。在断陷的演化过程中,早白垩世形成了找矿目的层,晚白垩世-第三纪为铀矿化形成过程。
克鲁断陷的找矿目的层为下白垩统大磨拐河组上段,该套地层在研究区广泛出露或被极薄的第四系覆盖。它主要为一套扇三角洲-湖相沉积体系,垂向上由多个下粗上细的正韵律叠置而成。目的层砂体成份以长石砂岩和岩屑长砂岩为主,成分成熟度低和结构成熟度低,以棱角-次棱角为主,杂基支撑。
克鲁伦断陷铀矿化是潜水氧化带砂岩型铀矿化,矿化产出位置相对集中,以楚中和楚东为主,矿化体埋深浅,品位较低。该区矿化最好的0号剖面,矿体埋深58.59m～113.30m,大多数矿体埋深在70.0～90.0m,铀矿化的形成和潜水氧化界面密切相关;铀矿体主要分布在潜水氧化界面的上下,矿体形态以透镜状为主,层状、似层状为辅,还有可能形成卷状矿体。含矿岩性主要为含炭屑的各种岩屑砂岩和含砾岩屑砂岩,矿石品位0.01%～0.03%。
克鲁伦断陷潜水氧化带砂岩型铀矿的成矿流体为渗入地下的地表水,影响成矿溶液化学性质的因素主要是气候因素和地质因素,它们共同决定成矿溶液的性质。在潜水氧化带砂岩铀矿形成过程中的蚀变可分为氧化蚀变和还原蚀变,铀在氧化亚带经氧化蚀变迁出,在氧化-还原过渡亚带经过还原作用沉淀;氧化蚀变主要发生在氧化亚带,氧化蚀变的一般顺序为有机质→铁的碳酸盐(菱铁矿、铁白
云石)→铁的硫化物(黄铁矿、白铁矿)→含铁硅酸盐(海绿石、黑云母、绿泥石)。
还原蚀变发生在氧化还原界面上,还原剂为有机质、H2S、黄铁矿,最常见的还原蚀变为硫化物化,铀在氧化还原界面上可以以六价形式先吸附下或从六价铀还原为四价而在过渡亚带沉淀富集。
克鲁伦断陷潜水氧化带具有垂向分带特征,氧化亚带的发育深度0～137m不等,一般在60～90m,氧化亚带的蚀变矿物组合主要为褐铁矿-高岭石组合。氧化还原过渡亚带的发育深度为22～147m,一般在70～110米,厚度在15～42m。颜色为浅灰色、灰白色、灰绿色、褐灰色等。蚀变矿物组合主要为绿泥石-蒙脱石-星散状黄铁矿-齿状自生石英。还原亚带深度一般在120m之下,主要为一套含炭屑黑色粉砂质泥岩夹灰色含炭屑岩屑细砂岩。
该潜水氧化带氧化亚带砂岩中铀含量一般小于2.0×10-6,氧化-还原过渡亚带岩石中铀含量是氧化带砂岩铀含量的3～8倍,还原带砂岩中的铀含量是氧化带中的2～3倍。这说明铀从氧化亚带有明显迁出,在过渡亚带中沉淀,还原亚带中的铀含量基本保持不变。Fe2O3/FeO值在潜水氧化带氧化亚带中比值最大,过渡亚带中较小,还原亚带中最小,说明各亚带的氧化程度是从氧化亚带向还原亚带逐渐减弱的。铀的伴生元素Mo、Se、V、Re等和铀具有相似的分布特征,它们也在过渡带富集。这些元素也和铀具有类似的地球化学性质或它们经历了相同的地球化学作用过程,在相似的地球化学障上沉淀下来。
克鲁伦断陷潜水氧化带后生蚀变过程中的流体(水)是弱碱性的,氧化性质的(Eh:253-337mV),含有大量的氧和具较高矿化度的性质。水溶液中的铀主要以[UO2(CO3)2]2-、[UO2(CO3) 3]4-两种络离子的形式迁移。铀源为盆地北西缘古生代花岗岩及盆地南缘中生代酸性火山岩。酸碱度和氧化还原电位是对砂岩型铀矿后生蚀变水溶液中铀溶解和沉淀有较大影响的两个因素。
潜水氧化带的后生蚀变发育过程和砂岩型铀矿形成过程是同时进行的,氧化蚀变使铀进入溶液迁移,还原蚀变使铀从溶液中沉淀。在氧化-还原界面上除还原障外还有其它地球化学障,正是此带中的综合地球化学障才使铀能在该带聚集成矿。
潜水氧化带铀矿的形成是构造条件、古气候条件、沉积建造条件、古水文地质条件、铀源条件等综合作用的结果,其中最主要的是构造条件,海拉尔盆地潜水氧化带砂岩型铀矿化的形成是该区独特构造沉积演化的必然结果。
海拉尔盆地是我国北方的一个大型中新生代盆地,目前的工作程度分布不均,今后还应进一步开展铀矿找矿工作,寻找的铀矿类型应该和潜水氧化成矿作用有关的潜水氧化带型和潜水潜水层间氧化带型,从成矿条件分析和地质类比的角度,古河道是海拉尔盆地今后的找矿重点。
By the studies of tectonic and sedimentary evolution, geochemical background of uranium metallogency, composition and properties of ore-forming fluid, geochemical characteristics of phreatic water alteration zone and so on, this dissertation has analyzed mineralized characteristics, formation conditions and location of the phreatic water oxidation sandstone uranium deposits in detail, established a model for uranium deposits of phreatic water oxidation zone in the region and summarized prospecting criteria for phreatic water oxidation uranium deposits. Based on this, this dissertation also discusses the prospecting direction of uranium deposits in Hailaer Basin and analyses its prospecting potential.
Kelulun downfaulted basin is located in the Precambrian intermediary geoblock of Ergula-qiaobasha, belonging to southwestern part of Zalainaoer depression zone in Meso-Cenozoic Hailaer Basin. The base of Kelulun downfaulted basin consists of Precambrian moderate- and high-grade metamorphic rocks, chorismite and magmatitic granite, Hercynian acidic granite and Jurassic neutral ~ acidic volcanic rocks and its cover mainly consists of early Cretaceous Damoguaihe Formation. The evolution of the downfaulted basin can be divided into four stages: late Jurassic late Jurassic taphrogeny, early Cretaceous faulting, late Cretaceous shrinking, late Cretaceous -Tertiary differential uplift and planation. In the evolution of Kelulun downfaulted basin, ore-forming target strata were formed in early Cretaceous and late Cretaceous - Tertiary is the period of uranium mineralization.
The target stratum for ore prospecting in Kelulun dwonfaulted basin is Upper Member of Damoguaihe Formation, which is widely outcropped or overlaid by extremely thin Quanternary in the study area. It is mainly a sedimentary system of fandelta – lake facies, vertically composed of several positive rhythmic units of coarse
in the lower and fine in the upper. The lithology of sand body in the target stratum mainly consists of arkose and lithic arkose, its compositional and textural maturities are low, and its roundness is mainly angular – sub-angular, with matrix support.
The uranium mineralization of Kelulun dwonfaulted basin is phreatic water oxidation sandstone type. The occurrence of mineralization is relatively concentrated, mainly distributed in Chudong and Chuzhong and the buried depth of ore body is low and its grade is low. In the region, the most favorable mineralization occurs in No.0 profile, the buried depth of ore body is 58.59～113.0m, and that of most ore bodies is 70.0～90.0m; the formation of uranium mineralization is closely related to the phreatic water oxidation zone. Ore bodies are mainly distributed near the water table and they are mainly lens, secondarily laminar and silllike in forms. There is also the possibility to form rolled ore bodies. The ore-bearing rocks are mainly lithic sandstone or pebbly lithic sandstone containing carbonaceous segments And the ore grade is 0.01～0.03%.
The ore-forming fluid of phreatic water oxidation sandstone type uranium deposits in Kelulun downfaulted basin is surface infiltration water and the factors influencing the properties of ore-forming fluid are climatic factors and geologic factors. They control the properties of ore-forming fluid together. The alterations in the formation of the phreatic water oxidation sandstone type uranium deposits can be divided into two types. One is oxidized alteration and the other is reduced alteration. Uranium moved out from the oxidized subzone due to oxidized alteration and precipitated in the oxidation-reduction transitional subzone due to reduction. Oxidized alteration takes place mainly in oxidation zone. The sequence of oxidized alteration is generally organic substance → Fe- carbonate of ( siderite, Fe-dolomite ) →sulfide (pyrite, marcasite) →Fe-silicate (glauconite, biotite, chlorite).
Reduced alteration takes place at the interface of oxidation and reduction. Reducer includes organic substance, H2S, pyrite. However, the most common one i
克鲁伦断陷处于额尔古纳-乔巴山前寒武纪中间地块上,属于海拉尔中新生代盆地扎赉诺尔拗陷带的南西端,断陷基底由前寒武纪佳疙瘩群中深变质岩、混合岩、混合花岗岩,海西期酸性花岗岩及侏罗纪中酸性火山岩组成,断陷盖层主要由下白垩统大磨拐河组构成。该盆地的演化经过了四个阶段:晚侏罗世裂陷期、早白垩世早期断陷期、早白垩世晚期萎缩期、晚白垩世-第三纪差异升降夷平期。在断陷的演化过程中,早白垩世形成了找矿目的层,晚白垩世-第三纪为铀矿化形成过程。
克鲁断陷的找矿目的层为下白垩统大磨拐河组上段,该套地层在研究区广泛出露或被极薄的第四系覆盖。它主要为一套扇三角洲-湖相沉积体系,垂向上由多个下粗上细的正韵律叠置而成。目的层砂体成份以长石砂岩和岩屑长砂岩为主,成分成熟度低和结构成熟度低,以棱角-次棱角为主,杂基支撑。
克鲁伦断陷铀矿化是潜水氧化带砂岩型铀矿化,矿化产出位置相对集中,以楚中和楚东为主,矿化体埋深浅,品位较低。该区矿化最好的0号剖面,矿体埋深58.59m～113.30m,大多数矿体埋深在70.0～90.0m,铀矿化的形成和潜水氧化界面密切相关;铀矿体主要分布在潜水氧化界面的上下,矿体形态以透镜状为主,层状、似层状为辅,还有可能形成卷状矿体。含矿岩性主要为含炭屑的各种岩屑砂岩和含砾岩屑砂岩,矿石品位0.01%～0.03%。
克鲁伦断陷潜水氧化带砂岩型铀矿的成矿流体为渗入地下的地表水,影响成矿溶液化学性质的因素主要是气候因素和地质因素,它们共同决定成矿溶液的性质。在潜水氧化带砂岩铀矿形成过程中的蚀变可分为氧化蚀变和还原蚀变,铀在氧化亚带经氧化蚀变迁出,在氧化-还原过渡亚带经过还原作用沉淀;氧化蚀变主要发生在氧化亚带,氧化蚀变的一般顺序为有机质→铁的碳酸盐(菱铁矿、铁白
云石)→铁的硫化物(黄铁矿、白铁矿)→含铁硅酸盐(海绿石、黑云母、绿泥石)。
还原蚀变发生在氧化还原界面上,还原剂为有机质、H2S、黄铁矿,最常见的还原蚀变为硫化物化,铀在氧化还原界面上可以以六价形式先吸附下或从六价铀还原为四价而在过渡亚带沉淀富集。
克鲁伦断陷潜水氧化带具有垂向分带特征,氧化亚带的发育深度0～137m不等,一般在60～90m,氧化亚带的蚀变矿物组合主要为褐铁矿-高岭石组合。氧化还原过渡亚带的发育深度为22～147m,一般在70～110米,厚度在15～42m。颜色为浅灰色、灰白色、灰绿色、褐灰色等。蚀变矿物组合主要为绿泥石-蒙脱石-星散状黄铁矿-齿状自生石英。还原亚带深度一般在120m之下,主要为一套含炭屑黑色粉砂质泥岩夹灰色含炭屑岩屑细砂岩。
该潜水氧化带氧化亚带砂岩中铀含量一般小于2.0×10-6,氧化-还原过渡亚带岩石中铀含量是氧化带砂岩铀含量的3～8倍,还原带砂岩中的铀含量是氧化带中的2～3倍。这说明铀从氧化亚带有明显迁出,在过渡亚带中沉淀,还原亚带中的铀含量基本保持不变。Fe2O3/FeO值在潜水氧化带氧化亚带中比值最大,过渡亚带中较小,还原亚带中最小,说明各亚带的氧化程度是从氧化亚带向还原亚带逐渐减弱的。铀的伴生元素Mo、Se、V、Re等和铀具有相似的分布特征,它们也在过渡带富集。这些元素也和铀具有类似的地球化学性质或它们经历了相同的地球化学作用过程,在相似的地球化学障上沉淀下来。
克鲁伦断陷潜水氧化带后生蚀变过程中的流体(水)是弱碱性的,氧化性质的(Eh:253-337mV),含有大量的氧和具较高矿化度的性质。水溶液中的铀主要以[UO2(CO3)2]2-、[UO2(CO3) 3]4-两种络离子的形式迁移。铀源为盆地北西缘古生代花岗岩及盆地南缘中生代酸性火山岩。酸碱度和氧化还原电位是对砂岩型铀矿后生蚀变水溶液中铀溶解和沉淀有较大影响的两个因素。
潜水氧化带的后生蚀变发育过程和砂岩型铀矿形成过程是同时进行的,氧化蚀变使铀进入溶液迁移,还原蚀变使铀从溶液中沉淀。在氧化-还原界面上除还原障外还有其它地球化学障,正是此带中的综合地球化学障才使铀能在该带聚集成矿。
潜水氧化带铀矿的形成是构造条件、古气候条件、沉积建造条件、古水文地质条件、铀源条件等综合作用的结果,其中最主要的是构造条件,海拉尔盆地潜水氧化带砂岩型铀矿化的形成是该区独特构造沉积演化的必然结果。
海拉尔盆地是我国北方的一个大型中新生代盆地,目前的工作程度分布不均,今后还应进一步开展铀矿找矿工作,寻找的铀矿类型应该和潜水氧化成矿作用有关的潜水氧化带型和潜水潜水层间氧化带型,从成矿条件分析和地质类比的角度,古河道是海拉尔盆地今后的找矿重点。
By the studies of tectonic and sedimentary evolution, geochemical background of uranium metallogency, composition and properties of ore-forming fluid, geochemical characteristics of phreatic water alteration zone and so on, this dissertation has analyzed mineralized characteristics, formation conditions and location of the phreatic water oxidation sandstone uranium deposits in detail, established a model for uranium deposits of phreatic water oxidation zone in the region and summarized prospecting criteria for phreatic water oxidation uranium deposits. Based on this, this dissertation also discusses the prospecting direction of uranium deposits in Hailaer Basin and analyses its prospecting potential.
Kelulun downfaulted basin is located in the Precambrian intermediary geoblock of Ergula-qiaobasha, belonging to southwestern part of Zalainaoer depression zone in Meso-Cenozoic Hailaer Basin. The base of Kelulun downfaulted basin consists of Precambrian moderate- and high-grade metamorphic rocks, chorismite and magmatitic granite, Hercynian acidic granite and Jurassic neutral ~ acidic volcanic rocks and its cover mainly consists of early Cretaceous Damoguaihe Formation. The evolution of the downfaulted basin can be divided into four stages: late Jurassic late Jurassic taphrogeny, early Cretaceous faulting, late Cretaceous shrinking, late Cretaceous -Tertiary differential uplift and planation. In the evolution of Kelulun downfaulted basin, ore-forming target strata were formed in early Cretaceous and late Cretaceous - Tertiary is the period of uranium mineralization.
The target stratum for ore prospecting in Kelulun dwonfaulted basin is Upper Member of Damoguaihe Formation, which is widely outcropped or overlaid by extremely thin Quanternary in the study area. It is mainly a sedimentary system of fandelta – lake facies, vertically composed of several positive rhythmic units of coarse
in the lower and fine in the upper. The lithology of sand body in the target stratum mainly consists of arkose and lithic arkose, its compositional and textural maturities are low, and its roundness is mainly angular – sub-angular, with matrix support.
The uranium mineralization of Kelulun dwonfaulted basin is phreatic water oxidation sandstone type. The occurrence of mineralization is relatively concentrated, mainly distributed in Chudong and Chuzhong and the buried depth of ore body is low and its grade is low. In the region, the most favorable mineralization occurs in No.0 profile, the buried depth of ore body is 58.59～113.0m, and that of most ore bodies is 70.0～90.0m; the formation of uranium mineralization is closely related to the phreatic water oxidation zone. Ore bodies are mainly distributed near the water table and they are mainly lens, secondarily laminar and silllike in forms. There is also the possibility to form rolled ore bodies. The ore-bearing rocks are mainly lithic sandstone or pebbly lithic sandstone containing carbonaceous segments And the ore grade is 0.01～0.03%.
The ore-forming fluid of phreatic water oxidation sandstone type uranium deposits in Kelulun downfaulted basin is surface infiltration water and the factors influencing the properties of ore-forming fluid are climatic factors and geologic factors. They control the properties of ore-forming fluid together. The alterations in the formation of the phreatic water oxidation sandstone type uranium deposits can be divided into two types. One is oxidized alteration and the other is reduced alteration. Uranium moved out from the oxidized subzone due to oxidized alteration and precipitated in the oxidation-reduction transitional subzone due to reduction. Oxidized alteration takes place mainly in oxidation zone. The sequence of oxidized alteration is generally organic substance → Fe- carbonate of ( siderite, Fe-dolomite ) →sulfide (pyrite, marcasite) →Fe-silicate (glauconite, biotite, chlorite).
Reduced alteration takes place at the interface of oxidation and reduction. Reducer includes organic substance, H2S, pyrite. However, the most common one i
引文
赴乌兹别克斯坦铀矿地质考察培训报告,中国核工业地质局,2000年10月。
罗毅、戚大能、王明太、马汉峰、李建红、方锡衍、孙志富,内蒙古海拉尔盆地克鲁伦地区铀矿评价,2002,科研成果报告,(内部报告)。
罗毅、戚大能、王明太、马汉峰、李建红、方锡衍、孙志富,内蒙古海拉尔盆地克鲁伦断陷铀资源潜力评价,2002,科研成果报告。
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