松辽盆地南部海里吐地区泉头组砂岩型铀矿化特征.pdf

第 2 6卷第 4期 2 0 0 9年 1 2月 世 界核 地 质 科 学 W o r l d Nu c l e a r Ge o s c ie n c e Vo 1 26 No 4 De c 2 0 0 9 DO I ：1 0 3 9 6 9 j is s n 1 6 7 2 - 0 6 3 6 2 0 0 9 0 4 0 0 2 松辽盆地南部海里吐地 区泉头组 砂岩型铀矿化特征 张振 强 ，王黎 明 ，宫文杰 ，杨 冰 ( 1 核工业 2 4 0研究所 ，辽宁沈阳 1 1 0 0 3 2 ；2 核工业 2 4 3大队 ，内蒙古赤 峰0 2 4 0 0 6 ) 摘要 通过分析测试 海里 吐地 区铀 矿化岩石样品 ，结果表 明该 区铀成矿作用独特 。铀矿化虽然 产于有机炭 和硫质量分数较低泉头组一段紫红色细砂 岩中 ，但该 区泉头组下部 为含煤 层 ，烃类 物质可 通过断裂进入 到岩石裂隙 中。矿 石富含烃类物 质 ，岩石 粒间孔 隙中普遍存在 以液烃 为主的油气包 裹 体 。烃类 中的C H 间接参与 了铀的沉淀反应 ，促使铀 的成矿作用发生 。 关 键 词 松 辽 盆 地南 部 ；海 里 吐 地 区 ；泉 头 组 ；油 气 ；砂 岩 型 铀矿 中图分类号P 5 9 8 ；P 6 1 9 1 4 文献标识码 A 文章编号1 6 7 2 0 6 3 6 ( 2 0 0 9 ) 0 4 - 0 1 9 7 0 5 S a n d s t o n e t y p e u r a n iu m min e r a l iz a t io n o f Qu a n t o u F o r ma t io n in Ha il it u a r e a， s o ut h So ng l ia o Ba s in Z H A N G Z h e n q i a n g ，WA N G L i m in g ，G O N G We n j ie ，Y A N G B in g 。 ( 1 Re s e a r c h I n s t it u t e No 2 4 0，CN NC，S h e n y a n g ，L ia o n in g 1 1 0 0 3 2，Ch in a； 2 Ge o l o g ic a l P a rt y No 2 4 3，C NNC，C h i f e n g ，I n n e r Mo n g o l ia 0 2 4 0 0 6，C h i n a ) Abs t r a c t ：By a n a l y z in g a nd d e t e r mi nin g ur a n ium o r e s in Ha il it u a r e a， t h e r e s u l t s s h o w t h a t u r a ni um min e r a l iz a t io n in t h e a r e a is u n iqu e Al t h o u g h u r a n iu m min e r a l iz a t io n o c c n r s i n fi n e ma u v e s a n d s t o n e in t h e m e m b e r 1 o f Q u a n t o u F o r m a t io n w h ic h is o f l o w e r c o n t e n t o f o r g a n ic m a t t e r a n d s u l f u r ，c o a l b e a r in g l a y e r s h a v e d e v e l o p e d b e l o w Q u a n t o u F o r m a t i o n a n d h y d r o c a r b o n c a n g o u p w a r d i n t o t h e f r a c t u r e s o f r o c k t h r o u g h f a ul t s Be c a us e u r a niu m o r e s a r e r ic h in h y d r o c a r bo n a n d o il g a s in c l u s io n d o min a t e d b y l iq u id h y d r o c a r bo n pr e v a il s wide l y in t h e int r a g r a n u l a r po r e s ， CH4 o f hy d r o c a r b o n ma y t a k e p a r t in t h e r e a c t io n o f u r a n iu m p r e c ip it a t io n in dir e c t l y wh ic h c a n c a u s e ur a n iu m o r e f o r ma t io n Ke y wo r d s ：s o u t h S o n g l ia o B a s in ； H a il it u a r e a ； Q u a n t o u F o r ma t io n ； o i l g a s ； s a n d s t o n e t y p e u r a n iu m d e p o s it 松 辽 盆 地 泉 头 组 原 生 沉 积 为 氧 化 环 境 ， 而非典 型的层 间氧化带型砂 岩铀矿床所需要 的灰 色还原环境 。 “ 十五”期 间研究完成 的 “ 松 辽 盆地 地 浸砂 岩 型铀 矿 成 矿条 件 研究 ”选 出姚家组和泉头组为主要找矿 目的层 。几年 来 ，以此为主要 目的层 开展 了大量 的铀矿找 收稿 日期2 0 0 9 0 7 0 8 基金项 目核工业 地质局十一五生产 中科研 松辽盆地南部地浸砂岩型铀矿主控 矿因素 及找矿方 向项 目。 作者简介张振强 ( 1 9 6 6 一 ) ，男 ，河南滑县人 ，博士 ，高级工程师 ( 研究员级) ，长期从 事地浸砂 岩型铀矿科研工作 。 E m a i l ：j e a n s t r o n g z h a n g 1 6 3 C O B 1 9 8 世 界 核 地 质 科 学 第 2 6卷 矿钻探 工作 。2 0 0 7年在 海里 吐泉头组砂岩 中 发 现 了 工 业 铀 矿 化 ，从 而 开辟 了松 辽 盆 地 砂 岩 型铀矿 找矿 新篇章 。 l区域地质概况 海 里 吐 地 区位 于 内蒙 古 自治 区科 尔 沁 左 翼 后 旗 金 宝 屯 境 内。 构 造 上 处 于 松 辽 盆 地 西 南隆起区之次级构造单元金宝屯凹陷中( 图 1 ) 。 盆 地基 底 为 前震 旦 系 花 岗片 麻 岩 ，局 部 充 填 有上 侏 罗统义 县 组 中性 火 山岩 ： 。盖 层 由火 石 岭 组 、沙 河 子组 、泉 头 组 及 青 山 口组 和 第 四 系 组成 。 泉 头组 1 段 是 主 要 找 矿 目的 层 ， 以 砂 砾 岩 、砂 岩 为 主 ，夹 有 泥 岩 。砂 砾 岩 以褐 色 、杂 色 为 主 ，并 见 有 灰 色 。砂 岩 为 紫 红 色 和灰 绿 色 泥 岩颜 色 主要 为 砖 红 色和 灰 绿色 ， 部 分 为 褐 色 。泉 2段 以 砂 岩 和 泥 岩 为 主 。砂 岩 以砖 红 色 、灰 紫 色 为 主 ，也 有 灰 绿 、黄 绿 色 。泥岩 主要 为黄 绿色 和砖红 色 。 图 1 海 里 吐 地 区构 造位 置 图 Fig 1 Te c t o nic l o c at ion m a p o f Ha il it u ar ea 1 盆地边界 ； 2 一级构造分 区线 ； 3 二级构造分 区线 西南隆起 区：厂 r 驾马吐凸起 ；r大林凹陷 ； 巴彦塔拉凸起 ； 金宝屯凹陷 ；1V s 呼勒 斯 诺 尔 凹 陷 ：r张强 凹陷 。V 开鲁 坳 陷 ：V 陆家 堡 凹 陷 ；V 2 乌兰花凸起 ；V 钱 家 店 凹 陷 ； V 亚缘斜坡 ；V厂_舍伯 吐凸起 ；V 哲 东南 凸起 ； V 哲 中凹陷 区 内构 造 发 育 ，前 白垩 纪 沉 积 地 层 呈 现 一 完整的向斜 构造 ，两翼为沙河子组中部 的 含 煤 岩 段 ，核 部 为 沙 河 子 上 部 的 砂 砾 岩 段 。 地 层倾 角 5 。 1 5 。 。断 裂 构造 主要 有 3条 ，皆 为 正 断 层 。孙 吴 一 双 辽 深 大 断 裂 倾 角 7 2 。 7 5 o ，倾 向 S W ，长达 1 0 0 k m 以上 ，是贯穿全 区 的主 要 断 裂 。两 条 近 E W 向派 生 断 裂 构 成 地 堑式 构造 。倾 角 均达 7 0 。 ，这 3条 断裂 在 中 白垩 世 后 有 活 动 ，形 成 海 里 吐 地下 水 的局 部 排 泄带 。 2 泉 头组 1段沉积相特征 泉 头组 1 段 地层 厚 1 0 0 - 4 0 0 m，倾 角 5 。 1 0 。 。以冲积扇 、辫状河沉积体系为主 ，分上 、 下两部分 ：下部 以冲积扇相粗碎屑沉 积物为 主 泥石 流发 育 ， 岩性 以含 泥 或泥 质混 杂砾 岩 、砂 砾 岩 为 主 ，大 小 混 杂 ，分 选 磨 圆差 ； 上 部 以辫状 河沉 积体 系为 主 ( 图 2 ) ，主要 由一 套 灰 色 砂 砾 岩 、含 砾 粗 砂 岩 、 中砂 岩 、细砂 岩 夹砖 红 色粉砂 岩 、泥岩组成 ；砂 岩多为长 石 石 英砂 岩 碎 屑物 质量分 数约 占 9 0 ，具有 远 物源 高石英质量分数 、低岩屑质量分数特征 。 图 2海 里 吐地 段 泉 头 组 1段 沉 积 相 图 F i g 2 S e d ime n t a r y f a c i e s o f me mb e r 1 o f Q u a n t o u Fo r mat ion in Hail it u a r e a 1 冲积扇扇根亚相 ； 2 扇中亚相 ； 3 扇尾 相 ； 4 冲积平原哑相 ；5 扇间滩地亚相 ； 6 辫状河道 亚相 ：7 一沉积亚相界线 ( 据参考文献 简 化 ) 3 铀 矿化特征 工业铀 矿 化产 于泉 头组 1 段 ( K q ) 。埋 深 为 3 8 6 9 5 ff l ，厚度为 2 2 0 m 。铀 质 量 分 数 最 高 为 0 1 5 。 3 1 岩 石 学特征 含矿主岩为紫红色粗一 中粒岩屑长石砂岩 ( 图 3 ) 和灰 色 、灰 绿 色细 砂岩 ( 图 4 ) 。紫 红 色 第4期张振强，等：松辽盆地南部海里吐地区泉头组砂岩型铀矿化特征 199 图3紫红 色含砾 砂 岩 Fi g 3Ma uvepebbleds a ndstone 粗 一 中粒岩屑 长石砂岩具粗 一 中粒砂状结构， 颗粒 支撑接 触 式胶结；分 选性 较好，磨圆 较 好， 以次 棱角 、次圆状为主；石英 占4 5 ， 长石占25，岩屑占23，胶结 物占5。岩 屑有流纹岩、安山岩和细粒 花岗岩，胶结 物 为碳酸盐和铁质。 灰白色 中 一 细 粒岩屑砂 岩：中 一 细粒砂状 结 构、颗 粒支撑、接 触式胶 结。分选中等， 磨圆度 中等，以棱角、次 棱角 为主。石英 占 图4灰 自色 细 砂 岩 F i g 4F ine - g ra inedgrays andstone 40 长石占20，岩屑占30，胶结物占 10。岩屑有流纹岩、凝灰 岩。 32还 原容量 321有机炭及硫 有机炭 质量分 数 低(表1)，小于001， 明显低于成矿作用所需要的0 1的标 准 【驯 。 硫 质量分数为0034 - 0064平均值为 0048。硫含量没有随铀质量分数增高而增加 表l泉头组砂 岩铀与还原剂分 析表 TablelAnal yti caltable showingura niumandreducingagentofs andstoneinQuantouFormation (表 1)。岩(矿 )心中几乎见 不到黄铁矿 ，说明 铀 富集与硫关系不密切。 322油气 3221宏观表现 煤田部门在 金宝屯施丁的l l 一 2孑L724 779m砾岩中有 厚4 9m油 浸 砂 。在78 33孔 8l l 904m泥岩中有4层沥青 单层厚度17 m左右。2007年 核工业240研究所 施工的H 一 5孑L3675m和H 一 l孔143m紫红色砂 岩都见到煤成烃油 浸砂岩(图5)，其 他钻孑L也 有类似现象。 3222微 观 ( 包裹体)特征 对海里吐工业铀矿孔包裹体测试 ，含砾紫 红色 岩屑中 一 粗砂 岩 粒问孑L隙 中普遍含轻 质 图5紫红色砂岩中的烃类物质 F i g 5H ydrocarboni nm a uves a ndstone 油，显示较强的浅蓝色荧光(图6)。油气包裹 体发育 一 期，丰度 中 等(G OI为1 2)，包 200 世界核地质 科 学 第 图6紫红色中 一 粗砂岩粒间孑L隙中含油气显 示较强 的淡蓝 色荧光 Fi g 6Oi l - ga s showi ngstrongl i ght -bl ue fluores cenceinintergranular pores ofm auve m edi um to coa rs egraineds a ndstone 裹体沿石英颗 粒中 的微 裂隙呈带状及零星状 分布。液烃包裹体 占98 ，气液烃包裹体 占2。 液烃包裹体呈深褐色 ；气烃呈灰色(图7)。粒 间方解石亮晶胶结现象较为普遍 (图 8)。 3223 烃质量 浓 度 海里吐地区泉头组 砂岩烃 类 质量浓 度很 高(表2)，是吉林省九台地区泉头组非矿化岩 石烃质量 浓度 的10余倍 ，是通辽钱 家店矿床 姚 家组 的3 4倍 。泉头组本身 为氧化环境沉 积 ，有机质质量 浓 度不高 ，这说明 下部协尔 苏组(沙河组)含煤层中的煤成烃 、煤成 气沿 断裂上升进入泉头组砂体中。 烃质量 浓度与铀的关系为 ：矿化岩 石 中 CH 。质量浓度 低于铀增高岩石 ，更低于非 矿化 瓢 糕i鬈。l_l自萋事慧j 图7紫红色中 一 粗粒砂岩 中沿 石英微 裂 隙成 带 的深褐 色液烃包裹体 F i g 7Puceba nded li quid hydrocarboninch d istributingalongquartzmi cro crannyi n m m ediumto coa rse - grai nedsa ndstone 图8紫红色中 一 粗 粒砂岩粒闻的 亮晶方解： Fi g 8Spa rrycalciteinintergrain ofm a uve11 to coars e grai ned s a ndstone 表2泉头组烃含量 分 析 结果表 Table2H ydrocarbon contentofQua ntouFormation 注：分析测 试单位：核工业203研究所。 第4期张振强，等：松辽盆地南部海里吐地区泉头组砂岩型铀矿化特征 201 灰 白色砂岩的质 量 浓 度；而乙烷 、丙烷、异 丁烷、正丁烷、异 戊烷 和正戊烷却相反，即 矿化 岩石高于铀 增高岩石，更高于非矿化岩 石其原因是C H。参 与了铀的还原反应。反 应式如下： CH 。在较高温度 下 ( 130 0 )，可直接使铀沉 淀 ： CH 4+4U02 z+ +80H - -4 U 02i+C 02T+6H 20 C H。在水 溶液 状态能使硫酸盐还原发生 T S R反应并生成硫化氢气体 ” 。 S04 2 - +CH 4(水溶液) = H 2S(气体) +C 032 _ +H 20 反应产 物C O， 2 - 与Ca 。和 M g 。生 成 方解石 等。表现为矿化岩石中具有较 高 碳酸 盐含 量。 4油气 一 铀成矿地 质模式 海里吐地区处于盆地边缘，缺少松辽盆地 营城组、登娄库组断陷期烃源岩，而坳 陷期 青山口组和嫩江组2个主要烃 源岩也位于泉头 组之上，油气难以反向进入泉头组。早白垩世 协尔苏组 f沙海组)为 含煤层，在成煤过程中形 成的以C H。为主的烃类沿深 断裂 垂向运移进入 泉头组，并与含氧 含铀水混合，其 中， 一 部分 CH。直接对铀还原沉淀；另 一 部 分 与 流体 中 S 04 2 一 发生T S R反应生成H2S、沥青还原物 质， 形成铀 的沉淀富集。泉头组离基底较近，深断 裂可 导人热液，加速TS R反应的进行，并形成 热液性质的蚀变，成矿作用示意图如图9所示。 田 1 回 2 回 3 回 4 回 5 圆 6 圈 7 固 8 酉 9 目 10 固 11 田 12 图9铀 成 矿