内蒙古通辽地区流体作用与铀成矿关系研究

作     者：章展铭 

作者单位：核工业北京地质研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡煜琦

授予年度：2020年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：砂岩型铀矿床 流体作用 地下水 富CO2热流体 油气 松辽盆地 

摘      要：松辽盆地是我国北方主要的产铀盆地之一,盆地西南部的通辽地区现已探明钱家店、宝龙山等大型铀矿床。近年来,通辽地区经铀矿勘查新发现了大林、海力锦等矿床,表明区内仍有很大的成矿前景。然而,对于区内流体作用与铀成矿的研究相对薄弱。论文以松辽盆地西南部通辽地区宝龙山、大林砂岩型铀矿床为研究对象,以岩石学、矿物学、地球化学以及砂岩型铀成矿理论为指导,研究了铀矿床地质特征,分析了目的层姚家组砂岩的后生蚀变特征、成矿流体类型及其与铀成矿的关系。取得如下主要成果:(1)研究认为目的层姚家组砂岩中与铀矿化相关的蚀变主要有高岭石化、黄铁矿化及碳酸盐化。高岭石常常吸附铀,充填在砂岩孔隙,以杂基的形式存在。黄铁矿一方面表现为草莓状黄铁矿交代有机质且与铀矿物共生,另一方面以胶状黄铁矿与铁白云石、铀矿物共生的形式存在。含铀碳酸盐以铁白云石为主,常以自形-半自形产出,铀矿物赋存在其表面。(2)根据蚀变矿物的产出形式与同位素地球化学特征,分析不同蚀变矿物的成因。其中,高岭石成因复杂,既可以是大气降水淋滤或成岩有机酸流体的产物,也可以是在辉绿岩脱气产生的富CO热流体充注作用下形成;黄铁矿根据其形态可分为草莓状黄铁矿与包裹草莓状黄铁矿的胶状黄铁矿,前者为具有强亏损δS特征的生物成因,后者因富集δS系热流体活动的产物;碳酸盐化存在三期,依次是沉积成岩阶段形成的原生亮晶方解石、辉绿岩脱气作用产生的富CO流体充注姚家组砂岩形成的方解石脉与片钠铝石、热流体与地下水混合形成的铁白云石。(3)结合宏观砂岩特征与微观的镜下观察,认为研究区存在地下水、辉绿岩脱气产生的富CO热流体以及油气还原性流体。地下水的活动贯穿姚家组形成至铀富集成矿的整个阶段;富CO的热流体形成于嫩江期末强烈的区域构造-岩浆活动时期,是基性岩浆活动脱气作用的产物;油气还原性流体除了由原生炭屑有机质控制的有机酸外,还由深部油气组成,伴随着持续性的构造抬升活动,能沿着断裂运移至姚家组,提升还原容量。(4)运用流体包裹体分析手段,研究认为区内铀矿床成矿流体具有中-低温、盐度低及多种流体叠加的特征。姚家组于构造反转期受到辉绿岩脱气产生富CO热流体的改造,具有较高温(198～223℃)、低盐度(0.71～4.34 wt%Na Cl)的特征。随着含铀含氧地下水的逐步混入,成矿流体演化为中等温度(155～232℃)、较高盐度(4.18～9.98 wt%Na Cl)的特征。最终,由于热流体活动的间歇,成矿流体以地下水占主导地位,表现为低温(83～145℃)、低盐度(0.88～6.45 wt%Na Cl)的特征。(5)认为宝龙山-大林铀矿带含矿目的层砂岩主要经历沉积成岩阶段、富CO流体充注阶段以及成矿阶段,地球化学环境的演化过程依次为弱碱→弱酸→碱性-过碱性→弱碱性→弱酸性-中性过渡,此过程对蚀变矿物的形成与铀的迁移富集起到重要的控制作用。根据蚀变矿物组合及流体作用,将铀成矿过程划分为沉积预富集、构造反转及热流体改造、层间氧化成矿等三个阶段。