鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿原位微区稳定同位素特征及其地质意义

发布时间：2020-03-26 23:36

【摘要】：近十几年来,在鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东胜-杭锦旗一带,相继发现了东胜-杭锦旗-大营等系列大型-特大型砂岩铀矿,迄今已成为我国最大的砂岩型铀矿基地。前期已有学者从地质学特征的角度对矿床成因作过部分工作,得出了相关的一些认识。认为矿床的主要特征是矿体受直罗组砂岩绿色蚀变带控制;同时,从容矿层及其附近伴生的砂岩白色化、碳酸盐化及黄铁矿化等后生蚀变现象入手,从稳定同位素方面对矿床成因进行研究。这部分工作的不足之处是稳定同位素的测试工作均是采用全岩或混合矿物的质谱分析方法,不能区分蚀变矿物的期次、类型和性质等,所得认识在一定程度上受到相关方面的局限性。本次工作则以上述盆地北部杭锦旗-大营铀矿区为对象,以铀的富集及黄铁矿化、砂岩白色化、碳酸盐化等成矿现象与成岩蚀变内容为纽带,抛弃过去全岩或混合单矿物同位素分析方法,首次应用原位微区稳定同位素(黄铁矿S、Pb,碳酸盐C、O等)测定方法来示踪矿床各主要蚀变形成的成因特点和识别标志;从而有望准确识别蚀变矿物的期次和性质,在提高测试精度及更加精准地认识砂岩铀矿成矿规律及矿床成因方面是一次有益的尝试;所得结果有望为该区砂岩型铀矿的形成过程及成因认识提供新的信息、认识和科学依据。对黄铁矿电子显微镜下矿物形态观察和fs-LA-ICP-MS原位微区S、Pb同位素的测试,判断了砂岩铀矿中黄铁矿的类型、期次和成因。镜下成矿期黄铁矿与铀矿物相互穿插分布,表明是同时形成,本区多数胶状和草莓状黄铁矿属于这一情况;其δ~(34)S基本为负值。成岩期黄铁矿与铀矿物两者界限清晰,常见铀矿物围绕着黄铁矿生长,多数块状和环带状黄铁矿属于这一情况;其δ~(34)S既有较大的负值、又有较大的正值,没有确定的规律。本区成岩期黄铁矿~(206)Pb/~(204)Pb及~(207)Pb~(/204)Pb受后生流体影响较小,表现为较小的正常值;而成矿期黄铁矿受后生流体或成矿作用影响较大,其~(206)Pb/~(204)Pb及~(207)Pb~(/204)Pb可达正常值数十倍,明显表现为异常,区分特征十分明显。因此,将形态观察和S、Pb同位素数据结合起来可以更加准确地判断黄铁矿的类型和期次。分析黄铁矿fs-LA-ICP-MS原位微区S、Pb同位素发现,成矿期与成矿后期黄铁矿δ~(34)S具有较大的的负值,说明具有有机质来源和微生物作用的特征;进一步将成矿期黄铁矿δ~(34)S与盆地内各类有机硫同位素进行比较,认为与上古生界煤系烃源岩的S同位素特征相似,流体成矿作用与上古生界天然气耗散作用有关。成岩期黄铁矿Pb同位素特征表明,容矿层物源主要来自于造山带大青山,与上古生界花岗岩关系密切;成矿物质来源于地壳。对后生碳酸盐化进行的SIMS方解石C、O同位素研究,表明它的形成主要是含有机质的流体作用提供了C源;O同位素则表明流体相水主要来源于大气降水;由铀矿物类型知流体水具有低温作用特点。进一步与盆地内各有机质源区的C同位素数值进行对比后,发现本区后生碳酸盐化其C质来源于上古生界的气源岩,而不是来自于中生界石油、煤或下古生界的油、气源岩层,其成因与上古生界天然气耗散作用有关。利用本次原位微区S、Pb、C、O稳定同位素的工作成果,结合砂岩白色化和铀矿化的H、O、Si同位素研究,以及矿床的基本特征和地质背景,综合分析了本区砂岩铀矿的形成和成因特点,认为铀矿化流体为以大气水为主要组份的低温热液,并含有有机质的成份和作用;该有机质来源于盆地上古生界天然气大规模向北的耗散作用。而这种含天然气-水的混合低温热液流体是本区铀矿化得以还原保存及后期叠加富集形成大规模矿床的关键因素。本次工作为盆地北部砂岩铀矿成因的这一基本成因认识提供了高精度原位微区稳定同位素方面的证据。
【图文】：

接收电感耦合等离子体质谱（fsLA-MC-ICPMS）硫、铅同位素测试石进行二次离子质谱（SIMS）碳氧同位素分析；结合前人成果和认不同期次蚀变的特征和性质，，判定成岩成矿物质来源，为矿床成因和供新的信息和理论依据。整体研究思路和方法如图 1-1 所示。

总面积达到 36 万平方公里（图 2-1）。中生代鄂尔多斯盆 二叠纪华北克拉通内盆地之上，由于没有发生强烈的构造变形或重上、下盆地之间沉积间断时间较短，叠合程度高，因此除了盆地边部外，上下盆地以整合 假整合相接触，将这类叠合盆地称之为易延叠，2006）。根据地下岩石的磁性、电性、密度等物理性质的不同，将单元，即西缘逆冲带、陕北斜坡、伊盟隆起、晋西绕褶带、天环坳陷造单位。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P619.14;P597

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本文编号：2602120