CN105510989B - 一种适用于砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法，包括以下步骤：S01：确立研究区目的层层间氧化带各分带砂岩的宏观识别标准，S02：样品采集及分析测试，S03：根据分析测试结果建立层间氧化带各分带地球化学指标，S04：根据层间氧化带各分带地球化学指标查明研究区层间氧化带空间分带特征。本发明的砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法通过对研究区内已知典型矿床中各种砂岩的地球化学指标的研究，确立用以判别氧化砂岩、矿化砂岩和原生砂岩的地球化学指标，并将其推广应用到整个研究区，用来查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征，能够使查明的层间氧化带各分带的空间展布特征更接近实际情况，从而能够为探矿勘探提供更加有益的指导。

Description

一种适用于砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法

技术领域

本发明涉及地质勘查技术领域，尤其涉及一种砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法。

背景技术

层间氧化带型砂岩铀矿床是夹持于不透水岩层(如泥岩)之间的透水砂岩中的、由于携铀的含氧承压地下水沿透水砂岩向下方运移，在氧化带前锋处铀被还原而沉淀富集形成的铀矿床，层间氧化带砂岩型铀矿多能形成大矿、富矿，是砂岩型铀矿勘查的重点。

一般情况下同一地区经历的地壳演化过程类似，从而同一地区往往可能存在多个矿床，层间氧化带型砂岩铀矿床的层间氧化带的特征反应了有利的成矿条件，因此，当某一地区已经确定存在砂岩型铀矿的情况下，分析该地区含矿层层间氧化带的特征，查明层间氧化带各分带的空间展布特征，可以帮助在该地区发现新的矿床。

目前，对铀矿层间氧化带特征的研究方法比较粗放，一般仅从颜色对氧化带和非氧化带进行区分，由于地壳的演化过程中经历了过错综复杂的物理、化学变化，仅从颜色判断往往会有很大的偏差，这种研究方法造成研究结果与实际情况偏差较大，从而无法给铀矿的勘探侦查带来有力的指导。

发明内容

本发明解决的技术问题是采用现有的对砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法的得到的研究结果与实际情况偏差较大的问题，进而提供一种研究结果更接近实际情况的砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法，包括以下步骤：

S01：确立研究区目的层层间氧化带各分带砂岩的宏观识别标准

以研究区目的层砂岩氧化色及原生色为基础结合钻孔取样结果确立研究区目的层层间氧化带氧化砂岩、原生砂岩的宏观识别标准；

S02：样品采集及分析测试

以矿床为单位，选取覆盖所述研究区内已知矿床的典型钻孔进行取样，依据步骤S01中确立的宏观识别标准在每个钻孔目的层中分别选取具有代表性的氧化砂岩、原生砂岩的样品，并对所述样品的相关地球化学参数进行分析测试；

S03：根据分析测试结果建立层间氧化带各分带地球化学指标

以矿床为单位分别计算出氧化砂岩、原生砂岩各地球化学参数的测试数据的最大值和最小值，以此作为层间氧化带各分带地球化学指标；

S04：根据所述层间氧化带各分带地球化学指标查明研究区层间氧化带空间分带特征

继续选取能够覆盖所述研究区的典型钻孔进行取样，并按照步骤S02对钻孔样品进行测试分析各样品的地球化学参数，将分析结果与步骤S03中的得到的各分带地球化学指标进行比较，确定各钻孔样品的砂岩类别，并进一步根据该类别确定每个钻孔目的层中氧化砂岩厚度和原生砂岩厚度以及两种砂岩厚度的比值，并根据该比值，在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来，继而查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征。

优选地，对于经历过油气二次还原过程的研究区，还包括以下步骤：

在所述步骤S01中，区分氧化砂岩中的二次还原砂岩和古氧化残留砂岩，分别确立其宏观识别标准；

在步骤S02中分别对二次还原砂岩和古氧化残留砂岩进行取样，并分别进行分析测试；

在步骤S03中分别给出二次还原砂岩和古氧化残留砂岩的地球化学指标；

在步骤S04中分别接计算氧化砂岩和古氧化残留砂岩的厚度，二者相加即为氧化砂岩厚度。

优选地，步骤S02中，分析测试的地球化学参数包括物质成分、环境指标、还原介质含量。

优选地，对物质成分的分析测试包括全岩及粘土含量分析。

优选地，对环境指标的分析测试包括对用来确定砂岩的氧化还原类型的Fe²⁺及Fe^{3 +}含量的分析和用来确定砂岩的胶结程度的CaO含量的分析。

优选地，对还原介质含量的分析包括固态还原介质含量和气态还原介质含量的分析，对固态还原介质含量的分析包括对全岩S和有机C的分析，对气态还原介质含量的分析包括对酸解烃含量的分析。

优选地，步骤S04中，根据比值在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来的步骤具体如下：

利用ArcGIS软件将比值数据以饼状图的形式投影到研究区底图上，若某钻孔饼图显示全部为氧化砂岩，则该钻孔位于氧化带中，若某钻孔饼图显示既有氧化砂岩，又有原生砂岩，则该钻孔位于氧化还原过渡带中，若某钻孔饼图显示全部为原生砂岩，则该钻孔位于原生带中，根据饼图显示的内容在底图上将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来。

优选地，步骤S03中，还包括将得到的各地球化学参数的测试数据的平均值做成柱状图的步骤，具体如下：

以矿床为单位，利用各类型砂岩各项分析数据平均值，分别制作对比柱状图，用不同颜色来代表不同类型的砂岩，以便更直观的分析不同类型砂岩的微观特征。

优选地，所述柱状图采用Excel软件制成。

优选地，在步骤S02中，所取样品还包括矿化砂岩样品，其通过伽马辐射仪的测量结果进行初步识别，并对所取包括矿化砂岩在内的所有样品的铀含量进行分析测试；

在步骤S03中，根据样品测试结果中铀含量的高低，进一步识别矿化砂岩，并计算矿化砂岩的各分析测试数据的最大值和最小值，作为矿化砂岩的地球化学指标。

本发明的有益效果如下：

本发明的砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法通过对研究区内已知典型矿床中各种砂岩的地球化学指标的研究，确立用以判别氧化砂岩、矿化砂岩和原生砂岩的地球化学指标，并将其推广应用到整个研究区，用来查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征，能够使查明的层间氧化带各分带的空间展布特征更接近实际情况，从而能够为探矿勘探提供更加有益的指导。

附图说明

图1为本发明的砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法的流程图；

图2为鄂尔多斯盆地东北部层间氧化分带指标模式图；

图3为鄂尔多斯盆地东北部直罗组下段下亚段层间氧化带空间展布示意图；

图4为大营矿床全岩对比柱状图；

图5为纳岭沟矿床全岩对比柱状图；

图6为大营矿床粘土对比柱状图；

图7为纳岭沟矿床粘土对比柱状图；

图8为大营矿床Fe、Ca含量柱状图；

图9为纳岭沟矿床Fe、Ca含量柱状；

图10为大营矿床全岩S、TOC含量柱状图；

图11为纳岭沟矿床全岩S、TOC含量柱状图；

图12为大营、纳岭沟矿床甲烷含量柱状图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。

参见附图1，本发明的砂岩型铀矿层间氧化带特征的研究方法，包括以下步骤：

S01：确立研究区目的层层间氧化带各分带砂岩的宏观识别标准

以研究区目的层砂岩氧化色及原生色为基础结合钻孔取样结果确立研究区目的层层间氧化带氧化砂岩、原生砂岩的宏观识别标准；

S02：样品采集及分析测试

以矿床为单位，选取覆盖研究区内已知矿床的典型钻孔进行取样，依据步骤S01中确立的宏观识别标准在每个钻孔目的层中分别选取具有代表性的氧化砂岩、原生砂岩的样品，并对样品的相关地球化学参数进行分析测试；

S03：根据分析测试结果建立层间氧化带各分带地球化学指标

以矿床为单位分别计算出氧化砂岩、原生砂岩各地球化学参数的测试数据的最大值和最小值，以此作为层间氧化带各分带地球化学指标；

S04：根据层间氧化带各分带地球化学指标查明研究区层间氧化带空间分带特征

继续选取能够覆盖研究区的典型钻孔进行取样，并按照步骤S02对钻孔样品进行测试分析各样品的地球化学参数，将分析结果与步骤S03中的得到的各分带地球化学指标进行比较，确定各钻孔样品的砂岩类别，并进一步根据该类别确定每个钻孔目的层中氧化砂岩厚度和原生砂岩厚度以及两种砂岩厚度的比值，并根据该比值，在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来，继而查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征。

对于经历过油气二次还原过程的研究区，由于发生了二次还原过程，二次还原砂岩的化学成分较二次还原过程中残留的古氧化残留砂岩发生了很大的变化，如果不进行区分将使测试结果偏离实际情况，因此，针对这种类型的研究区本发明的研究方法还包括以下步骤：

在步骤S01中，区分氧化砂岩中的二次还原砂岩和古氧化残留砂岩，分别确立其宏观识别标准；

在步骤S02中分别对二次还原砂岩和古氧化残留砂岩进行取样，并分别进行分析测试；

在步骤S03中分别给出二次还原砂岩和古氧化残留砂岩的地球化学指标；

在步骤S04中分别接计算氧化砂岩和古氧化残留砂岩的厚度，二者相加即为氧化砂岩厚度。

这样测得的氧化砂岩的厚度才会很接近实际厚度，据此查明的研究区层间氧化带各分带的空间展布特征也会更加贴近实际情况。

为了能够更加准确的区分氧化砂岩和非氧化砂岩，本发明在步骤S02中，选择对研究区内已知典型矿床中取出的氧化砂岩和原生砂岩样品进行测试分析，选取的分析测试的地球化学参数包括物质成分、环境指标、还原介质含量，这些指标能够反应氧化砂岩经历的氧化作用，能够更好的表征不同的类型的砂岩，具体的：

对物质成分的分析测试可以包括全岩及粘土含量分析，以查明不同类型砂岩中主要矿物的成分含量分布特征。

对环境指标的分析测试可以包括对用来确定砂岩的氧化还原类型的Fe²⁺及Fe³⁺含量的分析和用来确定砂岩的胶结程度的CaO含量的分析，其中可通过对各类砂岩中Fe²⁺及Fe³⁺含量的分析来确定砂岩的氧化还原类型，一般情况下，Fe³⁺/Fe²⁺>1为氧化砂岩，Fe³⁺/Fe^{2 +}<1为还原砂岩(即原生砂岩)，但在某些特殊地区，例如经历过油气二次还原过程的研究区，由于存在后期还原性气体上逸对岩层进行二次还原改造将早期古氧化砂岩还原为绿色、灰绿色，在二次还原反应进行的同时将Fe³⁺还原为Fe²⁺，使得代表氧化的绿色砂岩Fe³⁺/Fe²⁺同样小于1，此时砂岩种类需要配合本发明的其它指标确定。

对还原介质含量的分析可以包括固态还原介质含量和气态还原介质含量的分析，对固态还原介质含量的分析包括对全岩S和有机C的分析，对气态还原介质含量的分析包括对酸解烃，例如甲烷，含量的分析，以查明各类砂岩还原介质含量特征。

根据这些地球化学参数设立的地球化学指标能够很好的反应层间氧化带各分带的地球化学特征，据此查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征能够为找矿勘查提供更加有力的指导。

本发明步骤S04中，根据比值在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来的步骤可以利用ArcGIS软件将比值数据以饼状图的形式投影到研究区底图上来实现，当然其可以采用其它的方式将比值数据显示到底图上，这都不影响研究结果。

为了更直观的分析不同类型砂岩的微观特征，以便方便确定各类砂岩的地球化学指标特征，可以在步骤S03中，增加将得到的各地球化学参数的测试数据的平均值做成柱状图的步骤：

以矿床为单位，利用各类型砂岩各项分析数据平均值，分别制作对比柱状图，用不同颜色来代表不同类型的砂岩，其中柱状图可以采用Excel软件制成，当然也可以采用其它软件。

矿化砂岩的特征能够辅助说明铀矿矿床的可能存在位置，因此本发明的研究方法还可以包括对矿化砂岩的研究的步骤：

在步骤S02中，所取样品还包括矿化砂岩样品，其通过伽马辐射仪的测量结果进行初步识别，并对所取包括矿化砂岩在内的所有样品的铀含量进行分析测试；

在步骤S03中，根据样品测试结果中铀含量的高低，进一步识别矿化砂岩，并计算矿化砂岩的各分析测试数据的最大值和最小值，作为矿化砂岩的地球化学指标。

通过伽马辐射仪的测量结果进行初步识别矿化砂岩的识别标准可以设置为岩心的伽玛照射量率在5nc/kg.h以上，根据含量识别矿化砂岩的标准可以设置为铀含量在100×10^－6以上，此两个标准根据本领域对含矿砂岩的一般认识设定，按照此标准能够找到具有代表性的矿化砂岩。

下面以本发明的研究方法在鄂尔多斯盆地东北部地区的应用为实例进一步说明本发明的技术方案：

在应用本发明的研究方法进行研究时，需要首先确定研究区目的层砂岩氧化色及原生色，这一点本领域的技术人员可以根据公知常识完成，具体的，可以通过对研究区构造演化史、岩相古地理及古气候的研究确定研究区目的层砂岩氧化色及原生色，以鄂尔多斯盆地东北部地区为例，选取该地区的大营矿床、纳岭沟矿床作为区内典型矿床，说明如下：

对于鄂尔多斯盆地东北部地区，经研究发现，研究区沉积盖层有过四次明显的构造抬升作用，分别是晚三叠纪-早侏罗纪、晚侏罗纪-早白垩纪、晚白垩纪-晚古近纪以及晚新近纪-第四纪。其中与本区主要含矿层中侏罗统直罗组层间氧化带形成关系比较密切的主要为晚侏罗纪-早白垩纪时期的这次沉积间断。此时的构造抬升导致含矿层直罗组普遍出露地表，接受地表含氧水的氧化。同时，直罗组下段主要为一套河流-三角洲相河道砂体沉积，地表水可通过其渗透性较好的砂岩向下渗流，对直罗组下段砂体进行氧化改造。在当时干旱-半干旱的古气候条件下，氧化砂岩主要表现为紫红色、砖红色。河道断陷之后，切断了来自源区阴山山系的含氧水补给，且此时沿断裂向上逸散的深部油气对直罗组下段地层进行二次还原改造，将早先的紫红色、砖红色氧化砂岩重新改造为绿色、灰绿色，称其为二次还原砂岩，但其仍反映层间氧化的特征。局部地区由于还原不彻底，仍保留了早先紫红色、砖红色氧化残留，称其为古氧化残留砂岩。

在以上认识的基础上，完成步骤S01：

通过对钻孔岩心的观察，以砂岩氧化色及原生色为基础，结合钻孔样品的粒度、胶结类型及程度、还原性物质含量的特征建立了本区氧化砂岩及原生砂岩的识别标准：古氧化残留砂岩颜色为紫红色、砖红色，粒度一般为细-粉砂岩，胶结程度较高，基本未见有炭屑、黄铁矿等还原物质。此类砂岩在大营铀矿床见较多，纳岭沟铀矿床较少见到；二次还原砂岩颜色表现为绿色、灰绿色，粒度一般为细-粗砂岩，胶结程度较弱，砂质疏松，极少见到炭屑、黄铁矿等还原性物质；原生砂岩颜色表现为灰色，粒度分布范围广，砂质疏松，胶结程度差，含有较多的炭屑及黄铁矿等还原性物质。矿化砂岩通过伽马辐射仪的测量数值来初步识别，具体地可以采用核工业北京地质研究院制作的HD2000，取样后以分析测试U含量进一步确定，一般U>100×10^－6即认定为含矿砂岩。

步骤S02，样品采集及分析测试

在完成步骤S01后，以矿床为单位采取样品，尽量选取可覆盖整个矿床的典型钻孔，在每个钻孔的直罗组下段岩心中，分别选取具有代表性的古氧化残留砂岩、二次还原砂岩、矿化砂岩及原生砂岩的样品。取样后，根据不同分析测试项目对样品大小、重量的要求，对采取样品进行分类整理，分别进行分析测试，分析项目包括：全岩及粘土含量分析、Fe²⁺及Fe³⁺含量的分析、CaO含量的分析、全岩S含量分析、有机C含量分析、酸解烃含量分析。

步骤S03，根据分析测试结果建立层间氧化带各分带地球化学指标

通过对纳岭沟、大营铀矿床直罗组下段古氧化残留砂岩、二次还原砂岩、矿化砂岩及原生砂岩的U含量、全岩S含量、Fe³⁺/Fe²⁺、CaO含量、有机C含量以及酸解烃含量分析，统计整理各地球化学指标数据，建立了鄂尔多斯盆地东北部层间氧化带各分带地球化学指标模式，如图2所示。

1)古氧化残留砂岩

古氧化残留砂岩在岩心颜色上表现为绿色包裹着紫色、砖红色。此类砂岩粒度往往较细，一般为细-粉砂岩，胶结程度较高，镜下观察可见大量的方解石胶结物。基本未见有炭屑、黄铁矿等还原物质。此类砂岩在大营铀矿床见较多，纳岭沟铀矿床较少见到。其U含量偏低，平均27.84×10^-6；全岩S含量较低，平均0.03％；Fe³⁺/Fe²⁺平均在1.11，表现为弱氧化环境；CaO含量较高，平均达到9.13％；TOC含量较低，平均0.04％；甲烷气体平均含量较高，达1291μL/kg。

2)二次还原砂岩

此类砂岩岩心颜色表现为暗绿色、绿色及灰绿色，根据油气还原程度强弱可分为强二次还原砂岩及弱二次还原砂岩，强二次还原砂岩在颜色上表现为暗绿色、绿色，弱二次还原砂岩表现为灰绿色、浅绿色。此类砂岩，粒度分布范围较广，一般为细-粗砂岩。胶结程度较弱，砂质疏松，极少见到炭屑、黄铁矿等还原性物质。纳岭沟及大营铀矿床此类砂岩U平均含量较低，均小于30×10^-6；全岩S平均含量分别为0.13％(纳岭沟)和0.11％(大营)；Fe^{3 +}/Fe²⁺均为0.51，表现为还原环境；CaO平均含量较低，分别为1.94％(纳岭沟)和2.39％(大营)；TOC平均含量分别为0.1％(纳岭沟)和0.18％(大营)；甲烷气体平均含量分别为183μL/kg(纳岭沟)和604μL/kg(大营)。

3)矿化砂岩

矿化砂岩一般表现为灰色，极个别灰绿色砂岩也见有铀矿化显示。粒度分布范围较广，一般为细-粗砂岩，个别粉砂岩或泥岩中也有铀矿化。胶结程度较差，砂质疏松。含炭屑、黄铁矿等还原性物质较多。此类砂岩除全岩S含量外，各项后生蚀变指标均高，反映其经历了较为复杂的地球化学行为。纳岭沟铀矿床此类砂岩平均U含量达769.48×10^-6，大营铀矿床达1734.74×10^-6；全岩S平均含量分别为0.15％(纳岭沟)和0.39％(大营)；Fe³⁺/Fe²⁺分别为0.8(纳岭沟)和1.1(大营)，表现为弱还原-弱氧化的过渡环境；CaO平均含量较高，分别为3.39％(纳岭沟)和6.06％(大营)；TOC平均含量分别为0.18％(纳岭沟)和0.59％(大营)；甲烷气体平均含量分别为540μL/kg(纳岭沟)和880μL/kg(大营)。

4)原生砂岩

原生砂岩表现为灰色，粒度分布范围广，砂质疏松，胶结程度差，含有较多的炭屑及黄铁矿等还原性物质。纳岭沟及大营铀矿床此类砂岩U平均含量较低，均不超过30×10^-6；全岩S含量较高，平均含量分别为0.38％(纳岭沟)和0.42％(大营)；Fe³⁺/Fe²⁺分别为0.56(纳岭沟)和0.48(大营)，表现为还原环境；CaO平均含量分别为2.14％(纳岭沟)和3.9％(大营)；TOC平均含量分别为0.1％(纳岭沟)和0.3％(大营)；甲烷气体平均含量分别为175μL/kg(纳岭沟)和735μL/kg(大营)。

步骤S04，根据层间氧化带各分带地球化学指标查明研究区层间氧化带空间分带特征，通过数据的整理，利用软件作出直罗组下段下亚段层间氧化带空间展布示意图。

继续选取能够覆盖所述研究区的典型钻孔进行取样，并按照步骤S02对钻孔样品进行测试分析各样品的地球化学参数，将分析结果与步骤S03中的得到的各分带地球化学指标进行比较，样品的地球化学数据落到哪种砂岩的地球化学指标的范围内，即认为是哪种砂岩类型，根据砂岩类型的判断结果，统计每个钻孔含矿目的层中氧化砂岩厚度和原生砂岩厚度以及两种砂岩厚度的比值，利用ArcGIS软件将统计好的比值数据以饼状图的形式投影到研究区底图上。若目的层全为氧化砂岩则该钻孔位于氧化带中，若目的层全为原生砂岩则该钻孔位于原生带中，若目的层既有氧化砂岩又有原生砂岩则该钻孔位于氧化还原过渡带中。以此为原则，在底图上，根据钻孔中氧化砂岩和原生砂岩所占比重，分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来，继而查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征。

具体到鄂尔多斯盆地东北部，查明研条带状展布，局部呈舌状向南西方向凸出，残留宽度在5km～40km之间。氧化带(过渡带与原生还原带分界)前锋线位于乌力桂庙-大营-南果-大成梁-合同庙-究区层间氧化带各分带的空间展布特征如图3所示，直罗组下段下亚段完全氧化带前锋线整体呈北西-南东向的不规则皂火壕一线，呈蛇曲状、港湾状展布，长约170km。氧化带前锋线以南及南西部直罗组下亚段砂岩呈灰色，富含有机质、黄铁矿等还原介质；氧化带前锋线北部、北东部直罗组下亚段砂岩表现为绿色与灰色互层；继续向北及北东方向，绿色砂岩厚度增加，灰色砂岩厚度变薄至尖灭。这说明含氧水主要来自北部或北东部，氧化方向应由北向南或北东向南西。

目前区内下亚段已发现的铀矿体中，皂火壕铀矿床和大营铀铀矿床产于氧化带前锋线附近的过渡带中，矿体走向与氧化带前锋线走向基本一致，表明受氧化带前锋线控制。可以据此推断矿区内新矿床的位置。

还可在Excel软件中，以矿床为单位，利用各类型砂岩各项分析数据平均值，分别制作对比柱状图，用不同颜色来代表不同类型的砂岩，以便更直观的分析不同类型砂岩的微观特征，具体如下：

(1)矿物成分含量特征分析

通过对不同类型砂岩的全岩及粘土含量分析，查明不同类型砂岩中主要矿物的成分含量分布特征。

分析结果表明，在矿物成分方面，层间氧化带各分带砂岩在主要碎屑成分(石英、长石)含量上区别并不明显，主要区别体现粘土含量上。二次还原砂岩(绿色)粘土总量略高于其余类型的砂岩。两典型铀矿床的粘土矿物主要以蒙皂石为主、高岭石次之，伊利石及绿泥石含量较低。其中，二次还原砂岩(绿色)与其他类型砂岩主要区别体现在蒙皂石和绿泥石含量上，绿色砂岩蒙皂石含量略低，绿泥石含量略高。大营铀矿床中矿化砂岩蒙皂石含量高，纳岭沟铀矿床矿化砂岩高岭石含量高(图4-图7)。

(2)环境指标特征分析

通过对各类砂岩中Fe²⁺及Fe³⁺含量的分析来确定砂岩的氧化还原类型，通过对CaO含量的分析确定砂岩的胶结程度。

研究发现，两典型矿床中，二次还原砂岩(绿色)的Fe₂O₃平均含量在4.5％左右，FeO的平均含量在2.8％左右，均高于其他类型砂岩，这一方面表明在层间氧化及后期二次还原的过程中有Fe的带入，导致了二次还原砂岩(绿色)总铁含量的增高；另一方面，也间接反映了二次还原砂岩(绿色)经历的复杂地球化学过程，在层间氧化过程中，大量的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，后期的二次还原过程中部分的Fe³⁺又被还原为Fe²⁺，使得此类砂岩的Fe²⁺及Fe³⁺含量均较高。古氧化残留砂岩(紫色)仅在大营矿床发育，其Fe₂O₃平均含量在3.83％，FeO的平均含量在1.73％，Fe³⁺含量明显高于Fe²⁺含量，反映其具有明显的氧化砂岩特征(图8)。

从两矿床CaO平均含量可以看出，大营铀矿床古氧化残留砂岩(紫色)的CaO平均含量最高，为9.13％；二次还原砂岩(绿色)的CaO平均含量最低。这个结果很好的解释了古氧化残留砂岩(紫色)可以保存下来的原因。紫色砂岩的Ca²⁺含量明显高于其余色调砂岩，表明其孔隙内钙质胶结物较多，导致砂岩孔渗性差，不易被后期逸散上来的还原性气体改造，从而保留了原来的古氧化色。而绿色砂岩的Ca²⁺含量很低，指示了其孔隙内钙质胶结物较少，孔渗性较好，很容易被逸散上来的还原性气体二次还原改造(图9)。

(3)还原介质含量特征分析

通过对不同类型砂岩中固态还原介质含量(全岩S、有机C)以及气态还原介质含量(酸解烃)的分析，查明各类砂岩还原介质含量特征。

研究表明，在固态还原介质含量方面，古氧化残留砂岩(紫色)的还原介质含量最低，反映其具有氧化砂岩的特点；两矿床原生砂岩(灰色)及含矿砂岩的还原介质含量总体较高，一方面反映原生砂岩(灰色)具有明显的还原砂岩的特点；另一方面也指示出在铀成矿过程中，还原介质所起到的促进作用。二次还原砂岩(绿色)的固态还原介质含量介于纯氧化的古氧化残留砂岩(紫色)和纯还原的原生砂岩(灰色)，这是由此类砂岩所经历的多期改造过程所决定的(图10、图11)。

气态还原介质含量方面，两矿床含矿砂岩甲烷含量均高于非含矿砂岩，表明甲烷在铀成矿过程中也起到了一定促进作用。

其中，大营矿床古氧化残留砂岩(紫色)甲烷含量最高，其次是原生砂岩(灰色)，二次还原砂岩(绿色)最低。结合步骤3.2.3中对各类砂岩CaO含量的分析，发现各类砂岩中甲烷气体含量与其自身的钙质胶结程度呈正比，即：钙质胶结程度越高，甲烷气体含量就越高。究其原因，认为甲烷气体应是在本区砂岩成岩作用发生之前已经进入到砂岩的孔隙当中，受古氧化残留砂岩(紫色)-原生砂岩(灰色)-二次还原砂岩(绿色)，钙质胶结程度逐渐降低，导致在成岩作用之后，古氧化残留砂岩(紫色)中甲烷气体被封闭其中，而原生砂岩(灰色)与二次还原砂岩(绿色)中甲烷气体慢慢的逸散出去，不易保存，从而使得古氧化残留砂岩(紫色)-原生砂岩(灰色)-二次还原砂岩(绿色)，甲烷含量逐渐降低(图12)。

纳岭沟矿床含矿砂岩甲烷含量远高于非含矿砂岩，而大营矿床则差距较小。从前面对固态还原性物质分析结果推测，纳岭沟矿床直罗组地层在促使铀沉淀富集的过程中，起到重要作用的主要是甲烷气体。但纳岭沟矿床直罗组地层本身并不发育煤层；且由于沉积时位于辫状河道中心部位，直罗组底部沉积有一套厚大的砾石层，厚度最大可接近100m，阻碍了下伏延安组顶部煤层气的上逸。因此，我们认为能够导致甲烷气体向上逸散的主要原因是纳岭沟矿床存在有断裂构造的发育，断层连通了下伏延安组与直罗组下段的砂岩，导致下伏甲烷气体可沿断层向上逸散，从而对铀的沉淀富集起到有益的作用。

本发明适用于我国北方地区多个砂岩型铀矿成矿区。本发明不限于上述实施案例，在本领域的技术人员所具备的知识范围内，可在不脱离本发明宗旨的前提下提出其他方法。

Claims (10)

1.砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：确立研究区目的层层间氧化带各分带砂岩的宏观识别标准

以研究区目的层砂岩氧化色及原生色为基础，结合钻孔取样结果确立研究区目的层层间氧化带氧化砂岩、原生砂岩的宏观识别标准；

S02：样品采集及分析测试

以矿床为单位，选取覆盖所述研究区内已知矿床的典型钻孔进行取样，依据步骤S01中确立的宏观识别标准在每个钻孔目的层中分别选取具有代表性的氧化砂岩、原生砂岩的样品，并对所述样品的相关地球化学参数进行分析测试；

S03：根据分析测试结果建立层间氧化带各分带地球化学指标

以矿床为单位分别计算出氧化砂岩、原生砂岩各地球化学参数的测试数据的最大值和最小值，以此作为层间氧化带各分带地球化学指标；

S04：根据所述层间氧化带各分带地球化学指标查明研究区层间氧化带空间分带特征

继续选取能够覆盖所述研究区的典型钻孔进行取样，并按照步骤S02对钻孔样品进行测试分析各样品的地球化学参数，将分析结果与步骤S03中的得到的各分带地球化学指标进行比较，确定各钻孔样品的砂岩类别，并根据该类别确定每个钻孔目的层中氧化砂岩厚度和原生砂岩厚度以及两种砂岩厚度的比值，并根据该比值，在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来，继而查明研究区层间氧化带各分带的空间展布特征。

2.如权利要求1所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于，对于经历过油气二次还原过程的研究区，还包括以下步骤：

在步骤S01中，区分氧化砂岩中的二次还原砂岩和古氧化残留砂岩，分别确立其宏观识别标准；

在步骤S02中分别对二次还原砂岩和古氧化残留砂岩进行取样，并分别进行分析测试；

在步骤S03中分别给出二次还原砂岩和古氧化残留砂岩的地球化学指标；

在步骤S04中分别计算二次还原砂岩和古氧化残留砂岩的厚度，二者相加即为氧化砂岩厚度。

3.如权利要求1所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：步骤S02中，分析测试的地球化学参数包括物质成分、环境指标、还原介质含量。

4.如权利要求3所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：对物质成分的分析测试包括全岩及粘土含量分析。

5.如权利要求4所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：对环境指标的分析测试包括对用来确定砂岩的氧化还原类型的Fe²⁺及Fe³⁺含量的分析和用来确定砂岩的胶结程度的CaO含量的分析。

6.如权利要求5所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：对还原介质含量的分析包括固态还原介质含量和气态还原介质含量的分析，对固态还原介质含量的分析包括对全岩S和有机C的分析，对气态还原介质含量的分析包括对酸解烃含量的分析。

7.如权利要求6所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：步骤S04中，根据比值在研究区底图上分别将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来的步骤具体如下：

利用ArcGIS软件将比值数据以饼图的形式投影到研究区底图上，若某钻孔的饼图显示全部为氧化砂岩，则该钻孔位于氧化带中，若某钻孔的饼图显示既有氧化砂岩，又有原生砂岩，则该钻孔位于氧化还原过渡带中，若某钻孔的饼图显示全部为原生砂岩，则该钻孔位于原生带中，根据每个钻孔的饼图显示的内容在底图上将氧化带、氧化还原过渡带及原生带勾绘出来。

8.如权利要求1至7中任一项所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：步骤S03中，还包括将得到的各地球化学参数的测试数据的平均值做成柱状图的步骤，具体如下：

以矿床为单位，利用各类型砂岩各项分析数据平均值，分别制作对比柱状图，用不同颜色来代表不同类型的砂岩，以便更直观的分析不同类型砂岩的微观特征。

9.如权利要求8所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：所述柱状图采用Excel软件制成。

10.如权利要求1至7中任一项所述砂岩型铀矿层间氧化带特征的识别方法，其特征在于：

在步骤S02中，所取样品还包括矿化砂岩样品，其通过伽马辐射仪的测量结果进行初步识别，并对所取包括矿化砂岩在内的所有样品的铀含量进行分析测试；

在步骤S03中，根据样品测试结果中铀含量的高低，识别矿化砂岩，并计算矿化砂岩的各分析测试数据的最大值和最小值，作为矿化砂岩的地球化学指标。