CN110596783A - 一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铀矿技术领域，具体涉及一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的地质方法，包括以下步骤：步骤S1：资料相关地质资料；步骤S2：采集砂岩型铀矿区含矿层砂岩样品，包括富矿样品与无矿样品；步骤S3：将富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，并进行流体包裹体观察；步骤S4：在步骤S3中流体包裹体观察的基础上，完成流体包裹体测温工作，并对均一温度数据进行综合分析，得出均一温度峰值；步骤S5：通过磷灰石裂变径迹法反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史；步骤S6：将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次。

Description

一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法

技术领域

本发明属于铀矿技术领域，具体涉及一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法。

背景技术

国内外多数盆地总体形成内部油气-边部铀矿、下部油气-上部铀矿的分布规律，油-铀具有密切的时空分布关系。在砂岩型铀矿成矿过程中，逸散的油气主要通过吸附、络合、还原作用来影响铀矿的形成，建立了大量与油气耦合作用的砂岩铀成矿模式，如“对接型”或“铀—水”接触带型，巴什布拉克地沥青叠加层间氧化成矿模式，东胜多元流体的叠合铀成矿模式。此外，铀矿地质工作者在实际研究砂岩型铀矿成矿过程中发现，油气充注至铀矿含矿层时间的不同(铀成矿前、成矿期、成矿后)，油气在铀成矿的过程中作用就有明显的差别：①油气逸散早于铀成矿，能为铀成矿作用提供较强的还原环境及铀沉淀富集所需的还原性物质，这对于红杂色碎屑岩建造而言意义尤为重要，如产于塔里木盆地西北边缘的巴什布拉克矿床，铀矿体受早期油气有机质-地沥青分布范围控制；②油气逸散与铀成矿同期，油气渗出一方面增加了含矿层中的还原容量，有利于铀成矿，另一方面阻挡了地表含氧含铀水向深部运移，在某一平衡界面，始终发育铀矿化，形成富大铀矿体，如松辽盆地南部的钱家店铀矿床，铀矿体产于渗入(含氧含铀水)渗出(油气)双叠合地球化学环境下的构造天窗周围；③油气逸散晚于铀成矿期，会将早期形成的矿体保护起来，同时也将早期黄色氧化带二次还原成灰绿色或蓝色，特别是会掩盖铀矿的特征性标志，带来铀矿勘查的困难，如鄂尔多斯盆地东胜铀矿床，铀矿体产于直罗组绿色砂岩与灰色砂岩之间的过渡带中，受早期灰绿色古层间氧化带的控制。而对于国内盆地而言，多期构造运动易造成早期油气藏发生多期次的调整-改造-逸散，同时考虑到砂岩型铀矿大规模成矿普遍具有阶段性、多期性的特点，这就造成产铀盆地中油气充注与铀成矿的时间序列及内在关系异常复杂。因此，如何有效的统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间对重建砂岩型铀矿成矿模型及评价多能源盆地产铀潜力具有非常主要的意义。

现阶段国内主要通过传统的构造热演化史、烃源岩生排烃史、包裹体间接定年、自生伊利石K-Ar等定性和定量方法均来统计油气充注时间。但是，对于具有“产于盆缘、埋藏浅、地层温压较小、体系完全开放、油气逸散多期次”等特点的砂岩型有矿而言，上述方法往往达不到自生伊利石和包裹体间接定年的地质条件。此外，往往错误的把盆地中烃源岩排烃时间、油气成藏以及油气藏破坏逸散的时间当成油气充注并作用于砂岩型铀矿含矿目的层的时间来探讨盆地中油气逸散与砂岩型铀矿成矿的关系。

因此，需要研究一种从实际地质情况出发，统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，用于解决现有技术中构造热演化史、烃源岩生排烃史、流体包裹体间接定年、自生伊利石K-Ar法等定性和定量方法不适用于盆缘砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：资料相关地质资料，包括烃类流体与铀成矿内在联系研究现状、盆地烃源岩生烃-油气成藏年龄、砂岩型铀矿成矿年龄的资料；

步骤S2：采集砂岩型铀矿区含矿层砂岩样品，包括富矿样品与无矿样品；

步骤S3：将富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，并进行流体包裹体观察；

步骤S4：在步骤S3中流体包裹体观察的基础上，完成流体包裹体测温工作，并对均一温度数据进行综合分析，得出均一温度峰值；

步骤S5：通过磷灰石裂变径迹法反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史；

步骤S6：将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次。

如上所述步骤S3中富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，还包括：流将富矿样品先用502胶胶结，然后磨制流体包裹体片；将无矿样品经粗碎、细碎、筛分、淘洗、磁选、重液分选过程，然后在双目镜下挑选出磷灰石单矿物，磷灰石单矿物数量>100粒。

如上所述步骤S4中流体包裹体观察包括：通过流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究查明包裹体成因世代，并选取含烃盐水包裹体或与烃类包裹体共生的盐水包裹体群来完成均一温度的测定，通过均一温度的数据统计分析，确定不同世代包裹体的统计峰温；

所述流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究表明烃类包裹体根据其产状、赋存矿物、颜色、荧光亦可分为两期，其中第一期主要发育于方解石胶结期间，发育丰度高，发育丰度GOI为80％±，烃类包裹体成群分布于亮晶方解石胶结物内，其中呈褐色、深褐色的液烃包裹体占70％±，呈深灰色的气烃包裹体占30％±；第2期次发育于方解石胶结期后，发育丰度中等偏低，发育丰度GOI为2～3％，烃类包裹体沿切穿石英颗粒的成岩期后微裂隙成线或成带状分布，或沿长石碎屑溶蚀孔洞成群、成带状分布，主要为呈褐色、深褐色的液烃包裹体，个别视域内少量发育呈深灰色的气烃包裹体；与烃类包裹体共生的盐水包裹体均一温度测定结果及综合分析表明，油气大规模充注至含矿层存在两期，均一温度众值分别为60℃～80℃与100℃～120℃。

如上所述步骤S5中通过磷灰石裂变径迹反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史包括：应用低温热年代学理论和方法结合砂岩型铀矿区区域构造演化分析，将步骤S3中挑选出来的磷灰石进行制靶、抛光、蚀刻、辐射与云母蚀刻操作，然后用相应软件完成磷灰石自发、诱发径迹统计、反射光下Dpar长度测量工作，所述Dpar是指与结晶C轴平行的，与抛光面相交的裂变径迹蚀象的最大直径，将所得数据导入HeFTy软件通过HeFTy软件最后拟合出一条裂变径迹最佳温度—时间曲线图，来反演铀矿区含矿层形成以后所经历的热演化史。

如上所述步骤S6中将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次，还包括：所得砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次与收集到的砂岩型铀矿成矿年龄进行对比，建立砂岩型铀矿油气充注与铀成矿的时间序列，结合烃类流体对铀成矿的作用，评价多能源盆地中油气充注与铀成关系，构建铀矿成矿和找矿模型，拓展找矿空间，指导找矿部署。

如上所述步骤S2中富矿样品与无矿样品必须为同一层位砂岩样品，其中富矿样品为块状粗砂岩，富矿样品尺寸为3cm×6cm×9cm，无矿样品为粗砂岩-含砾粗砂岩重量为5Kg-10Kg。

如上所述磷灰石可以用锆石替代，所述裂变径迹法可用(U-Th)/He法替代。

本发明的有益效果是：本发明设计的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，有效的克服了传统的构造热演化史、烃源岩生排烃史、包裹体间接定年、自生伊利石K-Ar法等定性和定量地质分析法均不适用于盆缘砂岩型铀矿的问题，弥补了砂岩型铀矿含矿层油气充注时间精确统计方法的空白，为科学合理构建砂岩型铀矿叠合成矿模式提供年龄数据，进而预测远景区，指明找矿方向。

附图说明

图1为本发明设计的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法流程图。

图2为本发明实施例中鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿含矿层砂岩流体包裹体均一温度及综合分析图；

图3为本发明实施例中鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿含矿层砂岩中磷灰石裂变径迹温度-时间模拟结果图与热流体大规模活动时间与期次图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法作详细说明。

一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：资料相关地质资料，包括烃类流体与铀成矿内在联系研究现状、盆地烃源岩生烃-油气成藏年龄、砂岩型铀矿成矿年龄的资料；

步骤S2：采集砂岩型铀矿区含矿层砂岩样品，包括富矿样品与无矿样品；

步骤S3：将富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，并进行流体包裹体观察；

步骤S4：在步骤S3中流体包裹体观察的基础上，完成流体包裹体测温工作，并对均一温度数据进行综合分析，得出均一温度峰值；

步骤S5：通过磷灰石裂变径迹法反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史；

步骤S6：将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次。

如上所述步骤S3中富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，还包括：流将富矿样品先用502胶胶结，然后磨制流体包裹体片；将无矿样品经粗碎、细碎、筛分、淘洗、磁选、重液分选过程，然后在双目镜下挑选出磷灰石单矿物，磷灰石单矿物数量>100粒。

如上所述步骤S4中流体包裹体观察包括：通过流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究查明包裹体成因世代，并选取含烃盐水包裹体或与烃类包裹体共生的盐水包裹体群来完成均一温度的测定，通过均一温度的数据统计分析，确定不同世代包裹体的统计峰温；

所述流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究表明烃类包裹体根据其产状、赋存矿物、颜色、荧光亦可分为两期，其中第一期主要发育于方解石胶结期间，发育丰度高，发育丰度GOI为80％±，烃类包裹体成群分布于亮晶方解石胶结物内，其中呈褐色、深褐色的液烃包裹体占70％±，呈深灰色的气烃包裹体占30％±；第2期次发育于方解石胶结期后，发育丰度中等偏低，发育丰度GOI为2～3％，烃类包裹体沿切穿石英颗粒的成岩期后微裂隙成线或成带状分布，或沿长石碎屑溶蚀孔洞成群、成带状分布，主要为呈褐色、深褐色的液烃包裹体，个别视域内少量发育呈深灰色的气烃包裹体；与烃类包裹体共生的盐水包裹体均一温度测定结果及综合分析表明，油气大规模充注至含矿层存在两期，均一温度众值分别为60℃～80℃与100℃～120℃。

如上所述步骤S5中通过磷灰石裂变径迹反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史包括：应用低温热年代学理论和方法结合砂岩型铀矿区区域构造演化分析，将步骤S3中挑选出来的磷灰石进行制靶、抛光、蚀刻、辐射与云母蚀刻操作，然后应用相应软件完成磷灰石自发、诱发径迹统计、反射光下Dpar长度测量工作，Dpar指与结晶C轴平行的，与抛光面相交的裂变径迹蚀象的最大直径，将所得数据导入HeFTy软件通过HeFTy软件最后拟合出一条裂变径迹最佳温度—时间曲线图，来反演铀矿区含矿层形成以后所经历的热演化史。

如上所述步骤S6中将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次，还包括：所得砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次与收集到的砂岩型铀矿成矿年龄进行对比，建立砂岩型铀矿油气充注与铀成矿的时间序列，结合烃类流体对铀成矿的作用，评价多能源盆地中油气充注与铀成矿的关系，构建铀矿成矿和找矿模型，拓展找矿空间，指导找矿部署。

如上所述步骤S2中富矿样品与无矿样品必须为同一层位砂岩样品，其中富矿样品为块状粗砂岩，富矿样品尺寸为3cm×6cm×9cm，无矿样品为粗砂岩-含砾粗砂岩重量为5Kg-10Kg。

如上所述磷灰石可以用锆石替代，所述裂变径迹法可用(U-Th)/He法替代。

如图1所示，以鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区为例，进一步介绍本发明设计的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的研究方法，包括资料收集、野外地质观察采样、室内实验与数据分析两个阶段，具体步骤如下：

(1)资料收集

资料收集包括两部分，一部分是鄂尔多斯盆地油气成藏时期，主要是早白垩世，受中生代晚期构造热事件控制；二是砂岩鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿成矿年龄，为94.5±2.7Ma、92.9±5.6Ma、84±1Ma、83.1±2.4Ma、75.2±2.1Ma、67.8±2.4Ma、61.7±1.8Ma、38.1±3.9Ma，对应地质年代分别为晚白垩世早期、古新世及始新世中期。

(2)鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区含矿层砂岩样品采集

对鄂尔多斯盆地北缘纳岭沟砂岩型铀矿钻孔岩心开展样品采集工作，包括富矿样品与无矿样品，必须为同一层位砂岩样品，其中富矿样品为块状粗砂岩(3cm×6cm×9cm)，无矿样品为粗砂岩-含砾粗砂岩，无矿样品重量为5Kg-10Kg。

(3)鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区含矿层流体包裹体片磨制与磷灰石单矿物挑选

富矿样品用于流体包裹体片的制定、无矿样品用于磷灰石单矿物的挑选，其中富矿样品先用502胶胶结磨制流体包裹体片；无矿样品经粗碎、细碎、筛分、淘洗、磁选、重液分选过程，然后在双目镜下挑选出磷灰石单矿物，磷灰石单矿物数量>100粒；

(4)鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区含矿层包裹体测温及综合分析

通过对步骤2中制定流体包裹体片开展岩相学、微束荧光光谱研究表明烃类包裹体根据其产状、赋存矿物、颜色、荧光亦可分为两期，其中第一期主要发育于方解石胶结期间，发育丰度极高GOI为80％±，包裹体成群分布于亮晶方解石胶结物内，其中呈褐色、深褐色的液烃包裹体占70％±，呈深灰色的气烃包裹体占30％±；第2期次发育于方解石胶结期后，发育丰度中等偏低GOI为2～3％，包裹体沿切穿石英颗粒的成岩期后微裂隙成线或成带状分布，或沿长石碎屑溶蚀孔洞成群、成带状分布，主要为呈褐色、深褐色的液烃包裹体，个别视域内少量发育呈深灰色的气烃包裹体。与烃类包裹体共生的盐水包裹体均一温度测定结果及综合分析表明，油气大规模充注至含矿层存在两期，均一温度众值分别为60～80℃与100～120℃，如图2。

(5)鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区含矿层热演化史反演；

先将步骤3中挑选出来的磷灰石进行制靶、抛光、蚀刻、辐射与云母蚀刻操作，然后应用相应软件完成磷灰石自发、诱发径迹统计、反射光下Dpar长度测量工作，将所得数据导入HeFTy软件，最后拟合出一条裂变径迹最佳温度—时间曲线图，反演出鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区含矿层形热演化史，如图3；

(6)鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿含矿层油气大规模逸散时间研究

将步骤3所得的均一温度峰值60～80℃与100～120℃投影至步骤4得的含矿目的层热演化史之上，得到鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿区热流体大规模活动主要存在两期，时间分别为98Ma～121Ma与10Ma～5Ma如图3，晚于鄂尔多斯早白垩世的油气成藏时间，是油气藏形成后受构造运动破坏油气发生二次运移至含矿层中的结果。

第一期油气大规模充注至铀含矿层(98Ma～121Ma)早于砂岩型铀矿主成矿年龄，能为铀成矿作用提供较强的还原环境及铀沉淀富集所需的还原性物质，形成现在勘查中发现的铀矿体；第二期油气大规模充注至铀含矿层(10Ma～5Ma)晚于砂岩型铀矿主成矿年龄，将早期形成的矿体保护起来，同时也将早期黄色氧化带二次还原成灰绿色或蓝色，造成铀矿体产于灰绿色砂岩与灰色砂岩之间的过渡带中，有别于层间氧化带呈卷状的铀矿体。也正是因为认识到油气逸散晚于铀成矿期会将早期形成的矿体保护起来，将早期黄色氧化带二次还原成灰绿色或蓝色，从而掩盖铀矿的特征性标志。在勘查过程中将绿色砂体当成古氧化砂体来寻找铀矿，取得了突破性成果。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，对统计含油气盆地油气藏破坏逸散年龄、次生油气藏成藏年龄，以及盆地边缘其它金属矿种中油气逸散时间统计均有重要的借鉴意义。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出一定的变化，例如，磷灰石可以用锆石替代，裂变径迹法可用(U-Th)/He法替代。

Claims (7)

1.一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：资料相关地质资料，包括烃类流体与铀成矿内在联系研究现状、盆地烃源岩生烃-油气成藏年龄、砂岩型铀矿成矿年龄的资料；

步骤S2：采集砂岩型铀矿区含矿层砂岩样品，包括富矿样品与无矿样品；

步骤S3：将富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，并进行流体包裹体观察；

步骤S4：在步骤S3中流体包裹体观察的基础上，完成流体包裹体测温工作，并对均一温度数据进行综合分析，得出均一温度峰值；

步骤S5：通过磷灰石裂变径迹法反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史；

步骤S6：将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次。

2.根据权利要求1所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述步骤S3中富矿样品制作成流体包裹体片，在无矿样品中进行磷灰石的挑选，还包括：流将富矿样品先用502胶胶结，然后磨制流体包裹体片；将无矿样品经粗碎、细碎、筛分、淘洗、磁选、重液分选过程，然后在双目镜下挑选出磷灰石单矿物，磷灰石单矿物数量>100粒。

3.根据权利要求2所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述步骤S4中流体包裹体观察包括：通过流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究查明包裹体成因世代，并选取含烃盐水包裹体或与烃类包裹体共生的盐水包裹体群来完成均一温度的测定，通过均一温度的数据统计分析，确定不同世代包裹体的统计峰温；

所述流体包裹体片岩相学、微束荧光光谱研究表明烃类包裹体根据其产状、赋存矿物、颜色、荧光亦可分为两期，其中第一期主要发育于方解石胶结期间，发育丰度高，发育丰度GOI为80％±，烃类包裹体成群分布于亮晶方解石胶结物内，其中呈褐色、深褐色的液烃包裹体占70％±，呈深灰色的气烃包裹体占30％±；第2期次发育于方解石胶结期后，发育丰度中等偏低，发育丰度GOI为2～3％，烃类包裹体沿切穿石英颗粒的成岩期后微裂隙成线或成带状分布，或沿长石碎屑溶蚀孔洞成群、成带状分布，主要为呈褐色、深褐色的液烃包裹体，个别视域内少量发育呈深灰色的气烃包裹体；与烃类包裹体共生的盐水包裹体均一温度测定结果及综合分析表明，油气大规模充注至含矿层存在两期，均一温度众值分别为60℃～80℃与100℃～120℃。

4.根据权利要求3所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述步骤S5中通过磷灰石裂变径迹反演砂岩型铀矿区含矿层热演化史包括：应用低温热年代学理论和方法结合砂岩型铀矿区区域构造演化分析，将步骤S3中挑选出来的磷灰石进行制靶，、抛光、蚀刻、辐射与云母蚀刻操作，然后用相应软件完成磷灰石自发、诱发径迹统计、反射光下Dpar长度测量工作，将所得数据导入HeFTy软件通过HeFTy软件最后拟合出一条裂变径迹最佳温度—时间曲线图，来反演铀矿区含矿层形成以后所经历的热演化史。

5.根据权利要求4所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述步骤S6中将步骤S3所得的均一温度峰值投影至步骤S4得到的含矿层热演化史之上，间接统计出砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次，还包括：所得砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间与期次与收集到的砂岩型铀矿成矿年龄进行对比，建立砂岩型铀矿油气充注与铀成矿的时间序列，结合烃类流体对铀成矿的作用，评价多能源盆地中油气充注与铀成关系，构建铀矿成矿和找矿模型，拓展找矿空间，指导找矿部署。

6.根据权利要求5所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述步骤S2中富矿样品与无矿样品必须为同一层位砂岩样品，其中富矿样品为块状粗砂岩，富矿样品尺寸为3cm×6cm×9cm，无矿样品为粗砂岩-含砾粗砂岩，无矿样品重量为5Kg-10Kg。

7.根据权利要求1所述的一种统计砂岩型铀矿含矿层油气大规模充注时间的方法，其特征在于：所述磷灰石可以用锆石替代，所述裂变径迹法可用(U-Th)/He法替代。