CN111257968A - 古河谷型铀矿找矿空间定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及砂岩型铀矿找矿领域，具体涉及古河谷型铀矿找矿空间定位方法。以往的勘查工作中，古河谷型铀矿找矿方法单一，仅以钻探工程为主，效率低，成本高，并且难以查明古河谷和铀矿体的的空间展布特征。本发明包括如下步骤：步骤一：成矿地质体空间定位；步骤二：控制成矿结构面；步骤三：厘定成矿特征标志；步骤四：预测铀矿体产出空间位置，指导钻探工程部署。本发明针对古河谷型铀矿成矿地质特征，建立一套快速、准确、高效的古河谷型铀矿勘查空间定位技术，创新砂岩型铀矿找矿理论，拓展新的找矿领域，对古河谷型铀矿找矿起到推动作用，更有效的指导该类型铀矿找矿工作。
Description
技术领域
本发明涉及砂岩型铀矿找矿领域，具体涉及古河谷型铀矿找矿空间定位方法。
背景技术
古河谷型铀矿是砂岩铀矿的主要类型之一，我国北方发育的中新生代裂谷型盆地如二连盆地，盆地沉积构-造演化复杂，分割性强，其有利的成矿岩性、岩相变化较大，是很难形成传统意义上的区域性层间氧化带控制的铀成矿。在盆地沉积主体充填沉积演化进程中，盆地的性质经历了早期的断陷向坳陷转换，在断坳转换过程的地质背景下发育了沿次级凹陷长轴方向发育的“建造间”古河谷，往往形成长几十至几百公里、宽3-20km、厚30-100m的古河谷砂体，是赋矿的主要载体，具有非常大的铀成矿潜力。因此，研究古河谷型铀矿找矿空间定位技术，成为北方中新生代裂谷型盆地中的重要的找矿方法之一。由于该类型铀矿为盲矿体，深埋地下200-1000m，形成原因受古河谷砂体(成矿地质体)及氧化-还原界面(成矿结构面)的控制，并且因古河谷多期次的改道和叠加，再加上各沉积凹陷的差异性及后期的构造活动，增加了古河谷型铀矿的空间定位难度。以往的勘查工作中，古河谷型铀矿找矿方法单一，仅以钻探工程为主，效率低，成本高，并且难以查明古河谷和铀矿体的的空间展布特征。因此，通过如何来确定古河谷砂体(成矿地质体)，逐步探索氧化-还原界面(成矿结构面)来突破铀矿找矿空间定位技术是一个很好的找矿方法。
古河谷型铀矿是指产于沉积盆地边缘或盆地中古河谷沉积层中的一种外生铀矿床。赋矿空间为成矿地质体，也就是具有成矿条件的古河谷砂体；找矿标志为成矿结构面，也就是氧化-还原界面，是由潜水氧化作用或潜水-层间氧化作用而成。铀成矿作用中主要控矿要素有：铀源、古河谷砂体、后生氧化作用、还原介质、地下水动力条件、局部隔水层等，这些要素在一种特殊的条件下发生“多种成矿作用的耦合”才可以形成铀矿床。古水动力系统决定了地下水流的方向，含氧含铀水在地下古河谷砂体中运移，在成矿结构面(氧化-还原过渡带)附近地球化学环境变异部位逐渐富集。二连盆地古河谷型铀矿主要产于赛汉组上段古河谷沉积的砂体中。通过对盆地沉积-构造演化、铀源、河谷形态、沉积微相、规模以及岩石地球化学环境的研究，可逐步控制古河谷的分布范围，进而追溯铀矿富集的空间位置。
二连盆地已经发现了多个超大型、特大型、大型铀矿床，赋矿层位为下白垩统赛汉组上段。其成矿地质体为古河谷砂体，为多物源、多期次、多类型河道组成的带状砂体，铀矿体的空间定位主要受成矿地质体和成矿结构面的控制，铀矿体定位于古河谷砂体中氧化-还原过渡带部位靠近还原砂体一侧，在空间上呈透镜状、板状或卷状产出。
发明内容
1.目的
本发明的目的在于针对古河谷型铀矿成矿地质特征，建立一套快速、准确、高效的古河谷型铀矿勘查空间定位技术，创新砂岩型铀矿找矿理论，拓展新的找矿领域，对古河谷型铀矿找矿起到推动作用，更有效的指导该类型铀矿找矿工作。
2.技术方案
本发明为古河谷型铀矿找矿空间定位方法，包括如下步骤：
步骤一：成矿地质体空间定位；
步骤二：控制成矿结构面；
步骤三：厘定成矿特征标志；
步骤四：预测铀矿体产出空间位置，指导钻探工程部署。
步骤一，具体包括如下步骤：(1)收集资料，利用盆地基底埋深与构造分区图，选择有利于古河谷发育的“地堑式”凹陷，且沿凹陷长轴发育有“双断型”断裂构造特征的地区开展综合编图研究；(2)同时开展可控源音频大地电磁测量，结合已有钻孔资料，根据电性层阻值的差异来定位古河谷砂体，编制目的层含砂率、砂体厚度等值线图，了解古河谷空间展布特征。
步骤二，具体包括如下步骤：根据步骤一中可控源音频大地电磁测量结果，选择砂体发育较好的部位，利用机械岩心钻探，施工1-2条主干剖面。
采用如下步骤初步控制成矿结构面：(1)野外岩心编录，通过地质、物探、水文编录，获取古河谷砂岩岩心岩石地球化学环境特征；开展物探编录，获取岩心γ照射量值，初步厘定铀富集位置，系统取样分析铀含量；水文地质编录：根据碎屑物含量以及粒度粗细，获得岩石含水性和渗透性参数；(2)开展地球物理测井，获取钻孔中不同地层的视电阻率、井径、自然电位、天然伽马、定量伽马、密度、声波、井斜参数；(3)通过岩心编录与地球物理测井，编制钻孔综合柱状图、厘定单孔成矿结构面；(4)利用钻孔柱状图绘制地质剖面，了解氧化带的发育类型与特征，划分氧化区域和还原区域，勾画层间或潜水-层间氧化带前锋线，结合综合研究成果，绘制找矿目的层岩性-岩相及岩石地球化学环境平面图，初步预测成矿结构面的产出部位。
步骤三，具体包括如下步骤：(1)对不同岩石地球化学分带中的岩/矿石取样，进行微观分析测试，获取Fe3+、Fe2+、有机C、全S、S2-、EH值；(2)采集位于氧化带的不同部位的钻孔的水样品，分析PH值、矿化度、Eh值、溶解氧以及水化学类型，从氧化带-过渡带-还原带的水化学分带性来初步判断氧化带前锋线的位置。(3)从钻孔信息数据库，提取氧化砂岩厚度、灰色砂岩厚度、灰色泥岩厚度信息，结合还原容量、氧化还原能力、酸碱度、粘土含量、微量元素的参数信息，识别与定位发育于赛汉组上段潜水-层间或层间氧化带前锋线位置。
步骤四，具体包括如下步骤：通过步骤一至步骤三，建立预测模型，从宏观与微观角度准确定位氧化前锋线的发育特征，因成矿结构面控制着铀矿体的发育，从而定位铀矿体的产出部位，编制成矿要素图，根据预测的部位开展钻探查证。
3.效果
本发明相关工作是在二连盆地砂岩型铀矿找矿与勘查过程中通过反复实践完成的，创新性的提出了古河谷砂岩型矿找矿理论，利用理论与实际找矿技术优势，能有效地判断古河谷型铀矿成矿环境，进行古河谷砂体岩石地球化学环境的划分，预测找矿有利地段，为古河谷型铀矿找矿提供了技术方法和依据。本发明可以广泛应用于砂岩型铀矿找矿与勘查，通过该方法能够快速、便捷的确定成矿地质体和成矿结构面的分布范围，为钻探工程部署提供直接的依据。通过本方法的应用，已在二连盆地取得了巨大的找矿突破。先后发现了哈达图特大型、巴彦乌拉大型、赛汉高毕中型铀矿床，乔尔古矿产地及系列铀矿点，使二连盆地已发展成为我国重要铀资源基地之一，为我国核能开发和国防建设提供充足的资源后备保障。2016年，运用该方法，在哈达图矿床找到了迄今为止二连盆地最富的工业铀矿孔(平米铀量63.77kg/m2)。
具体实施方式
实现此技术方法的步骤和技术内容包括如下：
(1)成矿地质体空间定位
成矿地质体即古河谷砂体，定位成矿地质体主要采用的技术方法为：收集资料，利用盆地基底埋深与构造分区图，选择有利于古河谷发育的“地堑式”凹陷，且沿凹陷长轴发育有“双断型”断裂构造特征的地区开展综合编图研究。同时开展可控源音频大地电磁测量，结合已有钻孔资料，根据电性层阻值的差异来定位古河谷砂体，编制目的层含砂率、砂体厚度等值线图，大致了解古河谷空间展布特征。
(2)控制成矿结构面
成矿结构面即氧化带与还原带的过渡界面，也就是氧化带前锋线发育的界面，控制成矿结构面的技术方法为：
根据可控源音频大地电磁测量结果，选择砂体发育较好的部位，利用机械岩心钻探，施工1-2条主干剖面，并通过以下步骤初步控制成矿结构面：
步骤1、野外岩心编录，通过地质、物探、水文编录，获取古河谷砂岩岩心岩石地球化学环境特征。开展岩心地质编录宏观识别氧化带、氧化-还原过渡带、还原带，并了解岩石学特征。氧化带砂体的宏观识别颜色标志为黄色、红色；还原带砂体宏观识别颜色为灰色、灰黑色，并发育大量的还原介质，如炭屑、煤屑，黄铁矿等；氧化-还原过渡带宏观识别标志位暗灰色、灰黑色，位于氧化砂岩与灰色还原带接触部位；开展物探编录，获取岩心γ照射量值，初步厘定铀富集位置，系统取样分析铀含量；水文地质编录：根据碎屑物含量以及粒度粗细，获得岩石含水性和渗透性等参数。
步骤2、开展地球物理测井，获取钻孔中不同地层的视电阻率、井径、自然电位、天然伽马、定量伽马、密度、声波、井斜等参数；
步骤3、通过岩心编录与地球物理测井，编制钻孔综合柱状图、厘定单孔成矿结构面；
步骤4、利用钻孔柱状图绘制地质剖面，了解氧化带的发育类型与特征，划分氧化区域和还原区域，勾画层间或潜水-层间氧化带前锋线，结合综合研究成果，绘制找矿目的层岩性-岩相及岩石地球化学环境平面图，初步预测成矿结构面(氧化带前锋线)的产出部位。
(3)厘定成矿特征标志
厘定成矿特征标志主要通过钻孔数据统计与岩矿心微观分析测试，厘定岩石地球化学特征标志与水文地球化学标志。
步骤1、对不同岩石地球化学分带中的岩/矿石取样，进行微观分析测试，获取Fe3+、Fe2+、有机C、全S、S2-、EH值等地球化学环境参数信息。氧化带岩石一般呈黄色、红色，由于黄铁矿、菱铁矿为铁的氢氧化物替代而使岩石呈浅黄色、黄色和褐色，并使岩石呈弱碱性；氧化-还原过渡带一般呈暗灰色，有机质基本氧化殆尽，主要为蒙皂石和伊利石的粘土矿物含量较低，岩石的pH值急剧下降至中性，石英含量相对下降，粘土含量相对增加，有机炭、全硫含量急增；未蚀变带岩石呈灰色，上述环境指标趋于正常；
步骤2、采集位于氧化带的不同部位的钻孔的水样品，分析PH值、矿化度、Eh值、溶解氧以及水化学类型，从氧化带-过渡带-还原带的水化学分带性来初步判断氧化带前锋线的位置；
步骤3、从钻孔信息数据库，提取氧化砂岩厚度、灰色砂岩厚度、灰色泥岩厚度等信息，结合还原容量(有机质含量、酸解烃含量)、氧化还原能力(△Eh、铁氧化物)、酸碱度(pH)、粘土含量、微量元素等成矿环境参数信息，识别与定位发育于赛汉组上段潜水-层间或层间氧化带前锋线位置；
(4)预测铀矿体产出空间位置，指导钻探工程部署
通过以上步骤，建立预测模型，从宏观与微观角度准确定位氧化前锋线的发育特征，因成矿结构面(氧化带前锋线)控制着铀矿体的发育，进而可以较准确定位铀矿体的产出部位，编制成矿要素图，在预测最有利的部位开展钻探查证。
Claims (8)
1.古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：成矿地质体空间定位；
步骤二：控制成矿结构面；
步骤三：厘定成矿特征标志；
步骤四：预测铀矿体产出空间位置，指导钻探工程部署。
2.如权利要求1所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤一，具体包括如下步骤：(1)收集资料，利用盆地基底埋深与构造分区图，选择有利于古河谷发育的“地堑式”凹陷，且沿凹陷长轴发育有“双断型”断裂构造特征的地区开展综合编图研究；(2)同时开展可控源音频大地电磁测量，结合已有钻孔资料，根据电性层阻值的差异来定位古河谷砂体，编制目的层含砂率、砂体厚度等值线图，了解古河谷空间展布特征。
3.如权利要求1所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤二，具体包括如下步骤：根据步骤一中可控源音频大地电磁测量结果，选择砂体发育较好的部位，利用机械岩心钻探，施工1-2条主干剖面。
4.如权利要求3所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤二，采用如下步骤初步控制成矿结构面：(1)野外岩心编录，通过地质、物探、水文编录，获取古河谷砂岩岩心岩石地球化学环境特征；开展物探编录，获取岩心γ照射量值，初步厘定铀富集位置，系统取样分析铀含量；水文地质编录：根据碎屑物含量以及粒度粗细，获得岩石含水性和渗透性参数；(2)开展地球物理测井，获取钻孔中不同地层的视电阻率、井径、自然电位、天然伽马、定量伽马、密度、声波、井斜参数；(3)通过岩心编录与地球物理测井，编制钻孔综合柱状图、厘定单孔成矿结构面。
5.如权利要求4所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤二，还包括以下步骤：利用钻孔柱状图绘制地质剖面，了解氧化带的发育类型与特征，划分氧化区域和还原区域，勾画层间或潜水-层间氧化带前锋线，结合综合研究成果，绘制找矿目的层岩性-岩相及岩石地球化学环境平面图，初步预测成矿结构面的产出部位。
6.如权利要求1所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤三，具体包括如下步骤：(1)对不同岩石地球化学分带中的岩/矿石取样，进行微观分析测试，获取Fe3+、Fe2+、有机C、全S、S2-、EH值；(2)采集位于氧化带的不同部位的钻孔的水样品，分析PH值、矿化度、Eh值、溶解氧以及水化学类型，从氧化带-过渡带-还原带的水化学分带性来初步判断氧化带前锋线的位置。
7.如权利要求6所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤三，还包括如下步骤：从钻孔信息数据库，提取氧化砂岩厚度、灰色砂岩厚度、灰色泥岩厚度信息，结合还原容量、氧化还原能力、酸碱度、粘土含量、微量元素的参数信息，识别与定位发育于赛汉组上段潜水-层间或层间氧化带前锋线位置。
8.如权利要求1所述的古河谷型铀矿找矿空间定位方法，其特征在于：所述的步骤四，具体包括如下步骤：通过步骤一至步骤三，建立预测模型，从宏观与微观角度准确定位氧化前锋线的发育特征，因成矿结构面控制着铀矿体的发育，从而定位铀矿体的产出部位，编制成矿要素图，根据预测的部位开展钻探查证。
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