鄂尔多斯盆地流体流动及砂岩铀矿化研究

鄂尔多斯盆地砂岩铀矿化颇受关注，盆地流体流动是铀成矿关键。但对砂岩铀矿化流体性质存在诸多分歧，构造-沉积过程中盆地流体如何流动还不十分清楚，盆内生烃作用如何影响盆地流体流动及矿床定位尚未知，严重制约鄂尔多斯盆地砂岩铀矿勘查评价。项目拟在含铀砂岩、砂岩铀矿石、铀矿化蚀变岩岩相学研究基础上，通过SIMS分析砂岩铀矿化及蚀变产物U Pb S C O同位素组成以示踪铀矿化流体性质、确定铀矿化年龄及持续时间；通过砂岩铀矿化同期流体包裹体冷热台和激光拉曼分析，进一步揭示铀矿化流体性质；以有机能源勘探钻孔资料为基础，建立盆地地层-古水文物理模型，对沉积压实作用、地势差、地温梯度以及生烃作用对盆地流体流动的驱动进行数值模拟，揭示盆地流体流动的方向、速度、温度场、压力场和不同类型流体相互作用及其界面的发育和持续时间。该研究有助于认识亚洲地区砂岩铀矿与北美地区之异同和指导鄂尔多斯盆地砂岩铀矿勘查评价。

鄂尔多斯盆地是我国有机能源矿产重要产区，作为铀成矿省的重要性备受关注。以东胜铀矿层位侏罗系及其中铀矿化为对象，针对铀矿化砂岩和围岩进行元素地球化学研究，研究表明Pb、Mo与U关系极为密切，热液蚀变成因方解石高岭石的C、H、O同位素表明，铀矿化流体受到有机质演化产物的混染，具有有机质成因的性质以及REE地球化学特征及配分模式显示具有统一的物源、沉积环境和构造背景。部分铀矿石明显富集HREE，显示在沉积成岩后期经历了改造作用。鄂尔多斯盆地铀矿化经历了沉积成岩和热液改造的两个成矿阶段。鄂尔多斯盆地铀矿化与烃类的关联性不断被认知，但从盆地成矿流体动力学角度开展的研究鲜见。先前的研究表明，铀矿化在侏罗系上部地层优先定位机制与还原渗出流和氧化渗入流两种流体系统的混合界面密切相关。混合界面的位置受控于流体超压力和地势差的相互作用。流体压力驱动渗出流，与不均衡沉积压实作用有关，而地势差控制渗入流。研究中除了考虑考虑沉积压实与地势差两个因素外，同时还考虑了盆地油气生成对流体超压力的影响。研究结果表明，考虑生烃影响时，白垩纪盆地流体超压力是不考虑生烃时的两倍还高，且相对于没有生烃效应的情形，沉积停止之后流体超压的消失过程极为缓慢。笔者认为，生烃效应在鄂尔多斯盆地铀矿化中发挥重要作用。生烃不仅为铀矿化提供还原剂，而且驱动渗出流与地势差控制的渗入流混合有利于两种流体系统以及铀矿化层位在混合界面中保持稳定。流体流动是热液成矿作用不可或缺的一部分，其研究是建立成矿模式的重要组成部分。成矿流体动力学主要研究流体流动的驱动力、压力状态、流速、流动方向以及它们与矿床定位关系。通过流体动力学的研究结果可以提高我们对热液矿床成矿过程的认识，并可直接或间接的应用于找矿勘探。