松辽盆地白兴吐地段砂岩型铀矿矿床成矿规律研究1引言1.1选题依据与研究目的意义1.1.1选题依据我国已发现的铀矿主要包括花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型四大类型，其中砂岩型铀矿在铀资源中占有极其重要的地位，主要赋存在中国北方的中生代产铀盆地中，如松辽盆地、二连盆地、鄂尔多斯盆地、伊犁盆地等。
砂岩型铀矿找矿工作在鄂尔多斯盆地和二连盆地先后得到突破，最近在松辽盆地的钱家店和白兴吐地段也发现了相当规模的砂岩型铀矿化。
然而与面积相当的鄂尔多斯盆地相比松辽盆地的砂岩型铀矿确有自己的特点，主要有以下三点：（1）目的层不同。
鄂尔多斯盆地目的层为中侏罗统直罗组，它形成于潮湿的气候条件下；松辽盆地目的层为上白垩统姚家组，它形成于干旱气候条件下。
（2）还原介质及来源不同。
由于中侏罗统直罗组形成于潮湿的古气候条件下，成矿砂体自身发育炭化植物碎屑等还原物质，含原生二价铁的硫化物，所以自身还原剂容量充足，不需要借助外来还原剂作用；而上白垩统姚家组是形成于干旱气候条件下的红层沉积，本身还原剂容量小，需要外来还原物质的加入才能形成灰色层，进而提供有利成矿砂体。
（3）成矿作用方式不同，它直接反映在矿体形态上。
鄂尔多斯盆地直罗组铀矿体发育卷头矿体，与典型的层间氧化带型砂岩铀矿相类似，铀矿体是由具有承压性质的层间含氧含铀水作用形成；松辽盆地姚家组发现的铀矿化体（铀矿体）呈板状，赋存于层间氧化带之下的灰色层内，铀矿化体（铀矿体）是含氧含铀水与深部流体及热事件相互作用的产物。
所以松辽盆地的砂岩型铀矿找矿和预测工作，不能盲目的套用国外或国内不同地区建立的找矿模式，而需要在分析盆地铀成矿条件的基础上，研究出本地区砂岩型铀矿床的成矿规律，建立适合自身的找矿模式。
目前为止，松辽盆地南部已经发现了钱家店铀矿床以及白兴吐铀矿床，显示了较好的成矿潜力，预示着良好的找矿前景。
近年来通过对白兴吐铀矿床的研究明确了本地区砂岩型铀矿的找矿目的层为上白垩统姚家组，同时通过对矿石矿物组成及铀矿化特征的研究，发现本地区的铀成矿与我国北方其他的中生代产铀盆地所发现的铀矿床具有显著的区别，不同于传统的层间氧化成矿，本地区砂岩型铀矿床流体活动和热液蚀变作用广泛发育，具有内生和外生成因的特点，且内生成因更显著，这些矿床成因上的新认识将会为松辽盆地南部砂岩型铀矿的找矿提供新的思路。
但同时以上的这些认识还没有得到很好地归纳总结，而且松辽盆地白兴吐地段的砂岩型铀矿的成矿规律研究也没有系统的展开，所以论文以“松辽盆地白兴吐地段砂岩型铀矿矿床成矿规律研究”为题，在成矿地质条件的宏观背景下通过对后生蚀变、铀矿物组成和同位素地球化学深入研究来揭示白兴吐地段砂岩型铀矿成矿过程、成矿机理及建立成矿模式，总结成矿规律。
具有重要的理论意义和现实意义。
1.1.1研究目的意义铀成矿规律的研究对于砂岩型铀矿找矿工作来说具有非常重要的指导意义，在论文相关研究中主要通过对矿床形成的宏观和微观特点的综合研究来揭示铀成矿作用的规律。
宏观方面主要从成矿大地构造活动背景、构造及基性岩浆活动对铀成矿的影响、与成矿有关的沉积相和沉积体系以及产铀砂体的特征等方面来展开研究。
通过对本地区铀矿床形成的宏观地质特点的研究，能够理清构造活动、沉积相、基性岩浆活动等与砂岩型铀成矿密切相关的因素对白兴吐地区砂岩型铀矿成矿的影响。
而微观方面的特征则主要通过对矿石中后生蚀变类型、蚀变矿物共生组合及铀矿物组成特征、等方面的研究来揭示。
后生蚀变是砂岩型铀矿中的重要成矿条件和找矿标志，其与铀矿化具有密切的成因联系，铀元素及铀矿物在矿石中的赋存状态及物质组分，不仅关系铀矿质的沉淀和富集规律的系统认识，而且是衡量铀矿石可利用性和经济价值的重要指标之一，同时，两者也都是对铀成矿过程的直接反映，是对成矿作用的良好指示。
因此，通过对后生蚀变、成矿流体的同位素地球化学特征及铀矿物组成的深入研究来揭示白兴吐地段砂岩型铀矿成矿过程及成矿控制因素进而总结铀成矿规律，具有重要的理论意义和现实意义。
归纳起来本文的目的意义主要有以下三个方面：1）通过对矿石物质组成的研究，掌握铀在矿石中的赋存状态及铀矿物组成，有利于揭示研究区铀成矿规律，为找矿工作的深入及区域进一步找矿提供依据，并为扩大该区域外围的铀矿找矿和追索对比，提供参考。
同时，铀的存在形式的研究也为后期地浸采矿工作的开展奠定了基础；2）开展包括构造、沉积相、岩浆活动、流体作用、氧化因数等在内的控矿因素研究，探讨矿床成因，建立成矿模式，总结成矿规律。
3）本论文的研究具有理论和实践双重意义，一方面，论文研究是对我国北方盆地地浸砂岩型铀矿成矿规律研究的深入，对于完善砂岩型铀成矿理论，构建“松辽式”的砂岩型铀成矿模式具有重要意义。
另一方面，本研究能够为生产实践服务，解决找矿工作中亟待解决的实际问题，指导外围砂岩铀矿的找矿，具有重要的实际意义。
1.2研究现状1.2.1国外研究现状世界上对砂岩型铀矿的研究以美国和前苏联最为详细、深入，并在60—80年代达到高峰。
20世纪50年代以来，前苏联在中亚地区发现了数十个大型、超大型砂岩型铀矿床，它们全部产在受印度板块向欧亚板块挤压而导致的喜马拉雅造山运动期发育起来的天山造山带和年青的土伦地台夹持的次造山带内。
至70年代，前苏联铀矿地质学家就对该地区铀矿床的成矿环境、形成机理及矿床的时空分布规律和找矿识别标志进行了大量而卓有成效的研究，在不断的生产实践中，形成了一套完整的层间渗入成矿理论及其判别标志。
同时，在研究层间氧化带砂岩型铀矿形成的大地构造背景过程中，提出了著名的“次造山带”控矿的理论。
另外，俄罗斯专家对在俄罗斯和蒙古境内广泛发育的古河道型砂岩型铀矿的成因机制方面做了大量的研究工作，提出古河谷型渗入潜水—层间水氧化作用成因的理论。
美国的地质学家对砂岩铀矿的研究集中在60—70年代。
由于美国众多的砂岩型铀矿床分布在怀俄明盆地、科罗拉多高原和得克萨斯海岸平原，所以研究工作主要是针对上述三个地区进行的，随着工程的加密和研究的深入，铀矿地质工作者逐渐认识到砂岩型铀矿独特的成矿条件和控制因素，并提出和完善了怀俄明式、科罗拉多式和得克萨斯式等几种不同类型砂岩型铀矿的找矿模式和判别依据，建立了世界最著名的卷型铀矿床的矿床模式和成矿理论。
迄今为止，砂岩型铀矿总资源量已跃居世界铀矿类型的第二位，仅次于在澳大利亚、加拿大两国占统治地位的不整合面型铀矿，其在世界铀资源总量中占据重要的地位（王振邦，2002）。
国内外学者从理论和实践等多方面探讨了铀元素及其矿床的形成条件（FinchWI，1996；MikakeS，etal.，2000；SpirakisCS，1996；）。
美国和前苏联不仅对砂岩型铀矿床的研究起步早，而且研究程度也较高。
在砂岩铀矿的发现和勘查过程中，美国学者对砂岩型铀矿的成矿物质来源、矿床成因、地质识别判据等进行了深入的研究和系统总结，并建立了“卷状铀矿床（即典型的层间氧化带型砂岩铀矿床）”的成矿模式（GrangerHC，etal.，1961，1974；HarshmanEN，1970；RackleyRI，1975）；前苏联学者出版了大量有关外生铀矿床方面的论著，逐步建立了比较完善的“层间渗入成矿理论”、“水成铀矿床成矿理论”以及“次造山带控矿理论”等。
这些理论的发展和完善对于我国砂岩型铀矿找矿工作的兴起和发展具有重要的指导意义。
1.2.2国内研究现状砂岩型铀矿床也是我国重要的工业铀矿化类型之一，我国的砂岩型铀矿勘查起步较早，始于上世纪50年代，50-80年代，主要是利用航空伽玛测量、地面放射性测量和地表浅部勘探、追索等手段，进行地表找矿，虽然发现了一定规模和数量的矿床，但由于地浸采矿工艺在我国尚未得到应用，大多数不适于地浸方法开采。
80年代中期开始至今，由于地浸法开采试验的成功及注重开采铀资源的经济效益，已把可地浸砂岩铀矿作为主攻方向，并在若干大型、大中型盆地发现一批砂岩型铀矿床，诸如伊犁盆地南缘、吐哈盆地南缘、鄂尔多斯盆地东北部及二连盆地、巴音戈壁盆地等，松辽、准噶尔、海拉尔等盆地的找矿工作也正在积极探索中（陈戴生等，2003）。
与此同时，配合生产对产铀盆地区域地质背景条件、砂岩型铀矿的矿化特征及控矿因素、成矿机理及成矿模式等方面也开展了较为深入的研究，并取得了大量的研究成果，反映了中国层间氧化带砂岩型铀矿找矿进展，形成了我国层间氧化带砂岩型铀矿成矿地质理论体系。
由于苏联1967年在砂岩型铀矿地浸实验取得成功，我国铀矿找矿的主攻对象逐渐转变为产在中生代盆地中经济可采的地浸砂岩型铀矿。
中国北方中新生代盆地地质背景与乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等国相似成为大型、超大型地浸砂岩型铀矿的主攻勘查目标，并取得重大成果，在伊犁盆地南缘发现了几个大型砂岩型铀矿床；吐哈盆地南缘提交了万吨级的铀矿基地。
与此相比，中国东部中新生代盆地的砂岩型铀矿工作进展缓慢。
但是，随着砂岩型铀矿工作力度的加强和工作程度的深入，一批产铀中新生代盆地（如辽西—冀北建昌盆地、二连盆地、测老庙盆地、鄂尔多斯盆地）初露端倪，获得了具有一定储量的铀矿床。
在此基础上，广大铀矿地质工作者通过对典型砂岩型铀矿床的解剖，对盆地演化过程中地质构造环境、古气候、岩相古地理、铀源、水动力和层间氧化带发育状况对砂岩型铀矿形成的影响等进行了深入研究，先后建立了“伊犁式”、“吐哈式”、“东胜式”砂岩型铀矿成矿模式，进而建立了我国陆相盆地层间氧化带型砂岩铀矿成矿模式、找矿标志和预测准则，提出了我国砂岩型铀矿研究必须抓住三个基本成矿地质条件和“六位一体”的判别准则。
后生蚀变是指在沉积成岩阶段之后，由表生地下水将一些组分(离子和化合物)带出和带入，致使岩石的化学成分和矿物组分发生的重大变化（А·И·别列里曼主编，熊福清等译，1995），而造成这种变化的主要因素则是盆地流体。
盆地流体是指在沉积盆地演化过程中活动并参与了沉积物的各种成岩—后生变化的复杂流体相，包括盆地内部沉积物压实和相变所释放出的流体，以及主要由盆地边缘大陆隆起区补给的下渗大气降水（刘建明等，1997），盆地流体活动随着盆地构造动力条件变化而演变，并广泛参与沉积物的成岩、后生、成油和成矿过程，使盆地中形成深埋作用、渗出和渗入三大成矿系统（王正邦，2002）。
渗出和渗入型成矿系统控制着砂岩型铀矿的形成和矿床内后生蚀变作用的发育。
由盆地边缘大陆隆起区补给的下渗含铀含氧水沿渗透性较好的砂岩渗透运移，并在氧化—还原界面附近沉淀成矿，构成砂岩铀矿渗入型成矿系统，伴随成矿的同时，发育的后生氧化作用则是使铀迁移、富集的重要条件。
盆地深部形成的含油气等还原物质的还原水和富含多种元素的热卤水等流体，在静水压力和构造动力的驱使下，由盆地深部沿渗透层或切层断裂等通道向浅部运移，从而形成一系列的金属、非金属矿化和油气田，构成渗出成矿系统，其在砂岩型铀矿形成过程中也占据着重要地位，尤其是盆地深部油气等还原性流体在砂岩型铀成矿作用中发挥着至关重要的作用，其与原生还原剂一起形成了砂岩型铀矿所必须的地球化学障条件，我国北方主要砂岩型铀矿的形成基本都有油气作用的参与（张如良等，1994，2004；王驹等，1995；孙晔等，2004；李胜祥等，2006；冯乔等，2006；吴柏林等，2006a，2006b，2007；张景廉等，2006；彭云彪等，2007；权建平等，2007；蔡春芳等，2008；张振强等，2008，2009；林锦荣等，2009），与此同时，研究表明砂岩型铀矿床中也存在低温热液流体成矿作用（肖新建等，2004b；丁万烈，2003；张复新等，2006；柳益群等，2006；潘家永等，2009）。