沉積巖內(nèi)生蝕變與鈾礦化

沉積巖內(nèi)生蝕變與鈾礦化

1巖型鈾礦及內(nèi)生蝕變的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義后蝕變是沉積相的重要成礦條件和勘探標(biāo)志，也是砂巖和外生后裔材料的重要成礦條件和礦床。研究后刻蝕具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。1.1把生物入環(huán)境中的巖石化學(xué)和礦物組分等后生蝕變是指在沉積成巖階段之后,由表生地下水將一些組分(離子和化合物)帶出和帶入,致使巖石的化學(xué)成分和礦物組分發(fā)生的重大變化。這種變化可依據(jù)其外部標(biāo)志(巖石的顏色和結(jié)構(gòu)等)清楚地確定。后生作用是相對(duì)同生作用而言的。同生作用繼承沉積作用階段,沒有外來物質(zhì)的帶入;后生作用不繼承沉積作用,有組分的帶入和帶出。1.2地球化學(xué)環(huán)境和沉積建造對(duì)新生礦物形成原因的控制(1)新生礦物的形成和蝕變受巖石高滲透性的控制,是后生作用的可靠標(biāo)志。對(duì)原始滲透性進(jìn)行研究主要靠間接標(biāo)志,如碎屑粒度、分選性、孔隙和裂隙。(2)新生礦物與沉積建造之間地球化學(xué)環(huán)境相矛盾的情況可以作為礦物后生成因的有力證據(jù)。如在還原地球化學(xué)環(huán)境下沉積的灰色含煤碎屑巖建造中出現(xiàn)了黃色或紅色褐鐵礦化巖石。(3)新生礦物共生組合的分帶性(后生分帶性)在空間上與相變不吻合疊加,是沉積巖中觀察蝕變后生性的可靠標(biāo)志,但在某些情況下,后生蝕變也會(huì)間接受巖性或巖相控制。(4)新生礦物與沉積后的斷裂構(gòu)造有關(guān)是礦物后生成因的可靠標(biāo)志,但這一標(biāo)志有時(shí)不容易判定。1.3盆地大氣水流動(dòng)與巖石相互作用關(guān)系大氣水與巖石的相互作用是沉積巖層中發(fā)育后生蝕變的主要因素。多孔介質(zhì)中的大氣水是來自沉積盆地周圍和盆地中間隆起區(qū)的大氣降水。流進(jìn)沉積盆地中大氣水的體積比先前人們預(yù)料的要大得多。大氣水流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力是重力,它是以河水面、湖水面或海平面為基準(zhǔn)面,由流體靜壓頭驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)。大氣水進(jìn)入盆地的流動(dòng)通道是滲透層及斷層。區(qū)域上大氣水的流向是從盆地邊緣向盆地中央流動(dòng),由盆地淺部向盆地深部流動(dòng)。大氣水的流速為0.1-100m/a,在盆地的最淺部和離水源最近的地方,大氣水的流速最大。在盆地淺部(<1km)大氣水的流速可以比壓實(shí)驅(qū)動(dòng)流體的流速高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。重力驅(qū)動(dòng)的大氣水沿滲透層和斷層流動(dòng)的水平距離可達(dá)幾百公里。以前曾認(rèn)為大氣水進(jìn)入潛水面以下便停止流動(dòng)了,實(shí)際上大氣水流進(jìn)盆地的深度可達(dá)2-3km。在滲透介質(zhì)中,大氣水的流動(dòng)規(guī)律服從達(dá)西定律。大氣水通過沉積物的流量取決于降雨量、地下水頭、含水層的滲透率、含水層的分布及連續(xù)性等。流進(jìn)沉積盆地中大氣水的體積還與盆地成因類型有關(guān)。例如,流進(jìn)具活躍邊緣隆起及含水層出露的山間盆地中的大氣水,比進(jìn)入低起伏臺(tái)向斜盆地的要大得多。一旦大氣水進(jìn)入沉積盆地,就開始了大氣水與巖石的相互作用(即水-巖作用)過程,大氣水與巖石的相互作用表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面,大氣水使碎屑礦物和成巖自生礦物淋蝕,形成新的自生礦物;另一方面,大氣水的化學(xué)成分將緩慢地被巖石所改變。大氣水與砂巖相互作用的主要標(biāo)志是:硅酸鹽礦物碎屑水解,發(fā)生高嶺土化;大氣水與砂巖相互作用所形成的新生自生礦物的穩(wěn)定同位素以低δ18O和δ13C為特征;新生的特征自生礦物為富鐵菱鐵礦,而非富鈣菱鐵礦;有機(jī)質(zhì)及(含)鐵礦物的氧化等。1.4腐蝕水處理分類準(zhǔn)則沉積巖的后生蝕變是極其多種多樣的,可以依據(jù)不同的標(biāo)志進(jìn)行分類。為了達(dá)到研究和預(yù)測(cè)鈾礦床的目的,比較合理適用的分類準(zhǔn)則是依據(jù)能反映地下水氧化-還原環(huán)境的礦物-地球化學(xué)標(biāo)志。按照這個(gè)準(zhǔn)則,后生蝕變可分為后生氧化蝕變和后生還原蝕變兩大類。后生氧化蝕變又進(jìn)一步分為潛水氧化蝕變、層間氧化蝕變和潛水-層間氧化蝕變。后生還原蝕變又進(jìn)一步分為還原硫化物礦化蝕變、還原(無硫化物)潛育化蝕變及油氣還原蝕變。2氧化后氧化2.1褐鐵礦化的水化程度和蝕變期次當(dāng)原生灰色巖石被氧化蝕變時(shí),主要是有機(jī)質(zhì)、鐵礦物和含鐵礦物的氧化蝕變,其氧化蝕變的一般順序?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)→鐵的碳酸鹽(菱鐵礦、鐵白云石)→鐵的硫化物(黃鐵礦、白鐵礦)→含鐵硅酸鹽(海綠石、黑云母、綠泥石)。(1)有機(jī)質(zhì)的氧化(燃燒):原生灰色巖石發(fā)生氧化蝕變時(shí),有機(jī)質(zhì)首先被氧化,炭化植物碎屑氧化后變成棕色,植物根系氧化后變成淺褐色管狀印模。俄羅斯專家稱有機(jī)質(zhì)的氧化為有機(jī)質(zhì)“燃燒”,按氧化的程度又分為部分燃燒和完全燃燒。(2)褐鐵礦化(黃色、紅色蝕變):后生褐鐵礦化是氧化蝕變作用的主要礦物-地球化學(xué)標(biāo)志。由于鐵的克拉克值高,以及在介質(zhì)變化時(shí)能改變價(jià)態(tài),因此可依據(jù)巖石顏色的變化來確定。在巖石和地球化學(xué)研究中,鐵的礦物早就作為礦物形成環(huán)境的指示劑,這一原則也適用于鈾礦床的后生蝕變研究之中。褐鐵礦是鐵的氫氧化物(針鐵礦和纖鐵礦FeOOH、水針鐵礦和水纖鐵礦FeOOH·nH2O)的混合物。對(duì)外生作用而言,針鐵礦通常在這些礦物混合物中起主導(dǎo)作用。針鐵礦是一種分布最廣的礦物,因?yàn)樗怯珊r(jià)鐵的礦物氧化蝕變而來的,其形成的溫度和酸堿度范圍比赤鐵礦(Fe2O3)和纖鐵礦要廣。氧化蝕變時(shí)所形成的褐鐵礦化,其鐵源主要是來自沉積巖中鐵的低價(jià)化合物(鐵的硫化物、碳酸鹽和硅酸鹽)。褐鐵礦全部或部分地交代了鐵的低價(jià)化合物,使灰色或淺綠色巖石全部或部分變?yōu)辄S色、橙黃色、淺紅黃色或紅色。這些次生色可呈連續(xù)的片狀、條帶狀、斑點(diǎn)狀等。巖石的顏色是以黃色為主還是以紅色為主,主要取決于新生的鐵氫氧化物的水化程度。黃色色調(diào)表明鐵氫氧化物含有大量的水,而紅色則表明其水化程度較低。水化程度在相當(dāng)大的程度上取決于巖石的滲透性。例如,在含煤層的層間褐鐵礦化范圍內(nèi),可見到黃色和桔黃色呈現(xiàn)在滲透性最強(qiáng)的巖石中,而玫瑰色、紅色和淡紫色則表現(xiàn)在弱滲透性的巖石(粘土、粘土質(zhì)粉砂巖、碳酸鹽化砂巖和粘土質(zhì)菱鐵巖)中。此外,水化程度還與蝕變期次有關(guān),例如二連盆地川井地區(qū),早期褐鐵礦化為紅色蝕變,而晚期褐鐵礦化為黃色蝕變。鐵的二硫化物(黃鐵礦、白鐵礦)和碳酸鹽(鐵白云石、菱鐵礦)是中性和弱堿性含氧層間水分布帶中反應(yīng)能力最強(qiáng)的組分。這些礦物氧化蝕變的速度和程度在相當(dāng)大的程度上取決于這些礦物的大小和形狀。(1)鐵碳酸鹽礦物的氧化蝕變:當(dāng)?shù)V物原始形態(tài)為細(xì)小球粒和晶體時(shí),菱鐵礦完全為針鐵礦和水針鐵礦的混合物所交代。在較大的粘土質(zhì)菱鐵礦結(jié)核和夾層中,鐵的氫氧化物主要是沿其邊緣和裂隙發(fā)育。蝕變巖石薄片在顯微鏡下放大150倍,可見水針鐵礦交代小米粒狀的菱鐵礦晶體。沉積巖中小球粒菱鐵礦氧化蝕變后呈細(xì)小黃點(diǎn)狀,當(dāng)含有錳時(shí)可呈現(xiàn)紅色。膠結(jié)物的菱鐵礦氧化蝕變后呈褐色。(2)鐵的二硫化物氧化蝕變:在該類礦物呈細(xì)小晶體狀或細(xì)小球粒狀的地段,針鐵礦和水針鐵礦成為假相,完全交代鐵的二硫化物。當(dāng)這些礦物為較大的結(jié)核狀或連晶時(shí),僅在其邊緣形成鐵的氫氧化物的鑲邊;大的它形二硫化物礦物首先沿其裂隙或邊緣氧化蝕變。因此,在它們周圍的粘土膠結(jié)物中形成淺黃褐色的暈圈。蝕變巖石光片在顯微鏡下放大200-300倍,可見褐鐵礦沿黃鐵礦的微裂隙交代呈樹枝狀析出物,或包圍碎屑顆粒呈膠體鑲邊。沉積巖中呈細(xì)分散狀、晶形較好的黃鐵礦氧化蝕變后成黃鐵礦的假相并呈密集的亮黃色斑點(diǎn)。當(dāng)黃色巖石中出現(xiàn)亮黃色密集點(diǎn)時(shí),野外就可推斷是細(xì)分散結(jié)晶黃鐵礦氧化蝕變而成,否則,就可能是菱鐵礦或云母等氧化蝕變而成。(3)含二價(jià)鐵的層狀硅酸鹽礦物的氧化蝕變:含二價(jià)鐵的硅酸鹽礦物一般相當(dāng)難氧化蝕變。其中,淺海相砂巖中的海綠石比其它礦物蝕變得早,在氧化蝕變作用的初期階段其顏色變淺,而后其特征的綠色變?yōu)楹稚?。黑云母和綠泥石在褐鐵礦化巖石中常見呈未蝕變狀或弱蝕變狀。當(dāng)這兩種礦物含有二硫化物的包裹體時(shí),這種蝕變作用才比較強(qiáng)烈地進(jìn)行。顯然,此種包裹體氧化蝕變的產(chǎn)物會(huì)對(duì)硅酸鹽礦物起破壞作用。常見巖石中的黑云母鱗片氧化蝕變后呈點(diǎn)狀金黃色。(4)鐵的氧化物氧化蝕變及水化:在灰色陸源巖石遭受氧化蝕變改造時(shí),由于鈦鐵礦(FeTiO3)和磁鐵礦(Fe3O4)碎屑顆粒中的二價(jià)鐵氧化以及在赤鐵礦水化時(shí)析出了很少量的鐵氫氧化物,此時(shí)這些礦物周圍的砂巖和粉砂巖的粘土膠結(jié)物中通常會(huì)出現(xiàn)褐黃色的暈圈。(5)高嶺土化:氧化蝕變時(shí),水-巖作用可使巖石的硅酸鹽顆粒(如長(zhǎng)石)和粘土膠結(jié)物發(fā)生蝕變,這種現(xiàn)象對(duì)含煤地層是很特征的。例如,在含有豐富炭化植物殘骸的砂巖層中,長(zhǎng)石顆粒水解形成高嶺石,蒙脫石-水云母組分的膠結(jié)物被高嶺石交代。以上是原生灰色巖石中的氧化蝕變特征。當(dāng)原生巖石中有機(jī)質(zhì)、硫化物組分很少時(shí),巖石為灰白色,后生氧化蝕變的標(biāo)志相當(dāng)不明顯,例如石英砂巖、灰?guī)r等。氧化蝕變后的石英巖為帶赭土色點(diǎn)狀花紋的淡白色,氧化蝕變的灰?guī)r和白云巖為帶紅色、粉紅色斑點(diǎn)及細(xì)脈狀的黃白色。2.2氧化侵蝕亞類后生氧化蝕變可分為層間氧化、潛水氧化及潛水-層間氧化。(1)地層氧化形態(tài)標(biāo)志①層間氧化發(fā)生在含氧的承壓層間水的作用下,層間氧化帶總是沿透水的巖層發(fā)育,首先它具有特定的層狀氧化形態(tài)標(biāo)志;②在弱透水巖層中,褐鐵礦化只發(fā)育在直接與含水層相接觸的地方;③透水巖石中褐鐵礦化發(fā)育的強(qiáng)度沿層間水運(yùn)動(dòng)的方向降低,蝕變帶具水平分帶性;④層間氧化蝕變帶的前鋒在剖面上呈舌狀體,在平面上呈彎曲的帶狀。(2)氧化劑和鐵的特性①潛水氧化發(fā)生在飽氣帶地下水的作用下,為面狀氧化,幾乎平行于古地表分布,剖面上位于角度不整合面或沉積間斷面之下。此時(shí)褐鐵礦化發(fā)育的強(qiáng)度在垂直方向上逐漸減弱,蝕變帶具垂直分帶性;②潛水氧化通常不受巖性控制,分布于滲透性不同的巖石中,特別是與風(fēng)化作用有關(guān)的高裂隙帶可促使氧化作用的發(fā)育;③在干旱氣候條件下,巖石中的有機(jī)物已完全被氧化,潛水氧化標(biāo)志除了鐵的氫氧化物外,還廣泛分布有錳的氧化物和氫氧化物,且伴有硫酸鹽(黃鉀鐵釩、石膏和天青石)、碳酸鹽等;④潛水氧化的深度總體上與古地形有關(guān),一般深100-200m。在有斷裂構(gòu)造發(fā)育的部位,其氧化深度會(huì)加大,在有油氣沿?cái)嗔研孤┑牡囟?氧化深度會(huì)減小。(3)潛水氧化帶分布規(guī)律潛水轉(zhuǎn)層間水氧化作用是潛水氧化與層間氧化的過渡類型,在一個(gè)盆地同時(shí)發(fā)育,且在平面上具有一定的分布規(guī)律。潛水氧化帶主要發(fā)育在山間盆地邊緣沖洪積扇相帶中,而在三角洲-湖相過渡相中則轉(zhuǎn)為層間氧化帶,且其前鋒位置受相變界線的控制。另一種潛水轉(zhuǎn)層間氧化的情況是時(shí)間上有先后,先是潛水氧化,后來由于滲透層被不透水層覆蓋,轉(zhuǎn)為層間氧化。3后部恢復(fù)后生還原蝕變分為硫化物化亞類、潛育化亞類和油氣還原亞類。3.1微量元素地球化學(xué)(1)硫化物化亞類后生蝕變巖石的顏色通常無變化,主要礦物地球化學(xué)標(biāo)志是疊加發(fā)育的硫化物,硫化鐵含量增高,達(dá)0.3%-0.6%。硫化物以鐵的二硫化物(黃鐵礦、白鐵礦)分布最為廣泛,也常見黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦,有時(shí)見辰砂。后生硫化物化在中亞自流盆地的氧化帶邊界發(fā)育非常廣泛。黃鐵礦呈膠狀、球粒狀、結(jié)核狀、細(xì)脈狀,分散于砂巖的粘土膠結(jié)物中,或浸染于含鐵礦物(黑云母、綠泥石、海綠石、菱鐵礦)、炭化植物殘骸、魚骨及介殼等化石中。沉積巖中后生硫化物形成的主要原因是地下水中含有硫化氫。硫化氫是水中硫酸鹽與烴類作用(在細(xì)菌參與下)還原形成的。地下水的滲濾有助于硫酸鹽還原作用的進(jìn)行,因而硫化物的形成在時(shí)間上與氧化作用是同時(shí)發(fā)生的,硫化物化發(fā)生在含氧水滲透不到的邊界地段。(2)后生硫化物化常伴有碳酸鹽化,這是因?yàn)樵摰囟嗡谐鼿2S外,CO2和有機(jī)酸的含量也增加了。3.2地下水潛育還原環(huán)境這一亞類發(fā)生在無氧和無硫化氫地下水作用的沉積層中。這種地下水中氧化亞鐵的含量高,可達(dá)n×100mg/L。其氣體成分的特征是含有烴和CO2,N的含量增高,并存在H2。地下水潛育還原環(huán)境是在自流盆地深部層位中水難循環(huán)和滯流的地段形成的。這種水沿滲透層側(cè)向遷移或沿?cái)嗔严蛏线w移。潛育化蝕變的礦物地球化學(xué)標(biāo)志不如硫化物蝕變明顯,菱鐵礦、綠泥石、含鐵水云母可作為潛育環(huán)境的標(biāo)型礦物。在原生紅色和后生褐鐵礦化巖石中,潛育作用導(dǎo)致紅色、黃色、桔黃色變?yōu)榈仙⒒姨m色、淺灰綠色、綠色,有時(shí)為灰白色。(1)黑化巖的分類巖石的退色蝕變往往沿透水層發(fā)育,是在不含硫化氫潛育水的弱還原作用下進(jìn)行的。當(dāng)這種作用對(duì)已后生褐鐵礦化的巖石還原時(shí)稱“二次還原”,此時(shí)鐵的氫氧化物被還原成低價(jià)氧化物,溶于水中被帶出,然后再氧化并以赭石的形式重新沉淀出來。這種鐵的再分配作用結(jié)果形成退色巖和鐵化巖。退色巖:俄羅斯學(xué)者稱其為“漂白巖”,它是由后生氧化的黃色巖石退色變成的白色巖石,其特征是鐵的總量減少,炭化植物碎屑缺失。經(jīng)歷潛育化作用的退色巖石常出現(xiàn)鐵、錳和親銅元素的貧化,鐵總量比紅色巖石低2倍。順便提及,白色巖石可有3種成因:一是原生的,是巖石中無有機(jī)質(zhì)所致,其特征是鉀長(zhǎng)石新鮮呈玫瑰紅色、肉紅色;二是酸性環(huán)境下與喜氧氧化作用同時(shí)的厭氧作用結(jié)果;三是二次還原的,可見有機(jī)質(zhì)“燃燒”過的殘余物及后生還原形成的黃鐵礦晶體。鐵化巖(赭石):在局部出現(xiàn),其特征是鐵的總量很高,比灰色巖石遭氧化后的鐵含量高出許多倍。巖石呈鮮亮的黃色,主要分布于后生氧化帶上,少量分布于后生氧化帶尖滅界線附近的原生灰色巖石中。后者在巴彥塔拉盆地見有,鐵化巖呈斑塊狀,但附近的炭屑新鮮未氧化,這是后生還原時(shí)鐵的再分配所致,而不是氧化形成的。(2)蝕變巖中紅色殘留體這種蝕變?cè)诎蛷┧璧厣闲陆y(tǒng)的下部廣泛發(fā)育。巖石的顏色由原生磚紅色、褐色改變?yōu)榛揖G色、淺綠色(色調(diào)污濁不均勻)。綠色蝕變的厚度可達(dá)幾十米,蝕變的強(qiáng)度總是由下向上減弱,弱綠色蝕變巖中保留有原生紅色殘留體的斑塊。俄羅斯專家認(rèn)為,這種蝕變很可能是鐵的氧化物、氫氧化物未經(jīng)溶解與帶出,而就地轉(zhuǎn)化為含鐵綠泥石的結(jié)果。3.3油氣潛育還原階段內(nèi)生熱巖質(zhì)區(qū)油氣的成分主要為H2S、CO2、烴類及H2,故油氣還原蝕變是一種既有硫化物還原又有潛育化還原的蝕變。硫化物礦化(黃鐵礦化)蝕變廣泛分布于油氣區(qū),在原生紅色或后生褐鐵礦化巖石中表現(xiàn)得特別明顯,巖石由紅色、黃色變?yōu)闇\藍(lán)灰色、灰黑色。后生硫化物的形成明顯受斷裂構(gòu)造控制,屬于獨(dú)立的還原階段。硫化氫是沿?cái)嗔褟纳畈坑蜌鈱由蟻淼?。后生黃鐵礦在砂巖中形成立方體、八面體晶體,在膠結(jié)物中形成粉末狀(膠狀)、浸染狀,在粉砂巖中形成細(xì)分散析出物,有時(shí)見黃鐵礦脈。與黃鐵礦同時(shí)還析出了綠泥石,它沿黑云母鱗片發(fā)育。在砂巖的粘土礦物膠結(jié)物中綠泥石形成不明顯的花瓣?duì)?與黃鐵礦共生。油氣潛育還原蝕變沿隱伏隆起或斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖石中見有油浸斑痕,并主要發(fā)育碳酸鹽化、高嶺土化。例如在巴彥塔拉盆地東緣所見:碳酸鹽化:在該盆地東緣鼻狀隆起透水層中發(fā)育,碳酸鹽化作用強(qiáng)烈,以膠結(jié)物的形式存在。俄羅斯專家認(rèn)為,碳酸鹽化可能與油氣源特有的碳酸水沿?cái)嗔训呐判褂嘘P(guān)。高嶺土化:在該盆地320剖面上可見較強(qiáng)烈的高嶺土化,它是鉀長(zhǎng)石在水和二氧化碳的作用下形成的。4鈾礦化與沉積巖水系統(tǒng)的關(guān)系水成鈾礦理論認(rèn)為,后生氧化作用是使鈾遷移、富集的重要條件,而后生還原與原生還原一起形成襯度大的地球化學(xué)障,則是使鈾沉淀成礦的關(guān)鍵因素。。鈾沉淀的地化障有氧化-還原障、酸-堿(中和)障、吸附障、蒸發(fā)障及熱動(dòng)力障等等,但其中最重要的是還原障,鈾在含水層中的聚集發(fā)生在氧化環(huán)境向還原環(huán)境急劇轉(zhuǎn)變之處。還原障細(xì)分為硫化物(硫化氫)障和潛育障兩個(gè)亞類。鈾的大量聚集與硫化物的形成有關(guān),幾乎在所有被研究的鈾礦床的礦層中,鈾的二硫化物都是與鈾礦物同時(shí)或近于同時(shí)生成的。沉積巖后生礦床中鈾礦化與硫化物在空間和時(shí)間上的緊密聯(lián)系說明存在硫化氫,它能使層間水的氧化還原電位(Eh)值急劇降低,從而形成鈾還原和沉淀的條件。不含硫化氫和氧的潛育水顯然也可作為鈾遷移和沉淀的介質(zhì),鈾礦化和潛育化帶之間的各種空間和時(shí)間上的相互關(guān)系可以說明這一點(diǎn)。鈾的富集可以疊加在早期的潛育化帶上,也可以在時(shí)間上非常接近,形成于潛育的還原障上。應(yīng)該指出,潛育化在水成鈾礦床形成中的作用研究得還不夠。在二連盆地及周邊地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦化均分布在后生氧化-還原蝕變的范圍之內(nèi),鈾礦化與潛水氧化帶的邊界及潛水-層間氧化帶的前鋒有較密切的關(guān)系。晚白堊世的潛水氧化作用在二連盆地及其周邊地區(qū)形成了大量分散的低品位鈾礦化、異常,它對(duì)在目的層中鈾的預(yù)富集起了重要作用,第三-第四紀(jì)的潛水-層間氧化作用形成了鈾的工業(yè)富集,在額仁淖爾地區(qū)形成了特大型鈾礦床,在巴彥塔拉地區(qū)的多條剖面上已見有復(fù)雜的似卷狀鈾礦體。鈾礦化與油氣后生還原作用也有重要關(guān)系,與碳酸鹽化、高嶺土化的關(guān)系不明。上新統(tǒng)中的后生還原(綠色蝕變)與鈾成礦無關(guān)。5儲(chǔ)量開采和勘探控制的序列模型在水成鈾礦床的含礦圍巖層中,各種類型的后生蝕變存在一定的空間和時(shí)間關(guān)系,形成了后生蝕變控礦分帶性。后生蝕變控礦分帶主要有兩種模式:5.1哈薩克斯坦模式由于中亞自流盆地的有機(jī)質(zhì)含量較低,地下水環(huán)境呈中性-弱堿性,后生蝕變控礦分帶為層間氧化-硫化物還原障,其控礦分帶性如下:(1)巖石石化學(xué)特征為褐鐵礦化及鈾淋蝕帶。按鐵的氧化程度進(jìn)一步分為完全氧化亞帶和不完全氧化亞帶。完全氧化亞帶:有機(jī)質(zhì)、鐵礦物及含鐵礦物全部氧化蝕變,巖石呈比較均勻的亮黃色、紅色或紫紅色,但仔細(xì)觀察,巖石中保留有炭屑氧化蝕變后留下的淡棕色殘留物,這是區(qū)別后生(次生)色與原生色的主要依據(jù)。完全氧化帶的寬度很大。不完全(局部)氧化亞帶:其寬度從1m至幾十米不等。該帶的特點(diǎn)是透水的砂巖都完全氧化了,而所夾的粉砂巖只見到退色環(huán)邊,其中心部分仍殘留原生灰色。隨著向氧化帶尖滅邊界線的方向,原生灰色巖石殘留體的數(shù)量增加。另一特點(diǎn)是鐵的硫化物和鐵的碳酸鹽礦物遭到氧化蝕變,而鐵的硅酸鹽礦物沒有改變。(2)鈾礦化與礦產(chǎn)成礦為二價(jià)鐵的硫化物富集和后生鈾富集帶。按鈾礦化特征進(jìn)一步分為礦化初始破壞亞帶、鈾富礦亞帶、鈾一般礦亞帶、鈾貧礦亞帶和鈾分散暈亞帶。在該后生蝕變控礦分帶中鈾礦化與硫化物礦化相吻合。鈾礦物為瀝青鈾礦、鈾黑及鈾石。在黃鐵礦化巖石中,還常見新生的硫鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化物以及鐵的硒化物和自然硒。鉬礦化位于鈾礦化的前部,硒礦化位于鈾礦化的后部。(3)巖帶未雕刻有機(jī)炭含量不高,很少超過0.03%-0.05%,鐵總量低,一般小于1%;鐵的硫化物含量也不高,為0.01%-0.02%。5.2厭氧作用漂質(zhì)巖帶為潛水轉(zhuǎn)層間氧化-潛育化還原障控礦分帶模式。由于地層中有機(jī)質(zhì)含量較高,地下水為酸性環(huán)境,在喜氧氧化帶的前方發(fā)育有厭氧作用漂白帶。俄羅斯古河道型和山間盆地型鈾礦(多勃羅沃里、希阿格達(dá)、依姆礦床)都具有漂白帶。我國新疆伊犁盆地層間氧化帶礦床(512)中也見有漂白巖(魏觀輝,1999)。俄羅斯式后生蝕變控礦分帶為:雜色巖石氧化帶、厭氧作用漂白巖帶及原生灰色巖帶。鈾礦化位于漂白帶與原生灰色巖帶接觸部位。(1)含氫氧化物浸染料注漿發(fā)育在古河谷的側(cè)幫和上游,巖石呈紅色或黃色、褐色,是鐵的氫氧化物浸染造成的。其特征是褐鐵礦呈黃鐵礦、菱鐵礦及炭化植物碎片的假相,有機(jī)質(zhì)及鐵的硫化物急劇減少。古老(J-K)的氧化帶呈紅色,年青(R-Q)的氧化帶呈黃色、褐色。(2)厭氧-喜氧-漂片型充填帶漂白巖呈蒼白色、亮灰色,其前鋒向著灰色巖帶尖滅,與原生灰色巖石的區(qū)別是漂白帶的有機(jī)質(zhì)實(shí)際上全部消失,與后生氧化雜色巖石的區(qū)別是漂白帶中鐵的氫氧化物很少(鐵遷出)。但漂白帶的后部有褐鐵礦的再沉積帶,鐵含量高達(dá)10%-20%;漂白帶的前鋒見有黃鐵礦、方解石及褐色次生腐殖質(zhì)的析出物,電子顯微鏡下還見有機(jī)質(zhì)遭放射性照射形成的石墨鱗片。厭氧作用與喜氧作用是同時(shí)進(jìn)行的,遠(yuǎn)離盆地邊緣處,隨著溶解游離氧的消耗,喜氧氧化過程被厭氧作用過程所代替。鈾礦化產(chǎn)于厭氧作用漂白帶與原生灰色巖石接觸部位,故厭氧作用漂白帶是控礦分帶性在剖面上的規(guī)律性特征。鑒別漂白巖非常重要,混淆原生灰色巖和漂白巖,則會(huì)錯(cuò)誤地判斷鈾礦化的位置而漏礦。值得提及的是,俄羅斯鈾礦床上漂白帶在成礦后的潛育化過程中進(jìn)一步加強(qiáng),因此,所謂漂白帶實(shí)際是兩個(gè)不同過程共同作用的結(jié)果。第一個(gè)是成礦作用過程(厭氧作用過程),第二個(gè)是礦后過程(二次還原過程)。(3)設(shè)立多亞保護(hù)帶有機(jī)質(zhì)含量較高,有機(jī)碳大于0.5%-1%。根據(jù)后生蝕變的氧化亞類與還原亞類的不同組合,后生蝕變控礦分帶性其實(shí)可以有多種多樣的亞模式,例如蒙古哈拉特式,為潛水氧化-潛育化還原障控礦分帶模式;我國二連盆地努和廷式,為潛水轉(zhuǎn)層間氧化-油氣還原障控礦分帶模式等等。6蝕變巖石學(xué)特征的研究沉積巖后生蝕變是一個(gè)復(fù)雜的問題,涉及礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)等學(xué)科,其中地球化學(xué)又涉及鈾的地球化學(xué)、鐵的地球化學(xué)及水文地球化學(xué)等領(lǐng)域,故后生蝕變的研究應(yīng)認(rèn)