Oxidation and geological characteristics of uranium mineralization in Heishui area, Pingzhuang Basin
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摘要:
黑水地区位于平庄盆地北部，砂岩型铀矿找矿目的层为白垩系孙家湾组，目前在盆缘发现了较好的氧化带和工业铀矿化线索，但成矿作用方式和类型并不清楚，困扰着下一步勘查方向的选择。为深入研究目的层氧化作用和铀成矿地质特征，通过系统采集样品，进行镜下鉴定、主量元素、环境地球化学指标、粘土矿物、电子探针、扫描电镜等分析。研究结果表明，黑水地区含矿目的层砂岩成熟度较低，为近物源沉积；后生氧化作用较强且存在明显的蚀变分带现象；目的层还原剂主要为黄铁矿，铀的富集方式主要为含铀含氧水不断渗入砂体，在层间氧化带前缘氧化还原过渡带富集成矿，铀矿物类型主要为沥青铀矿，其次为铀石，主要有2种赋存形式。对铀成矿地质特征进行探讨，认为该地区符合层间氧化带型砂岩型铀矿成矿模式，具有较大的成矿潜力。
Abstract:The Heishui area lies in the northern Pingzhuang Basin, where the Cretaceous Sunjiawan Formation is targeted for uranium exploration. Better oxidized zones and industrial uranium mineralization have been observed on the margins of the basin in recent years. However, the choice of the next exploration direction puzzles us because the pattern and type of mineralization are still unclear. To improve our understanding of the oxidation of aim stratum and geological characteristics of uranium mineralization, we conducted an integrated analysis of samples collected in study area, including microscopic identification, major element, environmental geochemical indicators, clay minerals, EPMA, and SEM in this study. The results show that the maturity of sandstone of ore bearing aim stratum is low, indicating a proximal provenance. There is strong post-growth oxidation and significant alteration zoning. Furthermore, the target layer reductant is dominated by pyrite. The uranium enrichment pattern is that uranium-oxygenated water continuously infiltrates the sand body. Enrichment and mineralization occurred in the oxidation-reduction transition zone of the frontal interlayer oxidation zone. Pitchblende, followed by coffinite, is the predominant uranium mineral type. The geological characteristics of the uranium mineralization in the study area are in accord with oxide zone-stratified sandstone-type uranium mineralization model, which has a high potential for mineralization.
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表 1 平庄盆地黑水地区氧化还原分带主量元素含量
Table 1. Statistical table of constant elements content in redox zoning of Heishui area, Pingzhuang Basin
% 样品编号 SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O P2O5 Fe2O3 MnO 烧失量 CIA 氧化还
原分带01C1 74.05 11.86 0.25 0.78 0.44 4.30 2.98 0.07 1.81 0.04 2.71 60 氧化带 01C2 72.71 12.76 0.30 0.55 0.59 4.44 2.58 0.08 2.20 0.03 3.14 63 01C3 72.17 12.96 0.29 0.57 0.51 4.61 2.19 0.09 1.99 0.05 3.21 64 过渡带 01C4 72.82 12.35 0.30 0.60 0.41 4.53 3.32 0.08 2.07 0.05 3.45 59 01C5 73.65 11.22 0.18 0.73 0.25 4.51 3.33 0.06 1.67 0.06 3.68 57 还原带 01C6 73.67 12.55 0.26 0.67 0.48 4.55 2.76 0.07 1.75 0.04 3.02 61 注：测试单位为辽宁省地质矿产研究院有限责任公司实验室, CIA为岩石化学蚀变指数 
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表 2 氧化还原分带环境地化指标
Table 2. The data of environmental geochemical index in redox zoning
样品编号 岩性 TOC/% 全S/% S2-/% FeO/% Fe2O3/% Fe2O3/
FeOΔEh/mV 分带 01hj01 红褐色含砾粗砂岩 0.04 0.02 0.005 0.57 3.10 5.44 37 氧化带 01hj02 浅黄色砂砾岩 0.02 0.01 0.002 0.34 1.67 4.91 21 01hj07 浅黄色砂砾岩 0.01 0.09 0.001 0.23 1.04 4.52 23 01hj10 黄色粗砂岩 0.02 0.05 0.005 0.57 2.06 3.61 36 02hj04 黄色中砂岩 0.04 0.02 0.001 1.58 0.92 0.58 22 02hj06 紫红色砂砾岩 0.09 0.04 0.001 1.41 1.75 1.24 16 01hj03 灰绿色—红褐色砂砾岩 0.02 0.03 0.010 1.02 2.06 2.02 56 过渡带 01hj05 红褐色—灰白色砂砾岩 0.02 0.05 0.005 0.79 2.29 2.90 43 02hj01 灰白色—浅黄色含砾粗砂岩 0.12 0.14 0.002 1.57 0.47 0.30 18 02hj02 灰绿色—红褐色含砾粗砂岩 0.03 0.07 0.002 1.02 1.36 1.33 31 02hj03 灰白色粗砂岩 0.04 0.03 0.004 1.12 0.58 0.52 30 02hj09 灰绿色—红褐色砂砾岩 0.13 0.05 0.003 1.48 0.74 0.50 26 01hj04 灰绿色粗砂岩 0.02 0.16 0.014 0.95 1.38 1.45 62 还原带 01hj06 灰绿色砂砾岩 0.12 0.23 0.012 0.98 1.62 1.65 40 01hj08 灰绿色砂砾岩 0.02 0.16 0.014 1.48 1.34 0.91 44 01hj09 灰色粗砂岩 0.05 0.14 0.009 0.78 1.19 1.53 43 01hj11 灰绿色砂砾岩 0.01 0.15 0.020 0.45 1.47 3.27 42 01hj12 灰绿色砂砾岩 0.02 0.18 0.018 0.69 2.39 3.46 49 02hj05 灰绿色粗砂岩 0.04 0.20 0.016 2.21 0.23 0.10 46 02hj07 灰色含砾粗砂岩 0.22 0.18 0.008 1.30 0.30 0.23 23 02hj08 灰色粗砂岩 0.22 0.17 0.006 1.66 0.36 0.22 22 02hj10 灰色含砾粗砂岩 0.18 0.08 0.009 1.60 0.66 0.41 28 注：测试单位为辽宁省地质矿产研究院有限责任公司实验室
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表 3 氧化还原分带矿物含量
Table 3. The list of mineral contents in redox zoning
序号 原始编号 样品岩性 分带 矿物含量/% 粘土含量 石英 钾长石 斜长石 方解石 白云石 菱铁矿 黄铁矿 赤铁矿 1 01NT02 黄色含砾粗砂岩 氧化带 20.8 23.3 25.6 15.9 14.4 / / / / 2 01NT04 红褐色含砾粗砂岩 24.3 24.9 21.1 22.7 / / 2.8 / 4.2 3 01NT03 黄色—灰绿色含砾中砂岩 过渡带 16.4 28.3 26.3 25.8 / / 3.2 / / 4 01NT01 浅黄色—灰色含砾粗砂岩 15.7 25.9 26.7 18.9 12.8 / / / / 5 01NT05 灰绿色砂砾岩 还原带 8.3 23.2 29.6 21.2 17.7 / / / / 6 01NT06 灰绿色含砾粗砂岩 14.1 32.0 27.9 21.7 / / 4.3 / / 注：测试单位为辽宁省地质矿产研究院有限责任公司实验室，“/”代表低于检出极限
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表 4 铀矿物电子探针成分分析结果
Table 4. Analytical results of uranium minerals by electronic-probe
% 测点号 SiO2 TiO2 Al2O3 FeO CaO MgO Na2O ThO2 Y2O3 PbO2 NiO UO2 总计 名称 1 5.79 0.34 1.35 1.05 2.15 0.08 0.17 / / 0.07 0.03 85.46 96.49 沥青铀矿 2 4.67 0.28 1.37 1.39 2.43 0.02 0.08 0.08 / 0.67 0.02 87.23 98.24 沥青铀矿 3 6.84 0.96 1.64 0.91 1.68 0.01 0.26 0.12 / 0.25 0.02 84.35 97.04 沥青铀矿 4 4.16 0.41 0.98 0.78 3.27 0.09 0.04 / / 0.12 / 85.29 95.14 沥青铀矿 5 3.98 0.29 1.07 1.53 2.34 / 0.01 / / 0.09 0.01 86.34 95.66 沥青铀矿 6 8.94 0.18 0.04 3.57 1.08 0.11 0.51 40.67 1.45 0.24 0.03 38.58 95.4 铀钍矿 7 7.58 0.09 0.09 3.12 1.34 0.04 0.04 38.96 0.93 0.06 0 44.62 96.87 铀钍矿 8 7.24 0.14 0.13 4.03 1.97 0.07 0.02 39.24 1.29 0.31 0.05 43.41 97.9 铀钍矿 9 19.25 0.89 0.58 0.83 2.69 / 0.16 2.56 0.02 0.07 0.04 72.48 99.57 铀石 10 21.32 1.27 0.97 1.07 2.87 0.01 0.31 1.98 / 0.32 / 66.35 96.47 铀石 11 24.26 0.09 1.04 0.95 2.45 0.06 0.42 2.07 / 0.14 / 67.27 98.75 铀石 12 20.84 0.14 0.85 1.92 1.59 0.02 0.09 1.16 / 0.07 0.03 70.21 96.92 铀石 13 2.32 13.57 0.12 27.15 1.68 0.07 0.64 0.14 0.89 0.32 0.01 51.86 98.77 铁钛铀矿 14 3.76 10.28 0.17 18.39 1.72 0.01 0.17 0.21 0.76 0.26 0.02 54.35 90.1 铁钛铀矿 注：测试单位为东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，“/”代表低于检出极限
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图(11)
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