吐哈盆地西南缘中新生代构造演化与铀成矿关系研究

论文摘要

天山造山带位于亚洲大陆腹部,是中亚造山带重要组成部分,主要经历了古生代碰撞增生和中新生代再造山活动。以东经约88°线为界限,分为东天山和西天山。东天山自南向北又可划分为南、中、北天山和博格达山。吐哈盆地夹持于北天山和博格达山之间,出露完整的上古生界至新生界地层,蕴含丰富的铀、煤和油气等资源。目前一些学者对吐哈盆地西南缘铀成矿作用开展了较多研究,而关于研究区构造、沉积演化与铀成矿及后期改造的关系仍不清楚。因此,对吐哈盆地西南缘地区中新生代构造隆升和沉积演化过程的研究,不仅能够加深对东天山地区盆山耦合关系的认识,而且有利于查明吐哈盆地铀的来源、成矿及成矿后变化,为吐哈盆地铀矿资源勘探开发提供科学依据。本文在对吐哈盆地西南缘地区进行构造变形和沉积演化研究基础上,通过磷灰石裂变径迹热年代学、锆石U-Pb年代学、细碎屑岩微量和稀土元素、铅同位素、电子探针和α蚀刻径迹等多种手段,分析和探讨了研究区构造变形、沉积演化、热演化和铀成矿之间的关系。研究表明,吐哈盆地西南缘十红滩-八仙口地区构造变形样式相对简单,山前构造带为一单斜构造,向盆地内部逐渐出露新地层,区内部发育一些断裂、逆冲断层和褶皱,断层多为逆断层或平移逆断层;布尔加地区构造相对较复杂,除发育大量的逆冲断层外,还兼有褶皱和倒转褶皱,断裂构造多具逆冲性质,褶皱主要为克尔碱向斜,向斜轴迹为近东西向,呈不规则弯曲状,与逆冲断层接触处,见倒转的背向斜构造。目的层碎屑锆石以岩浆成因锆石为主,少数为变质成因锆石,碎屑锆石年龄为270-684 Ma,指示了东天山中生代、古生代岩浆作用和新元古代变质基底;蚀源区花岗岩和盆内含矿层碎屑岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb变化范围分别为16.364-19.216、15.482-15.820和37.184-39.082,变化范围大,含放射性异常Pb特征,样品Pb总体上以壳源Pb为主,混入了部分地幔Pb;碎屑组分统计和细碎屑微量元素分析表明,母岩经历了较强风化作用,其成分特征与上地壳相似,LREE富集,HREE较平坦,Eu亏损较明显;结合岩石学特征表面,研究区含矿层碎屑物主要来源于盆地南缘,母岩沉积构造背景为活动大陆边缘岛弧相关的沉积盆地;源区中酸性火山岩、花岗岩等富铀岩石发育,为后期铀成矿提供重要的铀源。十红滩-八仙口地区含矿层西山窑组二段主要发育辫状三角洲沉积前缘相,铀矿化发育在辫状三角洲水下分流河道微相与河口坝微相环境,或水下分流河道微相与分流间湾微相接触界面附近。布尔加地区目的层西山窑组二段也主要发育辫状三角洲前缘亚相;连井剖面、砂体等厚图、沉积相平面图等综合分析表明,铀矿化主要赋存在辫状三角洲前缘分流河道、分流间湾、河口坝等微相之间的接触界面。磷灰石围限径迹平均长度变化范围为11.7-12.9μm,池年龄计算值为25-82 Ma;径迹分布类型主要为双峰和单峰类型,说明研究区样品经历了相对较复杂的构造热活动;热史模拟结果分析显示,中生代以来吐哈盆地西南缘主要发生了两期相对快速构造隆升事件,即晚白垩世初--早古近世初期（90-60 Ma）和古近纪晚期（40-25 Ma）。结合前人低温年代学数据和区域构造变形特征分析表明,吐哈盆地及其周缘构造隆升作用存在明显的时空差异性;中新生代以来,吐哈盆地西南缘发生多期快速隆升事件,晚新生代时期构造活动变得相对稳定,而盆地北缘晚新生代以来经历了强烈的快速隆升剥蚀事件。吐哈盆地西南缘中生代以来所经历的热演化过程是对盆地构造与沉积活动的热力学响应。研究区中生代以来经历了多期多阶段快速隆升事件,使源区地层发生快速隆升和大量深层富铀岩体出露地表;新生代以来,盆地西南缘地区构造活动相对稳定,这种相对稳定的构造隆升事件,促进了源区和地层内铀的活化迁移、充分富集,最终成矿。而吐哈盆地北缘富铀岩体出露相对较少,且晚新生代以来,北缘强烈的快速隆升构造活动,使得铀没有足够的时间充分聚集,因此,盆地北缘目的层内铀的富集程度相对有限。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 研究现状

1.2.1 国外砂岩型铀矿研究现状

1.2.2 国内砂岩型铀矿研究现状

1.2.3 吐哈盆地铀矿区勘探与研究现状

1.2.4 存在问题

1.3 研究内容及技术路线

1.4 完成的实物工作量

1.5 研究进展及主要创新点

2 区域地质概况

2.1 大地构造位置

2.2 盆地构造单元

2.3 区域地层

2.4 区域构造

2.4.1 断裂构造

2.4.2 褶皱构造

2.5 岩浆岩

2.6 区域矿产

3 吐哈盆地西南缘构造变形特征

3.1 十红滩-八仙口矿区

3.1.1 断裂

3.1.2 褶皱

3.2 布尔加地区

3.2.1 断裂

3.2.2 褶皱

4 目的层碎屑岩特征、年代学及物源分析

4.1 碎屑岩特征及成因讨论

4.1.1 砂岩碎屑成分特征

4.1.2 结构特征

4.1.3 填隙物特征

4.1.4 成岩作用

4.2 碎屑岩锆石U-Pb年代学

4.2.1 测试方法与数据处理

4.2.2 锆石特征与测试结果

4.2.3 碎屑岩成岩年龄讨论

4.3 物源分析

4.3.1 铅同位素证据

4.3.2 碎屑岩微量元素证据

4.4 铀源条件分析

5 目的层沉积体系分析

5.1 层位标志与划分

5.2 沉积微相特征与相标志

5.2.1 冲积扇

5.2.2 湖相

5.2.3 辫状三角洲平原

5.2.4 辫状三角洲前缘

5.2.5 河流体系

5.3 垂向沉积序列

5.3.1 单井相分析

5.3.2 连井剖面特征分析

5.4 沉积相平面分布特征

6 盆缘热史磷灰石裂变径迹判断及中新生代构造演化

6.1 磷灰石裂变径迹年代学简介

6.2 样品采集与实验流程

6.3 数据处理与热史模拟

6.3.1 分析原理

6.3.2 分析结果

6.3.3 结果解释

6.4 中新生代构造演化

6.4.1 晚三叠世-早侏罗世初构造演化

6.4.2 晚侏罗世-早白垩世初构造演化

6.4.3 晚白垩世-古新世晚期构造演化

6.4.4 始新世-渐新世初构造演化

6.4.5 中新世晚期至今

7 构造演化与铀成矿作用

7.1 铀矿床基本特征

7.1.1 铀矿体平面分布特征

7.1.2 矿体剖面特征

7.1.3 铀的赋存特征

7.2 构造演化对铀成矿要素的控制作用

7.2.1 构造演化对目的层砂体形成及其演化的控制

7.2.2 构造演化对铀源条件的控制

7.3 铀成矿模式

8 主要结论和认识

致谢

参考文献

攻读博士期间科研成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张鑫

导师: 聂逢君

关键词: 吐哈盆地西南缘,构造变形,沉积体系,裂变径迹,铀成矿作用

来源: 东华理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地质学,矿业工程

单位: 东华理工大学

分类号: P619.14;P534.5;P542

总页数: 134

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