
烃源岩作为铀源岩的可能性:研究现状与展望
刘超, 付晓飞, 李扬成, 王海学, 孙冰, 郝炎, 胡慧婷, 杨子成, 李依霖, 谷社峰, 周爱红, 马成龙
烃源岩作为铀源岩的可能性:研究现状与展望
Can hydrocarbon source rock be uranium source rock?—a review and prospectives
烃源岩与砂岩型铀矿通常同盆共生,除了提供矿化剂之外,烃源岩能否成为铀源岩对砂岩型铀矿的勘探范围向盆地纵深部位拓展具有重要意义。研究针对烃源岩能否成为铀源岩所涉及的三个关键问题,即“铀从烃源岩中迁出的比例、如何随地层流体运移、在何种条件下沉淀和聚集”,梳理了国内外相关研究进展,指出了有必要加强研究的薄弱环节。结果表明:热模拟实验证实烃源岩中的铀能够迁出,迁出的铀很可能以U(IV)/U(VI)混合的形式随含烃地层水和石油运移,温度、压力的降低以及pH、Eh变化会导致铀溶解度的下降和铀运移载体的分解而发生铀沉淀,沉淀物也可能重新被含氧的地层水溶解。问题与建议包括:(1)铀从烃源岩中迁出的比例存在不确定性,迁出的机制以及地质规律尚不清楚,需要开展进一步的生烃-排铀模拟实验及排铀动力学表征研究;(2)铀在低温、含烃、还原性热液中的赋存状态是研究其迁移机制的基础,目前对与铀结合的优势配体的类型、产物热力学性质、铀在含烃地下水与石油中的分布比例所知甚少,有必要开展基于热模拟实验的原位测试研究;(3)携铀流体向浅部运移的过程中温度、压力、pH、Eh、有机-无机组分的变化控制铀的迁移/沉淀,不同组合条件下铀赋存形式的转化规律、主控因素尚不清楚,有待开展多因素、多变量的烃-铀运移模拟实验进行揭示。
The coexistence of hydrocarbon source rocks and sandstone-hosted uranium (U) deposits in the same basin has been widely reported. Hydrocarbon source rock contributes to uranium precipitation and enrichment by providing oil and gas; whereas, whether it can be a source of uranium supply is of great relevance as to weather uranium prospecting should expand deep into the basin. This study reviews relevant domestic and international studies and offers perspectives on this topic, focusing on three key issues: migration potential of uranium in source rock, possible ways of uranium transport by formation fluids, and mechanisms of uranium precipitation and accumulation. Hydrothermal modeling results show that uranium migration can occur during hydrocarbon generation and expulsion, and the migrated-uranium, probably a mix of U(IV) and U(VI), is likely transported by both hydrocarbon-bearing formation water and oils. The transported-uranium precipitates due to a decrease of uranium solubility and decomposition of the transport fluids caused by a decrease of temperature and pressure and change of pH and Eh; the uranium precipitates can also redissolve in oxygen-rich formation water. The main perspectives are: (1) the amount of migrated-uranium is uncertain, and the mechanism and laws of U migration are still unclear, thus further modeling experiments on source rock-uranium system is recommended to understand the kinetics of uranium migration. (2) Up to now, little is known about the dominant U mobile forms and their thermodynamic properties and distribution between hydrocarbon-bearing formation water and oil, thus, in-situ thermal testing via thermal simulation experiments is recommended to address this issue. (3) During uranium upward transport, changes in temperature, pressure, Eh, and organic/inorganic components of the transport fluids control uranium geochemistry, thereby, in order to understand uranium geochemistry and its controlling factors under different conditions, multi-variable simulation experiments on hydrocarbon-uranium transport is suggested.
烃源岩 / 铀源 / 油气 / 砂岩型铀矿 / 迁移 / 成矿机制
hydrocarbon source rocks / source of uranium / oil and gas / sandstone-hosted uranium deposit / mobile / metallogenetic mechanism
P619.14;P611;P617.9
[1] |
欧光习, 纪玉峰, 张敏, 等. 石油-热卤水与砂岩型铀矿化流体的关系[C]. 中国地球物理学会第22届年会, 2006.
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
李怀渊, 张守鹏, 李海明. 铀-油相伴性探讨[J]. 地质论评, 2000, 46(4): 355-361.
|
[9] |
黄贤芳, 刘德长, 杜乐天, 等. 一种新的砂岩铀矿成矿类型: 构造-油气型[J]. 世界核地质科学, 2005, 22(3): 141-146.
|
[10] |
金若时, 黄澎涛, 苗培森, 等. 准噶尔盆地东缘侏罗系砂岩型铀矿成矿条件与找矿方向[J]. 地质通报, 2014, 33(2): 359-369.
|
[11] |
宫文杰, 张振强, 于文斌, 等. 松辽盆地地浸砂岩型铀成矿铀源分析[J]. 世界核地质科学, 2010, 27(1): 25-30.
|
[12] |
李艳青. 鄂尔多斯盆地深部烃源岩生烃过程的油或气-铀关系实验及地质意义[D]. 西安: 西北大学, 2018.
|
[13] |
张龙. 鄂尔多斯盆地北部天然气逸散与铀成矿效应[D]. 西安: 西北大学, 2017.
|
[14] |
张万良. 烃源岩=铀源岩: 砂岩铀矿成矿物质来源新思考[J]. 矿产与地质, 2018, 32(1): 1-7.
|
[15] |
李建国, 张博, 金若时, 等. 钱家店铀矿床表生含氧含铀流体与深层酸性含烃流体的耦合成矿作用: 来自岩心蚀变矿物填图的证据[J]. 大地构造与成矿学, 2020, 44(4): 576-589.
|
[16] |
丁波, 贺锋, 刘红旭, 等. 四川盆地北部砂岩型铀矿成矿作用与成矿模式及对找矿方向的启示[J]. 铀矿地质, 2021, 37(6): 1027-1036.
|
[17] |
李子颖, 刘武生, 李伟涛, 等. 内蒙古二连盆地哈达图砂岩铀矿渗出铀成矿作用[J]. 中国地质, 2022, 49(4): 1009-1047.
|
[18] |
蔡郁文, 王华建, 王晓梅, 等. 铀在海相烃源岩中富集的条件及主控因素[J]. 地球科学进展, 2017, 32(2): 199-208.
|
[19] |
|
[20] |
薛伟, 薛春纪, 涂其军, 等. 鄂尔多斯盆地东北缘侏罗系铀矿化与有机质的某些关联[J]. 地质论评, 2009, 55(3): 361-369.
|
[21] |
薛玮玮, 凌洪飞, 李达, 等. 修水地区下寒武统富铀地层特征及其铀富集机制研究[J]. 高校地质学报, 2018, 24(2): 210-221.
|
[22] |
刘安, 李旭兵, 王传尚, 等. 湘鄂西寒武系烃源岩地球化学特征与沉积环境分析[J]. 沉积学报, 2013, 31(6): 1122-1132.
|
[23] |
于炳松, 陈建强, 李兴武, 等. 塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩地球化学及其岩石圈演化意义[J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2002, 32(5): 374-382.
|
[24] |
王运, 胡宝群, 高海东, 等. 修武盆地下寒武统黑色岩系铀矿物赋存特征及富集机理[J]. 铀矿地质, 2014, 30(1): 1-6.
|
[25] |
吴朝东, 储著银. 黑色页岩微量元素形态分析及地质意义[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2001, 20(1): 14-20.
|
[26] |
刘继顺. 华南碳硅泥岩型铀矿床的地质特征分析[J]. 地质找矿论丛, 1992, 7(1): 103-110.
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
秦艳, 张文正, 彭平安, 等. 鄂尔多斯盆地延长组长7段富铀烃源岩的铀赋存状态与富集机理[J]. 岩石学报, 2009, 25(10): 2469-2476.
|
[40] |
|
[41] |
修晓茜, 王文全, 张玉燕, 等. 砂岩型铀矿床成矿过程中有机质与铀的运移实验[C]. 中国地球科学联合学术年会, 2016.
|
[42] |
刘武生, 赵兴齐, 史清平, 等. 中国北方砂岩型铀矿成矿作用与油气关系研究[J]. 中国地质, 2017, 44(2): 279-287.
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
惠淑君, 杨冰, 郭华明, 等. 不同因素对砂岩含水层介质吸附铀的影响[J]. 地学前缘, 2021, 28(5): 68-78.
|
[47] |
|
[48] |
|
[49] |
|
[50] |
|
[51] |
崔迪, 杨冰, 郭华明, 等. 砂岩含水介质中铀的吸附和迁移行为研究[J]. 地学前缘, 2022, 29(3): 217-226.
|
[52] |
|
[53] |
|
[54] |
|
[55] |
|
[56] |
|
[57] |
|
[58] |
|
[59] |
|
[60] |
|
[61] |
|
[62] |
|
[63] |
|
[64] |
|
[65] |
|
[66] |
|
[67] |
|
[68] |
|
[69] |
|
[70] |
|
[71] |
许强. 新疆准噶尔盆地西北缘砂岩型铀矿化类型[J]. 地质论评, 2015, 61(增刊1): 569-570.
|
[72] |
刘正义, 许强, 刘红旭, 等. 巴什布拉克含铀地沥青铀矿床矿化特征和成矿机理[J]. 西北地质, 2021, 54(1): 109-124.
|
[73] |
|
[74] |
|
[75] |
|
[76] |
|
[77] |
刘正邦, 焦养泉, 薛春纪, 等. 内蒙古东胜地区侏罗系砂岩铀矿体与煤层某些关联性[J]. 地学前缘, 2013, 10(1): 146-153.
|
[78] |
郭华明, 高志鹏, 修伟. 地下水典型氧化还原敏感组分迁移转化的研究热点和趋势[J]. 地学前缘, 2022, 29(3): 64-75.
|
[79] |
吴柏林, 魏安军, 刘池洋, 等. 鄂尔多斯盆地北部延安组白色砂岩形成的稳定同位素示踪及其地质意义[J]. 地学前缘, 2015, 22(3): 205-214
|
[80] |
刘章月, 秦明宽, 蔡根庆, 等. 新疆巴什布拉克地区有机地球化学特征及其对铀成矿的控制[J]. 地学前缘, 2015, 22(4): 212-222.
|
[81] |
|
[82] |
蔡义各. 煤、气、 油在铀成矿中作用的成矿过程实验模拟[D]. 西安: 西北大学, 2008.
|
[83] |
王苗, 吴柏林, 李艳青, 等. 鄂尔多斯盆地深部富铀烃源岩提供铀源可能性的实验研究[J]. 地球科学, 2022, 47(1): 224-239.
|
[84] |
孟佑婷, 张丰收, 王平, 等. 细菌还原U(Ⅵ)分子生物学机理的研究进展[J]. 中国环境科学, 2020, 40(1): 422-430.
|
[85] |
|
[86] |
|
[87] |
|
[88] |
|
[89] |
|
[90] |
毛光周, 刘池洋, 刘宝泉, 等. 铀对Ⅰ型低熟烃源岩生烃演化的影响[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2012, 36(2): 172-181.
|
[91] |
|
[92] |
|
[93] |
|
[94] |
张祖还, 赵懿英, 章邦桐. 铀地球化学[M]. 北京: 原子能出版社, 1984.
|
[95] |
|
[96] |
|
[97] |
|
[98] |
|
[99] |
|
[100] |
王飞飞. 油气煤铀同盆共存全球特征与中国典型盆地剖析[D]. 西安: 西北大学, 2018.
|
[101] |
|
[102] |
杜乐天, 欧光习. 盆地形成及成矿与地幔流体间的成因联系[J]. 地学前缘, 2007, 14(2): 217-226.
|
[103] |
胡瑞忠, 金景福. 上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制探讨[J]. 地质论评, 1990: 36(4): 317-325.
|
[104] |
王鲲, 邓江洪, 郝锡荦. 铀的地球化学性质与成矿: 以华南铀成矿省为例[J]. 岩石学报, 2020, 36(1): 35-43.
|
[105] |
|
[106] |
|
/
〈 |
|
〉 |