钱家店砂岩型铀矿地处松辽盆地南部钱家店凹陷内,是我国东部地区发现的首个超大型砂岩型铀矿床。尽管目前对钱家店铀矿的构造背景、成矿特点及控矿因素等方面进行了众多的研究,但对于在东西向不足百公里的小范围矿床内为何能产生巨大矿量的地质事实,仍有许多疑惑和未解之谜。按照中亚水成铀矿理论,矿床规模主要与层间氧化带的规模即地下水氧化时间、还原剂的丰富程度、地下流体铀的沉淀速率即热的作用等因素有关。而钱家店铀矿空间上的主要特点是与该区基性岩即辉绿岩在区域上相伴存在。辉绿岩的形成与铀矿化存在什么关系?是否为铀矿化提供铀源或热源?以上问题目前存在关注度不够且认识上分歧较大等不足,但却是涉及钱家店铀矿铀大规模富集机理及进一步找矿的关键,对此加深研究意义重大。本文通过野外踏勘、钻探编录、岩心观察和搜集大量测井地质资料,在查明盆地西南部区域铀矿目的层沉积及铀成矿特点的基础上,结合室内镜下岩石学特征、电子探针、扫描电镜、流体包裹体测试、主微量元素分析、辉绿岩锆石U-Pb定年、黄铁矿原位微区同位素示踪等分析方法与手段,对上述问题进行研究,获得以下的主要认识成果。铀矿物特征及流体包裹体测温等研究表明,铀矿化的形成存在热的作用。分析表明矿石中铀分为吸附态铀、类质同象铀和独立铀矿物存在。电子探针和扫描电镜下可观察到独立铀矿物,它们主要为沥青铀矿、铀石、含钛铀矿物,常与不同形态的黄铁矿密切共生。含钛铀矿物是较高温度环境下形成的标志性产物,指示研究区存在热流体作用的特征。而热源主要来自于辉绿岩的侵位作用。流体地球化学特征研究表明,区内含矿层蚀变流体作用可分为三种类型和期次。一是常温-低温(矿区内一般<100℃)低盐度的氧化大气水作用,其中黄色砂岩即氧化带或其残留砂岩、以及早期铀矿化中沥青铀矿和部分铀石,为该期流体作用的蚀变响应。二是低温(约100~150℃)及中盐度含有机质的还原油气水作用,其对应的蚀变类型为蚀变程度较弱的油气漂白砂岩、绿色蚀变砂岩、后生碳酸盐化、黄铁矿化以及大部分的铀石矿物等;三是基性岩浆作用在矿区造成的中-低温(约150~240℃)热流体作用,其中辉绿岩中的方解石脉以及铀矿石中与热作用有关的含钛铀矿物的存在是该期流体作用的表现。流体性质演化对应的地球化学环境变化为弱酸氧化→(弱酸-弱碱性)还原→(弱碱性-碱性)还原。而辉绿岩方解石脉中获得的均一温度峰值区间为214~235℃,与铀矿化流体作用的第三期中-低温(150~240℃)十分接近。显然,辉绿岩的形成为铀矿化的后期富集提供了热的作用。辉绿岩的地球化学研究表明,其岩石学性质属拉斑系列的玄武岩,个别为玄武安山岩;微量元素表明该基性岩浆源自于弱亏损的地幔;形成于强度较弱的伸展作用环境。原位微区LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,辉绿岩冷却形成年龄为41.6±0.78Ma,即始新世晚期;区域上对应于晚白垩-古近纪时期,古太平洋板块北北西向碰撞拼贴增生,形成裂陷盆地群,伴随有弱碱性岩浆的活动,而矿区的该辉绿岩就是此背景下的产物。综合研究表明,基性岩浆侵位作用对铀矿化的关系是“只供热不供源”。利用fs-LA-MC-ICP-MS的Pb同位素测试数据中²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值高异常特征区分出铀矿石中的成矿期黄铁矿,然后通过铀矿石成矿期黄铁矿与辉绿岩中黄铁矿的硫、铅稳定同位素对比发现,两者硫同位素差异巨大,表明它们为不同地质环境下的形成产物;辉绿岩的形成并未对铀矿化提供铀源。然辉绿岩年龄与铀成矿某一阶段的时代相一致、以及包裹体温度特征相似等证据表明,基性岩浆作用为铀的富集提供了热的作用。热的提供加速流体中铀的沉淀速率、在较短的时间内快速增加铀资源规模,是钱家店矿床铀超常富集和大规模成矿作用的关键因素之一。