鄂尔多斯盆地东北部的东胜铀矿床是一个经历复杂地质过程形成的古砂岩型铀矿床。迄今为止,前人对东胜铀矿床的成矿特征和成矿机理的研究多数集中在铀的预富集、古层间氧化和二次还原三个演化阶段。事实上,该矿床还存在第四个演化阶段——地表氧化作用改造(破坏)阶段,主要表现在含铀岩系的露头剥蚀区,也有部分学者将其称之为“新层间氧化作用阶段”,这一演化阶段现今还没有引起足够的重视。地表氧化作用能够导致铀的再次活化和迁移富集,因此地表的铀矿化具有复杂性,用于指导勘查需要区别对待。 鉴于此,本文以鄂尔多斯盆地东北部神山沟地区遭受地表氧化作用改造的古砂岩型铀矿床为研究对象,查明了地表铀储层中存在的砂岩类型及其空间配置规律,进而识别了不同类型砂岩遭受地表氧化作用的改造标志,同时通过解剖典型铀矿点总结出了地表铀化特征和机理,建立了地表氧化作用对古砂岩型铀矿床的改造模式,最后探讨了地表铀矿化对砂岩型铀矿勘查的指示作用。 主要认识如下: 剥蚀区铀储层内部主要存在四种不同类型的砂岩:黄色砂岩、灰色砂岩、绿色砂岩和红色砂岩。黄色砂岩是露头铀储层所特有的砂岩类型,在研究区最为发育;灰色砂岩次之,大多呈片状或岛状分布;绿色砂岩较为发育;红色砂岩最为少见,在黄色砂岩内部呈岛状或星点状分布。绿色和红色砂岩在空间上有时还具备一定的伴生关系。 以矿物和蚀变特征为依据建立了不同类型砂岩地表氧化作用标志。(1)黄色砂岩蚀变特征为褐铁矿化和高岭石化,其中褐铁矿化发育最为明显且常与黄钾铁钒伴生,二者共同作用使砂岩呈现出黄色色调。(2)灰色砂岩内部常发育较多黄铁矿和炭质碎屑,故在部分黄色砂岩中残留的黄铁矿和炭质碎屑是灰色砂岩遭受地表氧化作用改造的最直接证据。(3)红色砂岩内部能识别出早期大规模褐铁矿化→普遍的钙质胶结→晚期少量的褐铁矿化发育过程,两期褐铁矿化分别代表了古层间氧化作用和地表氧化作用,同时钙质胶结的充分发育也减缓了地表氧化作用的进行,使得红色砂岩依然保留其原始特征。(4)绿色砂岩最典型特征为绿泥石化广泛发育,在地表氧化淋滤环境下,绿泥石内的Fe2+容易被氧化成Fe3+,导致砂岩绿色色调逐渐向黄色转变,而部分绿色砂岩中较高的方解石含量也可能减缓这种转变。 研究区地表铀矿化根据其矿化特征能够分为两类:(1)U富集于直罗组下段下亚段钙质、炭质碎屑、黄铁矿含量较高的灰色砂岩,其保留了原始的成矿信息,内部能观察到黄铁矿、铀矿化、钙质胶结依次形成顺序以及蒙脱石对铀矿物的吸附作用,是古老矿体在地表的残留;(2)U在煤线(层)露头表面富集,其成因为古老铀矿体被剥露地表后,U4+被氧化成U6+活化,随地表水迁移至煤线(层)露头处被吸附富集,此类铀矿化是现代地表氧化作用改造的结果。因此,第二类铀矿化仅具有找矿的指示意义,并不是含矿载体。 综合以上研究成果,建立了地表氧化作用对古砂岩型铀矿床的改造模式,并认为地表铀矿化对于预测砂岩型铀矿勘查远景区以及丰富铀成矿理论仍然具备一定的指示作用。