發(fā)布時間：2020-05-19 14:32

【摘要】：在煤、石油、天然氣和鈾等多種能源礦產形成富集的過程中,有機與無機的相互作用是普遍存在的。大量的研究表明,有機質在鈾礦化過程中扮演著吸附絡合、還原和保礦的重要作用;然而,很少關注鈾礦化對有機質的影響。炭質碎屑作為熱演化的一種標志物質,在砂巖型鈾礦含鈾巖系中廣泛發(fā)育,且與鈾礦化體在空間上密切共生,為研究鈾礦化對炭質碎屑成熟度的影響提供了有利條件。為此,本文選取鄂爾多斯盆地北部的大營鈾礦和南緣的雙龍鈾礦為研究區(qū),其中大營鈾礦是超大型的且為重點研究區(qū),雙龍鈾礦為輔,以鈾儲層砂體中的炭質碎屑為研究對象,借助煤化指標鏡質體反射率Ro、激光拉曼光譜參數(shù)、空氣干燥基水分M_(ad)和干燥無灰基揮發(fā)分V_(daf)定量化分析了鈾礦化對有機質成熟度的影響,并從鈾礦化體衰變熱的角度闡述了鈾礦化體對Ro裂變催化的機理。炭質碎屑呈條帶狀、團塊狀和分散狀浸染在鈾儲層砂體中,其中條帶狀的在砂體中分布最為廣泛。大營鈾礦和雙龍鈾礦炭質碎屑的煤巖顯微組分組成相似,均由鏡質組、惰質組和礦物組成,且鏡質組為主要組分;煤巖顯微組分的類型均可以劃分為兩種:微鏡煤和微鏡惰煤,且微鏡煤為主要的。大營鈾礦的炭質碎屑具有中高水分、超高揮發(fā)分、中低灰分和低硫的煤質特點;受深成埋藏煤化作用的影響,絕大多數(shù)處于未成熟熱演化階段,少數(shù)處于低成熟熱演化階段。雙龍鈾礦炭質碎屑具有低水分、中揮發(fā)分、中灰分和中硫的煤質特點;受深成埋藏煤化作用的影響,絕大多數(shù)處于中低成熟熱演化階段,少數(shù)處于中成熟熱演化階段。在大營鈾礦和雙龍鈾礦的鈾礦化區(qū)域,M_(ad)和V_(daf)異常偏低,干燥基灰分A_d和全硫S_t存在偏高的現(xiàn)象,且Ro值明顯增加,表明鈾礦化與煤化指標Ro、M_(ad)和V_(daf)之間可能存在一定的關系。另外,炭質碎屑與鈾礦化在空間上密切共生,鈾礦化位于炭質碎屑分布的區(qū)域。在大營鈾礦和雙龍鈾礦中均發(fā)現(xiàn),在鈾礦化的區(qū)域,Ro明顯增加,且其頻率分布更為離散;Ro隨著鈾含量的增加而增加,隨著距離鈾礦化體距離的增加而減小。在大營鈾礦中,鈾礦化樣品的Ro值比無鈾化樣品高約0.062%。在雙龍鈾礦中發(fā)現(xiàn),含鈾有機顆粒的激光拉曼參數(shù)、Ro和鈾含量的分布是不均一的。Ro隨著鈾含量的增加而增加,而G峰峰位偏移差值隨著鈾含量的增加而減小。此外,在大營鈾礦和雙龍鈾礦中均發(fā)現(xiàn),鈾礦化也對M_(ad)和V_(daf)有影響。在鈾礦化的區(qū)域,煤化指標M_(ad)和V_(daf)明顯減小。M_(ad)和V_(daf)隨著鈾含量的增加而減小,隨著距離鈾礦化體距離的增加而增大,表明了隨著鈾含量的增加,炭質碎屑的煤化程度增加。在此基礎上,分析總結了鈾礦化對有機質成熟度的影響規(guī)律。受鈾礦化體的影響,有機質成熟度增加,其中Ro增加約0.060%,G峰峰位偏移值減少約6~15cm~(-1)、M_(ad)和V_(daf)分別減少約4~5%和10~15%。以大營鈾礦為分析區(qū),探討了鈾礦化體衰變熱對有機質成熟度Ro影響的機理。研究發(fā)現(xiàn),在石英顆粒中可觀察到裂變徑跡,且衰變輻射損傷強度隨著距離鈾礦化體距離的增加而減小。鈾礦化體的放射性生熱率為6.857x10~(-5) W/m~3。在長期穩(wěn)定衰變過程中(即0.05Ma),忽略熱傳導、熱對流和熱輻射的損失,整個鈾礦化體在理論上引起溫度異常增加52℃,相應地Ro理論上增加0.219%(Ro實際上增加0.062%)。因此,鈾礦化體在長期穩(wěn)定的衰變過程中,在一定程度上可提高有機質的成熟度,這對鈾礦的勘查具有一定的指導意義。
【圖文】：

礦物學角度來作證鈾礦化體的衰變在自然界砂巖型鈾礦中是存在的，并建了鈾礦化體衰變的徑跡密度與鈾礦體距離之間的定量關系。（3）鈾礦化體衰變熱的計算關于鈾礦化體衰變催化 Ro 較為理想的推理是鈾礦化體衰變過程中產生衰變熱是 Ro 催化的熱動力。已有很多學者研究認為，天然鈾礦在衰變時可產生熱。借助前人對研究區(qū)的勘探研究成果，，利用沉積巖石中放射性元素熱模式計算鈾礦化體衰變產生的熱效應。（4）Ro 與鈾礦化體衰變熱之間的關系借助研究區(qū)單井埋藏熱演化史，建立鈾礦化體產生的衰變熱與 Ro 模擬增值之間的關系，闡述鈾礦化體衰變熱對圍巖古地溫的影響，揭示在砂巖型礦中有機質對鈾吸附還原作用的同時，鈾礦化體也會對有機質成熟度產生響。

陜北斜坡位于該盆地的中部，是盆地的主體部分，向西傾斜，形成發(fā)育于早白堊世之后。雙龍鈾礦在該構造單元發(fā)育。圖2-1 鄂爾多斯盆地區(qū)域構造綱要及研究區(qū)位置圖[83]2.1.2 地層特征鄂爾多斯盆地具有雙重結構：基底由太古界結晶基底、元古代和古生代沉積地層構成；蓋層為中新生界的陸相沉積地層。其中太古界(Ar)由變質巖和混合花崗巖構成；中下元古界(Pt1)主要主要為淺變質砂巖，大理巖夾石英巖及黃鐵礦薄層；下古生界以碳酸鹽巖為主；上古生界石炭系和二疊系主要為沉積砂巖為主，并發(fā)育大套的煤系地層。中新生界的各時代地層發(fā)育較為完整，主要以陸相沉積
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P619.14

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本文編號：2671033