东北石油大学：刘超等-烃源岩作为铀源岩的可能性:研究现状与展望

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。

主要图件

结论与展望

(1)烃源岩的含铀量可达到地壳中铀平均含量的几十至几百倍,除了在经历热液改造或变质作用的烃源岩中铀矿物、类质同象形式的铀相对常见之外,铀通常以吸附的形式与有机质、黏土、碳酸盐矿物共存。关于烃源岩中U(VI)和U(IV)比例以及是否存在单体U(IV),则需要进一步的研究进行揭示。

(2)热模拟实验可作为烃源岩排铀过程和排铀机制研究的有效手段。已开展的模拟研究表明烃源岩中的铀能够排出,排铀比例随着温度和压力的增高呈增大的趋势。但是目前报道的排铀比例的差异较大(0~97.7%),同时缺少排铀机制、影响因素、地质规律方面的认识。建议加强排铀与生/排烃率、铀赋存状态关联的研究,并开展烃源岩热演化排铀动力学特征及定量表征研究。

(3)从烃源岩层中迁出铀很可能以U(IV)和U(VI)混合态的形式随含烃、贫氧的热流体进行迁移。石油和含烃卤水均能够作为铀运移的载体。目前对烃源岩中迁出铀的微观赋存形式、迁移潜力和控制因素均缺少系统认识。建议开展含烃、还原性热液体系下铀与不同配体(有机质、氯离子、碳酸根、氢氧根、硫酸根、磷酸根等)作用的模拟研究,以及多参数、多变量的烃源岩热演化排铀模拟实验。

引用本文

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[J]. 地学前缘, 2024, 31(2): 284-298

LIU Chao, FU Xiaofei, LI Yangcheng, WANG Haixue, SUN Bing, HAO Yan, HU Huiting, YANG Zicheng, LI Yilin, GU Shefeng, ZHOU Aihong, MA Chenglong.Can hydrocarbon source rock be uranium source rock?—a review and prospectives[J].Earth Science Frontiers, 2024, 31(2): 284-298